以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣應用介紹

　　眾所周知，一臺獨立的電腦只能利用其本身的有限資源，而一旦和其它的電腦相連，或是直接與以太網(wǎng)相連就能獲得無(wú)限多的資源，發(fā)揮比原來(lái)多幾倍的功能。

　　同樣在閉路電視監控領(lǐng)域，能夠實(shí)現相互調用視頻的聯(lián)網(wǎng)矩陣的應用也逐漸普遍起來(lái)，而美國 Infinova （英飛拓）有限公司推出的一系列以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣，又以其方便的聯(lián)網(wǎng)方式受到越來(lái)越多的重視。

　　下面就對美國 Infinova （英飛拓）有限公司的以太網(wǎng)矩陣作一番簡(jiǎn)單的介紹。

一、以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的構成。

　　組成以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng) CCTV 系統時(shí)，每臺矩陣上有一個(gè)以太網(wǎng)口，用于接入以太網(wǎng)，每臺矩陣都須分配有各自的 IP 地址，用來(lái)相互區分和控制。每臺矩陣都能對自己本地攝像機圖像進(jìn)行任意調用和切換，并能對本地的快球或解碼器進(jìn)行控制。聯(lián)網(wǎng)后如果需要，通過(guò)相應的設置，任意矩陣都能對網(wǎng)內遠程矩陣的圖像進(jìn)行調用，并能控制遠程矩陣上的快球或解碼器，操作起來(lái)就像是對本地矩陣一樣。

　　Infinova 以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統的類(lèi)型大致可分為三種：

　　單向網(wǎng)絡(luò )連接、雙向網(wǎng)絡(luò )連接和混合網(wǎng)絡(luò )連接。

　　單向網(wǎng)絡(luò )連接

　　單向網(wǎng)絡(luò )矩陣系統中通常有一臺矩陣作為中心矩陣，其它矩陣都是它的下級矩陣。中心矩陣可以調用下級矩陣的圖像，控制下級矩陣的解碼器、快球動(dòng)作，下級矩陣之間不能相互控制，更不能夠控制中心矩陣。這種聯(lián)網(wǎng)方式比較常用，如高速公路、公安系統、存在多級級別的智能監控系統等。

　　下面是一個(gè)典型的單向網(wǎng)絡(luò )連接的連線(xiàn)圖。

　　說(shuō)明：

　　1 ．在一個(gè)如上圖的 V2030 網(wǎng)絡(luò )中，站點(diǎn)（ Site ）指的是單個(gè) V2030 及與其直接相連的其他設備。

　　2 ．兩個(gè)或更多站點(diǎn)間的單向網(wǎng)絡(luò )要求兩個(gè)站點(diǎn)間至少連接一個(gè)視頻電纜。遠程聯(lián)網(wǎng)的可以使用光端機或者選用具有網(wǎng)絡(luò )視頻功能（ V2040-VIP ）的矩陣。在這個(gè)聯(lián)網(wǎng)系統中，兩個(gè)下級站（ Remote Site ）點(diǎn)分別有四路視頻輸出至中心站點(diǎn)的視頻輸入端。

　　3 ． Remote Site ——將視頻信號傳送到其他站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )站點(diǎn)。

Local Site ——從其他站點(diǎn)接收視頻信號的網(wǎng)絡(luò )站點(diǎn)。

　　4 ．典型的點(diǎn)到點(diǎn)單向視頻連接由各下級矩陣和中心矩陣間的一個(gè)或多個(gè)視頻通道組成。使用的通道數取決于實(shí)際應用和要求。

　　注：安裝視頻電纜前，定義好網(wǎng)絡(luò )中所有站點(diǎn)間需要的視頻通道數。

　　· 定義好從每個(gè)源站點(diǎn)到接收站點(diǎn)的最大視頻輸入數，并在每個(gè)接收站點(diǎn)上為視頻通道輸入預留一個(gè)視頻輸入端口。

　　· 定義好從每個(gè)源站點(diǎn)到接收站點(diǎn)的最大視頻通道輸出數，并且在每個(gè)源站點(diǎn)上為每個(gè)視頻通道輸出預留出一個(gè)監視器輸出端口。

