音视频数据传输

音视频数据传输（精选十篇）

音视频数据传输 篇1

关键词：采煤机,数据传输,音频传输,视频传输,调制频率选择

0 引言

在狭长的采煤工作面内,大量设备处于不断动态推进状态,信号传输环境复杂多变,电磁干扰源多,通信线缆维护困难。多路视频、音频及工况监控数据的实时传输,往往需要数十兆的传输带宽。多年来,国内外不少研究机构与公司尝试过在工作面内采用无线局域网或拖曳加强型光缆等宽带通信解决方案。但因工作面电磁波传输环境复杂多变,无线局域网的可靠性与稳定性难以达到工业控制应用的水平;因采煤机拖曳光缆工作过程较易断纤、光纤接续需要专业知识和设备[1,2,3],影响了井下推广应用。为采煤机单独拖曳通信线缆又存在故障率高、维护困难等缺点。

针对采煤机与工作面侧向宽带传输应用的特殊性,本文提出了一种基于采煤机主电缆内嵌单根射频同轴电缆的采煤机音视频及数据综合传输系统的设计方案。

1 系统设计与实现

1.1 总体结构

采煤机音视频及数据综合传输系统主要由采煤机机载传输装置、设备列车上的通信传输装置和内嵌于采煤机主电缆的50 Ω射频同轴电缆3个部分组成,如图1所示。以内嵌于采煤机主电缆的小直径RG304型50 Ω射频同轴电缆为信号传输介质,该同轴电缆在200 MHz以下时信号衰减较小(衰减系数为9～13 dB/100 m),同时考虑电牵引采煤机变频调速装置的电磁干扰等因素,本设计使用40～200 MHz频段。

采煤机上4路模拟监视视频及音频信号进入机载传输装置后,按设定频率分别进行射频调制和低噪声预放大,随后进入4∶1功率合成器形成1路射频信号,再经功率放大后耦合到射频同轴电缆传输至工作面巷道设备列车上的通信传输装置内,经带通补偿放大后,由4路XC3028接收芯片解调输出标准的模拟视频与音频,送防爆监视器显示与输出。

采煤机机载传输装置内的STR712传输控制器通过CAN 2.0B总线接口与采煤机主控系统相连,通过该接口以固定频率查询读取采煤机当前的实时工况数据(截割与牵引电动机的负荷、关键部位温度、设备姿态、截割高度、速度方向等),通过串行FSK调制放大后输出耦合到传输电缆,最后传送到工作面侧巷设备列车。在侧巷设备列车上的通信传输装置内,STR712传输控制器通过CAN总线接口与遥控操作站或上位控制计算机系统相连,以固定周期扫描接收各种遥控和上位监控计算机输出的自动操作指令,将相关指令数据打包处理后采用串行FSK调制耦合到传输电缆并发送到工作面采煤机。

为了实现采煤机安全的远程启动,还专门设计远方供电回路,实现在采煤机主机送电前,可启用机载摄像在远方观察采煤机周围的情况,确认安全后再送高压电。

1.2 音视频信号调制电路

监视用音视频信号调制电路的核心采用Abilis公司生产的AS44CC374单片音视频信号射频调制芯片,该芯片的主要特点[3]:支持NTSC、PAL、SECAM标准;460～880 MHz的UHF及VHF频段操作;片内压控振荡回路与锁相环稳频,无需外部调谐电容与电感;单一5 V电源操作,CMOS电路耗电低;采用800 kHz I2C总线编程控制。

安装在采煤机两端头和拖缆装置附近的4台隔爆型低照度彩色摄像机输出CCIR(PAL)标准的复合视频信号,4路复合视频信号分别通过10 nF电容耦合输入对应的AS44CC374进行幅度调制,截割环境声音监听用本安型传声器输出的音频信号经过安全栅隔离后,也进入AS44CC374,经过约26 dB的预放大后再进行频率调制。STR712传输控制器通过I2C接口编程控制各路AS44CC374,使得调制输出电视信号频率分布在VHF的48～160 MHz频段,频道间隔为13 MHz,调制电路直接输出射频信号强度为-25 dB·m(82 dB·μV)。

