【安防知識網】隨著高速公路系統(tǒng)信息化建設的不斷發(fā)展和完善，交通管理正逐步向網絡化、智能化方向發(fā)展。特別是近幾年，高速公路專用通信和監(jiān)控技術的不斷更新，為高速公路網絡化、智能化建設創(chuàng)造了充足和可靠的條件。

        視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為智能化交通管理中最重要的信息平臺，在高速公路信息化系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。而隨著數(shù)字技術和網絡技術的發(fā)展，網絡監(jiān)控系統(tǒng)逐漸顯露出其優(yōu)越性，雖然目前網絡監(jiān)控系統(tǒng)還未取代模擬系統(tǒng)，但其在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中將占據著愈加重要的位置。而從高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看來，網絡監(jiān)控系統(tǒng)也將在近幾年內超越模擬監(jiān)控系統(tǒng)的份額，并可能逐步取而代之。因此，在當前，高速公路模擬監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化改造勢在必行。

高速公路視頻監(jiān)控應用現(xiàn)狀分析
        早期由于高速公路分段投資、分段建設等原因，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在設計上基本是以單路段作為獨立的監(jiān)控網絡，一般采取光端機+視頻矩陣的監(jiān)控模式。但由于其資源無法實現(xiàn)共享，在集中收費、集中監(jiān)控、集中管理的進程中，一些不能滿足要求的設備面臨淘汰的局面。

        同時，在一些較長的路段以及需要各路段向省中心傳送圖像的需求當中，光端機由于傳輸距離有限、占用光纖過多等問題，已經不能滿足當前眾多高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求，為此在前幾年出現(xiàn)了光端機、網絡編解碼器混合組網的方式。但隨著分中心、省中心集中監(jiān)控，以及更進一步的全程監(jiān)控和向公眾提供圖像的需求逐步提出，混合組網的方式已無法很好地解決這些需求，無法為監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供完整的解決方案。

        而隨著近幾年來各省的高速公路路網建設均已初具規(guī)模，高速公路通信網也已基本形成，因此監(jiān)控系統(tǒng)的設計也需要從區(qū)域性、整體性出發(fā)，以全省的高速公路通信網作為整體去構建監(jiān)控系統(tǒng)，各路段的監(jiān)控系統(tǒng)都是這個整體的組成部分；并且需要充分考慮資源的利用效率，使監(jiān)控網絡的安全性、綜合性、經濟性、可管理性得到最大限度的保障。而網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其高度的開放性、集成性和靈活性，可為視頻監(jiān)控系統(tǒng)和設備的整體性能提升創(chuàng)造了必要的條件。同時，伴隨著通信技術、計算機處理能力和存儲容量的迅速提高，以及各種視頻信息處理技術的出現(xiàn)，使得全網數(shù)字視頻傳輸技術已逐步進入實際應用階段，這為實現(xiàn)全網數(shù)字化圖像傳輸提供了很好的技術支持。因此，全網數(shù)字化圖像傳輸、交換是較為適應未來高速公路監(jiān)控領域發(fā)展的解決方案，而其在當前的各省高速公路視頻監(jiān)控項目中也已經得到更為廣泛的應用和認可。[nextpage]

數(shù)字化視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)得到廣泛應用
        現(xiàn)階段，高速公路數(shù)字化視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)主要采用兩種解決方案：數(shù)字化非壓縮視頻傳輸平臺及數(shù)字化壓縮視頻傳輸系統(tǒng)。

