替代以太網(wǎng) 1394網(wǎng)從五個角度優(yōu)化視頻監(jiān)控
FireWire(IEEE 1394接口)已經(jīng)成為各種工業(yè)自動化和視覺系統(tǒng)應(yīng)用的最佳選擇。現(xiàn)在，安全系統(tǒng)的制造商正面臨著一次重大技術(shù)轉(zhuǎn)型——轉(zhuǎn)換到全數(shù)字系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)型需要使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)來連接系統(tǒng)中的所有攝像頭。
對許多基于視頻的安全應(yīng)用而言，基于1394接口的網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)最佳匹配。相比以太網(wǎng)等備選方案，1394可以提高更高的帶寬和同步功能(可以同步來自多個攝像頭的視頻流)、并具有靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和容錯功能。
通常，提及1394時，意味著使用IEEE 1394-2008標(biāo)準(zhǔn)，該版本整合了該標(biāo)準(zhǔn)以前所有的版本。2008版還引入了通過100m雙絞線電纜和同軸電纜實現(xiàn)800Mbps帶寬等功能，從下文中可以看到，該功能是數(shù)字安全應(yīng)用中非常重要的功能。
1394的優(yōu)勢可歸功于其物理層(PHY)，與以太網(wǎng)相比，該物理層提供了一組魯棒性高得多的功能。這里從以下幾方面介紹1394物理層所具備的優(yōu)勢：
* 帶寬
* 同步功能
* 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理
* 容錯
* 靈活的拓?fù)?/strong>
就帶寬而言，1394可以達到或者超過以太網(wǎng)的最高帶寬。目前，在眾多投入使用的技術(shù)中，以太網(wǎng)接口以1Gbps的帶寬位居首位。業(yè)內(nèi)已開發(fā)出10Gbps帶寬技術(shù)，但這種技術(shù)尚未成為主流。此外，10Gbps以太網(wǎng)將不可能使用安全應(yīng)用所要求的低成本電纜。10Gbps技術(shù)要么需要昂貴的光纖介質(zhì)，要么需要依靠極短程(無法滿足安全應(yīng)用距離要求)的銅電纜。
400Mbps(S400)和800Mbps(S800)帶寬的1394已在基于計算機的產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，并經(jīng)過了可靠性驗證。另外，S800 1394相當(dāng)于1Gbps的以太網(wǎng)接口，因為后者采用8B/10B數(shù)據(jù)編碼方式，其編碼開銷將以太網(wǎng)性能降低了20%。另外，1.6Gbps(S1600)的1394將在明年面世，且將與安全設(shè)備中所需的低成本銅電纜兼容。
1394網(wǎng)絡(luò)能夠提供足夠的帶寬來傳送許多壓縮視頻流。能傳送的總量取決于攝像頭的分辨率和圖像捕獲設(shè)備的色彩深度。典型的安全攝像頭可能采用H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，一般產(chǎn)生5至6Mbps的視頻流。1394網(wǎng)絡(luò)可以同時傳送20多個這樣的視頻流，同時仍有足夠的冗余備用帶寬。
一些安全應(yīng)用還需要傳送未經(jīng)壓縮的視頻。壓縮往往會在編碼和解碼過程中增加少量的延遲。在某些安全應(yīng)用中，零點幾秒的延遲就可能非常關(guān)鍵。
安全系統(tǒng)供應(yīng)商已經(jīng)在應(yīng)用中采用了1394技術(shù)，以傳送混合的壓縮和未壓縮視頻流，比如，應(yīng)用可能會利用分辨率相對低的未壓縮視頻流以實現(xiàn)對現(xiàn)場的絕對實時監(jiān)控。同時，還傳送并存儲較高分辨率的壓縮視頻流，以備安全人員進行詳細的查看。
同步功能
雖然1394和以太網(wǎng)的最高帶寬基本相等，但并非全部這些帶寬都是以同樣的方式實現(xiàn)的。1394標(biāo)準(zhǔn)本身就支持服務(wù)質(zhì)量(QoS)。以太網(wǎng)應(yīng)用雖然增加了QoS層，但是增加的這些QoS層只是優(yōu)先處理流量。相反，系統(tǒng)設(shè)計人員可以規(guī)劃1394網(wǎng)絡(luò)流量，確保實時傳送視頻流。
在安全應(yīng)用中，1394傳送視頻流方面的優(yōu)勢更勝一籌。1394從一開始就支持同步功能。在安全應(yīng)用中，同步功能可用來精確地同步來自不同攝像頭的視頻流。
在安全系統(tǒng)中采用1394的公司已經(jīng)使用同步功能將來自多個攝像頭的視頻流融合在一起。這種技術(shù)可以實現(xiàn)一種連續(xù)流送的顯示方式、它超越任何單個攝像頭可能達到的捕獲效果。網(wǎng)絡(luò)管理
1394物理層(PHY)還可以充分滿足安全攝像頭網(wǎng)絡(luò)的各種要求。該物理層支持監(jiān)控中心的中央控制系統(tǒng)監(jiān)控和管理視頻攝像頭網(wǎng)絡(luò)。此外，控制系統(tǒng)可以檢測到企圖發(fā)起攻擊的網(wǎng)絡(luò)黑客。
1394網(wǎng)絡(luò)可以提供完全即插即用的便利。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都能夠全面掌握網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有其它設(shè)備。中央控制器可以通過網(wǎng)絡(luò)配置攝像頭等設(shè)備，這大大簡化了系統(tǒng)安裝過程。
