雙絞線被用來(lái)傳輸監(jiān)控圖像主要解決了兩個(gè)問(wèn)題：一方面，它解決了200米至2000米距離范圍內(nèi)高質(zhì)量圖像信號(hào)傳輸?shù)膯?wèn)題；另一方面，它解決了大規(guī)模密集型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的布線問(wèn)題。此外，雙絞線還具有抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。本文將詳細(xì)介紹雙絞線傳輸技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及工程應(yīng)用事項(xiàng)。\r\n\r\n文／盧余慶
雙絞線被用來(lái)傳輸監(jiān)控圖像可以說(shuō)是監(jiān)控領(lǐng)域里的一個(gè)重大技術(shù)革新，它的出現(xiàn)主要是能較好地解決了兩個(gè)方面的問(wèn)題：一方面，它解決了200米至2000米距離范圍內(nèi)高質(zhì)量圖像信號(hào)傳輸?shù)膯?wèn)題，因?yàn)樵谶@段距離范圍內(nèi)傳統(tǒng)的同軸電纜傳輸方式難以達(dá)到要求而光纖傳輸又顯得不太經(jīng)濟(jì)；另一方面，它解決了大規(guī)模密集型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的布線問(wèn)題，雙絞線自身的物理尺寸優(yōu)勢(shì)和線纜的較柔軟性克服了大量敷設(shè)同軸電纜時(shí)所帶來(lái)的各種困難。\r\n當(dāng)然，雙絞線還具有抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。正是由于雙絞線很好地解決了長(zhǎng)期困擾著人們的這些問(wèn)題，所以它在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用立即引起了業(yè)界廣泛的關(guān)注，在較短的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)被大量使用到工程實(shí)踐中，并且取得了較好的應(yīng)用成果。本文將詳細(xì)介紹雙絞線傳輸技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及工程應(yīng)用事項(xiàng)。
雙絞線及其特征參數(shù)
雙絞線分為屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pairs）和非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pairs）兩種，目前，絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都是使用非屏蔽雙絞線。雙絞線最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是局域網(wǎng)絡(luò)，隨著局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展演變，對(duì)雙絞線的要求也在不斷變化，先后出現(xiàn)了3類、4類、5類、超5類甚至6類、7類非屏蔽雙絞線。當(dāng)前市面上大量銷售的是3類、5類和超5類非屏蔽雙絞線，由于5類非屏蔽雙絞線一出現(xiàn)后就占住了主導(dǎo)地位，所以4類雙絞線在市面上基本上未見(jiàn)銷售。
用來(lái)表征雙絞線特性的參數(shù)有特征阻抗（Impedance）、帶寬（Bandwidth）、衰減（Attenuation）、近端串?dāng)_（Near-end crosstalk）以及衰減--串?dāng)_比（Attenuation-to-crosstalk ratio）等，在標(biāo)準(zhǔn)化文件TIA/EIA 568A中對(duì)不同種類非屏蔽雙絞線的各項(xiàng)參數(shù)都有較為具體的規(guī)定，這些指標(biāo)的好壞將對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，表1列出了3類和5類非屏蔽雙絞線的部分參數(shù)。
雙絞線傳輸監(jiān)控圖像原理及其特點(diǎn)
雙絞線傳輸技術(shù)的基本原理
雙絞線傳輸視頻信號(hào)采用了傳統(tǒng)的模擬技術(shù)，在保證全實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)距離、高質(zhì)量地傳輸監(jiān)控圖像的同時(shí)，又節(jié)省了傳輸器材的造價(jià)。雙絞線傳輸技術(shù)利用了雙絞線本身的強(qiáng)抗干擾能力和頻帶較寬的特性，并配合雙絞線傳輸設(shè)備對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行有效處理，可以高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控圖像的遠(yuǎn)距離傳輸。
