HD-MDI的優勢及其 雙絞線視頻傳輸技術

引言

隨著視頻監控應用的普及和發展，用戶開始迫切需求圖像的高清。此時，行業經歷了IPC到HDSDI高清。但是，IPC的應用存有種種不便，如畫面延遲且不流暢，以及諸多之前不曾遇到的技術門檻。在2009年左右，鑒于IP監控現狀，幾個業內廠商聯合成立了HD-CCTV聯盟，欲把廣電的HD-SDI高清傳輸模式借用到安防監控系統中，一時間HDSDI似乎成為更合適的高清解決方案。與此同時無法忽視的是HD-SDI系統由于其各個環節的配套設備不成熟，而只能借用廣電目前使用的昂貴的設備(如SDI光端機、SDI矩陣、SDI編碼器等)，另一方面，除非選擇專用技術，HD-SDI系統的同軸電纜傳輸距離仍遠低于傳統的CCTV系統，以致其成為貴族系統，令大多安防應用遙不可及。

從IPC到HD-SDI，考量它們的利弊與得失，業內一直在探討如何解決高清應用快速普及到傳統安防項目中的種種技術問題。從2009年開始，經過兩年的潛心研究，于2012年在行業內正式推出了HDMDI系統，且同時推出了HD-DI的720P攝像機和720P采集壓縮卡、嵌入式DVR、中繼器、光端機等系統所需要的一系列前后端設備。一經面世即被業內驚呼為真正的換代產品，因為HD-MDI系統既解決了IPC系統無法實現的無延遲、無壓縮的實時監看弊端，也使系統造價等更優于HD-SDI系統，已經接近原來的標清CCTV系統。

HD-MDI系統把前端攝像機、傳輸節點的中繼器和光電轉換器、后端編解碼設備加上千兆網的物理層硬件作為信號收發器，通過自定義的數據鏈路層通訊協議，各個節點的設備之間點對點直連，既實現了高清圖像信號和聲音以及控制信號的無延時傳輸，也免去了繁瑣的網絡參數設置和網絡維護工作。系統結構跟CCTV類似，圖像流暢清晰，所以HD-MDI系統產品發布后，就已在上海和廣東地區得到實際應用。

本文介紹HD-MDI系統及其典型結構拓撲，HD-MDI與IPC/HD-SDI的比較及優點，雙絞線視頻傳輸技術的原理和特點，雙絞線傳輸視頻信號的衰減與圖像分色問題及其解決法，HD-MDI雙絞線視頻傳輸的解決方案，HD-MDI系統工程中應注意的問題，免調試雙絞線視頻傳輸技術，HD-MDI存在的問題及發展的方向等。

HD-MDI系統及其典型結構拓撲

HD-MDI及其系統的含義

HD-MDI的HD，即 High Definition，是高清的簡稱。通常，把物理分辨率達到720p以上的格式稱為高清，所謂全高清（Full HD），是指物理分辨率高達1920×1080逐行掃描，即1080p，是目前頂級的高清規格。而MDI是高速以太網定義的與介質有關的接口(Media Dependent Interface)。

HD-MDI高清傳輸技術是使用標準的高速以太網物理層硬件，把發送端設備(高清攝像機)和接收端設備(DVR、DVR卡、中繼器、光端機等)都做成MDI類設備，然后不通過HUB、網絡交換機等MDIX類設備，發送端和接收端用CAT5或CAT6網線點對點直接連接，通過網絡數據鏈路層把未壓縮的實時高清信號經過科學高效的組織排序由攝像機端發送到接收端，從而實現等同HD-SDI的傳輸效果。

因為使用了以太網的物理層硬件，HD-MDI的傳輸采用的是雙絞線傳輸，相對于同軸電纜傳輸會更廉價、更穩定，抗干擾性能力更強。在傳輸視頻信號的同時，可以實現雙向音頻，雙向控制信號等的傳輸，也可以使用POE網線供電的模式，大大節約布線成本。

MDI系統既滿足了傳統安防行業從IPC系統無法得到的無延時無壓縮實時監看的需求，也使系統造價遠低于HD-SDI系統，已經接近原來的標清CCTV系統，使得高清監控系統可以迅速普及到傳統安防項目。

HD-MDI采用更先進工藝的傳輸物理層器件，以實現更長距離的無中繼傳輸和更高速的傳輸速率。據悉，有公司推出用CAT5網線實現無中繼傳輸達到500米左右的終端設備，并實現1080P每秒60幀的傳輸，從而可完全滿足安防中高端客戶對高清圖像的需求。

HD-MDI是一種全新的基于雙絞線的高清視音頻系統，其中包括HD-MDI高清攝像機、HD-MDI中繼器、基于HD-MDI的DVR、HD-MDI視音頻采集卡、HD-MDI的光端機、HD-MDI的矩陣等多個系統設備。HD-MDI的整體系統結構與傳統監控安防系統一致。

HD-MDI系統的典型結構拓撲

HD-MDI系統完整實現了高清監控，其中除了把BNC頭改成RJ45水晶頭，同軸電纜改成5類網線，整個工程可由傳統安防人員施工和維護。同時，安防系統的直接使用者如業主或保安人員，可類同傳統的模擬監控系統操作，不像IPC監控系統需要高端的網絡知識與較高技術來操作和維護。

