与门禁控制和防盗报警相比，视频监控本身需要较高带宽和较低延时，并且视频监控系统要求能够使数据快速地从摄像机传输到控制中心，Firetide公司市场营销经理KseniaCoffman如是说，“这就是数据传输为何是工程的“致命要害”的原因，尤其是在那些没有完善的网络基础设施的地方安装摄像机。”
不同区域市场对IP视频网络应用的需求将会持续增长。“随之而来，如何科学有效地管理它们将成为挑战，”VerintSystems公司Verint视频解决方案亚太区销售副总监RoniKlein说到。“IMS研究报告提到，全球视频监控市场预计在2009年市场规模达95亿美元，而传输技术，包括以太网传输，无线传输和光纤传输将成为监控市场的重要组成部分，”COE公司产品经理CorinMoorhead谈道。
尽管IMS研究报告已经将2009预期增长百分比从6个点降低到3个点，但是传输部分尤其是倾向于采用IP的系统产品仍然具有比现有市场更大的潜力。在经济萧条时期，时间证明这些传输技术发展得有多快。
传输方案的设计和选择
传输系统的寿命(包括维护)、成本、安装简易性和未来升级能力都是项目启动前必须考虑的因素。“通信方面是关键要素，可以作为建立安防系统的基础来考虑”，Alvarion公司私有和交互网络事业部总经理Avi Shabtay说到。
常用的传输方式包括电力线(PLC)、以太网、无线网和光纤。安装的长度可从短距离数百米——例如一个油站或者零售商店，到中等距离数十公里——例如中小企业和大型超市，再到长距离上百公里——例如城市监控和重要基建设施监控。
“PLC在本地应用中很有用，但是在更大和更复杂地点安装时就有难题产生。大型建筑如医院，由于拥有许多电力设备会对传输线路造成影响，”Veracity公司英国区总经理Alastair McLeod表示。这会导致PLC方式不可靠甚至近乎不可用。“而且，任何一种PLC技术都需要持续的增强信号以到达更远的地方，”Proxim Wireless公司销售和市场营销副总裁Geoffrey Smith表示。
与有线方案相比，无线安装通常更省成本。AzaleaNetworks公司全球销售副总裁兼总经理BrianCarlson表示，尽管无线信号容易受到干扰，如果项目需要快速完工并且对便携和扩展有需要，那么无线解决方案是恰当的选择。“大部分安装只采用无线方式的话，会发现一些无意义的杂音干扰传输，”McLeod补充。
以太网和光纤都需要布线。以太网方式可以采用PoE供电但受距离限制，同时，光纤的传输距离可以很长但是不能供电。因此，系统整合专家和顾问们在决定采用哪一种传输技术最合适之前，会事先评估安装环境和系统运行目的。
基于以太网传输
每一个基于IP系统的设备都至少需要一个网络转换端口或多个端口。“我们估计超过20%的网络交换接口设备现在在采用以太网PoE供电，而两年前这一数据低于5%，”McLeod说到。采用以太网方式，每个项目可以安装两千多个摄像头或其它设备。项目越大，可安装的设备种类就越多，以太网的优势更明显。以太网布线传输的三个大优势是，降低布线成本，易于扩张，并且可通过适配器支持各种混合式基础设施。
如果财政预算仍然紧张，利用现存的模拟线缆来升级到IP，对于很多项目来说是一个很有吸引力的选择。“比如油站，它装配有模拟摄像机，同轴电缆布线距离50到100米，但是很难接入访问。通过在同轴电缆的两端装上适配器，系统可以轻易转换到IP，”McLeod解释。
安装可能会碰到挑战，特别是集成商想要在严重老化的同轴电缆上安装适配器。因为在老化的线路上，数据传输速度不能达到最大值(每路每秒100兆字节)。当电缆铺设在湿度高的环境中或靠近其它电子设备时，将产生电磁干扰导致视频图像失真。
最让人有压力的挑战是，调查咨询和实际安装之间存在差异。更经常发生的是，设计与实际设备配置不匹配，这将导致铺设线路时产生问题。由于布线要占物理空间，尤其是有时要铺设在地板下、沿着墙边和天花板等这些比较好的布线位置，这就要求工程师计算出布线可以经过哪些地方以及布线长度。“缺少经验的工程师可能会用超过150米的线连接摄像机，这时就会发现图像静止、断续、中断、失真或无连接。原因是在布线超过100米就超过了以太网的传输极限，”McLeod解释到，但这个问题可以通过局域网和PoE扩展轻松解决。
无线传输方案各有优劣
高性能无线基建设施对于设计和布线来说也很重要，专业级的设备是相当可观的投资。Coffman表示，“为确保项目顺利成功进行，你必须进行现场调查以决定如何处理涉及到视线障碍的各种问题——建筑物，隧道或山，无线电频率环境，距离，摄像机位置和供电。”
