[原创]HFC高频宽带传输在安防领域的应用(连载）（九...

 HFC高频宽带传输在安防领域的应用

           关键词：    HFC高频宽带   调制解调   信号传输

一、概述

安防领域的信息传输是各种安防系统的重要组成部分。这些信息主要包括视频、音频和数据。HFC ( Hybrid Fiber Cable ) 光纤电缆混合高频宽带网络是一种近年来发展起来的信息传输技术。90年代初，国内开始大量把这种传输方式应用于有线电视广播。到目前为止，全世界的有线电视用户已达到9亿多户。传输内容已从模拟电视节目扩展到数字电视和互联网通信。传输距离已达上百公里。多年的实践证明，这种传输方式具有稳定可靠、传输信息量大、信号传输质量高、抗干扰能力强和网络结构简单等优点。

在安防领域，随着社会发展的需要，安防信息的的传输要求越来越高。传统的传输方式已经不适应目前的大规模、长距离和多系统安防项目的需要。很多厂商面对这种现实，或不知所措，或昏碰乱撞（采用不成熟的技术），或用落后技术勉强维持。产品虽然不断地换代，但改变的大多是产品的外观或应用功能。在传输应用上，几乎没有什么大的突破。

将高频宽带系统应用于安防行业，无疑给该领域在传输技术上带来新的希望。它彻底改变了传统方式传输距离近，系统规模受限，抗干扰能力弱，信号质量差，布线复杂，成本高昂等诸多缺点。由于HFC网络的工作带宽可达5MHz到1GMHz范围，因此，它可在同一网络中同时双向传输任何安防系统的各种信息。从而彻底抛弃了不同系统各自组网的弊病，大大地提高了网络的使用效率，减少了系统的成本投入。

(待续）

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说的好！

技源的HFC共缆产品已经在平安城市监控系统和煤矿安全生产监控系统中得到了大量的使用。

(二）

二、信号传输特点

      在HFC系统里，信号的传输是将音视频或数字基带信号调制为高频载波后，再送入网络中进行传输。视频传输主要用于监控和对讲系统。按照PAL-D/K的中国制式，每个视频和伴音通道需要占用8MHz频谱带宽，即一个频道。一条线在理论上能传输的频道数大概约为：（1000 - 5）/ 8 = 124（个频道）。但在安防行业，由于设备成本、人员素质和缺乏调试设备等原因，通常建议每条同轴电缆传输约20路左右图象为宜。安防系统的数据传输运用于监控、对讲、报警、门禁和读表等系统。但数据量通常不大，每个信道占用带宽一般为数百KHz。由于各种系统在信号传输上有不同的特点和要求，下面我们进行分别叙述。

 

1.        监控系统信号传输：

 

       在监控系统中，通常传输的图象路数较多。目前还是以传统的一对一传输方式为主。这种方式在短距离上使用，具有结构简单、成本低廉和图象质量好的优点。但是，在长距离和有干扰的环境，图象质量就很难保证。光纤传输显然能解决距离和干扰的问题，但由于成本和施工设备等局限，到目前仍不是监控传输的主流。

       把音视频和数据基带信号调制为高频载波后，用于HFC（光纤电缆混合）网络传输，兼顾了电缆和光纤传输的各自优点。图象、声音和数据载波可以利用频分复用原理，在一条同轴电缆和光纤中传输数十路各种信号。由于系统的主体源于有线电视技术，因此，监控图象的质量与正常的有线电视节目效果基本相同。虽然每路图象增加了一对调制解调器成本，但它只相当于300米左右SYV-75-5同轴电缆的价格。如果在超过300米的距离上，用一条同轴电缆传输多路图象信号，就可节省大量的电缆投入成本，减少施工和网络的复杂性。

（待续）

好文章，支持heml将文章进行到底。

（三）

在远程多路图象传输时，光纤和电缆的灵活组合适应性非常广泛。电缆部分可把3公里范围内的数十路监控音视频和现场采集数据信号集中在共缆结点上，然后采用一台光发射机把信号传到数十公里以外的监控中心。它可彻底克服了纯光纤系统对于近距离和分散大的传输环境利用效率极低的问题，可为同一系统节约数倍的光设备成本。

       每路图象的载波频率可以任意分配，这给系统的抗干扰带来极大的方便。如果某一图象频点受到外界干扰，可轻易地将该图象的载波设置到其它没有干扰的频段。使干扰能从根本上得到彻底解决。工程实践证明，该技术对于监控系统中各种变频电梯和水泵的干扰消除十分有效。