        由國內一些光端機廠家推出的數(shù)字化非壓縮視頻傳輸平臺，即通常意義上的光矩陣平臺，它是集業(yè)務接入、光纖傳輸、信號交換及業(yè)務管理于一體的綜合性業(yè)務傳輸平臺，其采用非壓縮傳輸以保證視頻傳輸質量，并在一定程度上滿足了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求。但是光矩陣在本質上仍可被看作是數(shù)字非壓縮光端機+矩陣的結合產物，因此，該系統(tǒng)圖像接入容量有限，在單點同時多路上傳方面依然存在技術瓶頸，同時由于沒有統(tǒng)一的通信標準，各廠家的設備難以兼容，使得系統(tǒng)更加封閉，給整個監(jiān)控系統(tǒng)的擴容升級帶來了很大的不便；在多個子系統(tǒng)進行聯(lián)網時，還需要運用數(shù)字視頻壓縮編碼技術實現(xiàn)視頻的資源共享。因此，數(shù)字化非壓縮視頻傳輸技術僅可看作是模擬系統(tǒng)向數(shù)字化過渡、升級的一個解決方案。

        而數(shù)字壓縮視頻傳輸方案通常是采用視頻編解碼器+傳輸網絡（以太網交換機、工業(yè)級以太網、EPON組網）的模式，在系統(tǒng)中，每一路圖像對應一個視頻編碼器，其將圖像數(shù)字化并壓縮為視頻數(shù)據流，同時運用視頻以太網交換機匯聚若干視頻編碼器信號，通過SDH將各站的數(shù)字視頻信號傳輸至監(jiān)控中心的三層以太網交換機。其采用標準化數(shù)字視頻壓縮技術，兼容性較好；采用標準以太網方式接入，組網更方便靈活，易于系統(tǒng)升級擴容及實現(xiàn)多級共享。但大流量的視頻流極大地占用了通信系統(tǒng)的帶寬，而隨著系統(tǒng)不斷增大，需要增加更高帶寬的SDH設備，使得系統(tǒng)建設成本大為增加。同時，數(shù)字壓縮視頻傳輸系統(tǒng)面向的是以太網，而非各種業(yè)務應用，系統(tǒng)容量及視頻傳輸質量較依賴于以太網的傳輸質量和容量，從而無法提供針對業(yè)務的QoS保證，其視頻質量及網絡穩(wěn)定性一直得不到有效突破。

        那么，有沒有更好的既能夠保證數(shù)字化網絡系統(tǒng)遠距離監(jiān)控與任意擴展，支持任意網絡拓撲結構，在全網視頻統(tǒng)一管理與后臺的靈活應用的同時，又保證視頻傳輸質量及網絡穩(wěn)定性、支持多業(yè)務集成的標準數(shù)字化視頻傳輸系統(tǒng)呢？在目前的市場中，已經出現(xiàn)了新一代的數(shù)字視頻綜合接入設備——綜合業(yè)務光傳輸網。

綜合業(yè)務光傳輸網
        從功能上看，綜合業(yè)務光傳輸網是基于光纖，實現(xiàn)高速監(jiān)控各業(yè)務信號的接入、傳輸、交換、管理等于一體，并能保證其性能指標和穩(wěn)定性的專業(yè)化多業(yè)務傳輸平臺。在應用上，其主要由遠端接入設備ONU/OMU及局端光接收及交換設備OLT組成。[nextpage]

系統(tǒng)介紹
        隨著高速公路對安全、服務質量要求的不斷提高，外場設備會越來越多，這就要求系統(tǒng)可滿足包括收費監(jiān)控、外場監(jiān)控等存在的大量業(yè)務接入需求，并同時保障視頻的傳輸質量以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)主要包括遠端接入設備ONU/OMU、局端光接收交換設備OLT和后端監(jiān)控管理平臺（見圖1）。


        ONU/OMU主要完成各監(jiān)控點視頻信號、音頻、報警開關量、各種低速數(shù)據及標準以太網信號等接入。ONU/OMU可根據不同的監(jiān)控點分布情況因地制宜地采用相應的接入方式。

        OLT采用插卡式設計根據實際情況進行配置。光接收卡接收前端采用不同接入方式傳輸?shù)臄?shù)字信號，其具備標準FE、GE接口，在網絡平臺下可實現(xiàn)更高安全性的數(shù)據存儲（如NAS、SAN等）；根據需要配置解碼卡將IP數(shù)字信號還原為模擬圖像，同時輸出到電視墻，從而實現(xiàn)區(qū)內各主要部位的實時監(jiān)控；可配置視頻編解碼卡，對站內及周邊監(jiān)控點進行模擬信號直接接入；并通過中心交換與控制卡，完成對系統(tǒng)配置。[nextpage]