1.3 多路视频调制信号的合成放大

从采煤机到工作面侧巷设备列车监控站间的距离一般在300～400 m,本系统按允许使用传输电缆最大长度为500 m设计,与之对应,内嵌RG304同轴电缆对传输信号的最大衰减约为65 dB。设备列车上的音视频解调器要求的最低输入射频信号强度为-59 dB·m(48 dB·μV),4路功率合成/分配器的插入损耗约为7 dB。因此,整个传输系统电视信号放大器增益应为Av=65+2×7-(59-25)=55 dB,考虑一定的裕量取60 dB。本设计采用在采煤机信号发送端设两级共约43 dB的信号功率放大,在接收端设一级带有350 m左右电缆频率特性补偿滤波的低噪声带通放大器(提供17 dB增益)的分布式放大设计方案,使系统具有低功耗和较高传输信噪比[4]。

采煤机侧的功率预放大器和设备列车上接收端低噪声放大器均采用MA8A 单片微波集成(MMIC)放大器,该放大器采用达林顿结构,内置温度补偿偏置电路,噪声系数为3.1 dB@100 MHz,单级增益可达30 dB。发送端末级采用GAIL84 MMIC射频功率放大器,设计工作点为Vcc=5.8 V,Icc=100 mA,噪声系数为4.2 dB@100 MHz,最大输出功率为21 dB·m。通过精密电阻优化设定各放大器的工作点,并根据实测数据对电路参数进行微调,以便获得较好的增益平坦性和线性度,以减少各路调制射频信号之间的互调干扰,提高信号传输的质量。图2为机载射频功率放大器在160.25 MHz处对50 kHz频偏的FM信号(15 kHz音频调制)放大输出频谱,从图2可看出,放大器所产生的调制谐波比所传输的有用信号低约48 dB,信号输出质量较好。

1.4 视音频信号的接收解调

在工作面侧巷设备列车上通信传输装置内,来自采煤机的视频调制信号由带频率补偿的低噪声射频带通放大器放大后,经1∶4功率分配器,进入XCEIVE公司生产的XC3028[5]单片硅调谐接收芯片,同时对4路采用不同射频频率调制的CCIR(PAL)电视信号进行解调后,输出相应的复合视频信号,该信号被直接送往隔爆型液晶显示器显示,也可输出到视频光端机中继传输到地面调度室实现采煤机截割状态的地面实时监视。

1.5 采煤机工况及遥控数据的调制传输

为了简化系统设计,监控数据传输采用半双工模式。数据调制解调是以AD公司单片射频FSK调制解调芯片ADF7020-1为核心。相对于目前市面上众多的无线调制收发芯片,ADF7020-1的主要特点[6]:工作频率范围宽(80～650 MHz);接收输入饱和电平高(达12 dB·m);FSK调制传输速率可到200 kbit/s,对应接收灵敏度可达-98 dB·m(误码率为10-3时)。本设计使用175～185 MHz频段用做工况数据与遥控操作数据传输,图3为ADF7020-1使用中心频率为180.2 MHz,调制频偏为100 kHz时的输出频谱及调制特性曲线。从图3可以看出,数据调制传输的-60 dB占用带宽小于2 MHz,在200 kbit/s数据率时调制信号脉冲边缘失真小于20%,较利于码元正确接收。

本设计采用多种信号共缆传输,在同一电缆中同时存在高达20 dB·m的视频调制信号,为避免该强信号直接耦合到ADF7020-1的射频端口造成芯片接收饱和甚至损坏,本设计一方面采用定制-12 dB 耦合器实现数传信号与电缆的耦合。另一方面,在耦合器输出与ADF7020-1的射频端口之间匹配设计了高选择性6阶LC带通滤波器(通带175～200 MHz),该滤波器对160 MHz以下干扰信号的抑制不小于46 dB。该滤波器与定制耦合器相匹配是本设计实现全部信号共缆传输而互不影响的关键。ADF7020-1最大输出功率为11 dB·m,接收灵敏度为-98 dB·m,允许信号衰减预算高达109 dB,除去收发两端约30 dB的滤波器和指向耦合器总损耗外,还有79 dB的线路衰减预算,在500 m传输应用中具有14 dB的传输余量。

