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試論不同的圖像傳輸方式在高速公路監(jiān)控中應用論文
摘要：高速公路圖像視頻傳輸業(yè)務的發(fā)展經(jīng)過了模擬傳輸和數(shù)字非壓縮傳輸?shù)入A段，近年來興起發(fā)展的網(wǎng)絡數(shù)字化視頻傳輸系統(tǒng)已在我國高速公路中得到應用，迎來視頻傳輸?shù)男碌陌l(fā)展階段。
關鍵詞：傳輸方式；模擬視頻；數(shù)字非壓縮；網(wǎng)絡數(shù)字化編碼
1模擬視頻圖像傳輸方式
早期高速公路中的模擬圖像傳輸方式主要是采用點對點的傳輸方式，利用點對點光端機將視頻信號轉換成光信號，通過光纖傳輸外場監(jiān)控圖像或收費圖像。
此種方式缺點
1）傳輸距離短，組網(wǎng)方式不靈活，不適應多級聯(lián)網(wǎng)，無法實現(xiàn)遠距離傳輸。
模擬視頻傳輸方式示意圖
2）每個節(jié)點均需一芯光纖，浪費光纖資源，系統(tǒng)構成較為復雜，需要矩陣、視頻分配器等各類產(chǎn)品組網(wǎng)。
3）設備基本無網(wǎng)管功能，系統(tǒng)設備后期維護較為復雜。
由于以上模擬視頻光端機存在的缺陷，隨著高速公路監(jiān)控及收費系統(tǒng)的圖像業(yè)務的增多，特別是高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)收費的逐步實施，此種技術已不滿足目前高速公路的日常業(yè)務需求。
數(shù)字非壓縮視頻傳輸方式示意圖
2數(shù)字非壓縮傳輸方式
此方式采用8bit/10bit數(shù)字時分復用（TDM）和光纖粗波分復用技術（CWDM）相結合的數(shù)字視頻傳輸技術。將外場視頻圖像通過模數(shù)轉換成數(shù)字信號通過光端機在光纖上進行多路復用傳輸，在端局通過局端機將數(shù)字視頻圖像還原成模擬圖像信號進行實時監(jiān)控。數(shù)字化的監(jiān)控圖像避免了傳輸過程中的非線性失真，圖像質量較好，且多路圖像可復用進一芯光纖傳輸，提高光纖利用率，節(jié)約了光纖資源，采用節(jié)點光端機級聯(lián)式組網(wǎng)方式，可實現(xiàn)多節(jié)點無損中繼傳輸。但其仍需要編碼器、視頻矩陣及視頻分配器等設備，網(wǎng)絡結構較為復雜，不利于后期維護和網(wǎng)絡升級。且其數(shù)字非壓縮協(xié)議各廠家無法兼容互通，無法廣域聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)網(wǎng)管功能有一定局限性。
3網(wǎng)絡數(shù)字化編碼視頻傳輸技術
根據(jù)高速公路的管理體制對圖像傳輸?shù)囊螅瑘D像傳輸?shù)膶哟问牵含F(xiàn)場圖像——收費站——路段分中心——省監(jiān)控管理中心等。
高速公路應用H.264編碼圖像傳輸方式示意圖
目前高速公路運營管理面臨著：
1）應急事件快速處理的要求，需通過對現(xiàn)場圖像進行快速分析，快速響應以便進行快速地部署和處理。
2）全省范圍內(nèi)的日常運營管理調閱圖像，并且需更好的面向公眾發(fā)布圖像，為公眾出行提供實時道路交通狀況，更好地選擇自己的出行路線，緩解交通壓力，保障交通順暢提供方案。
此要求圖像傳輸網(wǎng)絡能夠與高速公路通信專網(wǎng)進行很好的融合，使圖像傳輸能夠網(wǎng)絡化，全網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)視頻圖像的調閱查看，網(wǎng)絡數(shù)字化編碼視頻傳輸技術為其提供了解決方案。
