隨著IP視頻監控和百萬像素攝像機，以及無線門禁控制解決方案和防盜報警的興起，數據傳輸的質量比以前任何時候都顯得重要。此次關注數據傳輸的問題，去了解以太網、無線網以及光纖等技術領域的數據傳輸方案提供商是如何與時具進保持競爭力的。

與門禁控制和防盜報警相比，視頻監控本身需要較高帶寬和較低延時，并且視頻監控系統要求能夠使數據快速地從攝像機傳輸到控制中心，Firetide公司市場營銷經理KseniaCoffman如是說，“這就是數據傳輸為何是工程的“致命要害”的原因，尤其是在那些沒有完善的網絡基礎設施的地方安裝攝像機。”

不同區域市場對IP視頻網絡應用的需求將會持續增長。“隨之而來，如何科學有效地管理它們將成為挑戰，”VerintSystems公司Verint視頻解決方案亞太區銷售副總監RoniKlein說到。“IMS研究報告提到，全球視頻監控市場預計在2009年市場規模達95億美元，而傳輸技術，包括以太網傳輸，無線傳輸和光纖傳輸將成為監控市場的重要組成部分，”COE公司產品經理CorinMoorhead談道。

盡管IMS研究報告已經將2009預期增長百分比從6個點降低到3個點，但是傳輸部分尤其是傾向于采用IP的系統產品仍然具有比現有市場更大的潛力。在經濟蕭條時期，時間證明這些傳輸技術發展得有多快。

傳輸方案的設計和選擇

傳輸系統的壽命(包括維護)、成本、安裝簡易性和未來升級能力都是項目啟動前必須考慮的因素。“通信方面是關鍵要素，可以作為建立安防系統的基礎來考慮”，Alvarion公司私有和交互網絡事業部總經理Avi Shabtay說到。

常用的傳輸方式包括電力線(PLC)、以太網、無線網和光纖。安裝的長度可從短距離數百米——例如一個油站或者零售商店，到中等距離數十公里——例如中小企業和大型超市，再到長距離上百公里——例如城市監控和重要基建設施監控。

“PLC在本地應用中很有用，但是在更大和更復雜地點安裝時就有難題產生。大型建筑如醫院，由于擁有許多電力設備會對傳輸線路造成影響，”Veracity公司英國區總經理Alastair McLeod表示。這會導致PLC方式不可靠甚至近乎不可用。“而且，任何一種PLC技術都需要持續的增強信號以到達更遠的地方，”Proxim Wireless公司銷售和市場營銷副總裁Geoffrey Smith表示。

與有線方案相比，無線安裝通常更省成本。AzaleaNetworks公司全球銷售副總裁兼總經理BrianCarlson表示，盡管無線信號容易受到干擾，如果項目需要快速完工并且對便攜和擴展有需要，那么無線解決方案是恰當的選擇。“大部分安裝只采用無線方式的話，會發現一些無意義的雜音干擾傳輸，”McLeod補充。

以太網和光纖都需要布線。以太網方式可以采用PoE供電但受距離限制，同時，光纖的傳輸距離可以很長但是不能供電。因此，系統整合專家和顧問們在決定采用哪一種傳輸技術最合適之前，會事先評估安裝環境和系統運行目的。

基于以太網傳輸

每一個基于IP系統的設備都至少需要一個網絡轉換端口或多個端口。“我們估計超過20%的網絡交換接口設備現在在采用以太網PoE供電，而兩年前這一數據低于5%，”McLeod說到。采用以太網方式，每個項目可以安裝兩千多個攝像頭或其它設備。項目越大，可安裝的設備種類就越多，以太網的優勢更明顯。以太網布線傳輸的三個大優勢是，降低布線成本，易于擴張，并且可通過適配器支持各種混合式基礎設施。

如果財政預算仍然緊張，利用現存的模擬線纜來升級到IP，對于很多項目來說是一個很有吸引力的選擇。“比如油站，它裝配有模擬攝像機，同軸電纜布線距離50到100米，但是很難接入訪問。通過在同軸電纜的兩端裝上適配器，系統可以輕易轉換到IP，”McLeod解釋。

