HD-MDI系統(tǒng)中傳輸用雙絞線品質(zhì)控制

概述

HD-MDI是一種全新的基于雙絞線的高清音視頻系統(tǒng)，HD通常是指物理分辯率達(dá)到720P以上的格式稱之為高清，MDI是一種雙絞線連接方式，其提供終端攝像機(jī)到中繼或DVR等設(shè)備物理和電路連接。

在現(xiàn)代智能化的HD-MDI系統(tǒng)中，安防系統(tǒng)具有非常重要的地位。在傳統(tǒng)的設(shè)計和施工中，往往將網(wǎng)絡(luò)布線與安防監(jiān)控布線分開考慮，由于使用的介質(zhì)差異使人們無法將它們很好地統(tǒng)一到一起。但是在大廈的安防監(jiān)控點(diǎn)不斷增加的情況下，同軸電纜布線數(shù)量增多會占用大量的管道資源，而且布線難度很大，在布線較長時還會引起圖像質(zhì)量的下降。 隨著距離的增加，傳統(tǒng)布線中的主角——同軸電纜越來越不能滿足施工和應(yīng)用的需求。新的布線技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)就是將網(wǎng)絡(luò)布線與安防布線盡量統(tǒng)一到一個平臺上，減少布線的難度和造價。在這種布線技術(shù)中采用網(wǎng)絡(luò)布線中廣泛使用的非屏蔽電纜(如CAT5E)來傳輸圖像信號，同時利用非屏蔽電纜中的空余線對為是攝像機(jī)供電。為實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)需要使用兩種關(guān)鍵的設(shè)備：雙絞線視頻傳輸設(shè)備和遠(yuǎn)程供電器。

雙絞線傳輸技術(shù)應(yīng)用于圖像傳輸，在標(biāo)清模擬監(jiān)控系統(tǒng)傳輸中就有應(yīng)用，而且是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線能有效地抑制共模干擾，即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下，雙絞線也能傳送極好的圖像信號。例如樓宇的電梯、設(shè)備房等處都會存在很強(qiáng)的干擾，處于鬧市區(qū)的建筑物也會受到來自周圍環(huán)境的各種干擾，雙絞線的強(qiáng)抗干擾能力比同軸電纜既有更大的優(yōu)勢。

雙絞線傳輸原理

視頻圖像的傳輸目前依賴有線介質(zhì)的居多，導(dǎo)線又分金屬導(dǎo)線和非金屬導(dǎo)線（光纖）兩類。雙絞線（UTP）屬于HD-MDI線系統(tǒng)內(nèi)主要的線纜。最初是作為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)信號傳輸使用的，所以大家了解它主要從組建網(wǎng)絡(luò)方面開始的。該線纜在國內(nèi)普及使用也就是十年多的時間，目前用作視頻傳輸?shù)木€纜主要為非屏蔽五類線纜。

眾所周知視頻線（SYV）特性阻抗為75歐姆，屬于單線不平衡傳輸方式，而雙絞線（UTP）特性阻抗為100歐姆，屬于雙線平衡傳輸方式，目前所有攝像機(jī)輸出的視頻圖像特性阻抗為75歐姆，在視頻線內(nèi)部傳輸是不需要處理的，而為了在不同阻抗的線纜里傳輸時，就需要進(jìn)行阻抗匹配了，這里就需要使用電流互感元器件對線纜阻抗進(jìn)行轉(zhuǎn)換了，說的簡單點(diǎn)就是將線纜阻抗變成一樣，利于信號直接在內(nèi)部傳輸，那這一類的產(chǎn)品就是無源傳輸器的雛形了。無源—就是不需要給其供電，對圖像不作任何處理，所以傳輸視頻信號的距離在300米以內(nèi)。如果要讓信號傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，就需要將信號進(jìn)行一定的處理了，具體做法既是在信號源將信號進(jìn)行電子放大，讓信號在較高的幅度上沿相同的衰減坡度傳輸?shù)酶h(yuǎn)。接收器在接收到信號后，使用加權(quán)補(bǔ)償?shù)姆椒▽π盘査p的部分進(jìn)行增益還原，恢復(fù)成原來的信號，這一類的傳輸器需要供電才能工作，有效傳輸距離在1200米到1500米之間。

雙絞線傳輸圖像的特點(diǎn)

圖像質(zhì)量好，傳輸距離較遠(yuǎn)

雙絞線在很多工業(yè)控制需要中和干擾較大的場所以及遠(yuǎn)距離傳輸中都有使用，應(yīng)用廣泛的高清視頻監(jiān)控也是使用了雙絞線對，它具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、布線容易、節(jié)省空間、價格低廉等等優(yōu)點(diǎn)。目前通過采用先進(jìn)的技術(shù)和專用芯片，已經(jīng)能夠在雙絞線上傳輸高質(zhì)量的圖像信號。雙絞線傳輸?shù)囊曨l信號為模擬基帶信號，屬于高頻信號（5-6MHz）的范疇。因此圖像的質(zhì)量是非常重要的，以往用75-5視頻線傳輸視頻圖像在200米左右就有衰減（3-4dB）達(dá)不到驗(yàn)收要求，此時唯一的辦法就是使用信號放大器或更換更粗的線纜，典型使用一級信號放大器可以延長傳輸距離500米。而雙絞線傳輸器在一對線纜中即可傳輸1200米左右，其優(yōu)勢是很顯著的。并且其信號衰減可以控制在1.5dB左右。