在雙絞線傳輸設(shè)備中，需要進(jìn)行75Ω←→100Ω以及非平衡←→平衡的轉(zhuǎn)換，同時(shí)要使用寬帶放大器和專用芯片對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行放大、整形以及衰減補(bǔ)償，另外還需要提供足夠的驅(qū)動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)。
雙絞線傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
雙絞線傳輸視頻信號(hào)具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：
·傳輸距離較遠(yuǎn)、傳輸質(zhì)量較高。它極好地保持了原始圖像的亮度和色彩，以及實(shí)時(shí)性，傳輸距離可達(dá)到2km左右；
·布線方便、線纜利用率高；
·抗干擾能力較強(qiáng)。雙絞線能較有效地抑制共模干擾，即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下，采用雙絞線傳送圖像，也能使圖像信號(hào)質(zhì)量保持較好；
·可靠性高、使用方便；
·價(jià)格便宜，取材方便。由于使用的是目前廣泛使用的普通5類非屏蔽電纜，購(gòu)買容易，而且價(jià)格也較便宜，給工程應(yīng)用帶來(lái)極大的方便。
雙絞線vs.同軸電纜傳輸性能與價(jià)格比較
同軸電纜傳輸性能
在監(jiān)控系統(tǒng)中，使用75Ω、芯徑5mm的同軸電纜較為常見(jiàn)。一般，這種同軸電纜的分布電容在50-60pF/m左右，再加上電纜的直流電阻，會(huì)使傳輸信號(hào)受到衰減。有測(cè)試表明，頻率為5MHz的信號(hào)在75Ω、芯徑5mm的同軸電纜內(nèi)傳輸100m時(shí)，將被衰減5dB左右，信號(hào)頻率越高，受到的衰減越大。圖像信號(hào)是一種高頻寬帶信號(hào)，圖像彩色部分位于頻率高端，當(dāng)用同軸電纜傳輸彩色圖像信號(hào)時(shí)，其亮度和色彩都會(huì)受到衰減，特別是隨著傳輸距離增加圖像的色彩會(huì)變淡甚至失真。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，彩色圖像信號(hào)在75Ω、芯徑5mm的同軸電纜內(nèi)傳輸200m左右時(shí)，其幅度和色彩已經(jīng)有明顯的衰減。如果要傳輸更遠(yuǎn)距離，只有加入同軸視頻放大器（視頻補(bǔ)償器）。下圖為75Ω、芯徑5mm的同軸電纜傳輸200m距離時(shí)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試波形（第17行測(cè)試波形）：
雙絞線傳輸性能
雙絞線也會(huì)對(duì)圖像信號(hào)產(chǎn)生衰減，但是使用了雙絞線視頻傳輸設(shè)備后，視頻信號(hào)能夠很好地得到還原。在實(shí)驗(yàn)室使用Tektronix VM700A對(duì)雙絞線傳輸圖像信號(hào)的性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下：
1.傳輸距離為300m時(shí)，指標(biāo)：DG≤1% ；DP≤1°；SNR≥65dB。第17行測(cè)試波形如下圖：
2.傳輸距離為1200m時(shí)，指標(biāo)：DG≤2% ；DP≤2°；SNR≥60dB。第17行測(cè)試波形如下圖：
成本比較
同軸電纜在100、200米左右距離范圍內(nèi)使用較為廣泛，在這種范圍內(nèi)使用同軸電纜不需要其它設(shè)備，使用簡(jiǎn)便，傳輸質(zhì)量也基本能滿足要求。但是，當(dāng)傳輸距離增加時(shí)，同軸電纜在性價(jià)比上和雙絞線相比就處于劣式。一般，75Ω、芯徑5mm的同軸電纜市價(jià)在1.5元/m左右，同軸放大器價(jià)格在300元/臺(tái)左右；5類UTP電纜的價(jià)格0.8元/m左右，雙絞線視頻傳輸設(shè)備的價(jià)格為600元/套左右，下面就距離為300m和600m兩種情況對(duì)同軸電纜和雙絞線的傳輸成本作一些比較。
1.假定在某個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中有8個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)距控制中心約300m ：