安裝可能會碰到挑戰，特別是集成商想要在嚴重老化的同軸電纜上安裝適配器。因為在老化的線路上，數據傳輸速度不能達到最大值(每路每秒100兆字節)。當電纜鋪設在濕度高的環境中或靠近其它電子設備時，將產生電磁干擾導致視頻圖像失真。

最讓人有壓力的挑戰是，調查咨詢和實際安裝之間存在差異。更經常發生的是，設計與實際設備配置不匹配，這將導致鋪設線路時產生問題。由于布線要占物理空間，尤其是有時要鋪設在地板下、沿著墻邊和天花板等這些比較好的布線位置，這就要求工程師計算出布線可以經過哪些地方以及布線長度。“缺少經驗的工程師可能會用超過150米的線連接攝像機，這時就會發現圖像靜止、斷續、中斷、失真或無連接。原因是在布線超過100米就超過了以太網的傳輸極限，”McLeod解釋到，但這個問題可以通過局域網和PoE擴展輕松解決。

無線傳輸方案各有優劣

高性能無線基建設施對于設計和布線來說也很重要，專業級的設備是相當可觀的投資。Coffman表示，“為確保項目順利成功進行，你必須進行現場調查以決定如何處理涉及到視線障礙的各種問題——建筑物，隧道或山，無線電頻率環境，距離，攝像機位置和供電。”

全球無線傳輸市場預計在2009年達到15億美元，安全和重要項目占有較大比例，約為2.5億美元，Fluidmesh Networks公司技術總監Torquato Bertani透露。可行的無線拓撲技術是點對點(PTP)，點對多點(PTMP)和多點對多點(一般稱為無線網絡)。無需額外天線、無線電設備、路由器或其它設備的輔助，無線產品已經平均達到14公里的傳輸距離，最大可達25公里。

“無線傳輸已經經歷了長時間發展，現在的無線網方案是標準的，性能更好、更穩定、性價比也更高的，”Carlso說。WLANIEEE82.11標準在2.4、3.6和5千兆赫頻寬下都能應用于無線解決方案。

當涉及到天線、線路、電源設備和安裝配件時，無線安裝可能會比較難于管理。“這些將決定安裝是成功還是失敗，”Carlson強調。例如，天線的類型將決定信號覆蓋的好壞;電線將決定信號的穩定性和強度;而合適的電源設備將確保系統可以一直正常運轉；安裝配件將確保設備在惡劣天氣下不會掉落。

目前，無線技術可分為以下幾種，但這樣的分類并不意味這幾種技術沒有重復的地方，而通常這些技術是被混合使用于同一個方案中。

PTP(點對點)

點對點系統可能比較昂貴，但是他們對于大型安防項目來說是最合適的。“例如遠程監控，需要回程傳輸大流量來自攝像機的視頻或連接到長距離的遠程地點，”Shabtay說，“2008年，5GHz頻寬點對點無線傳輸市場預計達到1.4億元。”

PTP安裝應盡量基于簡單和即插即用的概念實施。“網絡設計的目標是將從源頭到終點之間的中轉站盡量減少，”Shabtay說。但是會有這樣一個取舍問題產生：隨著距離的增加，系統能力隨著信號的減弱而減弱。在這些毫米波段(60-90GHz)之間如何連接將成為大的挑戰，尤其是遇到惡劣天氣時更是如此。加入天線可提供更遠的連接距離，改善其在暴風雨惡劣天氣下的性能。“暴雨是這些毫米波段方案延伸連接距離的最大障礙。根據不同的工程，傳輸距離從3到5公里不等，”Bridgewave Communications公司市場副總監JosephSchraml說到，“我們的方案可允許GigE到100Mbps的轉換，以改善連接預算，克服惡劣天氣的不利影響。”