SDI系統類同MDI系統，與傳統安防系統類似。但是其造價從現有的條件來看實在過于昂貴，而且SDI宣揚的最大賣點，即用原來的同軸電纜，只替換前端和后端。但實際上SDI對同軸電纜的品質要求很高，而且其傳輸距離有限，實地測試得出原來的同軸電纜75-5的線傳輸不到50米，所以最終整個項目還是需要用優質的同軸電纜重新布線。而且，SDI系統所需要的前后端設備以及傳輸設備由于提供的廠商有限，各個環節的設備市場價都是居高不下，因而絕大部分安防用戶很難接受。從通信技術而言，高速數字傳輸選擇雙絞線(網線)而不是同軸電纜，是綜合考慮了傳輸成本和技術的可推廣性，所以HDMDI選擇網線而不是同軸電纜，是從原理上考慮了SDI的同軸電纜模式必然在傳輸成本以及工程可行性方面會遜色很多。

HD-MDI與HD-SDI/IPC的優點

HD-MDI相對HD-SDI的優點

HD-MDI是一種全新的基于雙絞線的高清視音頻系統，是利用超5類或6類網線的四對雙絞線傳輸高清數字視頻，相對于目前應用的HD-SDI高清視頻直接傳送模式，有如下優點：

·全數字無損傳輸模式，圖像傳輸質量等同于HD-SDI接口。

·四對雙絞線并行傳輸，線上速率遠低于HDSDI接口，傳輸距離高達170～200米，優于HDSDI。

·優異的電工性能，采用RJ-45網絡接口，連接簡單，無需做線路均衡，使用方便性遠高于HDSDI接口。

·使用普通超五類網線，線路成本遠低于HDSDI專用電纜，接口芯片成本也低于HD-SDI接口的線路驅動和均衡器。

·獨有的雙向數據傳輸能力，可以傳輸高清視頻，監聽和報警數據，同時也可反向傳輸對講和控制數據，相對于單向數據傳輸的HD-SDI接口，使用更方便，靈活，節省布線。

·可以根據傳輸距離，靈活的選擇線路中繼器或者光端機進行遠距離傳輸，最遠傳輸距離達80公里。

·HD-SDI接口高達1.5G的高頻數據流，對布線和接插件，以及工程現場的電磁環境卻要求極高，安防工程環境很難滿足。

HD-MDI相對IPC的優點

HD-MDI是利用超5類或6類網線的四對雙絞線傳輸高清數字視頻，相對于目前應用的高清網絡視頻，有如下優點：

·無壓縮，無延時傳輸使圖像更清晰，更流暢，更直接，監看效果明顯優于網絡高清。

·純物理層，無操作系統的電子系統架構，體積小，功耗低，穩定性明顯優于高清網絡攝像機。

·點對點的物理連接方式，相對于網絡的總線方式，穩定性更高，可靠性，實用性都更強。

·非壓縮視頻數據流的回傳，便于后端設備的處理，包括顯示、切換和數據分析。

·多路高清數字信號直接回傳幾百米到MDI后端編碼器，后端用一個處理器進行雙碼流或多碼流高清編碼，相對于每個系統（硬件和軟件）都在前端的網絡高清視頻，即節約成本，又增強了可靠性。

·原始數字視頻流到后端，便于直接顯示，不需要壓縮視頻流的解壓，節約后端DSP運算資源。

·使用同樣的傳輸介質（超五類網線或六類網線），無需追加線路成本。省去交換機傳輸幾百米。

雙絞線視頻傳輸技術的原理及特點

雙絞線(Twisted Pairwire，TP)是綜合布線中最常用的一種傳輸介質，把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規則的方法扭絞起來就構成了雙絞線。采用這種絞起來的結構是為了減少對相鄰導線的電磁干擾。與其他傳輸介質相比，雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數據傳輸速率等方面均受到一定的限制，但價格較低廉。

模擬和數字傳輸都可以使用雙絞線，其傳輸距離一般為幾千米到幾十千米。距離太遠時就加放大器，以便將衰減了的信號放大到合適的數值(模擬傳輸)；或加中繼器，以便將失真了的數字信號進行整形(數字傳輸)。導線越粗，傳輸距離越遠。

一般，通常使用無屏蔽的雙絞線(Unscreened Twisted Pair，UTP)。為提高抗電磁干擾的能力，可在雙絞線(或雙芯線)外面加上用金屬絲編織成的屏蔽層，即屏蔽雙絞線(Screened Twsited Pair，STP)。

雙芯線可以是絞合的，也可以是平行的，當傳輸距離遠時，信號頻率不能太高，如傳輸6 MHz的視頻信號，就會衰減很大。因此，要想在雙絞線上遠距離地傳送視頻信號，就必須要進行放大和補償。為此，人們在雙絞線上加上一對雙絞線視頻收發設備后，就可將視頻信號傳輸到1～1.5km。這種技術一般在發射機和接收機內對高頻信號進行額外放大，以彌補雙芯線路造成的高頻衰減。當然，如需傳輸更遠，就要采用中繼方式。

雙絞線視頻平衡傳輸原理

雙絞線或雙芯線的視頻傳輸方式是在攝像機前端，將適合75Ω同軸電纜傳輸的非平衡傳輸的視頻信號，轉換為適合雙絞線傳輸的平衡傳輸的視頻信號；在接收端，則將通過雙絞線傳來的視頻信號重新轉換為75Ω同軸電纜傳輸的非平衡的視頻信號。這種傳輸方式的原理框圖如圖1所示。