       监控系统的数据传输目前主要采用RS485       总线方式。这种方式在多节点和远距离传输时就可能出现不稳定现象。若同一网络中的某一个终端设备出现故障，有可能使整个网络不能正常使用。在纯光设备视频传输中，每个需要控制的分散监控点都需要配置一台反向数据光接收机。而采用HFC光纤混合网络，则一个共缆结点（数十路监控点）才配置一台数据光接收机。这不但使数据传输达数十公里以上，同时通信终端数量没有任何限制。各终端之间也不会由于故障原因而相互影响。

以下是系统结构比较图：

支持共缆   我是北京恒星科通的   好的技术才是行业的保障

2.       对讲系统信号传输：

 

       联网型对讲系统是目前对讲技术发展的必然趋势。它必须具备各种信号的分配和集中的上下行传输能力。信号的下行分配传输主要指监控中心向门口机和用户分机传输信号或门口机向用户分机传输信号。信号的上行集中传输是上述信号传输的反过程。这些信号包括音频、视频和控制指令（数据）信号。

       监控系统传统的视频分配传输方式是一种基带传输方式。由于系统分配节点通常都在数十上百个以上，在视频分配时，必须采用信号多级放大办法。但由于厂家和工程人员很少有人对视频的放大和传输有深入了解。因此，常常造成了图象质量的严重问题，并长期得不到解决。由于视频信号的工作频带在0-6MHz以内，这正好是最容易受到干扰的频段，这给视频基带传输更是雪上加霜。当对讲联网系统中，从管理中心向用户机广播图文信息在大型系统中有时可达数千个节点，如果仍然采用视频基带分配方式，已经变成不可能实现的现实。于是有人想到采用数据方式传送广播信息。当他们采用仅仅熟悉的RS485数据传输方式在大型系统运用时，数据的稳定性又成为了又一个难以逾越的障碍。

       各门口机的图象向对讲管理中心传送也是联网系统新的课题。而某些开发人员只能用传统的视频基带传输方式，强行生搬硬套地用于门口机到对讲管理中心的视频传输。这样一来，从中心到门口，到处都是切换设备，连接到对讲中心的视频电缆可达数十上百条之多。由于联网距离通常较远，视频信号衰减较大，受干扰的机会增加，并且只能同时单通道对讲。上述系列问题，已经成了该行业在大型系统运用中的技术死结。

       在对讲行业技术发展举步为艰的时候，有人想到了全数字传输，追赶全新理念。这几年炒作最热的要算IP方式的对讲系统了。但在近年来的安防展会上，某些“具有实力”的大公司的IP对讲产品，在展会上演示时就问题百出，更谈不上工程的实际使用了。虽然很多公司耗费了大量资金，开发了数年。但如今还没有见到一个成功的大型工程运用案例。因此，对讲系统的全数字化信号传输还有待时日。（待续）

把HFC传输技术用于对讲系统，完全可解决上述系列问题。它在任何大小对讲系统中，都可以采用一条同轴电缆作为传输总线到管理主机。从中心到各单元，均以树型结构连接。无论是下行分配还是上行集中的音视频和数据信号，都通过同一条同轴电缆传输。网络连接十分简单，省去了烦琐的各种切换、分配和隔离设备。系统利用了频分复用方式来达到信号的上下行传输和多通道的同时对讲。由于信号采用高频载波传输，联网的距离和终端数量不再受实际需求的限制。抗干扰能力和图象质量可得到大幅度地提高。

      HFC对讲系统可方便地实现电脑自动化管理。任何节点间的对讲操作均可由电脑分析、调度、切换和储存。与电脑配合的对讲管理主机采用了一组数据调制解调器，两组音视频调制解调器和两组音视频切换开关就能实现系统的双通道同时对讲、全局图文信息广播和系统管理。管理中心与门口机和住户间，门口机间、住户间（同单元例外）均能实现对讲。每两个对象在通话时，临时得到一组频率，对讲完毕即释放待用。下面是系统结构示意图：（继续）

 

3.         报警和门禁系统信号传输：

       在安防系统中，防盗报警和门禁系统主要是传输数据信号。在小区联网报警和门禁系统中，目前主要采用RS485总线通信方式为主。由于通信芯片的驱动能力有限，在长距离、多节点的大规模报警系统中，已越来越不适应系统的稳定性要求。虽然可以加上一定的中继和隔离，但不能从根本上解决。

