基于有線電視網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)IP智能視頻監(jiān)控

山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠分公司 崔文臣

一、引言

隨著有線電視數(shù)字化進程的推進，各地有線網(wǎng)絡(luò)正加緊雙向改造，以便于實現(xiàn)雙向、交互、多功能發(fā)展的新業(yè)務(wù)。近年來，以強化城市治安管理為目標(biāo)的“平安城市”、“平安工程”建設(shè)不斷升溫，應(yīng)用范圍從當(dāng)初的平安城市逐步擴大到交通安全、社會安防、國家大型活動安全保障、特殊事件的移動監(jiān)控及家庭監(jiān)控等范圍。廣電憑借管理統(tǒng)一、平臺統(tǒng)一、系統(tǒng)開放、運營個性化等優(yōu)勢，基于自身網(wǎng)絡(luò)特點和運營經(jīng)驗開展視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，必將為有線電視網(wǎng)絡(luò)運營商帶來一個新的業(yè)務(wù)增長點，給廣電產(chǎn)業(yè)注入新的生機和活力。

二、廣電要重視視頻監(jiān)控市場

據(jù)統(tǒng)計，早在2005年底，中國的視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用市場總產(chǎn)值就達到182億元人民幣，而且每年還在以20%左右的速度持續(xù)增長，市場前景廣闊，國內(nèi)已有專業(yè)從事視頻監(jiān)控租賃的公司，目前該行業(yè)需求呈現(xiàn)兩大特點：一是需要實施視頻監(jiān)控的范圍越來越廣闊，已經(jīng)由傳統(tǒng)的安防監(jiān)控向管理監(jiān)控和生產(chǎn)經(jīng)營監(jiān)控發(fā)展，且要求監(jiān)控點要多、面要廣。二是要求監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)對大量視頻數(shù)據(jù)的壓縮存儲、傳輸和自動處理，從而達到資源共享，為各級管理人員和決策者提供方便、快捷、高效的服務(wù)。

廣電行業(yè)利用有線電視網(wǎng)絡(luò)進入智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域有著其固有的先天優(yōu)勢：

⊙巨大的大眾用戶群。

⊙媒體運營優(yōu)勢。視頻監(jiān)控本質(zhì)上也是一種媒體業(yè)務(wù)，可在有線電視媒體網(wǎng)絡(luò)上統(tǒng)一承載，對于媒體資源的管理運營相對電信運營商更具經(jīng)驗優(yōu)勢。

⊙完善的網(wǎng)絡(luò)管理平臺。各地的有線電視網(wǎng)絡(luò)公司都有著自己完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理平臺，只需投入較少的人力、財力就可以實現(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

三、視頻監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)對比

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作核心內(nèi)容，是將各監(jiān)控攝像機的信號匯集到監(jiān)控前端進行觀察、存儲，這實質(zhì)上是一套攝像機的動作控制和視頻信號的傳輸、存儲技術(shù)。由于計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，攝像機的運行控制和視頻信號的存儲已成易事。現(xiàn)今對城市安防監(jiān)控系統(tǒng)，其難點和重心始終在視頻信號傳輸這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。因為監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)攝像機數(shù)量眾多，少則數(shù)百、多則數(shù)千，且分布面很廣，如何將分布在數(shù)十乃至上百公里范圍的眾多攝像機信號，實時而又高清晰地傳輸?shù)奖O(jiān)控前端，就成了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)層的技術(shù)主要有傳統(tǒng)的ADSL、點對點光纖收發(fā)器和新興的EPON方案。三種接入平臺技術(shù)對比如下：

（1）ADSL方式。ADSL方式實際可以提供的帶寬較小而且由于每次撥號后分配的lP地址都不相同，系統(tǒng)需要額外的設(shè)備DNS服務(wù)器等設(shè)備才可以保障監(jiān)控中心與各監(jiān)控點的通信。

（2）點對點光纖收發(fā)器方式。一個大型的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控點數(shù)量是非常多的，而點對點的方式就需要占用大量的光纜資源，對于城域網(wǎng)中普遍比較緊缺的光纜資源來說，該方式的實施會對運營商帶來巨大的壓力。而且光纖收發(fā)器僅僅提供一個透明的通道，無法實現(xiàn)可靠性、QoS、安全性、OAM等方面的保障。