在兩個無線電頻率之間找到一個合適的位置提供清晰的視線傳輸(LOS)對于優化系統性能非常關鍵，但是找到合適的位置和找到可以安裝的位置是兩個不同的概念。

Shabtay表示，對于非視線傳輸(NLOS)的情況，通過改進無線電技術，例如正交頻分多路復用技術可以穿過光線障礙來提高傳輸視頻質量。Carlson補充道，“大多數系統是LOS或者接近LOS，除非是使用800或900MHz無線頻率來達到NLOS所需。”如果LOS不可行，PTP系統解決方案不能避開阻礙物。

“高性能的回傳是必須的，隨著網絡成本增加，無線千兆傳輸帶來的低延時和大容量也是相當劃算的，”Schraml說到，“性能往往是買家最看重的一點，尤其當他們選擇回傳解決方案時。”光纖可作為其替代品，但是如果方案不可行，打孔、安裝以及其他費用的成本將比安裝千兆無線網絡高得多。

此外，政府項目的無線方案面臨如何取電的挑戰。Carlson說，電源要求應該降低，而無線方案供應商需要提供客戶多種選項來實現最大化安裝，例如可采用DC、太陽能、電池，燃料電源等方式。

PTMP(點對多點)

點對多點更合適于較為廣闊的覆蓋區域，例如城市監控。“WiMax目前是無線PTMP網絡中唯一標準化解決方案，但是相關設備和使用許可費用較高，并且有時效率較低，”Smith說到。PTMP是同步協議，可以用于VoIP，但是對于視頻數據來說卻不是很理想的方案，因為視頻數據是異步的。戶外無線協議可以作為合適的替代方案。

有三個大的方面需要考慮：頻率支持，組播支持和抗干擾。“用戶應選擇可支持所有可用頻段的無線方案，基于一個單獨的設備，以最大化靈活性，”Smith說，“他們還應當選擇高質量的百兆字節設備。”

未經許可的頻段是自由接入的，而且可以支持大量相鄰的無線頻道，提供像HD視頻那樣的高容量數據傳輸。“例如，使用我們的技術，用戶可以連接30個攝像機高達2百萬字節/秒的視頻流數據，”Bertani說。

支持組播傳輸的方案大大地減少了攝像機或IP設備連接所需要的帶寬。它允許用戶同時實時傳輸視頻流、聲音和其它數據。“對于安防應用來說，這是非常關鍵的，因為同樣的視頻流可以在幾個控制室觀看，也能在不同的地方錄制，”Bertani說。Smith提醒，“如果一個PTMP方案不能處理組播幀，它將淹沒在無線電頻率中。現在的PTMP方案將組播包傳送到各個不同的目的地時，可分別隔離各個不同的頻段。”這有助于分開流量，使得視頻傳輸更有效率。

另外，5GHz無線電干擾對于PTMP系統來說是巨大的挑戰。在一個單獨的平臺上支持整個5GHz頻段，可在選擇清晰的頻道時提供最大彈性。“為進一步加強干擾抵御能力，改進無線電通信能力，WiMAX16e技術的最新研發方向是采用多點輸入多點輸出(MIMO)、大FFT尺寸濾波器(1024)、HARQ技術，以及更多地提升在免認證環境中的性能，”Shabtay說。其它的無線干擾跟3G(UMTS/GPRS)信號相關，當信號微弱的時候，數據傳輸可能較慢或者發生故障。“然而，今天的設備已經大大改進，可選擇最好的網絡頻段來進行數據傳輸，”Selea公司國際銷售經理Massimo Scavo說到。使用現存的無線基建設施比開發新項目更具有性價比，能為3G網絡提供許多支持。

MIMO采取許多不同的數據流，并且使用兩到四根天線，允許用戶在同一個頻段傳輸超過四倍的數據和兩倍的距離。因此，如果現存的配置已經使得頻率段飽和，它可以通過MIMO升級來支持四倍或者更多的攝像機，包括HD高清攝像機。Smith說，“我們的戶外PTMP方案基于MIMO技術，能在單個無線電頻段支持超過20部HD高清攝像機的運行。”