圖1 視頻平衡傳輸原理框圖

圖中，攝像機輸出的視頻全電視信號，經發射機轉換為一正一負的差分信號，該信號經電話線等普通雙絞線傳輸至監控中心的接收機，由接收機重新合成為標準的全電視信號后，再送入控制臺中的視頻切換器或監視器等其他設備。當這種傳輸方式不加中繼器時，黑白電視信號最遠可傳輸2km；彩色電視信號最遠可傳輸1.5km。圖中的中繼器，是為傳輸更遠距離時使用的一種傳輸設備。一般，在加中繼器后，最遠可傳輸黑白電視信號約20km。

這種傳輸方式之所以可行的主要原理是，由于前端的發射機，把攝像機輸出的全電視信號變成了一正一負的差分信號，顯然在傳輸中便產生了幅頻及相頻失真，但經雙絞線遠距離傳輸后，再合成時就會將失真抵消掉。并且，在傳輸中產生的其他噪聲信號及干擾信號，也因一正一負的原因，在合成時被抵消掉。

實際上，放置在雙絞線前端的發射機和后端的接收機除進行非平衡/平衡和平衡/非平衡的轉換外，其中的寬帶放大器和專用芯片要對視頻信號進行放大、整形及衰減與失真的補償，并要提供足夠的驅動能力，才能實現遠距離傳送信號。正因為如此，傳輸線采用普通的雙絞線或雙芯線，即可滿足要求。尤其是當傳輸距離較遠時，所用的發射機及接收機的價格，比遠距離的同軸電纜線的價格要低，所以雙絞線或雙芯線的視頻傳輸方式非常適合中、遠距離的視頻傳輸的方式。

雙絞線視頻傳輸技術的優缺點

雙絞線傳輸視頻信號具有很多優點，主要表現在：

·傳輸距離較遠，傳輸質量較高。由于在雙絞線收發器中采用了先進的處理技術，極好地補償了雙絞線對視頻信號幅度的衰減以及不同頻率間的衰減差，極好地保持了原始圖像的亮度和色彩，以及實時性，在傳輸距離達到300m1km或更遠時，圖像信號基本無失真。如果采用中繼方式，傳輸距離會更遠?？蛇_到2km左右；

·布線方便，線纜利用率高。一對普通電話線就可以用來傳送視頻信號。一根非屏蔽雙絞線既可以傳輸高清VGA圖像信號，還可以傳輸高保真立體聲音頻信號。另外，樓宇大廈內廣泛鋪設有5類非屏蔽雙絞線，隨便取其一對就可以傳輸一路信號，無須另外布線，即使是重新布線，5類纜也比光纖、同軸纜容易，一根5類纜內有4對雙絞線，如果使用一對線傳送視頻信號，另外的幾對線還可以用來傳輸音頻信號、控制信號、供電電源或其它信號，大大簡化了工程布線難度，提高了線纜利用率，同時避免了各種信號單獨布線帶來的麻煩，減少了工程造價。

·抗干擾能力較強。雙絞線能有效抑制共模干擾，即使在強干擾環境下，雙絞線也能傳送極好的圖象信號，而且，使用一根線纜內的幾對雙絞線分別傳送不同的信號，相互之間不會發生干擾。采用雙絞線傳送圖像，也能使圖像信號質量保持較好；

·可靠性高，使用方便。利用雙絞線傳輸高清視頻信號，在前端信號源出口接入專用發射機，在遠端顯示設備上要接入專用接收機。這種雙絞線傳輸設備價格便宜，使用起來也很簡單，無需專業知識，也無太多的操作，一次安裝，長期穩定工作。

·價格便宜，取材方便。由于使用的是目前廣泛使用的普通5類、超5類、6類非屏蔽雙絞線或普通電話線，各地都購買容易，而且價格也很便宜，給工程應用帶來極大的方便。

主要缺點是：

·傳輸的衰減量和失真度要遠大于同軸電纜。

一般，雙絞線傳輸視頻多用5類非屏蔽線纜，因為屏蔽層對雙絞線對有分布電容耦合的影響，使衰減增大，并且靠近雙絞線的外部金屬物體，還會產生無規律的破壞平衡傳輸特性的影響。只有在電磁干擾嚴重或雷電較多的地區，才可采用屏蔽雙絞線。

雙絞線與同軸電纜傳輸性能與價格比較

同軸電纜傳輸性能

一般，在視頻監控系統中，使用75Ω、芯徑5mm的同軸電纜較為常見。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，會使傳輸信號受到衰減。實際測試表明，頻率為5MHz的信號在75Ω、芯徑5mm的同軸電纜內傳輸100m時，將被衰減5dB左右，且信號頻率越高，受到的衰減越大。圖像信號是一種高頻寬帶信號，圖像彩色部分位于頻率高端，當用同軸電纜傳輸彩色圖像信號時，其亮度和色彩都會受到衰減，特別是隨著傳輸距離增加圖像的色彩會變淡甚至失真。經具體測試發現，彩色圖像信號在75Ω、芯徑5mm的同軸電纜內傳輸200m左右時，其幅度和色彩已經有明顯的衰減。如果要傳輸更遠距離，只有加入同軸視頻放大器（視頻補償器）才行。

雙絞線傳輸性能

雙絞線也會對圖像信號產生衰減，但是使用了雙絞線視頻傳輸設備后，視頻信號能夠很好地得到還原。如在實驗室使用TektronixVM700A對雙絞線傳輸圖像信號的性能指標進行了測試，其結果是：當傳輸距離為300m時，得其指標為：DG≤1%；DP≤1°；SNR≥65dB；當傳輸距離為1200m時，得其指標為：DG≤2%；DP≤2°；SNR≥60dB。