　　雙向網(wǎng)絡(luò )連接和混合網(wǎng)絡(luò )連接除了中心矩陣能控制下級矩陣以外，下級矩陣根據編程能實(shí)現互相控制，或者沒(méi)有級別之分，全部矩陣都能互聯(lián)互控，這里不再詳述。

二、以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和普通聯(lián)網(wǎng)相比的優(yōu)勢

　　傳統的聯(lián)網(wǎng)矩陣系統多采用 RS-232 、 RS-422 及 RS-485 等通訊協(xié)議，現有的許多品牌的聯(lián)網(wǎng)矩陣基本上也都采用這幾種通信協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò )構架的基礎。然而，這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )的局限性在于數據傳輸速率低、傳輸距離有限、布線(xiàn)繁瑣，而且由于各生產(chǎn)商都使用非標準協(xié)議，無(wú)法保證通用性。

　　顯然，以太網(wǎng)相對于串口通訊網(wǎng)絡(luò )是一種徹底的革新。以太網(wǎng)的優(yōu)勢在于，可以方便地接入現有網(wǎng)絡(luò )、數據傳輸速率高、通用的通信協(xié)議，并且現有網(wǎng)絡(luò )（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和因特網(wǎng)）使其傳輸距離不再受限。

下圖是兩種聯(lián)網(wǎng)方式比較

　　以太網(wǎng)使安防系統集成達到了新的高度。使用老式的串口通信，網(wǎng)絡(luò )非常笨重，需要許多接線(xiàn)和轉接，如果網(wǎng)絡(luò )龐大的話(huà)，需要很多通信連線(xiàn)，而且還時(shí)常無(wú)法通信。使用以太網(wǎng)，則網(wǎng)絡(luò )擴展及通信都不受限制，只要一根網(wǎng)線(xiàn)就可以和網(wǎng)絡(luò )內的任何一個(gè)點(diǎn)取得聯(lián)系。以太網(wǎng)使得一定范圍（局域網(wǎng) / 廣域網(wǎng) / 城域網(wǎng)）內的設備可以互相通訊，不論跨越多少建筑，也不需要增加接線(xiàn)。以太網(wǎng)還為實(shí)現系統的簡(jiǎn)便控制和監視提供無(wú)限的可能性。而且，通過(guò)以太網(wǎng)，安防行業(yè)的多種應用已經(jīng)并入 IT （信息技術(shù)）行業(yè)。

　　總結下來(lái)，相比傳統聯(lián)網(wǎng)構架，以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢如下：

　　• 通信速率高，且性能穩定

　　• 傳輸距離不受限制

　　• 組網(wǎng)方便、靈活

　　• 網(wǎng)絡(luò )擴展方便

　　• 便于系統集成

　　因此，通過(guò)以上的利弊分析，可以說(shuō)，利用以太網(wǎng)來(lái)組建聯(lián)網(wǎng)矩陣，也是一種趨勢。

　　由于以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢明顯，有部分 CCTV 廠(chǎng)商通過(guò)使用計算機來(lái)實(shí)現接入網(wǎng)絡(luò )。首先，把矩陣通過(guò) RS232 與計算機連接，計算機再接入以太網(wǎng)，在計算機上安裝軟件實(shí)現網(wǎng)絡(luò )控制。這種軟件聯(lián)網(wǎng)方式由于使用多臺計算機聯(lián)網(wǎng)，穩定性能下降。

　　下圖是聯(lián)網(wǎng)方式說(shuō)明：

三、視頻解決方案

　　在一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的閉路電視監控系統里，如果矩陣之間的距離比較遠，它們之間的視頻信號不能通過(guò)視頻電纜直接傳輸，就需要通過(guò)其它的方案來(lái)解決，通常的解決辦法有兩種：