物理層的功能支持中央控制器連續(xù)監(jiān)控每個節(jié)點/攝像頭的狀況。而控制系統(tǒng)能對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿鞑烨锖痢?如果節(jié)點出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以立即精確地定位故障點。相反，以太網(wǎng)則需要安裝人員將IP地址映射到攝像頭位置，以便維修人員可以找到出現(xiàn)故障的攝像頭。
1394物理層的即插即用功能還可以確保中央控制器能夠檢測到添加到網(wǎng)絡(luò)中的任何未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備。比如，以黑客嘗試在網(wǎng)絡(luò)中插入錄像機或存儲設(shè)備而企圖捕獲視頻流為例，1394網(wǎng)絡(luò)中的控制器可以自動檢測到這種私裝設(shè)備。
1394物理層還支持控制器在設(shè)備出現(xiàn)故障時干預(yù)管理網(wǎng)絡(luò)，或者根據(jù)工作時間表管理網(wǎng)絡(luò)。比如，控制器可以對攝像頭網(wǎng)絡(luò)的一部分實施遠程掉電。該操作可以由攝像頭故障來啟動?；蛘?，當(dāng)應(yīng)用可能不需要安全系統(tǒng)在全天的某些時段都處在工作狀態(tài)時，控制器可以通過編程關(guān)閉所有或部分?jǐn)z像頭節(jié)點。
容錯功能
安全系統(tǒng)本身就需要高可靠性。如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法連續(xù)地捕獲視頻數(shù)據(jù)，這種系統(tǒng)對于其所有者而言就形同雞肋。
1394網(wǎng)絡(luò)可以提供遠遠高于以太網(wǎng)的靈活性和容錯功能。1394物理層支持包括環(huán)型在內(nèi)的各種拓?fù)洹Ｔ诃h(huán)形拓?fù)鋺?yīng)用中，環(huán)上的任何單個連接出現(xiàn)故障對于網(wǎng)絡(luò)的正常工作沒有任何的影響。
1394貿(mào)易協(xié)會已經(jīng)通過現(xiàn)成產(chǎn)品和即興的網(wǎng)絡(luò)配置證明了其可靠性。該演示是由以環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接的攝像頭和PC實現(xiàn)的，其中每個攝像頭的視頻被流送到PC。你可以去掉網(wǎng)絡(luò)中的任何一條電纜，視頻仍然可以完美地從各攝像頭中繼續(xù)流送。
系統(tǒng)設(shè)計人員可以通過獨特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充分利用1394的容錯功能，開發(fā)出比上述簡單示例更加牢靠耐用的功能。選用以太網(wǎng)時可能獲得一定程度的容錯功能。但事實是，大多數(shù)以太網(wǎng)交換機和路由器并不支持這種功能。
靈活的拓?fù)?/strong>
無論是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是介質(zhì)材料，系統(tǒng)設(shè)計人員和安裝人員都會受益于1394物理層固有的靈活性。比如，你可以將1394攝像頭組成一個菊花鏈網(wǎng)絡(luò)，而以太網(wǎng)不支持這種功能。以太網(wǎng)只能用于星型網(wǎng)絡(luò)或分層星型網(wǎng)絡(luò)中。采用1394技術(shù)時，可以同時使用星型、環(huán)型和其它拓?fù)洹?/p>
1394標(biāo)準(zhǔn)還支持各種介質(zhì)類型，包括Cat-5/6電纜、同軸電纜和光纖電纜。事實上，采用1394技術(shù)的系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都使用同軸電纜，而這種電纜業(yè)已鋪設(shè)在以前的模擬安全系統(tǒng)中。
IP攝像頭
以太網(wǎng)的擁躉們一直推崇IP攝像頭的簡單性。因為人們越來越嫻熟舒適地與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)共處共榮，所以可以認(rèn)為安裝和使用IP攝像頭是件容易的事。此外，一些以太網(wǎng)擁躉指出，只要攝像頭有集成的IP節(jié)點，安全系統(tǒng)就可以使用遠程登錄等現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
IP概念是否有真正的優(yōu)勢還有待觀察。但是IP攝像頭概念不需要以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。1394貿(mào)易協(xié)會很久以前發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)就支持借助1394網(wǎng)絡(luò)的IP操作。使用1394構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，可以輕松地搭建IP攝像頭。
數(shù)字安全網(wǎng)絡(luò)最可能的實現(xiàn)方案在任何情況下都需要專用的視頻流量網(wǎng)絡(luò)。將企業(yè)IT流量與視頻流混合會使網(wǎng)絡(luò)飽和，這會同時給想快速訪問互聯(lián)網(wǎng)的IT用戶和需要可靠視頻傳輸?shù)陌脖Ｈ藛T帶來麻煩。
