目前高速公路實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的主流解決方案主要有“雙碼流全壓縮視頻模式”和“光傳輸交換平臺模式”兩種。在前一種模式中，視頻是在前端進行壓縮編碼;而在后一種模式中則采用壓縮/非壓縮相結合的方式，即實時監(jiān)控采用無損、無延時的數(shù)字非壓縮圖像，存儲、聯(lián)網(wǎng)、桌面應用則采用壓縮圖像。這兩種解決方案都可以實現(xiàn)高清/標清混合聯(lián)網(wǎng)，但兩種方案都有各自的特點，用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇。

　　高速公路視頻監(jiān)控對高清的需求分析

　　高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控視頻一般分為收費監(jiān)控視頻、道路監(jiān)控視頻和隧道監(jiān)控視頻三類。收費監(jiān)控視頻主要有車道視頻、收費廣場視頻、收費亭視頻。道路監(jiān)控視頻主要是全程監(jiān)控視頻和重點橋梁、樞紐、立交等處的監(jiān)控視頻，隧道監(jiān)控視頻主要是安裝在隧道內(nèi)的監(jiān)控視頻。

　　如果所有的圖像都采用高清視頻，這當然是最理想的方案，但按目前的工程造價要實現(xiàn)全路段全高清監(jiān)控顯然是不現(xiàn)實的，因此一定是高清/標清混合聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控模式。對于車道視頻、收費亭視頻、隧道內(nèi)視頻，由于監(jiān)控的場所場景不大，可以采用標清視頻;對于收費廣場視頻、重點橋梁、樞紐、立交等處的監(jiān)控視頻則因為其要監(jiān)控的場景大，可以考慮采用高清視頻;對于全程監(jiān)控視頻，則可根據(jù)實際情況，選擇一定的比例配置高清視頻。

　　“雙碼流全壓縮視頻模式”實現(xiàn)高清/標清混合聯(lián)網(wǎng)

　　“雙碼流全壓縮視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模式”是攝像機一下來就把視頻信號進行壓縮編碼的模式。該模式的核心思想是通過視頻編碼器把模擬視頻壓縮成H.264等格式的壓縮視頻，再通過IP網(wǎng)絡進行傳輸和交換，最后在收費站/監(jiān)控中心通過視頻解碼器把壓縮視頻還原成模擬視頻，在監(jiān)視器上進行顯示。

　　圖1是該模式的系統(tǒng)原理圖。收費視頻在收費亭進行壓縮編碼，然后通過一個光纖環(huán)網(wǎng)把壓縮視頻傳輸?shù)绞召M站。監(jiān)控系統(tǒng)的主線監(jiān)控視頻和隧道內(nèi)監(jiān)控視頻也是先進行壓縮編碼，再組成光纖環(huán)網(wǎng)就近接入到收費站。

圖1是該模式的系統(tǒng)原理圖

在收費站內(nèi)高碼流的收費壓縮視頻(2-4M，D1格式)通過解碼器還原成模擬視頻信號上電視墻進行顯示，低碼流的收費視頻和監(jiān)控視頻(幾百K，CIF格式)信號進磁盤陣列進行存儲。同時高碼流的監(jiān)控視頻通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)铰范伪O(jiān)控中心，由解碼器解碼后還原成模擬圖像在電視墻上進行顯示。

該模式前端接入時采用IP信號，因此其實現(xiàn)高清/標清混合聯(lián)網(wǎng)的最佳解決方案是采用高清IP攝像機。高清IP攝像機直接輸出H.264壓縮的視頻信號，通過IP網(wǎng)絡直接接入到收費站的IP交換機，并通過SDH網(wǎng)絡與路段監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)。

該模式系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)容易，但其不足之處也顯而易見：

(1)電視墻上顯示的高清圖像是有損傷、有延時的壓縮圖像，這在某種程度上失去了“高清”的意義。對于1路1080P的高清圖像來說，壓縮成MPEG2格式需要24M左右的碼流才能保障其圖像質(zhì)量(目前廣播電視的高清標準)，壓縮成H.264格式，則至少也要10M以上才能保障其質(zhì)量。但是，大量的高碼率視頻對IP傳輸和交換都會帶來巨大的壓力，因此在實際使用過程中往往把高清碼流降低至6到8M，甚至更低，“高清”效果被大打折扣，所謂“高清”不清的描述指的就是這種情形。