·使用同軸電纜時(shí)：1.5元/m×300m×8=3600元；
·使用雙絞線時(shí)：由于每四路圖像可以共享一根5類UTP電纜，所以網(wǎng)絡(luò)中只需2根5類UTP電纜。0.8元/m×300m×2+600元/套×8=5280元。
2.假定在某個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中有8個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)距控制中心約600m ：
·使用同軸電纜時(shí)：為保證圖像質(zhì)量，每路圖像要加入一級(jí)放大器。1.5元/m×600m×8+300元/臺(tái)×8=9600元；
·使用雙絞線時(shí)：由于每四路圖像可以共享一根5類UTP電纜，所以網(wǎng)絡(luò)中只需2根5類UTP電纜。0.8元/m×600m×2+600元/套×8=5760元。
從以上分析可以看出，隨著傳輸距離增加，越發(fā)顯示出雙絞線傳輸在成本上的優(yōu)勢(shì)。如果網(wǎng)絡(luò)中還有控制信號(hào)等其它信號(hào)傳輸，雙絞線傳輸?shù)某杀緝?yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。另外，傳輸距離進(jìn)一步加大時(shí)，比如達(dá)到1公里左右，則同軸電纜傳輸已經(jīng)難以達(dá)到傳輸質(zhì)量要求了，而雙絞線則可以在傳輸1.5公里左右時(shí)仍能保證較好的圖像質(zhì)量。
工程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
在實(shí)際工程應(yīng)用中，為了更好地發(fā)揮雙絞線傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需要選用高質(zhì)量的雙絞線傳輸設(shè)備和合格的雙絞線，同時(shí)也要搞好工程設(shè)計(jì)和施工。
雙絞線傳輸設(shè)備是監(jiān)控圖像傳輸?shù)暮诵摹Ｋ纫ＷC圖像傳輸質(zhì)量，又要做好防雷和防干擾設(shè)計(jì)。不同廠家的設(shè)備除了在較遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)圖像質(zhì)量相差較大外，在設(shè)備防護(hù)和可靠性方面也存在著很大的技術(shù)差異。一定要選用具有較強(qiáng)技術(shù)實(shí)力的專業(yè)圖像傳輸設(shè)備生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，同時(shí)不要只關(guān)心產(chǎn)品的價(jià)格，而是選用高性價(jià)比的產(chǎn)品。
雙絞線也是監(jiān)控圖像傳輸系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。工程選用時(shí)應(yīng)著重關(guān)心兩個(gè)參數(shù)：一個(gè)是分布電容，要小于60pF/m；另一個(gè)是雙絞線對(duì)的環(huán)路電阻（將某對(duì)雙絞線的一端短接，用萬(wàn)用表在另一端測(cè)得的直流電阻即為環(huán)路電阻），其數(shù)值應(yīng)該小于18Ω/100m。這兩個(gè)參數(shù)直接影響到傳輸距離以及圖像的色彩。另外，雙絞線對(duì)的絞距也會(huì)對(duì)圖像傳輸性能以及抗干擾能力產(chǎn)生影響（請(qǐng)參考5類非屏蔽雙絞線相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）。
工程施工時(shí)，注意線纜要連接可靠，并做好防護(hù)。雙絞線收發(fā)設(shè)備之間只能點(diǎn)到點(diǎn)連接，不能從線路中間橋接分支，否則會(huì)因信號(hào)反射而產(chǎn)生重影。另外，在收發(fā)兩端都要做好保護(hù)接地措施，并將保護(hù)地與設(shè)備可靠連接，以抵御浪涌沖擊和感應(yīng)雷擊。
結(jié)語(yǔ)
雙絞線傳輸技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)控領(lǐng)域?qū)ΡO(jiān)控圖像傳輸具有重大意義，它為中遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)提供了價(jià)廉物美的傳輸方式，也必將被廣大工程商和用戶所接受，發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
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