網(wǎng)絡數(shù)字化編碼視頻傳輸技術特點：
1）視頻圖像處理IP業(yè)務化特點，采用H.264算法的對圖像進行高壓縮比，使視頻圖像以IP流存在，可在網(wǎng)內(nèi)調用及面向公眾發(fā)布。
2）視頻采用雙碼流形式，現(xiàn)場攝像機出來模擬視頻流經(jīng)過H.264編碼設備壓縮編碼成高碼流與低碼流。高碼流視頻圖像用于監(jiān)控屏或監(jiān)視器進行實時查看，低碼流直接在存儲設備實現(xiàn)數(shù)字化存儲。IP視頻流利用IP OVER SDH技術實現(xiàn)在高速公路通信專網(wǎng)內(nèi)傳輸。省去視頻切換矩陣及視頻分配器等模擬視頻設備，可通過管理軟件實現(xiàn)視頻操作網(wǎng)絡化（如組播和軟矩陣切換），可通過流媒體服務器實現(xiàn)視頻圖像面向公眾服務。通過SNMP（網(wǎng)絡管理協(xié)議）實現(xiàn)對全網(wǎng)內(nèi)個視頻節(jié)點信號及設備的管理，如策略制定、現(xiàn)場及遠端設備配置、運行狀態(tài)查詢及視頻流操作。
3）主流的SAN視頻存儲特性，SAN全稱：Storage Area Net-
work,即存儲區(qū)域網(wǎng)絡，包括存儲設備、光交換設備及視頻服務器。服務器與存儲設備通過光交換設備相互連接，通過光纖鏈路實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其數(shù)據(jù)的讀寫均基于數(shù)據(jù)塊級別實現(xiàn)，性能優(yōu)勢明顯。
4）標準、高質量的H.264編碼壓縮技術，其能夠以更低的數(shù)字碼流實現(xiàn)更高質量的視頻圖像，支持D1（720*576），HD1（352*576）等圖像分辨率格式，D1格式適用于監(jiān)視器及普通電腦客戶端觀看，達到DVD畫面效果，同時可為交通事件檢測設備提供視頻圖像進行事件檢測，CIF格式可用于視頻存儲，節(jié)約存儲空間。帶寬適應性較強，同樣視頻質量需求，1.2M的H.264相當于2M的H.263,2.5M的MPEG2，減少對通信系統(tǒng)帶寬的占用，更好的適用網(wǎng)絡傳輸。
而在實際應用中，數(shù)字網(wǎng)絡化編碼圖像傳輸方式下階段面臨著如下需解決的問題：
1）目前存在各家廠家的視頻圖像編碼方式不同，編碼后圖像無法實現(xiàn)互編互解。
2）編碼后的數(shù)字視頻圖像以IP流在高速公路的通信專網(wǎng)內(nèi)傳輸，對通信系統(tǒng)的帶寬占用較多，當圖像路數(shù)較多的時候其組播功能易引起網(wǎng)絡風暴，造成通信系統(tǒng)癱瘓。
針對以上問題，根據(jù)目前建設及運營的經(jīng)驗，各廠家需互相溝通，開放其編碼算法，共同制定統(tǒng)一的編解碼協(xié)議，實現(xiàn)圖像能夠互編互解，對于管理范圍內(nèi)超過一定路數(shù)的視頻圖像設置相應的視頻轉發(fā)服務器，避免了全網(wǎng)內(nèi)傳輸組播視頻圖像，造成通信系統(tǒng)的癱瘓。
綜合上述各種視頻圖像傳輸方式采用IP數(shù)字網(wǎng)絡化編碼技術的圖像傳輸方式具有了先進的優(yōu)點，并已開始在高速公路行業(yè)大規(guī)模應用，是以后技術的發(fā)展趨勢，并且為方便后期高速公路運營管理，打造和諧交通，創(chuàng)建和諧社會提供了必要的技術支持。
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