成本比較

大家知道，同軸電纜在100、200m左右距離范圍內使用較為廣泛，在這種范圍內使用同軸電纜不需要其它設備，使用簡便，傳輸質量也基本能滿足要求。但是，當傳輸距離增加時，同軸電纜在性價比上和雙絞線相比就處于劣式。一般，75Ω、芯徑5mm的同軸電纜市價在1.5元/m左右，同軸放大器價格在300元/臺左右；5類UTP電纜的價格0.8元/m左右，雙絞線視頻傳輸設備的價格為600元/套左右，

以下就距離為300m和600m兩種情況對同軸電纜和雙絞線的傳輸成本作一些比較。

·假定在某個監控網絡中有8個監控點，每個監控點距控制中心約300m：

使用同軸電纜時：1.5元/m×300m×8=3600元；

使用雙絞線時：由于每四路圖像可以共享一根5類UTP電纜，所以網絡中只需2根5類UTP電纜。0.8元/m×300m×2+600元/套×8=5280元。

·假定在某個監控網絡中有8個監控點，每個監控點距控制中心約600m：

使用同軸電纜時：為保證圖像質量，每路圖像要加入一級放大器。因此：1.5元/m×600m×8+300元/臺×8=9600元；

使用雙絞線時：由于每四路圖像可以共享一根5類UTP電纜，所以網絡中只需2根5類UTP電纜。則0.8元/m×600m×2+600元/套×8=5760元。

由上分析可知，隨著傳輸距離增加，越發顯示出雙絞線傳輸在成本上的優勢。如果網絡中還有控制信號等其它信號傳輸，雙絞線傳輸的成本優勢會更加明顯。此外，當傳輸距離進一步加大時，如達到1km左右，同軸電纜傳輸就已經難以達到傳輸質量要求了，而雙絞線則可以在傳輸1.5km左右時仍能保證較好的圖像質量。

雙絞線傳輸視頻信號的衰減與圖像分色問題及其解決法

要利用雙絞線傳輸視頻信號，有兩個技術問題需要解決：一是信號衰減問題；二是圖像分色問題。下面就簡述一下這2個問題及其解決的方法。

信號衰減問題及其解決法

超五類雙絞線的傳輸頻率特性曲線，由于縱坐標為增益，所以傳輸特性為負值。

由于結構和材料的因素，超五類雙絞線的衰減相當于73-3同軸電纜的2倍，傳輸RGB信號，一般不可超過20m，因此必須采取補償放大措施。超五類雙絞線的衰減特性呈二次曲線狀，隨著頻率的升高，衰減也增大。線路的這一衰減特性表現在圖像上是：

·圖像細節模糊；

·圖像有拖尾現象。

普通放大器的在通帶內提供的是一平直的特性，是不能起到有效的補償作用的。要有效的補償線路損耗，放大器的增益頻率特性在通帶內必須與線路傳輸特性相反。

圖像分色問題及其解決法

圖像分色產生的原因

超五類雙絞線為了消除干擾和相互間的串擾，4對線會采取不同的扭距。于是產生了一個新的問題，即圖像分色問題。這是由于4對線的扭距不同，各自的增長系數也就不同，根據測試，超五類雙絞線藍、棕、橙、綠四對線的實際長度差值依次為百分之一。

如利用超五類雙絞線傳輸復合視頻信號，電纜長度差是不會對信號產生影響的，這是因為復合視頻信號是用一對線來傳輸的。但是，要傳輸分量視頻信號，情況就不同了?，F以計算機VGA信號的傳輸為例分析如下。要用一條超五類雙絞線電纜傳輸VGA信號，RGB信號需分別占用一對線，行同步和場同步轉換為復合同步信號S，占用一對線。由于雙絞線有長度差，R、G、B三路信號到達終端就會有時間差，在圖像上出現了RGB三色的錯位，也即分色。這種分色在線路較短時影響不大，但當線路達到一定長度時，將會嚴重影響觀看效果。

圖像分色的矯正

矯正RGB分色的根本方法是使用一種等長雙絞線電纜。這種電纜通過一定的制造工藝，使一條電纜中的4對雙絞線長度相等。但是等長雙絞線電纜的價格很高，難以推廣。本文要討論的是，如何基于現有的超五類雙絞線電纜，通過一定的方法，減小或消除分色，實現VGA信號的傳輸。以下介紹兩種矯正方法。

優化組合。在傳輸RGB信號時，可將4對雙絞線優化組合，使分色降到最小。超五類雙絞線電纜的4對線中，最長的是藍線，最短的是綠線。只要避免同時使用最長的和最短的兩條線傳RGB信號，就可達到減小分色的目的。

優化組合的方法傳輸效果究竟如何，現以分辨率1024×768@60Hz信號為例，作一分析。

據計算，信號點頻率為70MHz，點周期為14.3 ns。一般，RGB三色錯位時間t不超過0.5倍點周期是可用的，即：t≤7.15ns。

RGB的最大長度差為0.02L。電磁波在線路上傳播速度可近似等于光速（30萬公里/秒），則傳輸1m所需的時間是3.3ns，則RGB信號的最大時間差是：

將t≤7.15ns代入式(1)，即可得到：L≤108m

以上計算結果說明，按照RGB錯位時間t不超過0.5倍點周期的要求，使用超五類雙絞線電纜傳輸計算機1024×768@60Hz的信號，最大傳輸距離為108m。

延時矯正。所謂延時矯正，就是通過延時電路的調整，使RGB信號到達的時間相同，消除分色。這種方法比優化組合更為有效。只要電路設計得好，可以基本消除分色。延時矯正通常在發送器內進行。延時矯正的量值必須可調，以便適應不同長度線路。