全球无线传输市场预计在2009年达到15亿美元，安全和重要项目占有较大比例，约为2.5亿美元，Fluidmesh Networks公司技术总监Torquato Bertani透露。可行的无线拓扑技术是点对点(PTP)，点对多点(PTMP)和多点对多点(一般称为无线网络)。无需额外天线、无线电设备、路由器或其它设备的辅助，无线产品已经平均达到14公里的传输距离，最大可达25公里。
“无线传输已经经历了长时间发展，现在的无线网方案是标准的，性能更好、更稳定、性价比也更高的，”Carlso说。WLANIEEE82.11标准在2.4、3.6和5千兆赫频宽下都能应用于无线解决方案。
当涉及到天线、线路、电源设备和安装配件时，无线安装可能会比较难于管理。“这些将决定安装是成功还是失败，”Carlson强调。例如，天线的类型将决定信号覆盖的好坏;电线将决定信号的稳定性和强度;而合适的电源设备将确保系统可以一直正常运转;安装配件将确保设备在恶劣天气下不会掉落。
目前，无线技术可分为以下几种，但这样的分类并不意味这几种技术没有重复的地方，而通常这些技术是被混合使用于同一个方案中。
PTP(点对点)
点对点系统可能比较昂贵，但是他们对于大型安防项目来说是最合适的。“例如远程监控，需要回程传输大流量来自摄像机的视频或连接到长距离的远程地点，”Shabtay说，“2008年，5GHz频宽点对点无线传输市场预计达到1.4亿元。”
PTP安装应尽量基于简单和即插即用的概念实施。“网络设计的目标是将从源头到终点之间的中转站尽量减少，”Shabtay说。但是会有这样一个取舍问题产生：随着距离的增加，系统能力随着信号的减弱而减弱。在这些毫米波段(60-90GHz)之间如何连接将成为大的挑战，尤其是遇到恶劣天气时更是如此。加入天线可提供更远的连接距离，改善其在暴风雨恶劣天气下的性能。“暴雨是这些毫米波段方案延伸连接距离的最大障碍。根据不同的工程，传输距离从3到5公里不等，”Bridgewave Communications公司市场副总监JosephSchraml说到，“我们的方案可允许GigE到100Mbps的转换，以改善连接预算，克服恶劣天气的不利影响。”
在两个无线电频率之间找到一个合适的位置提供清晰的视线传输(LOS)对于优化系统性能非常关键，但是找到合适的位置和找到可以安装的位置是两个不同的概念。
Shabtay表示，对于非视线传输(NLOS)的情况，通过改进无线电技术，例如正交频分多路复用技术可以穿过光线障碍来提高传输视频质量。Carlson补充道，“大多数系统是LOS或者接近LOS，除非是使用800或900MHz无线频率来达到NLOS所需。”如果LOS不可行，PTP系统解决方案不能避开阻碍物。
“高性能的回传是必须的，随着网络成本增加，无线千兆传输带来的低延时和大容量也是相当划算的，”Schraml说到，“性能往往是买家最看重的一点，尤其当他们选择回传解决方案时。”光纤可作为其替代品，但是如果方案不可行，打孔、安装以及其他费用的成本将比安装千兆无线网络高得多。
此外，政府项目的无线方案面临如何取电的挑战。Carlson说，电源要求应该降低，而无线方案供应商需要提供客户多种选项来实现最大化安装，例如可采用DC、太阳能、电池，燃料电源等方式。
PTMP(点对多点)
点对多点更合适于较为广阔的覆盖区域，例如城市监控。“WiMax目前是无线PTMP网络中唯一标准化解决方案，但是相关设备和使用许可费用较高，并且有时效率较低，”Smith说到。PTMP是同步协议，可以用于VoIP，但是对于视频数据来说却不是很理想的方案，因为视频数据是异步的。户外无线协议可以作为合适的替代方案。
有三个大的方面需要考虑：频率支持，组播支持和抗干扰。“用户应选择可支持所有可用频段的无线方案，基于一个单独的设备，以最大化灵活性，”Smith说，“他们还应当选择高质量的百兆字节设备。”
未经许可的频段是自由接入的，而且可以支持大量相邻的无线频道，提供像HD视频那样的高容量数据传输。“例如，使用我们的技术，用户可以连接30个摄像机高达2百万字节/秒的视频流数据，”Bertani说。
支持组播传输的方案大大地减少了摄像机或IP设备连接所需要的带宽。它允许用户同时实时传输视频流、声音和其它数据。“对于安防应用来说，这是非常关键的，因为同样的视频流可以在几个控制室观看，也能在不同的地方录制，”Bertani说。Smith提醒，“如果一个PTMP方案不能处理组播帧，它将淹没在无线电频率中。现在的PTMP方案将组播包传送到各个不同的目的地时，可分别隔离各个不同的频段。”这有助于分开流量，使得视频传输更有效率。