(2)在監(jiān)控中心一但需要用到原始的、無損傷的高清圖像時，該模式完全無法提供，這為今后的業(yè)務擴展造成了巨大的障礙。如，今后有可能要上一些視頻檢測、視頻智能分析等系統(tǒng)，不但每路高清信號都還得用視頻解碼器把壓縮信號進行解碼還原，而且采用還原后的信號，則這些系統(tǒng)的性能有可能將嚴重下降。

(3)需占用昂貴的SDH帶寬。對于高清信號，比較合理的碼流是10M左右，一個622M SDH系統(tǒng)傳不了幾十路的高清信號。即使采用2.5G的SDH，其傳輸容量也非常有限，而且攤到每路視頻的傳輸成本非常昂貴。

(4)需要昂貴的核心交換機用于大碼率高清視頻碼流的交換。如果核心交換機的交換能力達不到要求，則視頻質(zhì)量將迅速惡化，造成丟幀、馬賽克、黑屏等現(xiàn)象。

“光傳輸交換平臺模式”實現(xiàn)高清/標清混合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

為了克服“全壓縮視頻”模式的缺點，同時保留“全壓縮模式”的優(yōu)點，目前一種常用的解決方案就是“光傳輸交換平臺模式”。

“光傳輸交換平臺模式”采用了完全不同的解決方案。“光傳輸交換平臺模式”的核心思想是實時監(jiān)控采用高清/標清數(shù)字非壓縮視頻信號，存儲、進局域網(wǎng)到桌面及與省級監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)則采用H.264壓縮圖像。“光傳輸交換平臺模式”是集數(shù)字視頻光纖傳輸網(wǎng)絡和數(shù)字視頻矩陣功能于一體、集數(shù)字非壓縮視頻與數(shù)字壓縮視頻于一體、集高清、標清與一體、既滿足了高清晰、高實時圖像的需求，又滿足了數(shù)字化存儲、IP網(wǎng)絡傳輸要求的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案(如圖2-1、2所示)。

　　收費車道、收費亭的視頻、音頻、開關量等信號在收費亭進入“標清遠端光接入模塊”(VAR3-ONU)，然后通過一芯光纖傳輸?shù)绞召M站/收費集中站的“光匯聚交換設備”(VAR3-OLT)中;收費廣場的高清視頻信號通過HD-SDI接口輸入“高清遠端光接入模塊”(VAR3-HONU)，并通過光纖傳輸?shù)绞召M站/收費集中站的光匯聚交換設備中，它一方面可以切換輸出標清模擬視頻信號上電視墻進行顯示，同時也可以切換出高清視頻信號上電視墻顯示(顯示器需支持高清視頻顯示)。另一方面還可以根據(jù)需求直接把高清/標清數(shù)字非壓縮視頻碼流通過上聯(lián)光口傳輸?shù)铰范伪O(jiān)控分中心/監(jiān)控中心的“光匯聚交換設備”上。同時，收費站/收費集中站的“光匯聚交換設備”把所有的高清/標清視頻信號進行H.264壓縮，并輸出到磁盤陣列進行存儲。

監(jiān)控系統(tǒng)的主線監(jiān)控視頻和隧道內(nèi)監(jiān)控視頻進入“高清/標清遠端光接入模塊”(VAR3-ONU/HONU)，多個高清/標清遠端光接入模塊組成級聯(lián)鏈路或光纖環(huán)網(wǎng)鏈路后直接與監(jiān)控分中心/監(jiān)控中心的光匯聚交換設備聯(lián)接。監(jiān)控分中心/監(jiān)控中心的光匯聚交換設備一方面可以切換輸出標清模擬視頻信號上電視墻進行顯示，同時也可以切換出高清視頻信號上電視墻顯示(顯示器需支持高清視頻顯示)。另一方面還可以根據(jù)需求直接把高清/標清數(shù)字非壓縮視頻碼流通過上聯(lián)光口傳輸?shù)礁咭患壍谋O(jiān)控中心(如果有需求的話);同時，還可以把所有接入的高清/標清監(jiān)控視頻信號進行H.264壓縮，并輸出到磁盤陣列進行存儲。

從上面可以看出，“光傳輸交換平臺”模式主要由以下幾部分組成。

前端光接入：“高清/標清遠端光接入模塊”接入高清/標清視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號，并通過光纖以點對點、級聯(lián)或環(huán)網(wǎng)的拓撲結構直接接入收費站/路段監(jiān)控中心的“光匯聚交換設備”;