        后端監(jiān)控管理平臺包括視頻管理服務器、UMS網管服務器。視頻管理服務器可對前端設備進行集中的管理和控制，并可對分布在各區(qū)域的存儲終端設備進行遠程集中管理，用戶只需在一臺客戶端上就可以對整網設備進行批量配置下發(fā)、遠程升級、遠程操作、業(yè)務實現(xiàn)等操作，另針對不同的用戶可采用區(qū)域管理、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權限管理模式。而UMS網管系統(tǒng)則是基于SNMP協(xié)議進行設置，提供人性化的人機交互結界面，支持系統(tǒng)網絡拓撲結構的自動發(fā)現(xiàn)、對任意節(jié)點進行配置、系統(tǒng)各種業(yè)務狀態(tài)報警等功能。

系統(tǒng)應用特點
        綜合業(yè)務光傳輸網結合SDH光纖通訊網標準化和高可靠性的特點，同時具有靈活交換、共享等優(yōu)勢。其采用標準化設計，基于開放的協(xié)議，兼容性強、易于擴展；其面向視頻、語音、數(shù)據、狀態(tài)報警、對講、以太網等多種業(yè)務，基本涵蓋視頻監(jiān)控領域中各類業(yè)務接入，極大地簡化用戶組網的復雜程度；采用自主知識產權專利的帶寬預留傳輸、交換技術，對各節(jié)點網絡傳輸帶寬進行統(tǒng)一控制，有效地保證在網絡傳輸過程中不會出現(xiàn)網絡堵塞、丟包，保障各業(yè)務傳輸質量；采用光纖自愈環(huán)網拓撲結構，其快速倒換的特點向客戶提供了“永不停頓”的服務以及最大的網絡可用性；采用標準化數(shù)字設計以實現(xiàn)全網網管功能，基于標準SNMP協(xié)議進行設計，提供人性化的人際交互界面，使其安裝配置及后期維護更加方便。其通過提供針對不同業(yè)務的以太網QoS保證，并以其高質量、高可靠得傳輸效果及靈活的接入、組網方式，很好地滿足了高速公路視頻監(jiān)控領域的實際需求。

多業(yè)務接入
        針對高速公路多業(yè)務接入應用需求，通過光纖將監(jiān)控系統(tǒng)中的業(yè)務接入、傳輸、交換、管理等系統(tǒng)結合于一體。在全光網、高可靠傳輸?shù)幕A上，單體設備可實現(xiàn)數(shù)字視頻、音頻、報警開關量、各種低速數(shù)據、對講、VoIP等信號通過以太網接入傳輸。

組網靈活
        支持多種視頻接入模式，包括遠端ONU光纖接入、本地視頻模擬接入，以及編解碼器網絡接入等。其組網方式靈活，可組成星型、鏈型、環(huán)網、相切環(huán)網和多種復雜的網絡結構。UTN支持單纖自愈環(huán)網結構，其業(yè)務倒換時間小于30ms，有效保證全網傳輸?shù)陌踩煽俊?BR>
標準開放的IP架構
        整體采用基于開放協(xié)議的標準化設計，兼容性強，易于擴展。其數(shù)據接入與交換均采用標準以太網協(xié)議，高速互換，同時又具有專網的傳輸交換性能。其前端設備可接入任何廠家的視頻編解碼器，兼容性強；中心光接收設備OLT具備標準的FE/GE接口，在網絡平臺下，可實現(xiàn)更高安全性的數(shù)據存儲，以及系統(tǒng)擴展級聯(lián)，同時具備數(shù)據流量監(jiān)測、隔離外網廣播風暴等功能，保證聯(lián)網后系統(tǒng)的安全性。[nextpage]