（ 1 ） 通過(guò)光端機來(lái)傳輸視頻。此種方案的優(yōu)點(diǎn)在于視頻信號清晰，實(shí)時(shí)性好，抗干擾

能力強，圖像路數不受限制。缺點(diǎn)是，得另外敷設光纜，在傳輸距離很長(cháng)時(shí)受到限制。

（ 2 ） 通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳輸視頻。具體做法是把模擬視頻信號壓縮成數字信號之后傳送至網(wǎng)

上，再在需要處把數字信號重新轉變成模擬信號。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現簡(jiǎn)單，不需單獨敷設線(xiàn)路。

但也有很大的缺點(diǎn)，比如它的畫(huà)面質(zhì)量受網(wǎng)絡(luò )帶寬影響非常大，圖像有延時(shí)，其程度隨

所用設備及網(wǎng)絡(luò )狀況的不同而有比較明顯的差異。而且一旦圖像數量增加，大量占用的

網(wǎng)絡(luò )資源有可能對現有網(wǎng)絡(luò )的正常運行造成影響。

以上這兩種方案，各有其擁護者，在實(shí)際應用時(shí)，可以根據現場(chǎng)的實(shí)際情況（是否已有光纖，布線(xiàn)難度，網(wǎng)絡(luò )情況等等）以及對系統的具體要求來(lái)作相應的選擇。

四、典型案例分析

1 、美國國土安全部的一個(gè)主要港口的大型 CCTV 系統。

要求：

（ 1 ）七臺矩陣之間相互聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)控制信號通過(guò)以太網(wǎng)上傳輸。

將來(lái)要求增加到 12 臺矩陣聯(lián)網(wǎng)。

（ 2 ）總控制室能夠調用任何遠端控制室的圖像，并且能夠控制遠端的云臺、快球。

（ 3 ）遠程圖像通過(guò)光端機傳輸進(jìn)入矩陣，聯(lián)網(wǎng)視頻信號也通過(guò)光端機傳輸

（ 4 ） 遠端控制室的報警信號通過(guò)以太網(wǎng)傳給主控室 , 主控室的矩陣實(shí)現相應的圖像聯(lián)動(dòng)切換。報警總數最大要求 3072 路，并且報警多級響應。

（ 5 ）系統集成門(mén)禁系統。

系統構成圖如下：

說(shuō)明：

　　七臺 2040 矩陣通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)（圖中畫(huà)出五臺），組成一個(gè)嚴謹的單向網(wǎng)絡(luò )系統。最下面的一臺 V2040 是系統的中心矩陣，其它六處遠程控制室的下級矩陣的輸出圖像都通過(guò) N3848 光端機傳輸至中心矩陣。由此，中心的監控人員可以通過(guò)中心矩陣調用任意一處遠程控制室的圖像，并對遠程控制室的任一云臺進(jìn)行控制。 N3631 為多模單路視頻 + 反向數據光端機， N3848 為單模 8 路視頻光端機。

2 、京福高速江西段（溫 ~ 沙公路）聯(lián)網(wǎng) CCTV 系統

方案實(shí)現原理：

　　我們通過(guò)光纖收發(fā)器建立一個(gè)覆蓋臨川分中心、臨川管理所、南城管理所和黎川管理所。在臨川中心安裝視頻矩陣，天網(wǎng)控制軟件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制三個(gè)管理過(guò)的矩陣及云臺。從結構上來(lái)看，臨川分中心為一級矩陣控制，三個(gè)管理所安裝以太網(wǎng)接口矩陣為二級系統，收費站為三級系統。視頻通過(guò)光端機或視頻電纜上傳，控制碼下達通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現，報警信息通過(guò)矩陣聯(lián)網(wǎng)共享。各監控中心通過(guò)光纖收發(fā)器建立專(zhuān)用的監控系統網(wǎng)絡(luò )。

　　最終實(shí)現結果是：臨川分中心能調用下屬三個(gè)管理所和收費站的圖像和控制云臺，各管理所只能監控本管理所的圖像和下屬收費站的圖像。由于本系統視頻傳輸使用視頻光端機傳輸，全部均為實(shí)時(shí)無(wú)壓縮的，控制部分使用專(zhuān)用的監控矩陣網(wǎng)絡(luò )，穩定性得到保障。