（3）EPON方式。EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，其物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，EPON綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本，高帶寬，擴展性強，靈活快速的服務(wù)重組，與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性，方便的管理等。EPON自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點、寬帶入戶的特殊優(yōu)越性及與計算機網(wǎng)絡(luò)天然的有機結(jié)合，已經(jīng)成為國內(nèi)外主流的寬帶接入技術(shù)。

四、CATV視頻監(jiān)控系統(tǒng)承載分析

CATV監(jiān)控傳輸方案就是利用有線電視信號的雙向傳輸原理，來進行監(jiān)控攝像機信號的傳輸方案。它與有線電視傳輸方案的共同特點是，在一根同軸電纜上，都可以并行不悖地傳輸上百路高畫質(zhì)音像信號和攝像機所需的各類控制信號。不同之處是，在線電視傳輸方案中，將前端機房的信號傳輸至各家用戶；而在CATV監(jiān)控傳輸方案中，將各監(jiān)攝像機的信號傳至前端機房。在CATV監(jiān)控傳輸方案中，上行的是經(jīng)射頻調(diào)制后的各攝像機音像信號；下行的是經(jīng)射頻調(diào)制后的各攝像機運行所需的控制信號。

項目材料管理人員，根據(jù)材料到貨清單、采購合同、材料資質(zhì)證明、國家驗收規(guī)范等資料，結(jié)合現(xiàn)場實物檢查材料是否合格，并填寫驗收表格。這個環(huán)節(jié)包括材料自檢和材料送檢兩個方面。

由于每臺攝像機最多僅10余種狀態(tài)控制數(shù)據(jù)，所以控制各攝像機運行的已調(diào)數(shù)碼信號的通道帶寬遠比CATV雙向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的上行信號帶寬窄得多；加之CATV監(jiān)控傳輸方案中的上下行信號通道，均不存在現(xiàn)今CATV雙向系統(tǒng)中的反向匯聚噪聲等棘手問題，所以其技術(shù)實踐難度也比CATV雙向網(wǎng)要低得多。

（1）CATV視頻監(jiān)控傳輸方案是采用頻分復(fù)用方式傳輸各監(jiān)控攝像機信號的新技術(shù)，僅用一根同軸電纜（或一根光纖），即可解決上百臺攝像機的信號提取和各攝像機的運行控制信號的傳輸問題。相對一根光纖僅能傳1路～4路攝像機信號的光端機方案，系統(tǒng)的造價和隨系統(tǒng)能力流量成指數(shù)增長的以太網(wǎng)方案，CATV傳輸方案無疑存在著絕對性的壓倒優(yōu)勢。

（2）在CATV視頻監(jiān)控傳輸方案中，攝像機信號無需像“以太網(wǎng)”信號那樣，要經(jīng)過壓縮、解壓、復(fù)接、分接、包交換、差錯控制等流通過程，不僅信號的即時性很高，因信號無任何壓縮損傷，網(wǎng)絡(luò)在任何條件下都可以確保DVD級別以上的高畫質(zhì)信號傳輸。在以太網(wǎng)方案中，要實現(xiàn)高畫質(zhì)圖像信號傳輸是件極其困難的事情，而在CATV傳輸方案卻顯得簡便易行。

（3）CATV系統(tǒng)成本低廉、技術(shù)成熟、專業(yè)維護人員遍布，為城市安防監(jiān)控系統(tǒng)的快速普及和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

（4）因CATV傳輸方案是射頻信號傳輸網(wǎng)，對物理層面的要求遠沒有以太網(wǎng)中的基帶視頻信號那樣“嬌氣”；加之CATV射頻信號允許在設(shè)備末端有±20dB動態(tài)范圍內(nèi)的電平變化，環(huán)境適應(yīng)能力很強，其可靠性遠在以太網(wǎng)和光端機之上。

