【安防知識網(wǎng)】視頻監(jiān)控技術自20世紀80年代在我國興起以來，先后經(jīng)歷了模擬視頻與近距離監(jiān)控、模擬視頻與遠距離聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、數(shù)字視頻與IP網(wǎng)絡監(jiān)控、數(shù)字視頻與光纖網(wǎng)絡監(jiān)控四個發(fā)展階段。隨著“平安城市”的規(guī)劃提出，采用何種系統(tǒng)才是“平安城市”理想的解決方案，成為業(yè)界討論和爭議的焦點。

　　為此，本文從技術角度探討了四種方案的優(yōu)點和弊端，指出只有基于光纖網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控方案才能夠滿足“平安城市”以規(guī)模龐大、覆蓋面廣、多層次管理與高清晰監(jiān)控為特征的監(jiān)控需求，體現(xiàn)視頻監(jiān)控技術數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和平臺化的發(fā)展方向。

　　模擬視頻與近距離監(jiān)控

　　20世紀80年代，安全技術防范在我國民用領域率先興起，安防視頻監(jiān)控成為當時最主要的技術防范手段之一。不過，當時的視頻監(jiān)控技術比較簡單，都是直接采用視頻同軸電纜將視頻圖像從前端監(jiān)控點傳回監(jiān)控中心，并逐一顯示在監(jiān)視器上。隨著監(jiān)控點的增多，問題隨之顯現(xiàn)出來：視頻顯示設備和錄像設備的大幅增多，增加了建設成本，加大了管理難度。

　　為了方便管理，提高監(jiān)控效率，人們引入了視頻矩陣技術，即將視頻圖像從任意一個輸入通道切換到任意一個輸出通道。視頻矩陣的出現(xiàn)，解決了大量視頻圖像的切換顯示和分配共享等問題。視頻采集(攝像機)、視頻傳輸(視頻同軸電纜)、視頻管理(矩陣)、視頻顯示(監(jiān)視器)和視頻錄像(錄像機)就構成了一個基本的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1   音視頻傳輸工作原理圖

　　當然，這樣的系統(tǒng)不管是上世紀80年代，還是現(xiàn)在，都是一個基本的但又成熟的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特點是依賴同軸電纜只能在近距離內(nèi)傳輸視頻信號，以模擬視頻的方式完成小范圍的視頻圖像監(jiān)控。此時，我們無法做到遠距離大容量的視頻傳輸，也無法做到多中心多級聯(lián)網(wǎng)，視頻傳輸距離和容量以及矩陣聯(lián)網(wǎng)的瓶頸限制了監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模。所以監(jiān)控系統(tǒng)要想發(fā)展首先必須解決這兩個問題。

　　遠距離監(jiān)控與聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

　　到了90年代，隨著用戶對視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求的提高以及視頻監(jiān)控應用在諸多領域的普及，視頻監(jiān)控技術也有了飛速發(fā)展，不僅實現(xiàn)了遠距離監(jiān)控，還實現(xiàn)了視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

　　光端機的出現(xiàn)解決了視頻圖像遠距離傳輸?shù)膯栴}。早期的模擬光端機以光纖傳輸獨具的優(yōu)勢，如傳輸距離遠、不受電磁干擾、保密性強等，填補了遠距離視頻傳輸?shù)目瞻?后期的數(shù)字光端機更是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進行數(shù)字化，形成高速數(shù)字流，采用復用技術進行傳輸，不僅大大提高了傳輸質(zhì)量、傳輸容量，更加拓寬了傳輸業(yè)務的種類，為視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控提供的物質(zhì)基礎。

　　視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是遠距離大范圍監(jiān)控發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控使人們對遠距離、大范圍監(jiān)控以及視頻資源共享的迫切需求得到了滿足。初期矩陣之間的聯(lián)網(wǎng)是通過RS232/422低速數(shù)據(jù)的通訊來完成的，其缺陷是：RS232/422數(shù)據(jù)的傳輸速率低、節(jié)點不能任意編號、不支持遠程管理使聯(lián)網(wǎng)規(guī)模受到限制;后期開發(fā)的IP聯(lián)網(wǎng)控制功能，即聯(lián)網(wǎng)控制數(shù)據(jù)則走IP通道，視頻圖像數(shù)據(jù)走光纖通道，彌補了RS232/422聯(lián)網(wǎng)的缺陷，增強了視頻聯(lián)網(wǎng)的擴容能力。

　　[nextpage]IP方式的模擬矩陣聯(lián)網(wǎng)

　　無論是RS232/422方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，還是IP方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，其核心都是基于模擬矩陣+光端機的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。模擬矩陣歷經(jīng)10多年的發(fā)展完善，以其成熟的技術、穩(wěn)定的表現(xiàn)、簡易的操作占據(jù)市場主流近10年，但是模擬視頻技術的發(fā)展已接近極限，基于模擬視頻的技術瓶頸隨著監(jiān)控范圍和系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，也就越來越多的暴露出來。