HD-MDI雙絞線視頻傳輸的解決方案

實際上，視頻信號如果直接在雙絞線內傳輸，也會衰減很大，所以視頻信號在雙絞線上要實現遠距離傳輸，必須進行放大和補償，利用雙絞線視頻傳輸設備，即圖2中放置在雙絞線前端的發射機和后端的接收機，就是完成這種功能的。

這樣，加上一對雙絞線視頻收發設備后，就可以將高清1600×1200◎60HZ的圖像信號傳輸到300m～1km。而雙絞線和雙絞線視頻傳輸設備的價格，相對光纖和光端機來說都更便宜許多，因而在中短距離傳輸上不但沒有增加系統造價，反而簡化了工程布線等操作程序。

一種雙絞線視頻平衡傳輸設備的實際電路

如果在雙絞線兩端都裝置有發送與接收設備，則可構成實時雙工的電視傳輸系統。這種系統可以實現視頻信號的雙向傳輸，其圖像清晰度為正常電視圖像的一半。利用這種系統，可以在所傳輸的視頻信號上疊加雙向語音信號和云臺與鏡頭控制信號，以實現更多的功能。

需要指出的是，在雙絞線視頻平衡傳輸系統中，攝像機和監視器之間的雙芯線上不能串接任何電子開關電路(如電話交換機等)。在使用時，需要對發射機和接收機進行調整，以獲得最佳傳輸效果，也就是最接近同軸電纜的傳輸效果。當系統從一只攝像機切換到另一只攝像機上時，會發生細微的跳變，這是傳輸過程中的滯后現象引起的，一般不會造成什么問題。此外，由于頻率最高的那部分信號在長距離傳輸中可能會完全丟失，因而接收端得到的圖像會丟失一部分細節，所以清晰度也會有一定程度的下降。一般，最后得到的圖像只有約350TVL的分辨率。雖然，這比有些攝像機和監視器的550線分辨率要低得多，但對出入口控制和一般電視監控系統，已基本足夠。

還需說明的是，雙絞線視頻傳輸設備本身還具有視頻放大作用。如在信號傳輸距離達1km以上時，就省去了用同軸電纜傳輸所需的視頻放大器，而用具有5類4對非屏蔽雙絞線電纜代替4根同軸電纜，不僅減少了同軸電纜用量，還使布線施工的工作量減少了許多。

由上述可知，雙絞線視頻傳輸技術，不僅能有效地解決300m～2km距離內的視頻圖像傳輸問題，而且給工程布線帶來了極大的方便，同時也節約了工程造價。因此，雙絞線視頻傳輸設備的使用，能改變智能大廈、智能小區及場地監控的傳統布線方式，為視頻監控工程設計提供了一種新的解決方案。

高清雙絞線視頻傳輸分配器解決方案

高清雙絞線視頻傳輸分配器廣泛應用于樓宇、賓館飯店、超市、商場等媒體播放系統中的視頻信號傳輸，國內首創采用高性能廣播級寬帶視頻大規模集成電路，使微分增益DG小于0.05%，微分相位DP小于0.050，帶寬達到6MHZ，很好地解決了采用雙絞線視頻傳輸方案的廣告機安裝工程的高頻補償難題，它同樣適用于HDTV信號的分配和傳輸。一路視頻輸入分成8路、12路、24路雙絞線輸出，作為發送器，在遠端廣告屏用接收器接收雙絞線傳輸的差分信息，就可還原為視頻信號。

雙絞線視頻收發器，也稱為雙絞線視頻傳輸器。HD-MDI利用雙絞線視頻傳輸器與五類網絡線纜代替同軸電纜傳輸高清數字視頻，不僅解決了安防和視頻廣告工程中普通視頻電纜存在的遠距離傳輸信號嚴重失真，以及在復雜工業環境下的電磁視頻干擾問題，而且大大節約了線路建設成本，施工和維護也變得十分簡便，成為視頻監控工程在解決1～3km中長距離傳輸問題上的一種最為經濟實用的辦法。

目前，已獲得應用的有ZY系列雙絞線視頻傳輸器及其VGA傳輸器（VGA延長器）。VGA信號傳輸器將H和V信號編碼至RGB信號上加重處理后發送，僅利用CAT-5電纜的三對雙絞線完成VGA、SVGA、SXGA信號的編解碼，接收端采用卓越的去加重、5段極點均衡補償和亮度、對比度控制，使SVGA的傳輸距離達到50m、100m、300m至500m或更遠。因而它完全代替了原來用VGA信號放大器延長VGA信號的做法。下面就簡介一下利用ZY系列雙絞線視頻傳輸器及其VGA傳輸器的幾種雙絞線視頻傳輸解決方案。

一路雙絞線視頻傳輸器方案

當發送器與接收器使用ZY300T/R無源雙絞線視頻傳輸器時，傳輸距離300m；當使用ZY701、900T/R有源雙絞線視頻傳輸器時，傳輸距離900m；當使用ZY1200T/R有源雙絞線視頻傳輸器時，傳輸距離1200m。

