视频传输方式简介：同轴、双绞线、光纤、微波和网络传输

目前，视频监控系统常见的传输方式有同轴电缆基带传输、双绞线传输、射频传输、光纤传输、微波传输和网络传输等方式。

（一）同轴电缆基带传输

同轴电缆基带传输又称为直接电缆传输，是指视频信号直接从摄像机至控制台的传输，中间没有经过任何处理，是最基本的视频传输方式，如图5-1所示。适合于短距离或者监控点较少的系统使用，传输距离应在200m之内。同轴电缆属于超宽带传输线，应用范围一般为0～2GHz以上。基带传输是惟一不用传输设备而直接传输视频信号的传输方式。

近距离传输时，其信号衰减较小，且造价较低、设备技术较成熟。但距离较远时，其信号的整体衰减较大，且各频率分量衰减相差较大，低频分量衰减较小、高频分量衰减较多，特别是色彩部分衰减最大，会造成色彩失真和轮廓模糊或变形等失真现象。因为图像彩色部分位于频率高端，当用同轴电缆传输彩色图像信号时，其亮度和色彩都会衰减，特别是随着传输距离增加图像的色彩会变淡甚至失真。彩色图像信号在SYV 75-5的同轴电缆内传输200m左右时，其幅度和色彩会有明显的衰减。

（二）双绞线传输

双绞线传输也称网线传输。与非平衡的同轴电缆传输相反，它属于平衡传输，是采用差分放大补偿设备来弥补线路衰减，在视频双绞线两端加装转换设备进行视频信号传输的一种方式。它可以使用普通超五类双绞线，每对双绞线可以传输一路视频信号，可以一线多用，从而提高了线缆的综合利用率；并且抗共模干扰能力强；使用专用的发射端和接收端设备，可以使有效传输距离达到1000～1500m。双绞线是特性阻抗为100Ω的平衡传输方式，而绝大多数前端的摄像机和后端的视频设备都是单极性、75Ω匹配连接的。采用双绞线传输时，必须在前后端进行“单-双”（平衡-不平衡）转换和电缆特性阻抗75Ω-100Ω匹配转换，不能像同轴电缆那样在无交换设备的情况下直接传输视频信号。双绞线视频传输设备和双绞线配合使用时，可在1.5km的距离范围内实现高质量的视频信号传输。

双绞线传输的布线及设备使用安装简单、系统造价较低、扩展较方便，具有较强的电源及地线抗干扰能力，中距离传输视频信号幅度的衰减及不同频率间的衰减差较小，线缆的有效利用率较高。但在远距离传输时，高频信号的较大衰减会造成一定程度的色彩偏移，线缆强度较低，不能应用于野外布线。

（三）射频传输

射频传输又叫宽频共缆传输，是用视频基带信号对几十到几百兆赫兹的高频载波调幅，形成一个8MHz射频调幅波带宽的“频道”。将多路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中进行双向传输。它采用高频信号，回避了大部分的中低频及变频干扰信号的波段，具有较强的抗干扰能力。

1.工作原理

通过调制技术，它把不同载波的视频、音频及控制信号集成到“一根”同轴电缆进行双向传输，是个多系统、多信号集成的双向传输。每路视音频信号大约占用8MHz的带宽，一根使用共缆技术的同轴电缆就可以较高质量地传输40～50路音视频信号。

2.实现过程

如图5-2所示，在各个监控点处，通过宽频调制器将图像信号调制到高频载波，使多路信号可在同轴电缆中上行传输，传输到主控室经过单路或多路视频解调器解调出标准视频信号。对前端镜头、云台等控制信号通过FSK数据调制器进行数据载波调制，调制到38MHz载波上通过同轴电缆下行传输，经过宽频调制器把控制信号解调为RS-485控制模式输出给解码器，从而达到对云镜的控制。