　　視頻多級傳輸多次A/D轉(zhuǎn)換所帶來的視頻損耗問題

　　視頻信號在多級傳輸中，需要經(jīng)過多次的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換過程都會導致視頻信號一定程度的損耗，系統(tǒng)規(guī)模越大，傳輸層次越多，視頻損耗也就越嚴重，從而導致圖像質(zhì)量無法保證。

　　中間設備眾多且沒有網(wǎng)管功能所帶來的可靠性問題

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要加入多種的大量的中間接入設備，如光端機、矩陣、視分器等等，其中大部分設備不具備網(wǎng)管功能，無法實時偵測設備運行狀態(tài)，設備故障也不能自動查找。監(jiān)控中心通過IP網(wǎng)絡方式實現(xiàn)對視頻矩陣和前端攝像機的控制，由于網(wǎng)絡堵塞、網(wǎng)絡延時等網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性影響了控制的實時性和準確性，使得系統(tǒng)可靠性較低。

　　所以，基于模擬矩陣的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在面對大容量、大規(guī)模、多層次的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求時往往顯得力不從心，限于模擬視頻的技術瓶頸，無法找到合適的方案從根本上解決問題，這使得人們不得不去開發(fā)新型的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術。

　　數(shù)字視頻與IP網(wǎng)絡監(jiān)控

　　隨著數(shù)字技術與網(wǎng)絡技術的發(fā)展，安防監(jiān)控領域的視頻技術也進入了數(shù)字化與網(wǎng)絡化階段，這使得傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中視頻圖像的傳輸與管理實現(xiàn)了統(tǒng)一。

　　視頻實現(xiàn)數(shù)字化最初是從硬盤錄像機開始的，視頻壓縮技術是硬盤錄像機最核心的技術。目前在視頻監(jiān)控領域，主流的壓縮標準采用H.264，資料顯示H.264視頻壓縮標準以其高效率的編碼效率和傳輸性能，在視頻監(jiān)控領域得到了廣泛應用。其最終制定的標準在2003年已經(jīng)被ISO/IEC(作為MPEG-4的第十部分)和ITU-T(H.264草案)同時支持。

　　隨著網(wǎng)絡技術在我國的普及，人們又提出了網(wǎng)絡虛擬矩陣的全數(shù)字化矩陣概念。網(wǎng)絡虛擬矩陣是以IP網(wǎng)絡為媒質(zhì)，基于TCP/IP協(xié)議，采用網(wǎng)絡視頻編解碼器、網(wǎng)絡交換機、路由器、網(wǎng)絡視頻存儲設備、網(wǎng)絡視頻管理平臺所構建的基于IP網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控平臺。全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢在于充分發(fā)揮了數(shù)字技術和網(wǎng)絡技術的特性，在很多方面解決了模擬矩陣技術無法解決的難題，例如：視頻的無損交換、復制與存儲;無距離監(jiān)控與任意擴展;支持任意網(wǎng)絡拓撲結(jié)構。全數(shù)字化的網(wǎng)絡監(jiān)控還簡化了管理層次，全網(wǎng)視頻統(tǒng)一管理與后臺的靈活應用等顯著優(yōu)勢使得全數(shù)字的網(wǎng)絡監(jiān)控平臺在2000年以后逐步成為安防監(jiān)控的主流。但是這種基于IP網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控技術遠非完美：

　　首先，基于IP網(wǎng)絡的帶寬限制，我們必須將數(shù)字視頻進行壓縮處理，即以犧牲圖像質(zhì)量(延時、誤碼、丟幀等)來完成視頻數(shù)字化和網(wǎng)絡化。

　　其次，IP網(wǎng)絡本身并不是為視頻、音頻這樣的實時大容量業(yè)務傳輸而設計的，網(wǎng)絡虛擬矩陣簡單的將視頻流打包成IP數(shù)據(jù)包通過普通的網(wǎng)絡設備(交換機、路由器等)進行數(shù)據(jù)交換，這導致了在實際應用中許多不盡人意的地方，包括圖像質(zhì)量、實時性、準確性、控制失靈、延遲抖動等。

　　最后，網(wǎng)絡技術的復雜性加大了管理、使用和維護難度，IP網(wǎng)絡使得安防監(jiān)控系統(tǒng)最關注的安全性無法得到保證。

　　這些問題都是基于IP網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)所無法解決的。[nextpage]

　　數(shù)字視頻與光纖網(wǎng)絡監(jiān)控

　　“平安城市”以規(guī)模龐大、覆蓋面廣、多層次管理與高清晰監(jiān)控為特征，采用何種產(chǎn)品或系統(tǒng)才是“平安城市”理想的解決方案，始終是業(yè)界人士討論和爭議的焦點。下面對幾種常見的解決方案進行比較：