2 设计验证

为测试传输系统总体性能,首先在实验室采用一根350 m长与井下所用电缆衰减特性相同的普通RG304同轴电缆,模拟实际传输信道。将采煤机机载传输装置与顺槽车载通信装置通过该模拟试验电缆相连,进行功能测试及性能测量。测试表明,尽管音视频传输部分第一级放大器实测增益只有27.6 dB,比设计值低2.4 dB,但实际音视频信号输出质量良好。通过对10 ms分辨率的计时器图像传输延时进行快照测量,结果显示传输系统4路视频监视图像相对于现场事件的滞后时间小于120 ms,实时性满足监控要求。

系统对监控数据采取固定周期扫描传输,该部分传输延迟时间由设计时确定,但为了解实际应用效果,将本设计与实际配套的基于CAN总线的采煤机分布式控制系统相连接,通过数字示波器实测典型监控信号端口到端口的延迟,测试结果表明,监控信号典型传输延迟为67 ms,最大延迟为156 ms,延时抖动主要是所配套采煤机主控系统对不同的数据信号采用了不同数据更新率。在该模拟条件下,通过对20万个数据包的传输出错统计,出错率小于10-5。实验表明,系统采用数据调制传输频率高于视频监控信号调制频段的设计,有效避免了数据通信对监控图像质量的影响,且因数据传输具有较高的功率余量,保障了控制数据通信的低误码率。

在2011年3月至9月间,本设计在晋煤集团古书院矿进行井下工业性试验,试验工作面长度为180 m,传输电缆长度为400 m。试验结果表明,传输系统安装维护简便、性能稳定,各种音视频及数据信号传输质量完全满足顺槽对采煤机的远程遥控操作的要求。

3 结语

基于采煤机主电缆内嵌单根同轴电缆的传输系统具有结构较简单、维护方便、视频图像绝对延迟低、通信容量大且易于实现多种功能的集成与扩展等特点,是一种比较适用于采煤机应用的专用综合通信传输系统,具有一定的推广价值。工业性试验结果表明,该传输系统安装维护简便、性能稳定,各种音视频及数据信号传输质量完全满足顺槽对采煤机的远程遥控操作的要求。本系统的不足之处是主电缆内嵌射频同轴电缆工艺要求使用耐受200 ℃的PTFE绝缘材料,该PTFE绝缘材料价格较高。

参考文献

[1] WHITAKER J,BLAIR K B.Standard Handbook of Video and Television Engineering[M].Fourth Edition.Leipzig: McGraw-Hill,2003:9-12.

[2] SADKA A H.Compressed Video Communications[M].John Wiley&Sons Ltd.,2002:12-14.

[3] HAYES J.Fiber Optics Technician's Manual[M].Fourth Edition. Delmar Cengage Learning,2011:115-118.

[4] WELSH A D, AGARWAL K. Radio Frequecy Circuit Design[M]. John Wiley&Sons Inc.,2001:191-193.

[5] Xceive Corporation. XC2028/XC3028 Basic Progra-mming Guide[EB/OL]. [2012-04-12]. http://www.linuxtv.org/wiki/index.php/xceiveXC3028/XC2028.

视频传输问题 篇2

1)SYV75-3、5、7、9„，75欧姆,聚乙烯绝缘实心同轴电缆。近些年有人把它称为“视频电缆”;

2)SYWV75-3、5、7、9„75欧姆,物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。有人把它称为“射频电缆”;

3)基本性能：

* SYV物理结构是100%聚乙烯绝缘;SYWV 是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆;*由于介电损耗原因，SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆;在常用工程电缆中，目前物理发泡电缆仍然是传输性能最好价格最低的电缆，在视频、射频、微波各个波段都是这样的。厂家给出的测试数据也说明了这一点;*同轴电缆都可以在直流、射频、微波波段应用。按照“射频”/“视频”来区分电缆，不仅依据不足，还容易产生误导：似乎视频传输必须或只能选择实心电缆(选择衰减大的，价格高的?);从工程应用角度看，还是按“实芯”和“发泡”电缆来区分类型更实用一些;*高编(128)与低编(64)电缆特性的区别：eie实验室实验研究表明，在200KHz以下频段，高编电缆屏蔽层的“低电阻”起主要作用，所以低频传输衰减小于低编电缆。但在200-300KHz以上的视频、射

频、微波波段，由于“高频趋肤效应”起主要作用，高编电缆已失去“低电阻”优势，所以高频衰减两种电缆基本是相同的。

二、了解同轴电缆的视频传输特性——“衰减频率特性”