一路發送四路接收雙絞線視頻傳輸器方案

當采用ZY1200-4T/R有源雙絞線視頻傳輸器接入，即可組成一路發送四路接收雙絞線視頻傳輸器方案，其傳輸距離達1200m。

一路發送八路接收雙絞線視頻傳輸器方案

當發送器與接收器使用ZY1200-8T/R有源雙絞線視頻傳輸器時，傳輸距離1200m。

一路雙絞線VGA傳輸器方案

當使用雙絞線VGA視頻傳輸器ZY-VGA50R/T時，傳輸距離50m；當使用雙絞線VGA視頻傳輸器ZY-VGA150R/T時，傳輸距離150m；當使用雙絞線VGA視頻傳輸器ZY-VGA300R/T時，傳輸距離300m；當使用雙絞線VGA視頻傳輸器ZYVGA500R/T時，傳輸距離500m。

四路雙絞線VGA傳輸器方案

四路雙絞線VGA傳輸器方案，如圖2所示。

圖2 四路雙絞線VGA傳輸器方案

四路雙絞線VGA傳輸器方案采用ZY-VGA4T型雙絞線VGA發送器，當它和ZY-VGA50R雙絞線VGA接收器配合使用，傳輸距離為50m；當它和ZY-VGA150R接收器配合使用，傳輸距離為150m；當它和ZY-VGA300R接收器配合使用，傳輸距離為300m；當它和ZY-VGA500R接收器配合使用，傳輸距離為500m。

VGA信號傳輸器廣泛應用于軍事演習大型指揮系統，酒店KTV點歌系統，電梯液晶顯示系統，大型電廠圖像監控系統，大型會議顯示系統，電視臺背景大屏幕顯示系統，工業自動化遠程控制系統，火車站大屏幕系統，列車車廂顯示系統，超市圖像音響的遠程傳輸、商務辦公樓多媒體廣告系統等等。

HD-MDI系統工程中應注意的幾個問題

在HD-MDI系統實際工程應用中，為了更好地發揮雙絞線傳輸技術的優勢，必須要選用高質量的雙絞線傳輸設備和合格的雙絞線，同時也要搞好工程設計和施工。注意如下問題：

選用高質量的雙絞線傳輸設備合格的雙絞線

雙絞線傳輸設備是監控圖像傳輸的核心。它既要保證圖像傳輸質量，又要做好防雷和防干擾設計。不同廠家的設備除了在較遠距離傳輸時圖像質量相差較大外，在設備防護和可靠性方面也存在著很大的技術差異。一定要選用具有較強技術實力的專業圖像傳輸設備生產廠家的產品，同時不要只關心產品的價格，而重點是要選用高性價比的產品。

選用合格的雙絞線，并注意分布電容與環路電阻兩個參數

雙絞線也是監控圖像傳輸系統中的重要環節，必須要選用合格的雙絞線。在工程選用時應著重注意選擇如下的兩個參數：

·雙絞線的分布電容，它最好要小于50～60pF/m的同軸電纜(SYV75-5)的分布電容；

·雙絞線對的環路電阻應小于18Ω/m。這個環路電阻是將某對雙絞線的一端短接，用萬用表在另一端測得的直流電阻值。

這兩個參數直接影響到傳輸距離以及圖像的色彩。此外，雙絞線對的絞距也會對圖像傳輸性能以及抗干擾能力產生影響（請參考5類非屏蔽雙絞線相關標準）。

雙絞線收發設備之間只能點到點連接

工程施工時，注意線纜要連接可靠，并做好防護。尤其注意雙絞線收發設備之間只能點到點連接，不能從線路中間橋接分支，否則會因信號反射而產生重影。

收發兩端做好保護接地

在雙絞線平衡傳輸設備的收發兩端，都要做好保護接地措施，并將保護地與設備進行可靠連接，以抵御浪涌沖擊和感應雷擊。

多路施工的精細調節

通常，300m以內，采用無源雙絞線傳輸器即可實現高品質視頻傳輸，相關技術非常成熟，不需進行信號調整，使用簡單，已被廣泛應用；但300m～2000m傳輸時，需要使用有源雙絞線視頻傳輸器，現有市場上的有源傳輸器基本需要用戶根據雙絞線的長度手工進行信號調整，對工程人員技術依賴性較高，多路施工時調節的過程耗時較多，且圖像的一致性不容易作到很理想，因而必須注意精細調節。

但是，如果采用下面的免調試、自適應有源雙絞線視頻傳輸器，就能夠根據所鋪設線路的長短，在啟用后的極短時間內能自動將圖像調整到最佳，從而使施工效率大大提高。

免調試自適應雙絞線視頻傳輸技術

雙絞線傳輸平衡模擬視頻信號的技術出現很早，它是模擬視頻傳輸技術的一個分支。它的出現很好地解決了兩個方面的問題：

·它解決了300m～1200m距離范圍內高質量圖像信號傳輸的問題。因為在這段距離范圍內，同軸電纜傳輸難以達到要求，而光纖傳輸又顯得不太經濟；

·它解決了大規模密集型監控網絡的布線問題。雙絞線自身的尺寸和柔軟性，克服了大量使用同軸電纜時的布線難題，同時雙絞線本身的特性決定了其比同軸線纜的抗干擾能力大大增強，所以它在監控網絡的應用立即引起了業界廣泛的關注，在較短的時間內已經被大量應用到工程實踐中，并且取得了很好的使用成果。