網狀網絡

網狀網絡的彈性使得它可以在上述各種場合安裝，包括PTP回傳，PTMP或“真實”網狀網絡，以完成備份。與點對多點不同，任何網狀節點都能作為“端頭”運作，使得在網絡上的任何一點都可以設置多種中心。有些項目是從PTMP開始運行，然后配置到網狀網絡中的。“15個節點的網狀網需要的

設備與500個節點網狀網需要的設備是一樣的，你做的只是通過增加網絡節點來擴大網絡覆蓋面，”Coffman說。

MIMO802.lln無線網狀網的高帶寬使其成為音視頻傳輸方案的理想選擇，這是一種帶寬最密集和延遲容忍度最高的技術應用。“MIMO網絡可以每秒傳送300兆字節，只有0.9毫秒的延遲，“Coffman說，這對于市政項目、運輸和工業安防應用來說是很理想的方案。

網狀網絡的自我恢復極有彈性。當多路徑方式克服LOS問題時，冗余連接消除單個節點與無線網連接失敗的可能。“盡管如此，采用多路徑、臨時節點會減慢視頻傳輸，”Klein說，“這些節點會減慢攝像機多點運行，引起延遲和信號干擾，影響圖像質量。”

合適的天線可以促成或者破壞網絡部署。“對于視頻監控安裝來說，定向天線(directionalantennae)是比較合適的，因為信號集中，并能很好地抵抗干擾，”Coffman說到。但凡帶有天線，總需要對信號強度進行取舍，對干擾和覆蓋區域進行選擇。恰當的選擇取決于網絡設計，應用(移動監控對比固定監控)和拓撲結構部署。

“為克服不可預計的干擾源影響，網狀網絡能鑒別干擾源的位置，并在低質量連接點開始新的路由包，”Bertani說。例如，在港口，集裝箱貨運船總是在移動，使得傳統的無線網絡總是不能很好地部署;而使用網狀網絡，如果集裝箱貨運船停在無線連接網絡范圍之內的話，視頻流可以改變路徑。最終，傳送設備可以有一個替代品幫助傳送到基地。

光纖傳輸

光纖價格更昂貴但是比無線傳輸更穩定。“大家對市場缺乏一些理解，覺得光纖具備同步數據傳輸或以太網方案的所有優勢，不需要對帶寬妥協，”AMG Systems公司執行銷售總監Sara Bullock說到。事實上，市場趨向于采取壓縮方式通過IP技術傳輸視頻到控制室。

關于視頻頻道，傳輸應該具體到10字節的數字編碼，改善信噪比，盡量保證原始圖像不變形。Moorhead說，“近來SFP光纖模塊的快速發展使得單模光纖長距離(可達160公里)傳輸信號成為可能。”

Bullock補充，通常每80公里就會有信號還原。而且，在插分架構(drop-and-insertring)中多頻道可以結合起來在單模光纖上傳送160個視頻通路。

對于大多數工程商來說，最大的技術挑戰是光纖拼接。“但是，有了高性價比、半自動、數小時內就能掌握的熔接器以后，這個問題已經被克服，”Moorhead說到。

如果初始的網絡傳輸方案設計考慮到將來的擴展需要，那么加入更多攝像機、重新定位攝像機位置、應用視頻分析和利用雷達擴展監控范圍都可以輕易達成。“你同樣需要考慮基礎設施的花費。例如，對于交通管理來說，在路邊開挖隧道以鋪設光纖是代價昂貴而且極不方便的。在保證擴展性的同時，采用傳輸技術節約基建設施開支是十分重要的，”Bullock說到。

規劃是關鍵

當選擇傳輸技術方案時，咨詢師、工程商和用戶必須考慮協調資源，因為這不光是由單方面來決定的。這包括公共設施機構、通信網絡運營商以及私人公司等，越多方面被涉及到，安裝就越復雜。“數據傳輸較少被提到，因為它通常不被重視，認為網絡連接是一件理所當然的事，”Bullock認為。最終，先期規劃和長期目標都需要謹慎考慮到，并且要兼顧各種傳輸要素，這些是一個系統有效正常運行的先決條件和基礎。(本文由陳思妤提供)

                                                              文章來源：安防知識網