同轴电缆厂家，一般只给出几十到几百兆赫的几个射频点的衰减数据，都还没有提供视频频段的详细

数据和特性;eie实验室对典型的SYWV75-

5、7/64编电缆进行了研究测试，结果如下： 同轴传输特性基本特点：

1.电缆越细，衰减越大：如75-7电缆1000米的衰减，与75-5电缆600多米衰减大致相当，或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当;

2.电缆越长，衰减越大：如75-5电缆750米，6M频率衰减的“分贝数”，为1000米衰减“分贝数”的75%，即15db;2000米(1000+1000)衰减为20+20=40db,其他各频率点的计算方法一样。依照上面1000米电缆测试数据，计算不同长度电缆衰减时，请记住“分贝数是加碱关系”或“衰减分贝数可以按照长度变化的百分比关系计算”，就可以灵活运用了;3.频率失真特性：低频衰减少，高频衰减大。高/低边频衰减量之差，可叫做“边频差值”，这是一个十分重要参数。电缆越长，“边频差值”越大;充分认识和掌握同轴电缆的这种 “频率失真特性”，这在工程上具有十分重要的意义;这是影响图像质量最关键的特性，也是工程中最容易被忽视的问题;

三、工程应用设计要点

网上技术论坛里经常有人问：75-5电缆能传多远?回答有300米，500米，600米，还有说1000多米也可以的。为什么会有这么多答案呢?原因是没有一个统一的标准。既然工程中同轴电缆是用来传输视频信号的，而视频传输最后又体现为图像，所以谈同轴电缆和同轴视频传输技术应用，就离不开图像质量，离不开决定图像质量的“视频传输质量”和标准。

1.视频传输标准的参数很多，这里仅举一个十分重要的“频率特性”例子来理解。视频图像信号是由0-6M不同频率分量组成的。低频成分主要影响亮度和对比度，高频分量主要影响色度、清晰度和分辨率。显然，对视频传输的基本要求，不是只恢复摄像机原信号亮度、对比度就行了，而且还必须恢复摄像机原信号中各种频率份量的相对比例关系。“恢复”不可能是100%，而是允许有一个“失真度”

范围要求的标准。这个“标准”的“失真度范围”，在图像上用肉眼应该是分辨不出来的。反过来说，如果在图像上已经能够观察出一点“失真”了，那不管你主观认为图像“还行，可以，不错”甚至“双方认可验收”等等，这时的视频传输质量，都是“不合格的”。要把工程图像做好，首先就应该选择合格的传输设备，追求视频传输质量符合标准。这一点，从网站技术论坛讨论的情况看，还远没引起足够认识。宏观来看，我国监控行业发展了20多年，工程图像质量不仅没有提高反而有些下降，这不能不引起我们的关注和思考。

2.“视频传输”标准：

由图二可见，对于视频传输，我国广播级视频失真度标准要求如图a)：5M以下幅频特性误差范围为±0.75db, 即91.7—109%;6M频点为70.7—109%;监控行业的要求略低一些，如图b),0—6M全范围为±1.5db,即84—118.8%;这个传输频率特性要求，与一般“3db通频带”的概念一样;这里须强调：要保证图像质量，视频传输系统(产品)的频率失真范围应小于3db;“3db带宽”这个标准，适用于光缆、射频、微波、同轴和双绞线等各种视频传输系统产品;这是为了保证图像质量，对视频传输系统的要求。但还有一个误区：在工程中还是有不少人用主观评价“工程图像质量好坏”，甚至于用双方是否认可验收来说明“传输系统(设备)”是否合格，这就有些本末倒置了。工程商这么做可能是“糊涂”;传输设备厂家如果这么做，那可就是“蒙人”了，如果再利用媒体这么宣传，那就是诚心“误导”了。

3..摄像机信号不加放大补偿，只用同轴电缆传输时，按照“3db带宽”这个标准要求，并结合上面的电缆衰减特性，75-5电缆，不超过3db失真度的电缆长度计算方法是：1000米

20db,20/3=6.67,1000/6.67=150米，75-7电缆为236米。不同厂家不同批次的电缆特性有一定差别，实际工程设计中，参照这个数据设计和施工，图像质量一般会有保证的。(准确计算应按照“边频差值”计算，上面计算忽略了低频衰减——原作注)4.实心聚乙烯绝缘电缆，衰减量大于物理发泡电缆。所以3db带宽有效传输距离少于上面计算值，工程上大致可按90%左右估算。如实芯75-5电缆“3db带宽”传输距离大约为150*0.9=135米;5.高编电缆：尽管200k以下的衰减小于低编电缆，但200-300k以上的传输衰减与低编电缆一样，所以