3.射频传输的传输部件

射频传输的主要传输部件有调制器、混合器、定向耦合器、干线放大器、分配器（分波器）和解调器等，如图5-2所示。

（1）调制器：调制器是将视频图像信号变为射频图像信号的设备。调制器的输入端为摄像机输出的视频图像信号，调制器的输出端则输出已调制的射频图像信号。如果采用邻频传送方式，每个邻频调制器所占频带宽度为8MHz。这样，在某一个频段范围内（例如在UHF频段内），可以传送几十路的射频图像信号。

图5-2 射频传输示意图

（2）混合器：混合器是将调制在不同频道上的各路视频信号混合成一路信号，再用一根射频同轴电缆传送至控制中心。混合器有多个信号的输入端，有一个混合后的输出端。混合器的基本原理是，让不同频道的射频图像信号合并在同一条电缆上传送时，互相不会产生干扰，也不会让某一路信号反串到其他信号上。混合器一般均为无源器件，由与各频道相对应的LC网络组成。

（3）定向耦合器：有时在传输的路径上，有些个别的摄像机与混合器距离较远，但又需将其连入网络中，这时可以采用另一种设备——定向耦合器，代替混合器将该路信号混合至射频电缆上。系统连接原理如图5-3所示。

图5-3 定向耦合器连网示意图

定向耦合器是一种无源器件。要按摄像机经调制器给出的某一特定频道来选用相应的定向耦合器。从这点上说，定向耦合器就像把混合器拆开来用一样，即将混合器中的每一路输入及混合电路单独拿出来使用。采用定向耦合器时，必须要注意某一个特定频道的定向耦合器必须对应该频道的射频输入信号，并且在同一根传输电缆上，所使用的定向耦合器的频道号不能相同。另外，在用定向耦合器将信号插入传输电缆中时，还要注意要使插入的该路射频信号电平与插入点传输电缆中原已有的其他各频道的射频信号电平保持基本一致。

（4）干线放大器：干线放大器在传输距离较远的情况下使用。一般来说，在传输多路射频信号的干线电缆上，如果传输电平低于80dBμV以下时，就应加上一级干线放大器。

（5）分配器：又叫分波器，其作用是将由电缆传输来的多路射频信号一一分开，再送入对应的解调器中解调出对应的视频信号。采用分配器的好处是，从射频电缆送入解调器的射频信号因为已经过分配器的分配，故产生互相干扰的机会更小，从而提高图像质量。分配器的原理是将混合器倒过来使用，将混合器的原输出端作为分配器的输入端，而混合器的原输入端作为分配器的输出端。

（6）解调器：将来自传输干线上的各路射频视频信号解调还原为视频全电视信号，然后再将这些信号送入总控制台。每个解调器应对应一路射频视频信号，因而解调器也要与相对应的频道一致才行。目前，定型产品中也有将若干路的解调器制作在一个设备里，输入端只需将干线电缆接入，在输出端上再分别输出各路视频电视信号。

因射频传输模式需增加调制器、混合器、干线放大器、分配器和解调器等传输部件，这些传输部件会带来不同程度的信号失真，产生交扰调制与相互调制等干扰信号。同时，当远端的摄像机不在同一方向时（即相对分散时），也需多条传输线将各路射频信号传送至某一相对集中的地点后，再经混合器混合后用一条电缆线传送至控制中心，造成系统布线成本较高。

射频传输模式布线方便，线缆利用率很高，多种信号可以实时同步的双向传输，实现全双工工作。抗干扰能力强，传输过程中其产生的微分增益（DG）和微分相位（DP）较小，因而失真小，较适合远距离传送彩色图像信号，可以有效防止各种电磁、电源及地电位不平衡干扰，有效地克服传输中引入的0～6MHZ范围内的干扰和地环路造成的工频干扰等现象。系统的可扩展性很好，传输图像的质量较高。(www.xing528.com)