收費站/路段監(jiān)控中心交換輸出：光匯聚交換設備可以對所有輸入的高清/標清數(shù)字非壓縮視頻進行交換，并通過模擬輸出口輸出完全實時的、無損傷的標清模擬視頻信號，通過VGA/DVI/HDMI/HD-SDI等接口輸出實時無損高清視頻，到電視墻進行顯示;

收費站/路段監(jiān)控中心環(huán)通輸出：光匯聚交換設備可以對所有輸入的高清/標清視頻進行環(huán)通輸出，用于視頻事件檢測器等智能化應用。

多級聯(lián)網(wǎng)：光匯聚交換設備不但可以交換輸出高清/標清視頻，還可以通過光纖直接與更高一級監(jiān)控中心的光匯聚交換設備連接，形成一個聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

壓縮視頻：在收費站/路段監(jiān)控中心，所有接入的高清/標清非壓縮視頻集中進行H.264壓縮編碼，輸出的壓縮視頻碼流進入磁盤陣列中進行存儲，并可以通過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)绞〖壉O(jiān)控中心。

“光傳輸交換平臺模式”主要解決了如下問題：

(1)有效地保障了收費站/路段分中心視頻信號的質(zhì)量，并為今后新業(yè)務的開展打下堅實的基礎。在整個聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，不管多少級，視頻都以高清/標清數(shù)字非壓縮模式進行傳輸和交換，只有標清信號上電視墻才輸出模擬視頻信號。因此，不管聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)多么復雜、龐大，標清視頻始終只進行一次AD/DA轉(zhuǎn)換，高清則不需要AD/DA轉(zhuǎn)換，有效地保障了視頻信號的質(zhì)量。

(2)在充分保障視頻質(zhì)量的前提下，最大地簡化了系統(tǒng)的設計，減少了眾多的中間環(huán)節(jié)，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。采用該系統(tǒng)后，收費站/路段監(jiān)控中心機房的設備得到了極大地簡化，系統(tǒng)的聯(lián)接幾乎都是光纖，視頻電纜只在與電視墻聯(lián)接時才用得到。

(3)高清/標清完全一體化設計，從標清升級到高清，只需更換攝像機和遠端光接入模塊，保證了系統(tǒng)的平滑升級能力。

(4)系統(tǒng)統(tǒng)一管理。整個系統(tǒng)由統(tǒng)一的“光傳輸交換管理軟件平臺”進行統(tǒng)一管理，系統(tǒng)中的任何一個環(huán)節(jié)都可以在計網(wǎng)管系統(tǒng)中進行反映。每路視頻的工作狀況、每條光纖的連接情況、每個設備的工作狀態(tài)都可以有軟件平臺進行網(wǎng)管。

(5)可以做到不需要通信系統(tǒng)支持，完全不占用SDH帶寬。

(6)高質(zhì)量、全實時視頻，完全不會出現(xiàn)丟幀、馬賽克、黑屏等現(xiàn)象。

(7)高清/標清數(shù)字非壓縮視頻和數(shù)字壓縮視頻完全一體化，系統(tǒng)即發(fā)揮了數(shù)字非壓縮視頻的優(yōu)點，又發(fā)揮了數(shù)字壓縮視頻的優(yōu)點，同時也克服了“全壓縮模式”的缺點。

小結

“雙碼流全壓縮視頻模式”與“光傳輸交換平臺模式”都可以實現(xiàn)高清/標清視頻混合聯(lián)網(wǎng)。

對于高清視頻“雙碼流全壓縮視頻模式”適合采用高清IP攝像機，但由于受到傳輸和交換系統(tǒng)的限制，碼流不可能很高，一般都在6-8M左右，其圖像質(zhì)量有明顯的損傷，尤其在大屏上進行顯示時更加明顯。另外，該模式還會額外占用大量的SDH帶寬，使得單路視頻的聯(lián)網(wǎng)成本巨大。

“光傳輸交換平臺模式”則可以認為是一種特殊的“雙碼流系統(tǒng)”，一個碼流是無損傷、無延時的高清/標清數(shù)字非壓縮視頻，另一個碼流是H.264壓縮視頻。該模式在所有電視墻上顯示的視頻都采用無損傷、無延時的高清/標清數(shù)字非壓縮視頻，即有效保證了實時監(jiān)控視頻的質(zhì)量，同時也為今后的業(yè)務擴展打下堅實的基礎。系統(tǒng)采用集中壓縮的模式，每路壓縮的成本得以大大降低，系統(tǒng)不占用額外的SDH帶寬，采用帶HD-SDI接口輸出的非壓縮高清視頻攝像機。