（5）城市安防監(jiān)控系統(tǒng)采用CATV傳輸方案后，因信號通道與遍布城鄉(xiāng)的CATV系統(tǒng)有眾多相似之處，兩者完全可以進行共網(wǎng)傳輸。

五、CATV視頻監(jiān)控系統(tǒng)案例介紹

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 在有線電視網(wǎng)絡(luò)上建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖

本案例是在廣電有線電視HFC+EoC雙向網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

被監(jiān)控點大致有三種情況：在光節(jié)點附近；在有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)；沒有直接可借用網(wǎng)絡(luò)，但可從光節(jié)點或有線電視網(wǎng)絡(luò)新架一段光纜或電纜延伸到被監(jiān)控點。

圖1中在光節(jié)點附近的被監(jiān)控點利用光纜中的空光纖兩端加光纖收發(fā)器，用RJ45口連接到視頻服務(wù)器，在服務(wù)器上掛2個攝像頭，這樣被監(jiān)控的圖像送入視頻服務(wù)器進行編碼和打包，通過光纖收發(fā)器和光纖構(gòu)建的以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)視頻圖像回傳到控制中心。

在有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的被監(jiān)控點，直接從網(wǎng)絡(luò)延伸電纜到被監(jiān)控點，

通過EoC終端、視頻服務(wù)器和攝像頭把被監(jiān)控圖像送回控制中心。由于被監(jiān)控點取電困難，可以應(yīng)用同軸電纜60V供電的特點，把電源送到EoC終端，向視頻服務(wù)器和攝像頭供電，還可以向攝像頭的云臺提供12V，15V，24V等電壓和RS232，RS485等控制信號。

在現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以外需要安裝視頻監(jiān)控點，則需要從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上延伸電纜到被監(jiān)控點，同時要解決攝像頭的安裝、供電、防護等，需要專用防護箱和支撐桿等，監(jiān)控相關(guān)設(shè)備的供電由有線電視網(wǎng)絡(luò)供電。

2.關(guān)鍵設(shè)備介紹

（1）監(jiān)控基站

監(jiān)控基站采用一體化設(shè)計，機箱小巧；集成電源、視頻傳輸模塊；單線進出，安裝極為便利；電源提供12V，24V，48V，220V等多接口，適用于多種攝像頭、云臺、ONU的供電；提供兩路視頻和一路音頻輸出，便于在路口安裝，節(jié)約成本；帶寬傳輸模塊專業(yè)檢驗，適應(yīng)高溫及低溫檢驗；可遠程網(wǎng)管，維護便利。

（2）網(wǎng)絡(luò)攝像頭

攝像頭放置的位置環(huán)境復(fù)雜，因此對攝像頭提出了更高的要求，首先，必須具備防水的功能，為了能夠保證24小時不間斷地監(jiān)控錄像，紅外線的功能必不可少。

（3）EoC局端設(shè)備

EoC局端上連光纖收發(fā)器或EPON設(shè)備，將以太網(wǎng)信號變?yōu)?MHz～30MHz之間的射頻信號，在同軸電纜上按頻分方式與電視信號實現(xiàn)共纜傳輸，它由EoC局端模塊、電源、信號插入器等部分構(gòu)成。

3.系統(tǒng)特點

⊙內(nèi)供電單纜傳輸，監(jiān)控點位靈活，可忽略設(shè)備供電取電的麻煩。

⊙節(jié)約野外點位電源線路的搭建，成本低。

⊙借用了現(xiàn)有HFC路由，省掉大量網(wǎng)絡(luò)投入和改造時間。

⊙HFC網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具備野外工作的可靠性能，使監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可靠性得到保證。

⊙可以共用HFC的維護工具和維護隊伍，一支隊伍既開展了HFC網(wǎng)絡(luò)的維護，又保障了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的維護，減少維護投入。

六、結(jié)束語

我國是有線電視大國，廣電擁有強大的技術(shù)力量、完善的傳輸網(wǎng)絡(luò)、豐富的施工經(jīng)驗，利用有線電視傳輸方案來解決安防監(jiān)控的信號傳輸問題，有著十分重要的經(jīng)濟意義和社會意義。

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