HD-MDI系統中傳輸用雙絞線品質控制

概述

HD-MDI是一種全新的基于雙絞線的高清音視頻系統，HD通常是指物理分辯率達到720P以上的格式稱之為高清，MDI是一種雙絞線連接方式，其提供終端攝像機到中繼或DVR等設備物理和電路連接。

在現代智能化的HD-MDI系統中，安防系統具有非常重要的地位。在傳統的設計和施工中，往往將網絡布線與安防監控布線分開考慮，由于使用的介質差異使人們無法將它們很好地統一到一起。但是在大廈的安防監控點不斷增加的情況下，同軸電纜布線數量增多會占用大量的管道資源，而且布線難度很大，在布線較長時還會引起圖像質量的下降。 隨著距離的增加，傳統布線中的主角——同軸電纜越來越不能滿足施工和應用的需求。新的布線技術的出發點就是將網絡布線與安防布線盡量統一到一個平臺上，減少布線的難度和造價。在這種布線技術中采用網絡布線中廣泛使用的非屏蔽電纜(如CAT5E)來傳輸圖像信號，同時利用非屏蔽電纜中的空余線對為是攝像機供電。為實現這種技術需要使用兩種關鍵的設備：雙絞線視頻傳輸設備和遠程供電器。

雙絞線傳輸技術應用于圖像傳輸，在標清模擬監控系統傳輸中就有應用，而且是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消。雙絞線能有效地抑制共模干擾，即使在強干擾環境下，雙絞線也能傳送極好的圖像信號。例如樓宇的電梯、設備房等處都會存在很強的干擾，處于鬧市區的建筑物也會受到來自周圍環境的各種干擾，雙絞線的強抗干擾能力比同軸電纜既有更大的優勢。

雙絞線傳輸原理

視頻圖像的傳輸目前依賴有線介質的居多，導線又分金屬導線和非金屬導線（光纖）兩類。雙絞線（UTP）屬于HD-MDI線系統內主要的線纜。最初是作為數字網絡信號傳輸使用的，所以大家了解它主要從組建網絡方面開始的。該線纜在國內普及使用也就是十年多的時間，目前用作視頻傳輸的線纜主要為非屏蔽五類線纜。

眾所周知視頻線（SYV）特性阻抗為75歐姆，屬于單線不平衡傳輸方式，而雙絞線（UTP）特性阻抗為100歐姆，屬于雙線平衡傳輸方式，目前所有攝像機輸出的視頻圖像特性阻抗為75歐姆，在視頻線內部傳輸是不需要處理的，而為了在不同阻抗的線纜里傳輸時，就需要進行阻抗匹配了，這里就需要使用電流互感元器件對線纜阻抗進行轉換了，說的簡單點就是將線纜阻抗變成一樣，利于信號直接在內部傳輸，那這一類的產品就是無源傳輸器的雛形了。無源—就是不需要給其供電，對圖像不作任何處理，所以傳輸視頻信號的距離在300米以內。如果要讓信號傳輸的距離更遠，就需要將信號進行一定的處理了，具體做法既是在信號源將信號進行電子放大，讓信號在較高的幅度上沿相同的衰減坡度傳輸得更遠。接收器在接收到信號后，使用加權補償的方法對信號衰減的部分進行增益還原，恢復成原來的信號，這一類的傳輸器需要供電才能工作，有效傳輸距離在1200米到1500米之間。

雙絞線傳輸圖像的特點

圖像質量好，傳輸距離較遠

雙絞線在很多工業控制需要中和干擾較大的場所以及遠距離傳輸中都有使用，應用廣泛的高清視頻監控也是使用了雙絞線對，它具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、布線容易、節省空間、價格低廉等等優點。目前通過采用先進的技術和專用芯片，已經能夠在雙絞線上傳輸高質量的圖像信號。雙絞線傳輸的視頻信號為模擬基帶信號，屬于高頻信號（5-6MHz）的范疇。因此圖像的質量是非常重要的，以往用75-5視頻線傳輸視頻圖像在200米左右就有衰減（3-4dB）達不到驗收要求，此時唯一的辦法就是使用信號放大器或更換更粗的線纜，典型使用一級信號放大器可以延長傳輸距離500米。而雙絞線傳輸器在一對線纜中即可傳輸1200米左右，其優勢是很顯著的。并且其信號衰減可以控制在1.5dB左右。