與同軸電纜傳輸的非平衡信號不同，雙絞線傳輸的是平衡模擬視頻信號，因此需要配合相應的雙絞線傳輸器使用。通常，300m以內，采用無源雙絞線傳輸器即可實現高品質視頻傳輸，相關技術非常成熟，使用簡單，已被廣泛應用；300m～2000m傳輸時，需要使用有源雙絞線視頻傳輸器使用，現有市場上的有源傳輸器基本需要用戶根據雙絞線的長度手工進行信號調整，對工程人員技術依賴性較高，多路施工時調節的過程耗時較多，且圖像的一致性不是很理想。

近2年，出現了免調試、自適應有源雙絞線視頻傳輸器新產品，它主要是為了解決現有有源手工調節傳輸器在設備調試操作繁雜、多路圖像一致性不好等應用問題。設備能夠根據所鋪設線路的長短，在啟用后的極短時間內能自動將圖像調整到最佳，施工效率極高。

目前，全球有三家能夠提供自適應雙絞線傳輸器技術方案，分別是美國Intersil、美國Maxim和國內的Chipmap。美國Intersil是國際有名的IC提供商，其于2010年下半年推出了一款用于自適應視頻接收的專用芯片，其優點是圖像傳輸距離遠（經過測試，前端使用無源發射的情況下，可以達到1400m有效傳輸），缺點是芯片價格非常昂貴，因此國內除了一些高端定制的機器除外，并未廣泛應用；美國Maxim在較早時間推出了全球首顆自適應視頻接收芯片，該芯片最大不足之處是圖像傳輸距離較近（經過測試，前端使用無源發射的情況下，僅達到600～700m有效傳輸），雖然價格相對Intersil較低，但整體的性價比并不高。國內早期曾有幾家品牌廠商采用該方案推出了免調試、自適應的視頻傳輸器，但2010年底時陸續清倉撤換，估計也是基于此種原因所導致；目前，國內chipmap智能模塊方案在自適應傳輸應用方面還具備一些優勢，該方案是在現有有源手撥雙絞線傳輸方案的基礎上改進而來，可實現1200m距離的高品質畫質傳輸（前端搭配無源產品），價格方面也比較低廉（價格比Maxim略低）。經實際測試Chipmap方案證明，圖像質量令人滿意的距離，是在1200m以內（前端搭配無源產品）。

隨著同軸線纜的材料成本越來越高及本身抗干擾性不強等特點，越來越多的中短距視頻傳輸，會越來越多使用雙絞線作為傳輸介質。而免調試、自適應的傳輸器在應用上，不管是對工程人員的技術經驗還是對設備本身的依賴度都非常低，因而可以加快工程施工進度。同時，在實際使用當中，免調試、自適應視頻傳輸器也有時充當線路測試的角色，可以在短時間內完成線路通斷測試，以及對線路情況的校驗。此外，在一些視頻傳輸距離經常變動的應用領域，免調試、自適應視頻傳輸器的優勢會更加明顯。

目前，國內市場上能見到的免調試、自適應視頻傳輸器也只有深圳優特普的產品，其他的并不多見，其主要原因：一是技術門檻較高；二是價格所導致，因為現有產品的價格比手動調節的仍然略高一些。隨著市場接受程度的加強深入，廠家之間競爭的加強，免調試、自適應視頻傳輸器在價格方面會越來越有優勢，將逐漸能夠取代現有手工調節有源傳輸產品的主導地位，使得監控工程的應用安裝，能上一個新的臺階。

HD-MDI存在的問題及發展方向

HD-MDI存在的問題

傳輸距離受制約

采用雙絞線傳輸，雖然成本低，但和HD-SDI一樣受傳輸距離的制約，這是HD-MDI發展的一大制約因素。

系統配套產品欠缺

由于MDI技術推出相對較晚，參與進來的廠商公司還不是很多，系統配套產品有所欠缺，如缺少大路數的MDI-DVR，多路光端機、矩陣等，雖然現在有廠商正在加緊研制，但是畢竟起步晚，對于市場的急切需求暫時還遠水不解近渴。

攝像機圖像質量還需改進與提高

前端寬動態攝像機的數量也需大大跟上HDMDI的發展速度，攝像機的圖像清晰度和紅外夜視效果也是HD-MDI需要改進與提高的地方。

在市場方面，由于推廣過程還是比較曲折，業內人對MDI缺乏一定的認知和接受，還需要對行業進行MDI概念的普及宣傳。

有源雙絞線視頻傳輸器智能性不高

一般，尤其當用到600m以上需要有源雙絞線傳輸器的時候?？偸且粩嗾{節撥碼開關來適應長距離傳輸，影響系統施工效率。

MDI在市場的宣傳力度不夠

縱觀安防市場，高清作為未來主流已毫無置疑，MDI目前在高清市場的占有量非常有限，行業認知和宣傳力度還遠不如IPC和SDI。因此，業內人士對MDI缺乏一定的認知和接受，還需要對行業進行MDI概念的普及宣傳。

HD-MDI的發展方向

任何新生事物的成長都需要一定的時間，MDI想在高清市場雄踞一方，除克服上面所述的自身發展的缺陷問題外，目前必須要向下列方向發展。

向集成度更高方向發展

目前，利用雙絞線傳輸器替代傳統的同軸線的傳輸方案和部分短距離的光纖傳輸方案還是當下的主要應用點。如優特普提出V-PAD概念，就是要將Video視頻/Power電源/Data數據/Audio音頻四種信號通過一根網線來完成傳輸，這樣一來，模擬攝像頭的所有主要接口信號就可以在一根網線上完成，從而使產品的集成度大大提高，極大地方便了工程的施工。