然而訪問從企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)捕獲的視頻的需求確實存在。理想的實現(xiàn)會采用1394網(wǎng)絡(luò)將攝像頭連接至控制中心。但是控制中心的視頻服務(wù)器也可以通過IT網(wǎng)絡(luò)訪問。實時視頻捕獲不會影響IT網(wǎng)絡(luò)。但是員工可以通過IT網(wǎng)絡(luò)選擇性地訪問存儲的視頻。
可擴展性
就網(wǎng)絡(luò)大小和保真度來說，安全應(yīng)用可以有眾多選擇。便利店或其它小型零售店可能需要幾個分辨率相對低的攝像頭就足夠了。大型體育場館等所在的安全系統(tǒng)可能需要在較大的區(qū)域內(nèi)安裝幾十甚至幾百個攝像頭。而像賭場這類高要求的應(yīng)用則需要許多分辨率達到可查看賭臺上的細節(jié)要求的攝像頭。
想開發(fā)各種系統(tǒng)功能的安全系統(tǒng)廠商會發(fā)現(xiàn)，1394技術(shù)可以通過擴展來滿足各種應(yīng)用。即使是在只有幾個攝像頭的系統(tǒng)中，1394都是個經(jīng)濟實惠的方案。對于大型應(yīng)用來講，系統(tǒng)設(shè)計人員可以采用多個1394分段為幾百個攝像頭服務(wù)。此外，1394技術(shù)可以支持所需的任何分辨率以及混合的壓縮與未壓縮視頻。
?隨著安全攝像頭網(wǎng)絡(luò)向數(shù)字領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，1394技術(shù)正成為攝像頭聯(lián)網(wǎng)的最佳選擇。該技術(shù)可以提供安全應(yīng)用所需的保真度、靈活性和可靠性。安裝人員會發(fā)現(xiàn)，即插即用的1394設(shè)備比以太網(wǎng)設(shè)備更便于處理。雖然以太網(wǎng)可能在成本上略占優(yōu)勢，但是1394設(shè)備由于安裝簡便以及在終端產(chǎn)品中更具魯棒性的特性，足以抵消以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢。
總部位于美國安阿伯市的Pixel Velocity公司開發(fā)的采用1394技術(shù)的攝像頭監(jiān)控視頻系統(tǒng)集成了密歇根大學(xué)現(xiàn)有的IT架構(gòu)，該系統(tǒng)既可以滿足當(dāng)前的安全監(jiān)控要求，又可以滿足未來提供先進視頻功能的需要。Pixel Video FusionTM可以生成支持工作人員查看現(xiàn)場視頻和錄像視頻的高清細節(jié)的全景畫面。其獨特架構(gòu)在節(jié)省帶寬的同時，還可以提供廣域的全景高清視頻。有關(guān)細節(jié)，請訪問Pixel Velocity公司網(wǎng)站。
過去，視頻安全系統(tǒng)一般采用模擬連接將遠程攝像頭連接至監(jiān)控控制中心。比較舊的系統(tǒng)甚至將視頻存儲在磁帶等模擬介質(zhì)上。更現(xiàn)代的模擬設(shè)計則采用控制中心的服務(wù)器對視頻進行編碼。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)壓縮技術(shù)導(dǎo)致視頻被存儲在磁盤上以便于快速檢索，并提供即時跳轉(zhuǎn)至錄制的視頻流中任意一點的能力。通過將壓縮/編碼步驟直接集成到攝像頭，就有了相當(dāng)多極具說服力的理由支持向全數(shù)字安全系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移。
?編解碼器IC和高速實惠的微處理器支持在攝像頭內(nèi)實現(xiàn)實時壓縮，此舉可以大大降低監(jiān)控中心對設(shè)備數(shù)量以及電源和冷卻的要求。此外，模擬系統(tǒng)常常受到丟幀或圖像失真的困擾。數(shù)字?jǐn)z像頭中的模數(shù)轉(zhuǎn)換和編碼功能與CCD或CMOS圖像傳感器相鄰，這樣可以消除噪聲失真，并且不再需要較長的傳輸線纜。數(shù)字網(wǎng)絡(luò)在嘈雜的環(huán)境中也能流送完美的視頻。
相比專用電纜必須從監(jiān)控中心布線至每個攝像頭的模擬系統(tǒng)，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)還具有拓?fù)浞矫娴撵`活性。1394這樣的技術(shù)可以傳送數(shù)據(jù)有效載荷和攝像頭的搖拍和縮放等控制信息，某些情況下甚至可以為攝像頭供電。在模擬系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和控制一般都需要獨立的電纜。
一旦產(chǎn)品設(shè)計團隊決定開發(fā)一個數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)，選擇網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是一個關(guān)鍵決策。安裝商要求簡單性。但是選擇的網(wǎng)絡(luò)必須滿足各種特別的要求，包括支持多個視頻流、支持某種級別的未壓縮視頻和極高的可靠性。
無線網(wǎng)絡(luò)用起來可能極其簡單。但是無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性或帶寬只能應(yīng)付業(yè)余玩家的“票友”級安全系統(tǒng)。因此，只能選用如以太網(wǎng)和1394等有線方案。
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