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作者：Codemost Technology公司Dimitrios Staikos FireWire(IEEE 1394接口)已經成為各種工業自動化和視覺系統應用的最佳選擇。現在，安全系統的制造商正面臨著一次重大技術轉型——轉換到全數字系統。這種轉型需要使用數字網絡來連接系統中的所有攝像頭。 對許多基于視頻的安全應用而言，基于1394接口的網絡可以實現最佳匹配。相比以太網等備選方案，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)、并具有靈活的拓撲結構和容錯功能。 通常，提及1394時，意味著使用IEEE 1394-2008標準，該版本整合了該標準以前所有的版本。2008版還引入了通過100m雙絞線電纜和同軸電纜實現800Mbps帶寬等功能，從下文中可以看到，該功能是數字安全應用中非常重要的功能。 1394的優勢可歸功于其物理層(PHY)，與以太網相比，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物理層所具備的優勢： * 帶寬 * 同步功能 * 網絡監控和管理 * 容錯 * 靈活的拓撲 就帶寬而言，1394可以達到或者超過以太網的最高帶寬。目前，在眾多投入使用的技術中，以太網接口以1Gbps的帶寬位居首位。業內已開發出10Gbps帶寬技術，但這種技術尚未成為主流。此外，10Gbps以太網將不可能使用安全應用所要求的低成本電纜。10Gbps技術要么需要昂貴的光纖介質，要么需要依靠極短程(無法滿足安全應用距離要求)的銅電纜。 400Mbps(S400)和800Mbps(S800)帶寬的1394已在基于計算機的產品中得到了廣泛應用，并經過了可靠性驗證。另外，S800 1394相當于1Gbps的以太網接口，因為后者采用8B/10B數據編碼方式，其編碼開銷將以太網性能降低了20%。另外，1.6Gbps(S1600)的1394將在明年面世，且將與安全設備中所需的低成本銅電纜兼容。 1394網絡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視頻編碼標準，一般產生5至6Mbps的視頻流。1394網絡可以同時傳送20多個這樣的視頻流，同時仍有足夠的冗余備用帶寬。 一些安全應用還需要傳送未經壓縮的視頻。壓縮往往會在編碼和解碼過程中增加少量的延遲。在某些安全應用中，零點幾秒的延遲就可能非常關鍵。 安全系統供應商已經在應用中采用了1394技術，以傳送混合的壓縮和未壓縮視頻流，比如，應用可能會利用分辨率相對低的未壓縮視頻流以實現對現場的絕對實時監控。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的。1394標準本身就支持服務質量(QoS)。以太網應用雖然增加了QoS層，但是增加的這些QoS層只是優先處理流量。相反，系統設計人員可以規劃1394網絡流量，確保實時傳送視頻流。 在安全應用中，1394傳送視頻流方面的優勢更勝一籌。1394從一開始就支持同步功能。在安全應用中，同步功能可用來精確地同步來自不同攝像頭的視頻流。 在安全系統中采用1394的公司已經使用同步功能將來自多個攝像頭的視頻流融合在一起。這種技術可以實現一種連續流送的顯示方式、它超越任何單個攝像頭可能達到的捕獲效果。 網絡管理 1394物理層(PHY)還可以充分滿足安全攝像頭網絡的各種要求。該物理層支持監控中心的中央控制系統監控和管理視頻攝像頭網絡。此外，控制系統可以檢測到企圖發起攻擊的網絡黑客。 1394網絡可以提供完全即插即用的便利。網絡中的每個節點都能夠全面掌握網絡內的所有其它設備。中央控制器可以通過網絡配置攝像頭等設備，這大大簡化了系統安裝過程。 物理層的功能支持中央控制器連續監控每個節點/攝像頭的狀況。而控制系統能對網絡拓撲明察秋毫。 如果節點出現故障，系統可以立即精確地定位故障點。相反，以太網則需要安裝人員將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絡中的任何未經授權的設備。比如，以黑客嘗試在網絡中插入錄像機或存儲設備而企圖捕獲視頻流為例，1394網絡中的控制器可以自動檢測到這種私裝設備。 1394物理層還支持控制器在設備出現故障時干預管理網絡，或者根據工作時間表管理網絡。比如，控制器可以對攝像頭網絡的一部分實施遠程掉電。該操作可以由攝像頭故障來啟動。或者，當應用可能不需要安全系統在全天的某些時段都處在工作狀態時，控制器可以通過編程關閉所有或部分攝像頭節點。 容錯功能 安全系統本身就需要高可靠性。如果視頻監控系統無法連續地捕獲視頻數據，這種系統對于其所有者而言就形同雞肋。 1394網絡可以提供遠遠高于以太網的靈活性和容錯功能。1394物理層支持包括環型在內的各種拓撲。在環形拓撲應用中，環上的任何單個連接出現故障對于網絡的正常工作沒有任何的影響。 1394貿易協會已經通過現成產品和即興的網絡配置證明了其可靠性。