       在城区联网报警系统中，基本采用电话通信。这种通信方式的实时性极差，不容易实现设备和线路的不间断检测。对于人为破坏，系统将一无所知。

       在HFC网络中传输报警和门禁信号，通常采用通信较为稳定的FSK调制方式。由于这些系统对通信速度要求不高，因此，占用的频谱带宽较窄，一般只有几百KHz。数据调制后的高频载波在HFC网络中传输，不受终端数量和传输距离的影响，抗干扰能力极强。在城区范围的报警系统的通信中，运用现有的有线电视HFC网络的空闲频谱进行通信比电话网具有更好的实时性。系统的设备和线路的状态可随时得到监视。因此，该传输方式具有更高的安全性和可靠性。

 

其它系统信号传输：

       在小区智能化建设中，前面介绍的各种系统与其他自动化管理系统已经密不可分。如远程读表，巡逻管理、车场管理和小区广播系统等，它们往往与安防系统同步建设，集中管理。在信号传输上，与前面介绍的各系统没有任何区别。只是它们的终端和管理设备对信号的处理不同而已。上述系统均可以利用较窄的带宽实现在HFC网络的数据传输。这些系统在数据通信上可以根据各自使用的特点，采用分时复用方式，共同使用同一个数据通道。比如读表系统可能每月只工作几十分钟，在更多空闲时间里，可让其它数据通信系统使用。

       小区广播系统可通过HFC发送调频广播信号，在需要的地方安装一个可控的有源音箱即可。它可避免采用大功率集中功放所需要的大量布线。一个音箱功放故障，不会对全局造成影响。音箱的电源开关可通过自动检测电路控制。

三、HFC运用分析

       HFC是一种宽带传输网络，原则上它可双向传输任何音视频和数据信号。网络可根据主要系统的运用特点来布局。信号传输上，不局限任何于任何特定系统。由于对讲和监控系统的物理分布有一定的区别。我们可以这两大系统的的分布特点组网。让其它分布特点相同或相近的系统分别向这两大系统就近接入。比如。监控系统为主的网络可接入围墙报警终端、广播系统、电梯对讲系统和车场管理系统等。对讲系统为主的网络可接入住户报警系统、远程读表系统和巡逻管理系统等。

       在城区监控中，通常数百米就可能设置一个监控点，如果采用每个点一台光端机，仅用于单一的监控功能，这将造成资源的极大浪费。而采用传统视频基带传输把数百米范围的多路信号集中到光端机，由于环境复杂可能存在各种干扰，图象质量很难保证。如果需要传输其它系统信号，还需另外布线。在HFC高频宽带传输方式中，数十路各种系统的信号也只需一条电缆传输。它还可方便地将报警、对讲、广播，监听和各种远程数据采集及控制等系统信号集中在同一监控网络中传输。在长距离上，再用光端机中继这些信号。这样即可保证信号传输质量，又能降低工程总体造价。

      在高速公路监控中，如果每1000米设一个监控点，每个点用一台光端机，这个投资将非常巨大。但采用HFC网络传输，可以每7公里设定一个信号汇接点，放一台光端机。两边各3公里的监控点信号经调制后用高频同轴电缆向汇接点集中，每台光端机即可传送7路信号。这样光设备的用量只需原来的1/7，加上电缆传输部分的开销，还能节约数倍投入成本。（待续）

虽然HFC在传输有许多优势，但对于监控行业的技术人员，还是感到十分陌生。有的安防人员一听说高频就谈虎色变。因此，该技术要得到监控行业的全面认可，还任重道远。要使HFC传输技术在该行业得到充分发挥。就必须要有相应的各系统的配套终端。这需要众多产家的参与和努力才行。但到目前为止，除监控行业在这方面取得重大进展外。对讲行业涉足该传输技术的只有极少数产家。即使有些对讲产家作过这方面的努力，但或因找不到相应的人才而举步为艰；或因传统技术人员的抵制，使老板失去信心。对于只传输数据的报警系统等，在HFC网络的运用早已成熟，在国内也有不少工程实例。

       HFC在工程运用中不象传统传输技术那么简单，即使产品十分成熟和稳定。正确的网络设计和施工技术指导仍是十分必要的。工程人员在大型网络中，必须具备必要的测试仪器和掌握系统的基本原理。由于该技术与有线电视的传输技术基本相同，相关人员可购买相应书籍来进行参考，以有利于技术的不断提高。（全文完）

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