另外，5GHz无线电干扰对于PTMP系统来说是巨大的挑战。在一个单独的平台上支持整个5GHz频段，可在选择清晰的频道时提供最大弹性。“为进一步加强干扰抵御能力，改进无线电通信能力，WiMAX16e技术的最新研发方向是采用多点输入多点输出(MIMO)、大FFT尺寸滤波器(1024)、HARQ技术，以及更多地提升在免认证环境中的性能，”Shabtay说。其它的无线干扰跟3G(UMTS/GPRS)信号相关，当信号微弱的时候，数据传输可能较慢或者发生故障。“然而，今天的设备已经大大改进，可选择最好的网络频段来进行数据传输，”Selea公司国际销售经理Massimo Scavo说到。使用现存的无线基建设施比开发新项目更具有性价比，能为3G网络提供许多支持。
MIMO采取许多不同的数据流，并且使用两到四根天线，允许用户在同一个频段传输超过四倍的数据和两倍的距离。因此，如果现存的配置已经使得频率段饱和，它可以通过MIMO升级来支持四倍或者更多的摄像机，包括HD高清摄像机。Smith说，“我们的户外PTMP方案基于MIMO技术，能在单个无线电频段支持超过20部HD高清摄像机的运行。”
网状网络
网状网络的弹性使得它可以在上述各种场合安装，包括PTP回传，PTMP或“真实”网状网络，以完成备份。与点对多点不同，任何网状节点都能作为“端头”运作，使得在网络上的任何一点都可以设置多种中心。有些项目是从PTMP开始运行，然后配置到网状网络中的。“15个节点的网状网需要的设备与500个节点网状网需要的设备是一样的，你做的只是通过增加网络节点来扩大网络覆盖面，”Coffman说。
MIMO802.lln无线网状网的高带宽使其成为音视频传输方案的理想选择，这是一种带宽最密集和延迟容忍度最高的技术应用。“MIMO网络可以每秒传送300兆字节，只有0.9毫秒的延迟，“Coffman说，这对于市政项目、运输和工业安防应用来说是很理想的方案。
网状网络的自我恢复极有弹性。当多路径方式克服LOS问题时，冗余连接消除单个节点与无线网连接失败的可能。“尽管如此，采用多路径、临时节点会减慢视频传输，”Klein说，“这些节点会减慢摄像机多点运行，引起延迟和信号干扰，影响图像质量。”
合适的天线可以促成或者破坏网络部署。“对于视频监控安装来说，定向天线(directionalantennae)是比较合适的，因为信号集中，并能很好地抵抗干扰，”Coffman说到。但凡带有天线，总需要对信号强度进行取舍，对干扰和覆盖区域进行选择。恰当的选择取决于网络设计，应用(移动监控对比固定监控)和拓扑结构部署。
“为克服不可预计的干扰源影响，网状网络能鉴别干扰源的位置，并在低质量连接点开始新的路由包，”Bertani说。例如，在港口，集装箱货运船总是在移动，使得传统的无线网络总是不能很好地部署;而使用网状网络，如果集装箱货运船停在无线连接网络范围之内的话，视频流可以改变路径。最终，传送设备可以有一个替代品帮助传送到基地。
光纤传输
光纤价格更昂贵但是比无线传输更稳定。“大家对市场缺乏一些理解，觉得光纤具备同步数据传输或以太网方案的所有优势，不需要对带宽妥协，”AMG Systems公司执行销售总监Sara Bullock说到。事实上，市场趋向于采取压缩方式通过IP技术传输视频到控制室。
关于视频频道，传输应该具体到10字节的数字编码，改善信噪比，尽量保证原始图像不变形。Moorhead说，“近来SFP光纤模块的快速发展使得单模光纤长距离(可达160公里)传输信号成为可能。”
Bullock补充，通常每80公里就会有信号还原。而且，在插分架构(drop-and-insertring)中多频道可以结合起来在单模光纤上传送160个视频通路。
对于大多数工程商来说，最大的技术挑战是光纤拼接。“但是，有了高性价比、半自动、数小时内就能掌握的熔接器以后，这个问题已经被克服，”Moorhead说到。
如果初始的网络传输方案设计考虑到将来的扩展需要，那么加入更多摄像机、重新定位摄像机位置、应用视频分析和利用雷达扩展监控范围都可以轻易达成。“你同样需要考虑基础设施的花费。例如，对于交通管理来说，在路边开挖隧道以铺设光纤是代价昂贵而且极不方便的。在保证扩展性的同时，采用传输技术节约基建设施开支是十分重要的，”Bullock说到。
规划是关键
当选择传输技术方案时，咨询师、工程商和用户必须考虑协调资源，因为这不光是由单方面来决定的。这包括公共设施机构、通信网络运营商以及私人公司等，越多方面被涉及到，安装就越复杂。“数据传输较少被提到，因为它通常不被重视，认为网络连接是一件理所当然的事，”Bullock认为。最终，先期规划和长期目标都需要谨慎考虑到，并且要兼顾各种传输要素，这些是一个系统有效正常运行的先决条件和基础。
来源：安防知识网