　　傳統(tǒng)模擬矩陣+光端機的方案

　　雖然能夠滿足本地視頻圖像的高質(zhì)量，實現(xiàn)本地視頻的統(tǒng)一管理與近距離監(jiān)控，但是在大型聯(lián)網(wǎng)項目中視頻多級傳輸多次A/D轉(zhuǎn)換所帶來的視頻損耗問題，中間設備眾多且沒有網(wǎng)管功能所帶來的可靠性問題，使它無法滿足“平安城市”大規(guī)模監(jiān)控、多層次管理的需求。

　　基于IP網(wǎng)絡的全數(shù)字化網(wǎng)絡監(jiān)控方案

　　雖然能夠支持任意網(wǎng)絡拓撲結(jié)構，實現(xiàn)全網(wǎng)視頻的統(tǒng)一管理與無距離監(jiān)控，滿足大規(guī)模監(jiān)控和多層次管理需求，但基于IP網(wǎng)絡的特性，我們必須以犧牲視頻圖像的高質(zhì)量、視頻監(jiān)控的實時性和安全性為代價來完成視頻監(jiān)控的數(shù)字化與網(wǎng)絡化。

　　魚，我所欲也;熊掌，亦我所欲也，二者如何兼得，是擺在安防業(yè)界的一個重大課題。2004年，博康公司推出的BVX方案：一種基于光纖網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控技術終于有望解決這個難題。

　　基于光纖網(wǎng)絡的全數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控技術

　　這種新技術是將模擬視頻進行數(shù)字化編碼，但不做壓縮，數(shù)字化后的視頻信號通過光纖網(wǎng)絡進行傳輸。根據(jù)非壓縮數(shù)字視頻的傳輸與交換原理，博康公司構建了一個全新概念的基于光纖網(wǎng)絡的集數(shù)字矩陣、光纖傳輸、網(wǎng)絡管理于一體的大型專業(yè)化網(wǎng)絡監(jiān)控平臺，也稱為全數(shù)字光纖網(wǎng)絡監(jiān)控平臺。

　　與IP網(wǎng)絡監(jiān)控相同的是：全網(wǎng)圖像任意節(jié)點接入，任意節(jié)點輸出，實現(xiàn)了全網(wǎng)圖像的無損傳輸、無損交換和資源共享;與IP網(wǎng)絡監(jiān)控不相同的是：圖像未經(jīng)壓縮保證了圖像的高質(zhì)量;BVX內(nèi)部組網(wǎng)，不需要網(wǎng)絡交換機、路由器等網(wǎng)絡設備，構建了有別于IP網(wǎng)絡的專業(yè)化監(jiān)控網(wǎng)絡，保證了圖像傳輸、交換、控制的實時性和準確性，以及整個監(jiān)控網(wǎng)絡的安全性。

　　值得注意的是：目前市面上有些廠家簡單將數(shù)字光端機和矩陣系統(tǒng)組合在一起，即將光端機的接收端內(nèi)置于矩陣，以實現(xiàn)矩陣的光、電兩種接入方式，但從光端機接收端出來并輸入至切換系統(tǒng)的依然是模擬視頻信號，其矩陣的交換還是通過模擬電開關來實現(xiàn)的，這并不是真正意義上的非壓縮數(shù)字矩陣。

　　該方案不僅高質(zhì)量地實現(xiàn)了視頻監(jiān)控的數(shù)字化和網(wǎng)絡化，超高畫質(zhì)的視頻圖像還為諸如面部識別、交通監(jiān)控等圖像智能分析提供了物質(zhì)保障;它不僅提供高質(zhì)量無壓縮視頻圖像的接入、傳輸和交換，還能實現(xiàn)諸如音頻、數(shù)據(jù)、報警、電話、以太網(wǎng)等多種業(yè)務的綜合接入、傳輸和交換，構建更為高效靈活的多業(yè)務管理平臺。BVX的這種特性充分體現(xiàn)了視頻監(jiān)控數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和平臺化的發(fā)展方向。

　　結(jié)語

　　可以看出，不管是模擬矩陣，還是基于IP網(wǎng)的虛擬矩陣，目前在視頻聯(lián)網(wǎng)應用中都存在著各自的局限性，致使在實際的聯(lián)網(wǎng)應用中總是不盡人意。而BVX做為一種全新的視頻監(jiān)控技術，創(chuàng)造性地集數(shù)字矩陣、光纖傳輸、網(wǎng)絡管理于一體，彌補了以往方案的各種技術缺陷，讓傳統(tǒng)監(jiān)控矩陣插上了數(shù)字化和網(wǎng)絡化的翅膀，以最先進的技術和理念構建了新一代的大型數(shù)字視頻網(wǎng)絡監(jiān)控平臺。