（四）光纤传输

讲到光纤传输与通信，作为中国人不得不提“光纤之父”、2009年度的诺贝尔物理学奖得主高锟博士。1966年高锟博士首次提出光纤通信的理论。

光纤传输多用于远距离和超远距离的视频传输，可用于传输单路、多路，单向、双向，音频、视频、控制，模拟、数字信号等。当传输距离超过3000m、图像要求较高时，其性价比会比较好。光缆传输是“视频对射频调幅，射频对光信号调幅”的调制解调传输。它是利用光线在光纤中的全反射现象来传输光信号的，先把模拟信号转换为光信号，在接收端再把光信号解调为模拟信号，如图5-4所示。

光纤传输时信号传输距离远、衰减小、传输图像质量高、抗干扰性极强，但其造价高、光熔接和日常维护所需要的技术要求较高、扩展性较差。目前，单模光纤的价格大约在2.2元/m，光端机的价格为每路1800元左右，再加上施工中的各种辅料，如光纤跳线、光法兰盘及光熔接费用等，造价较高。

光纤传输的核心器件是光发射端机、光接收端机。光发射端机的核心器件是激光二极管，则前端来的射频信号对激光管的发光强度直接进行调制。光接收端机一般采用光敏二极管作为光电转换器件。

图5-4 光纤传输示意图

（五）微波传输

微波传输属于开路传输，其最大特点就是从监控前端到中心监控室之间不需要任何电缆，且传输距离可长达几百公里以上。因为频率都在1GHz以上，所用的发射天线通常都选配高增益的螺旋定向天线或抛物面天线。图5-5所示为微波抛物面天线实物图，图5-6所示为八木定向天线实物图。

图5-5 微波抛物面天线

图5-6 八木定向天线

它采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输，如图5-7所示。

图5-7 微波传输示意图

在视频监控系统中采用的微波传输大都是点对点，即前端摄像机信号进入到小型微波发射机后直接经定频微波传输到中心端的微波接收机。因此，每一点的传输都需要占用一个微波频道，有多少个摄像机就需要多少对微波发/收装置及相应数量的微波频道，如图5-8所示。这就意味着当远程监控点的数量较多时，很可能会受到总频宽（各微波频道宽度的总和）的制约，而开路微波又不可能同频传输。为了充分利用有限的频道资源传输尽可能多的远端图像，有人在前端使用了多路视频切换器，将多个摄像机的图像轮流切换传输（如每一路图像持续显示1～2s）。这对于实时性要求不高的普通监控系统来说，不失为一种有效方法。也有人在前端使用了4画面分割器，将4个摄像机的图像合成为一路视频，再经过单一的微波频道传输。此种方法保证了图像的实时性，但图像的空间分辨率受损。

微波发射是单方向的，因此对于远程开路微波传输的全方位视频监控系统来说，还需要配置一套指令发射与接收系统。即在中心端配置控制指令发射机（摇控发射天线），并在各监控前端配置控制指令接收机（摇控接收天线）。这种控制指令接收机对接收到的控制指令进行译码，输出到云台、电子镜头等前端设备来控制电压。因此，它相当于监控系统中的无线解码器，每一个前端指令接收机都有设定的地址码。

微波传输可省去布线及线缆维护费用，可动态实时传输广播级图像，但传输环境是开放的空间易受外界电磁干扰。微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡等。Ku波段（10～12GHz）受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有严重雨衰，图像质量较差。

图5-8 微波传输的点对点传输示意图

（六）网络传输

网络传输利用了现有成熟的网络传输技术、各种网络协议、现有的网络结构，是基于IP构建的，用于解决城域间远距离或点位极其分散的监控传输方式，如图5-9所示。它采用MPEG音视频压缩格式传输监控信号，采用NVS或NVR等作为监控信号上传设备，在因特网（Internet）上安装好远程监控软件就可监看和控制。但网络传输模式受网络带宽和速度的限制，它只能传输小画面、低画质的图像，每秒只能传输几到十几帧图像，画质易受到影响，因丢帧或延迟而无法做到实时监控，扩展性较差。网络传输时，视频压缩为MEPG-4和压缩格式为CIF标准时，网速至少在120Kbit/s以上，才能感觉画面连贯、不丢帧。

图5-9 网络传输示意图

网络传输将会是未来视频信号传输的主要方式。