總之，目前必須要向集成度更高方向發展，以提升HD-MDI系統的實力。

向智能性更高方向發展

工程師在使用雙絞線傳輸器的時候，往往會覺得使用起來很麻煩，特別是當用到600m以上需要有源雙絞線傳輸器的時候。因為老一代產品總是要不斷調節撥碼開關來適應長距離傳輸。

需要人為的調節就會消耗人力成本，所以市場期待更新一代的全自動智能產品。根據目前各大芯片公司提供的方案，目前市場上已經有一批全自動的傳輸產品，如優特普公司的UTP116R-U，深圳樂視等也推出過自動增益產品等。由于這種技術目前處于試用階段，穩定性還有待提升?？傊?，目前必須要向智能性更高方向發展。未來，自動增益的智能產品一定會成為雙絞線傳輸產品的主流。

向穩定性更高方向發展

影響安防工程商和安防工程設計人員選用雙絞線傳輸產品的一個重要因素就是產品的穩定性。常有對雙絞線傳輸器不穩定的擔憂，擔心重要的工程使用了雙絞線傳輸器后會出現故障或雷擊，擔心抗干擾的性能，擔心防浪涌的能力等等。在許多人看來，雙絞線在傳輸信號時大部分的情況都是沒有屏蔽層的，沒有屏蔽的電纜能不受干擾嗎？裸露的線不會受到感應雷的襲擊嗎？這些擔心都非常正常，也是產品生產的企業必須解決的問題。一方面，隨著技術的成熟，產品的穩定性會大大提升，產品在做防雷、抗干擾、防水等等設計的手段和方式會更趨科學。如目前的產品，整體的穩定性比5年前已經有質的飛躍，售出產品的故障率也在逐年下降；另一方面，安裝工程商多年積累的經驗會給雙絞線傳輸系統提供一個相對更為安全的環境，這些都是保證產品穩定工作的因素?？傊?，目前必須要向穩定性更高方向發展，使用者放心。

向產品安裝更簡便方向發展

對現場施工的工程師來說，安裝方便是產品是否優質非常重要的一環，全球NVT公司設計的產品在性能上，在技術先進性上跟國內產品沒有很大的區別，主要區別就是產品化的設計上系列化做得非常到位，設計出來的產品十分注重現場安裝，大產品可以上機架，小產品有非常好的安裝位，如單路的還可以拼裝成16路的構架。而國內的企業起步較晚，創始人以電子技術出身居多，在產品機構和安裝上總是差了一節，這給國內產品國際化，帶來了很大的難度。

目前，國內企業從模仿別人的開始，到一點點的自主創新，有的大公司已經形成了自己的產品系統，在工業結構的設計上也有了突飛猛進，如UTP1系列，就是目前國內系列化比較完善的產品鏈。未來，雙絞線傳輸器產品會越來越小型化、模塊化，畢竟雙絞線傳輸器是一個接口件產品，能小則小，出現故障能快速替換，并且替換的成本還很低，這樣的產品才會得到客戶的喜愛。

向信號傳輸距離更遠方向發展

由于用網線傳輸電源的特殊性，該類產品傳輸距離一般都很近，目前最遠的為300m，給攝像頭供12V/1A電需要占用2對或更多的雙絞線對，在當前廣泛應用還有一段距離。但是，隨著技術的不斷進步，相信一定會看到傳輸距離更遠的產品。

傳輸距離雖然非常重要，但市場的關注度顯然在降低，原因之一就是80%以上的工程都在600m內，600m以上的是比較少的；第二個原因是600m以上的有光纖傳輸方案，所以雙絞線傳輸器能傳輸1200m就足夠了。其實雙絞線傳輸器能傳更遠，根據優特普目前掌握的技術方案來說，傳輸2000m是一個很保守的距離，但相對光纖來說，這么遠的距離是否有優勢？總體來說，信號傳輸距離更遠總是好事情，用一種方案解決一個工程遠比用多個方案解決來得省心，而且2000m距離如用雙絞線傳輸器肯定能節約大筆的成本，有這個驅動力，就一定會促成出現2000m甚至更遠距離的產品。

向標準化方向發展

MDI作為高清行業的新技術，目前還缺乏相應的市場標準，很難被市場接受，并且前后端的配套產品也將很難實現。因此，建立專門的標準規范肯定對MDI的推廣大有益處，而促成其大發展。

結束語

由上可知，MDI用網線作為數字信號的傳輸介質，相比SDI用同軸電纜做傳輸，技術上更成熟，成本更低，而且有著無可比擬的穩定性和抗干擾性，理論傳輸距離也可以做得更遠，對于線材和布線要求更低，更適合各種安防工程實際應用。而MDI攝像機還可以用網絡鏈路層技術輕易實現同時傳輸視頻、音頻、報警、控制等信號。因此，MDI攝像機相比SDI攝像機成本更低，抗干擾性更好，因而適合普及工程、普及推廣。

對于原有的模擬系統，現在的MDI技術無法利用模擬系統里面使用的同軸電纜，在需要加入HDMDI高清攝像機的地方就需要重新布線，在后端則只需增加MDI錄像機，就可以用管理軟件對高清和原有的模擬系統同平臺軟件管理。整體方案和監控軟件和傳統模擬系統基本一致，因此客戶升級到MDI高清系統，基本不用任何培訓和適應。

雙絞線傳輸技術應用到監控領域對監控圖像傳輸具有重大意義，它為中遠距離范圍內的監控系統提供了價廉物美的傳輸方式，也必將被廣大工程商和用戶所接受，而發揮越來越大的作用。