摘 要：本文对高速公路视频传输中的传输方式、传输媒介进行研究，比较不同的传输方式合和媒介的优缺点，然后总结归纳了国内外在高速公路视频传输系统的实现方式。
关键词：高速公路，传输方式、视频监控、传输媒介
二十年来随着科技的飞速发展，高速公路视频传输系统无论从网络结构到系统实现都取得了丰富的成果，本文将分别从网络传输结构及系统实现方式两个方面介绍国内外在这些领域取得的进展，并就传输媒介在实际应用中的优选依据进行探讨。
1传输方式研究
1.1点对点传输的传输方式
点对点视频光端机是目前使用较为普遍的视频传输设备，主要可分为模拟光端机和数字光端机两种。每个监控点需配置一台视频数据光端机和一芯光纤，在监控中心也需配置一台光端机接收机，在监控点较多的高速公路较多的光端机和光纤，将造成光纤资源的浪费和项目造价的增加，同时由于法组网、无法实现远距离传输、多路视频信号传输的时候邻频串扰大等缺点，这些在实际的高速公路应用渐渐退出。
1.2级联式链路传输方式
采用节点式光端机，采用数字非压缩技术和波分复用（WDM）技术，通过一芯光纤组成链网，同时传输多路视频、音频、点对点数据信号和共享式数据信号。
节点式光端机组网方式采用链网，灵活方便，传输距离长，不存在背对背方式多级跳接时的视频信号质量下降的问题。同时配置网管软件，可以自动发现故障并及时告警，并进行日常网络运转的管理。
节点式光端机在每个节点先将信号接收下来，转换成电信号，再和本地节点的信号交叉复用，光电转换后采用波分复用技术复用到条光纤上传输。每条链路在中心仅需要一台中心光端机，与传统的点对点传输方式相比节约了部分大量的光纤资源和1 /2的光端机数量。缺点是当链路中个监控点出现故障，该监控点以后的视频和数据也将无法传输到监控中心。
1.3以太网视频传输方式
以太网视频传输系统是根据高速公路的实际需求，搭建的套用于传输视频和数据的以太网，该以太网基于综合数据光端机构建，在此以太网的基础上，使用视频编解码器完成整个系统的视频传输，所有的视频传输到控制中心后，还原为模拟视频图像，通过视频控制矩阵切换后在电视墙上显示。
各中心之间通过以太网接口，采用网络视频编、解码器传输视频。这种传输方式通过SDH通信系统的以太网接口就可以实现，在路段中心处理的是数据流，只需要把所要上传的视频信号分出来几路上传即可。采用正数据方式传输视频的优点在于通过数字音、视频传输系统的构建，不仅可以实现全网视频信息的共享，还可以实现以太网数据、异步数据及电话话务的交换。同时利用数字音、视频传输系统的音、视频双向传输功能，还可以方便地实现各中心之间的电视会议。
以太网方式传输视频的主要优点如下：便于多级联网、视频编码器和视频解码器可以不对称、可实现监控到桌面、全软件切换、全部图像上传、图像轮巡功能、组播功能、报警联动、硬盘录像容易处理、
以太网方式传输视频的主要缺点如下：
（1）在SDH层虽然其对外的接口为10/100ase-t接口，但一般情况下其内部为每个端口实际提供的带宽在10M左右，在视频码流为4M的情况下，最多只能传输2路实时视频信号。并且当在一个端口上既传送实时视频流又传送其他数据（如收费数据等）时，由于视频信号占带宽较大，会影响其他数据的正常传送，严重时会造成网络拥塞；
（2）为了保证视频的实时性应采用UDP协议传送视频流。UDP协议的特征是发后不管，数据的可靠性完全在于网络。而目前以太网协议中对数据并没有Qos保证。因此当繁忙时，有可能造成UDP包丢失，造成解压时出现马赛克；
（3）以太网的特征是突发，而实时视频信号的特征是连续，这两者是有矛盾的因此当一个以太网中数字视频流过多时，会造成以太网交换机的负载急剧增加，网络速度变得很慢，影响其他数据的正常交换.严重时会造成网络瘫痪。
2.传输媒介研究
目前，视频传输的媒介主要是电缆与光纤，这两种在高速公路闭路监控领域都有成熟、成功的应用。如何综合考虑及应用这两种传输媒介进行合理组网，需要根据不同项目的具体情况而定。
电缆传输在任何项目中都是必不可少的，即使传输网络主体是级联式链路传输方式或以太网视频传输方式，也有不少电缆传输环节。如果整个传输网络覆盖的物理范围较小，且视频信号数量不是很多、视频网络结构简单、电磁环境及接地环境较好的情况下，可考虑使用视频电缆传输所有信号。如果视频传输距离较远，组网方式复杂，则电缆传输可作为辅助方式，在视频信号前端和后端小范围内使用。
电缆传输的优点：一是电缆传输施工简单，不需要专业的施工机具或专业的施工队伍；二是电缆成本较低，调试简单、维护比较直观和方便。
其缺点：一是传输距离受限制，距离较远就需增加线径以防止信号过多的衰减，但传输距离过长时，线径无法无限增加。因此，电缆传输只适合于一定距离之内使用；二是由于视频电缆与传输信号是一对一方式，因此，在视频信号数量较多时，电缆数量会相应增加，增加施工成本及施工难度；三是电缆传输方式抗干扰性较差，在传输距离较长、传输线路附近有强电磁信号时，视频信号易受干扰而导致图像质量下降；四是电缆传输对地要求较高，当线路两端地电位差较大时，图像质量会受到很大影响。
视频传输距离远、视频数量多，可考虑选用光缆传输方式。通常高速公路机电系统中，道路主线会敷设主线光缆，用作通信系统的传输介质。视频传输即可通过这些主线光缆中的纤芯进行，对于主线光缆而言，芯数的增加并不是光缆成本增加的主要因素。因此，敷设主线光缆时可为视频信号配置相应的光纤芯数。
