浅析不同的图像传输方式在高速公路监控中应用
摘要：高速公路图像视频传输业务的发展经过了模拟传输和数字非压缩传输等阶段，近年来兴起发展的网络数字化视频传输系统已在我国高速公路中得到应用，迎来视频传输的新的发展阶段。
关键词：传输方式；模拟视频；数字非压缩；网络数字化编码
1模拟视频图像传输方式
早期高速公路中的模拟图像传输方式主要是采用点对点的传输方式，利用点对点光端机将视频信号转换成光信号，通过光纤传输外场监控图像或收费图像。
此种方式缺点如下：
1）传输距离短，组网方式不灵活，不适应多级联网，无法实现远距离传输。
模拟视频传输方式示意图
2）每个节点均需一芯光纤，浪费光纤资源，系统构成较为复杂，需要矩阵、视频分配器等各类产品组网。
3）设备基本无网管功能，系统设备后期维护较为复杂。
由于以上模拟视频光端机存在的缺陷，随着高速公路监控及收费系统的图像业务的增多，特别是高速公路联网监控及联网收费的逐步实施，此种技术已不满足目前高速公路的日常业务需求。
数字非压缩视频传输方式示意图
2数字非压缩传输方式
此方式采用8bit/10bit数字时分复用（TDM）和光纤粗波分复用技术（CWDM）相结合的数字视频传输技术。将外场视频图像通过模数转换成数字信号通过光端机在光纤上进行多路复用传输，在端局通过局端机将数字视频图像还原成模拟图像信号进行实时监控。数字化的监控图像避免了传输过程中的非线性失真，图像质量较好，且多路图像可复用进一芯光纤传输，提高光纤利用率，节约了光纤资源，采用节点光端机级联式组网方式，可实现多节点无损中继传输。但其仍需要编码器、视频矩阵及视频分配器等设备，网络结构较为复杂，不利于后期维护和网络升级。且其数字非压缩协议各厂家无法兼容互通，无法广域联网。系统网管功能有一定局限性。
3网络数字化编码视频传输技术
根据高速公路的管理体制对图像传输的要求，图像传输的层次是：现场图像——收费站——路段分中心——省监控管理中心等。
高速公路应用H.264编码图像传输方式示意图
目前高速公路运营管理面临着：
1）应急事件快速处理的要求，需通过对现场图像进行快速分析，快速响应以便进行快速地部署和处理。
2）全省范围内的日常运营管理调阅图像，并且需更好的面向公众发布图像，为公众出行提供实时道路交通状况，更好地选择自己的出行路线，缓解交通压力，保障交通顺畅提供方案。
此要求图像传输网络能够与高速公路通信专网进行很好的融合，使图像传输能够网络化，全网内实现视频图像的调阅查看，网络数字化编码视频传输技术为其提供了解决方案。
网络数字化编码视频传输技术特点：
1）视频图像处理IP业务化特点，采用H.264算法的对图像进行高压缩比，使视频图像以IP流存在，可在网内调用及面向公众发布。
2）视频采用双码流形式，现场摄像机出来模拟视频流经过H.264编码设备压缩编码成高码流与低码流。高码流视频图像用于监控屏或监视器进行实时查看，低码流直接在存储设备实现数字化存储。IP视频流利用IP OVER SDH技术实现在高速公路通信专网内传输。省去视频切换矩阵及视频分配器等模拟视频设备，可通过管理软件实现视频操作网络化（如组播和软矩阵切换），可通过流媒体服务器实现视频图像面向公众服务。通过SNMP（网络管理协议）实现对全网内个视频节点信号及设备的管理，如策略制定、现场及远端设备配置、运行状态查询及视频流操作。
3）主流的SAN视频存储特性，SAN全称：Storage Area Net-
work,即存储区域网络，包括存储设备、光交换设备及视频服务器。服务器与存储设备通过光交换设备相互连接，通过光纤链路实现数据传输。其数据的读写均基于数据块级别实现，性能优势明显。
4）标准、高质量的H.264编码压缩技术，其能够以更低的数字码流实现更高质量的视频图像，支持D1（720*576），HD1（352*576）等图像分辨率格式，D1格式适用于监视器及普通电脑客户端观看，达到DVD画面效果，同时可为交通事件检测设备提供视频图像进行事件检测，CIF格式可用于视频存储，节约存储空间。带宽适应性较强，同样视频质量需求，1.2M的H.264相当于2M的H.263,2.5M的MPEG2，减少对通信系统带宽的占用，更好的适用网络传输。
而在实际应用中，数字网络化编码图像传输方式下阶段面临着如下需解决的问题：
1）目前存在各家厂家的视频图像编码方式不同，编码后图像无法实现互编互解。
2）编码后的数字视频图像以IP流在高速公路的通信专网内传输，对通信系统的带宽占用较多，当图像路数较多的时候其组播功能易引起网络风暴，造成通信系统瘫痪。
针对以上问题，根据目前建设及运营的经验，各厂家需互相沟通，开放其编码算法，共同制定统一的编解码协议，实现图像能够互编互解，对于管理范围内超过一定路数的视频图像设置相应的视频转发服务器，避免了全网内传输组播视频图像，造成通信系统的瘫痪。
综合上述各种视频图像传输方式采用IP数字网络化编码技术的图像传输方式具有了先进的优点，并已开始在高速公路行业大规模应用，是以后技术的发展趋势，并且为方便后期高速公路运营管理，打造和谐交通，创建和谐社会提供了必要的技术支持。