信號抗干擾能力好

雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，其具備很好的抗干擾性，尤其抑制共模干擾（線纜相對于地系統(tǒng)的環(huán)路干擾）能力超好，雙線互絞可以有效濾除線纜上感生出的干擾電流，再者，雙絞線傳輸器處理的信號屬于差分信號，其傳輸時與地系統(tǒng)沒有實(shí)質(zhì)的關(guān)系，所以基本不會受到地電流的影響。雙絞線傳輸器在處理信號時同時使用了一些特殊元件和電路，有效過濾干擾電流和雜散電流，相較于視頻線傳輸抗干擾性要好得多。

傳輸多種信號

正常傳輸一個視頻圖像只需要一對線纜，另外的三對線纜可以同時傳輸音頻信號、控制信號和低壓電源信號。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外形美觀，同時具備極高的性價比。

低成本

雙絞線系統(tǒng)的線纜和設(shè)備成本總體偏低，下面我們以視頻線系統(tǒng)與雙絞線系統(tǒng)就成本方面做一個模擬的對比。如一個工程中有650米的球機(jī)12個，140米的攝像機(jī)20個，需要用視頻線和雙絞線傳輸做一個預(yù)算，視頻線需要的總長是650米×12＋140米×20＝10000米，單價為1.8元/米，球機(jī)的控制線纜總長900米。控制線單價為2.5元/米，電源線的總長以1000米計算，電源線單價為2元/米，視頻放大器價格以每臺150元計算，總需12臺。

視頻線系統(tǒng)的工程報價為18000＋2250＋2000＋1800＝24050元。

那么我們再看看雙絞線傳輸系統(tǒng)會耗費(fèi)多少成本：

一根線纜傳輸四個圖像或兩個圖像兩個控制信號，共需要11根線纜，那么雙絞線總長是650米×6＋140米×5＝4000米。單價為1.8元/米。

電源線可以單獨(dú)布設(shè)，它的總長也以1000米計算。電源線單價為2元/米。

雙絞線傳輸器分為無源和有源產(chǎn)品，無源一套以80元計算，有源一套以350元計算，則無源傳輸器需要20套，有源傳輸器需要12套。

雙絞線系統(tǒng)的工程報價為7200＋2000＋5800＝15000元。

以上模擬預(yù)算不包含施工費(fèi)用和管線成本，所以從中可以很清楚的看到雙絞線系統(tǒng)總成本只相當(dāng)于視頻線系統(tǒng)的55%～60%。

施工及維護(hù)簡單

雙絞線系統(tǒng)因?yàn)橛镁€統(tǒng)一，線纜數(shù)量較少，施工時的人力投入就少得多，效率也會成倍提高，檢修時工作人員可根據(jù)線纜的標(biāo)示和傳輸器的工作指示燈快速判斷故障點(diǎn)，以迅速排除問題。線纜的數(shù)量直接決定管線的使用量。

雙絞線傳輸應(yīng)用

當(dāng)今信息高速公路的建設(shè)已成為風(fēng)靡全球的產(chǎn)業(yè)，而網(wǎng)絡(luò)作為信息的載體，近年來在我國的發(fā)展也非常迅猛，光纜以其傳播速度快，信息容量大成為廣域網(wǎng)傳輸介質(zhì)的道選。但是，局域網(wǎng)的高清音視頻系統(tǒng)中，由于光纜敷設(shè)費(fèi)用太高，且接頭費(fèi)用和終端光-電轉(zhuǎn)換費(fèi)用昂貴，因此其造價非常高。為些，須尋求一種價廉物美的數(shù)據(jù)通信電纜來傳輸信號。

與普通公路相比，作為一種特殊建筑的高速公路，具有線型好、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)。然而，如不采用先進(jìn)的管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監(jiān)控系統(tǒng)就是必不可少了。這些監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)施交通流量和交通運(yùn)行監(jiān)視，對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行氣象檢測，對關(guān)鍵路段實(shí)施交通適時控制，及時發(fā)現(xiàn)各種異常情況并采取應(yīng)急措施，保證高速公路高速、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營管理。

隨著高速公路HD-MDI管理系統(tǒng)要求的不斷提高，收費(fèi)管理、數(shù)據(jù)通信、圖像監(jiān)控已經(jīng)是現(xiàn)代化高速公路建設(shè)中必不可少的一個部分。圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心，以及攝像機(jī)、云臺、解碼器、等設(shè)備組成。攝像機(jī)設(shè)置于收費(fèi)通道、收費(fèi)亭、重要路段口，可監(jiān)視車型，減少車輛檢測方面的設(shè)備、可以監(jiān)視收費(fèi)員的工作情況。監(jiān)控軟件可將收費(fèi)數(shù)據(jù)和日期時間疊加顯示在放行車輛圖像上，并錄像存檔，這樣既可作實(shí)時監(jiān)控或有選擇地審查可疑的操作人員，實(shí)現(xiàn)對收費(fèi)作業(yè)圖像信息化的監(jiān)督管理，并能夠?qū)`章作弊的行為提供憑證。監(jiān)控軟件還可以同時顯示多個收費(fèi)通道、收費(fèi)亭、重要路段口的畫面，并在同一時間錄下相關(guān)的多個圖像。