光端的选择可根据视频网络结构选用复用型或级联型。当视频信号相对集中在几个点而光缆芯数又较充裕时，可利用复用端机进行多数视频的点对点传输。光缆芯数较为紧张、视频信号集中的点与信号上传最终位置在物理结构上形成链路时，可使用级联型光端机进行视频传输，即视频信号从最远端向回逐级上传，途中每个点都新加入该点的视频信号，但光纤只使用1芯。值得注意的是，级联方式虽然节省纤芯，但传输设备成本较高，且光纤出现问题时，可能会造成故障点后所有图像传输失败。
光缆传输的优点：一是通过视频复用技术，可以在1芯光纤上传输多路视频信号，节约线路成本；二是传输距离较远，通过选择不同发射功率的光端机并辅以光中继设备，可以实现上百以及上千公里的视频传输；三是视频信号是通过光路传输，不受电磁信号干扰，且信号衰减小，图像质量高；四是通过使用复用光端机、节点式光端机，可灵活组织传输方案。
其缺点：一是光缆传输离不开光缆，而光缆的施工需要专业的施工队伍及专业的施工机具（如吹缆机、熔接机等）；二是光缆传输需要使用光端机，相应地会增加成本。
在高速公路通信网络带宽充足的情况下，如果视频组网方式复杂、要求灵活、升级及扩容方便，或者需要利用广域网传输视频，同时对视频质量要求不是很高，可考虑采用以太网视频传输方式。由于以太网视频传输是基于以太网原理，相关硬件设备技术含量较高、使用及维护复杂，系统的调试和维护需要专业的技术人员进行。
3.视频传输系统的实现方式
目前国内外在高速公路视频传输系统的实现方式选择上多种多样，现就其主要的几种进行介绍：
（1）采用模拟光端机将前端摄像机摄取的图像采用点到点模式直接传输到指定地点。
（2）采用数字非压缩光端机将前端摄像机的模拟视音频信号数字化，不需要经过任何破坏性强制压缩方式而直接进行传输，从而充分保证视音频信号经传输后完好无损且无延时滞后现象。同时采用光的波分复用方式（WDM），在单芯光纤上同时传输几个不同波长的光信号，以增加光纤传输系统的信息容量。
（3）利用高速公路的SDH通信平台提供的El电路，加上MPEG2编解码器实现，这种方法通常用来实现分中心和中心之间的视频传输，DVS-3020视频编码器能实现该功能。
（4）利用SDH上的 ETHERNET接口来直接传输IP MPEG2视频
现在，有的SDH设备上能增加ETHERNET接口，它们的实现方法各有不同，有的是将ETHERNET包映射到几个El电路上，有的是直接映像到SDH容器中。这种方法的问题是，高速公路SDH网的带宽本来就不高，EOS技术的效率不高，用来传输少量图像或计算机信息是可行的。用来传输大量视频信号就不现实了，当SDH不提供以太网接口时，可使用外接的El网桥或4XE 1网桥。
（5）利用ATM网
国外公司比较推荐ATM网来传输视频信号，如TELINDUS公司就为英国伦敦地铁开发了基于ATM的视频环网。在我国山东交通部门也建立了ATM网，但是ATM网投资比较大，骨干网速率为600M，传输视频又显得不够。DVS-3000能利用ATM网提供的LAN口接入，ATM的优点是能够保证QOS。
（6）使用千兆环网
随着千兆网的普及，人们可以直接使用带千兆光口的L2/L3交换机组成一个千兆环网，在这个千兆环网上传输IP MPEG2视频流，但是，一台支持较好QOS的L3交换机的价格不菲。目前，在千兆环网上传输IP MPEG2视频流在我国还不普及。
（7）使用RPR环网
弹性分组环技术（RPR，Resilient Packet Ring），是专门针对LAN开发的传输技术，它有快速的二层交换、分组环的统计复用技术多等级、可靠的QoS服务、环自愈保护。正是RPR具有上述特点，受到人们的关注，认为是可能替代SDH成为城域网的首选。中国网通已开始使用RPR来构建新一代城域网，在高速公路系统RPR也将成为视频环网的最佳选择。
（8）利用模拟/数字微波进行视频图像传输
目前，在许多的专用网中都有自己的数字微波网、一点多址或无线扩频接入信道，它们都可以提供64K/2.048Mbps的信道带宽，而且通常以专用的形式提供。采用无线信道进行远程交通监控中视频传输具有灵活机动、简便快捷等优点，特别适合一些特殊场所的监控，如突发事件、大型活动等，不失为现有视频传输方式的重要补充。
（9）利用GPRS/CDMA等技术进行视频图像传输
目前，在上海、北京等经济发达的大城市，由于受市政规划等因素的影响，不允许再开挖路面敷设光电缆，所以个别地点向监控分中心的图像传输己开始使用基于CDMA或GPRS技术的传输方式。
（10） DDN方式
DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。它主要提供中、高速率，高质量点到及点到多点的数字专用链路，其优点是服务质量有保证，但费用较高，长期使用存在局限性，可作为城市交管部门传输监控视频的过渡、应急方案。
（11）ISDN方式
ISDN是传输视频信息的理想环境，专为多媒体通信而设计，可提供各种类型的信道，以传输不同速率与类型的数字信号，其信道可分为信息信道（包括B信道，H信道）与控制信道（D信道）。在高速公路监控中分别使用上述三个新到进行视频、语音、图像信息的传输。
参看文献：
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[3]杜力.高速公路闭路监控系统中视频传输方式初探[J].科技情报开发与经济.2007，17（34）:279-280
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