帶寬預分配
        采用基于TDM的以太網接入網傳輸技術，針對不同業(yè)務應用預先分配網絡資源，同時采用非協(xié)議的傳輸模式，可與各種網絡業(yè)務設備進行最簡單的物理層互聯(lián)。系統(tǒng)為各種節(jié)點分配專用帶寬，并對各級節(jié)點網絡傳輸進行控制，使各節(jié)點數(shù)據在其專用傳輸通道內進行傳輸，可有效保證在網絡傳輸過程中不會出現(xiàn)網路堵塞、丟包現(xiàn)象，保障視頻圖像傳輸質量。同時UTN構建獨特的雙環(huán)傳輸結構，將高速以太網通道數(shù)據流及低速率業(yè)務數(shù)據分別傳輸以提供針對不同業(yè)務的以太網QoS保證。如高速公路中需要高實時性的PLC控制信號、信息發(fā)布數(shù)據等采用專用低速數(shù)據環(huán)進行非壓縮傳輸，有效保障信息傳輸及時性。

大容量業(yè)務接入、交換
        具備大容量的業(yè)務交換能力，其采用高品質的IP網絡進行實時視頻監(jiān)控流的交換處理，具備無限擴展能力。OLT單機箱背板交換能力最大可達到40G，完全滿足高速公路視頻監(jiān)控發(fā)展需求。

高質量視頻傳輸
        系統(tǒng)全網只需要進行一次模數(shù)/數(shù)模轉換，采用標準H.264視頻編碼協(xié)議。同時支持雙碼流技術，可根據網絡條件靈活配置。

強大的網管能力
        可實現(xiàn)全網網管功能，其網管系統(tǒng)基于標準SNMP協(xié)議進行設計，提供人性化的人際交互界面，可以在任意一節(jié)點接入，對整個系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控，操作簡單快捷，賦予用戶輕松便捷的使用體驗。它還支持UTN網絡拓撲結構的自動發(fā)現(xiàn)；可配置各種業(yè)務狀態(tài)報警、故障自動告警GIS地圖功能；支持網管對系統(tǒng)中各節(jié)點進行配置。

靈活方便的管理模式
        系統(tǒng)融合了IP數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)便于管理的優(yōu)勢，通過視頻管理服務器可實現(xiàn)對所有監(jiān)控設備及監(jiān)控業(yè)務的智能化管理。其徹底改變了傳統(tǒng)監(jiān)控只能依靠人工進行系統(tǒng)管理和維護的局面，通過視頻管理服務器不僅可以對前端設備進行集中的管理和控制，還可以對分布在各區(qū)域的存儲終端設備進行遠程的集中管理。同時，系統(tǒng)還支持分級分域管理、用戶權限管理、設備批量配置等。

結語
        “智能交通”將是高速公路未來的發(fā)展目標，高速公路現(xiàn)行的或將來可能出現(xiàn)的所有解決方案必將走向融合，所有可能出現(xiàn)的業(yè)務都必將在一個統(tǒng)一、高效、智能、便于管理和具有充分安全保障的平臺上進行傳輸，在中心進行控制和管理；各種終端走向標準化和模塊化，網絡也將嚴格按照接入層、傳輸層、處理層和應用層進行劃分——網絡化已成為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

        但可以看出，目前不管是光矩陣的傳輸方式，還是基于以太網交換機的網絡監(jiān)控系統(tǒng)，在視頻監(jiān)控應用中都存在著各自的局限性，導致在實際的聯(lián)網應用中都不盡如人意。而綜合業(yè)務光傳輸網作為一種全新的數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)，將各業(yè)務信號的接入、傳輸、交換、管理等于一體，彌補了以往方案的各種技術缺陷，以先進的技術和設計理念構建了新一代的大型數(shù)字視頻網絡監(jiān)控傳輸平臺，為高速公路用戶提供了一種更標準、更優(yōu)質可靠、更符合實際應用需求的真正光纖傳輸平臺。