該演示是由以環型拓撲結構連接的攝像頭和PC實現的，其中每個攝像頭的視頻被流送到PC。你可以去掉網絡中的任何一條電纜，視頻仍然可以完美地從各攝像頭中繼續流送。 系統設計人員可以通過獨特的拓撲結構充分利用1394的容錯功能，開發出比上述簡單示例更加牢靠耐用的功能。選用以太網時可能獲得一定程度的容錯功能。但事實是，大多數以太網交換機和路由器并不支持這種功能。 靈活的拓撲 無論是拓撲結構還是介質材料，系統設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絡，而以太網不支持這種功能。以太網只能用于星型網絡或分層星型網絡中。采用1394技術時，可以同時使用星型、環型和其它拓撲。 1394標準還支持各種介質類型，包括Cat-5/6電纜、同軸電纜和光纖電纜。事實上，采用1394技術的系統在大多數情況下都使用同軸電纜，而這種電纜業已鋪設在以前的模擬安全系統中。 IP攝像頭 以太網的擁躉們一直推崇IP攝像頭的簡單性。因為人們越來越嫻熟舒適地與互聯網技術共處共榮，所以可以認為安裝和使用IP攝像頭是件容易的事。此外，一些以太網擁躉指出，只要攝像頭有集成的IP節點，安全系統就可以使用遠程登錄等現有的互聯網應用。 IP概念是否有真正的優勢還有待觀察。但是IP攝像頭概念不需要以太網網絡。1394貿易協會很久以前發布的標準就支持借助1394網絡的IP操作。使用1394構建的網絡，可以輕松地搭建IP攝像頭。 數字安全網絡最可能的實現方案在任何情況下都需要專用的視頻流量網絡。將企業IT流量與視頻流混合會使網絡飽和，這會同時給想快速訪問互聯網的IT用戶和需要可靠視頻傳輸的安保人員帶來麻煩。 然而訪問從企業IT網絡捕獲的視頻的需求確實存在。理想的實現會采用1394網絡將攝像頭連接至控制中心。但是控制中心的視頻服務器也可以通過IT網絡訪問。實時視頻捕獲不會影響IT網絡。但是員工可以通過IT網絡選擇性地訪問存儲的視頻。 可擴展性 就網絡大小和保真度來說，安全應用可以有眾多選擇。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可能需要在較大的區域內安裝幾十甚至幾百個攝像頭。而像賭場這類高要求的應用則需要許多分辨率達到可查看賭臺上的細節要求的攝像頭。 想開發各種系統功能的安全系統廠商會發現，1394技術可以通過擴展來滿足各種應用。即使是在只有幾個攝像頭的系統中，1394都是個經濟實惠的方案。對于大型應用來講，系統設計人員可以采用多個1394分段為幾百個攝像頭服務。此外，1394技術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。 ?隨著安全攝像頭網絡向數字領域的轉移，1394技術正成為攝像頭聯網的最佳選擇。該技術可以提供安全應用所需的保真度、靈活性和可靠性。安裝人員會發現，即插即用的1394設備比以太網設備更便于處理。雖然以太網可能在成本上略占優勢，但是1394設備由于安裝簡便以及在終端產品中更具魯棒性的特性，足以抵消以太網的成本優勢。 總部位于美國安阿伯市的Pixel Velocity公司開發的采用1394技術的攝像頭監控視頻系統集成了密歇根大學現有的IT架構，該系統既可以滿足當前的安全監控要求，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場視頻和錄像視頻的高清細節的全景畫面。其獨特架構在節省帶寬的同時，還可以提供廣域的全景高清視頻。有關細節，請訪問Pixel Velocity公司網站。 過去，視頻安全系統一般采用模擬連接將遠程攝像頭連接至監控控制中心。比較舊的系統甚至將視頻存儲在磁帶等模擬介質上。更現代的模擬設計則采用控制中心的服務器對視頻進行編碼。工業標準壓縮技術導致視頻被存儲在磁盤上以便于快速檢索，并提供即時跳轉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，就有了相當多極具說服力的理由支持向全數字安全系統的轉移。 ?編解碼器IC和高速實惠的微處理器支持在攝像頭內實現實時壓縮，此舉可以大大降低監控中心對設備數量以及電源和冷卻的要求。此外，模擬系統常常受到丟幀或圖像失真的困擾。數字攝像頭中的模數轉換和編碼功能與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。數字網絡在嘈雜的環境中也能流送完美的視頻。 相比專用電纜必須從監控中心布線至每個攝像頭的模擬系統，數字網絡還具有拓撲方面的靈活性。1394這樣的技術可以傳送數據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。在模擬系統中，數據和控制一般都需要獨立的電纜。 一旦產品設計團隊決定開發一個數據安全系統，選擇網絡技術就是一個關鍵決策。安裝商要求簡單性。但是選擇的網絡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。 無線網絡用起來可能極其簡單。但是無線網絡的可靠性或帶寬只能應付業余玩家的“票友”級安全系統。因此，只能選用如以太網和1394等有線方案。 |