信號抗干擾能力好

雙絞線作為網絡數字信號傳輸的主要介質，其具備很好的抗干擾性，尤其抑制共模干擾（線纜相對于地系統的環路干擾）能力超好，雙線互絞可以有效濾除線纜上感生出的干擾電流，再者，雙絞線傳輸器處理的信號屬于差分信號，其傳輸時與地系統沒有實質的關系，所以基本不會受到地電流的影響。雙絞線傳輸器在處理信號時同時使用了一些特殊元件和電路，有效過濾干擾電流和雜散電流，相較于視頻線傳輸抗干擾性要好得多。

傳輸多種信號

正常傳輸一個視頻圖像只需要一對線纜，另外的三對線纜可以同時傳輸音頻信號、控制信號和低壓電源信號。其系統結構簡單，外形美觀，同時具備極高的性價比。

低成本

雙絞線系統的線纜和設備成本總體偏低，下面我們以視頻線系統與雙絞線系統就成本方面做一個模擬的對比。如一個工程中有650米的球機12個，140米的攝像機20個，需要用視頻線和雙絞線傳輸做一個預算，視頻線需要的總長是650米×12＋140米×20＝10000米，單價為1.8元/米，球機的控制線纜總長900米?？刂凭€單價為2.5元/米，電源線的總長以1000米計算，電源線單價為2元/米，視頻放大器價格以每臺150元計算，總需12臺。

視頻線系統的工程報價為18000＋2250＋2000＋1800＝24050元。

那么我們再看看雙絞線傳輸系統會耗費多少成本：

一根線纜傳輸四個圖像或兩個圖像兩個控制信號，共需要11根線纜，那么雙絞線總長是650米×6＋140米×5＝4000米。單價為1.8元/米。

電源線可以單獨布設，它的總長也以1000米計算。電源線單價為2元/米。

雙絞線傳輸器分為無源和有源產品，無源一套以80元計算，有源一套以350元計算，則無源傳輸器需要20套，有源傳輸器需要12套。

雙絞線系統的工程報價為7200＋2000＋5800＝15000元。

以上模擬預算不包含施工費用和管線成本，所以從中可以很清楚的看到雙絞線系統總成本只相當于視頻線系統的55%～60%。

施工及維護簡單

雙絞線系統因為用線統一，線纜數量較少，施工時的人力投入就少得多，效率也會成倍提高，檢修時工作人員可根據線纜的標示和傳輸器的工作指示燈快速判斷故障點，以迅速排除問題。線纜的數量直接決定管線的使用量。

雙絞線傳輸應用

當今信息高速公路的建設已成為風靡全球的產業，而網絡作為信息的載體，近年來在我國的發展也非常迅猛，光纜以其傳播速度快，信息容量大成為廣域網傳輸介質的道選。但是，局域網的高清音視頻系統中，由于光纜敷設費用太高，且接頭費用和終端光-電轉換費用昂貴，因此其造價非常高。為些，須尋求一種價廉物美的數據通信電纜來傳輸信號。

與普通公路相比，作為一種特殊建筑的高速公路，具有線型好、設計標準高、交通流量大、行車速度快等特點。然而，如不采用先進的管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發生交通事故和交通阻塞。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監控系統就是必不可少了。這些監控系統可實施交通流量和交通運行監視，對關鍵點進行氣象檢測，對關鍵路段實施交通適時控制，及時發現各種異常情況并采取應急措施，保證高速公路高速、安全、經濟地運營管理。

隨著高速公路HD-MDI管理系統要求的不斷提高，收費管理、數據通信、圖像監控已經是現代化高速公路建設中必不可少的一個部分。圖像監控系統主要由以網絡視頻服務器為核心，以及攝像機、云臺、解碼器、等設備組成。攝像機設置于收費通道、收費亭、重要路段口，可監視車型，減少車輛檢測方面的設備、可以監視收費員的工作情況。監控軟件可將收費數據和日期時間疊加顯示在放行車輛圖像上，并錄像存檔，這樣既可作實時監控或有選擇地審查可疑的操作人員，實現對收費作業圖像信息化的監督管理，并能夠對違章作弊的行為提供憑證。監控軟件還可以同時顯示多個收費通道、收費亭、重要路段口的畫面，并在同一時間錄下相關的多個圖像。