3db带宽传输距离，反而低于上述计算值，这是由于高编电缆的“边频差值”更大的因素造成的，“边频差值”越大，放大补偿的难度越大;6.同轴电缆加放大补偿的视频传输方式：这时系统传输特性是同轴电缆的衰减频率特性和放大补偿的者应该始终保持相反、互补关系，这才可以有效扩展同轴电缆的传输距离。目前这项同轴视频传输技术，产品已经达到的技术水平是：只用一级末端补偿(无前端无中继)，75-5电缆在2km,75-7电缆在3km范围以内的任意距离上，都可以实现上述传输标准;传输距离和传输质量已经和多模光端机相当，而在传输成本、施工维护和图像质量可控恢复功能方面，都具有独特的实用优势和竞争优势;这就是说，同轴视频传输技术，以将有效监控范围扩展到了2-3公里，且是我国自有知识产权技术。7.工程中确有不少工程是按照“只要图像质量双方认可验收”就是“硬道理”的做法，这实际是无标

准可言，不属本文讨论范围。

四、同轴电缆的抗干扰性能

工程经验：一路本来没有干扰的图像，运行中偶然出现了干扰，经检查是BNC电缆头接地不良引起的。重新焊好后，干扰消失了,图像恢复正常。

这说明什么问题呢?一是说明周围环境确有外界电磁干扰存在，二是说明在正常情况下，同轴电缆可以把这类干扰屏蔽掉，三是说明BNC电缆头接地不良，破坏了电缆的屏蔽性能，使原来已经被屏蔽掉的干扰，在新的条件下又显现出来了。这就是我们探讨干扰产生原理的启发点。对于干扰的探讨，eie实验室的研究成果表明：

1.同轴干扰形成原理：就像天线接收电磁波原理一样，电缆外部客观存在的交变电磁场，可以在电缆外导体上产生干扰感应电流——干扰感应电流在电缆“纵向电阻(阻抗)”Rd上，会形成干扰感应电动势(电压)Vi——干扰感应电动势刚好串联在视频信号传输回路里，与视频信号一起加到末端负载Rh上，形成了干扰。这就是同轴干扰形成原理。

2.显然：当电缆外导体电阻很小，或当外界电磁干扰不是很强，感应电流很小，感应电动势也就很小，而且远远小于视频信号，这时就可以认为“没有干扰”。这就是同轴电缆屏蔽干扰的作用;3.在上面工程经验中，当BNC头没有焊接好、接触良、编织层在穿管时被拉断、或在电梯随行电缆中，长时间反复弯曲加上垂直重力作用编织层被逐步拉断时，都会造成外导体电阻增加，导致“干扰感应电压”升高，视频信号传输效率(分压比例)降低，使原来没有显现出来的“干扰”也出现了;4.工程中的“地电位”干扰也是通过同轴电缆外导体电阻才起作用的，所以单端接地可有效排除;5.四屏蔽高编(128)电缆外导体电阻比低编电缆小，所以形成的干扰感应电动势也要低一些，这种“低一些”的效果，只是对低频干扰而言的(欧姆电阻为主)。对于高频干扰，由于趋肤效应，高、低编电缆的表面阻抗基本一样，所以对高频的抗干扰效果区别不大;需要明确的是：与低编电缆比较，四屏蔽高编(128)电缆这种能够“适当减弱”低频干扰的效果，其减弱程度是与两种电缆外导体电阻成反比关系;工程上值得认真考虑的是这点减弱干扰的效果，与高编电缆的高投入成本是否值得?

五、视频传输中的抗干扰措施

工程中产生干扰的情况很多很复杂，但可以大致分为两大类：一类是电缆传输线路“外部电磁干扰”的入侵，如地电位干扰、电台干扰、电火花干扰、并行电缆耦合干扰等。这是影响最大、设计和施工中又很难预测的干扰。第二类是两端设备问题和故障引入的干扰，如设备电源故障引来的50/100周电源干扰，或开关电源的高频电源干扰等，不妨把这一类叫着“内部干扰”，这部分比较好解决。我们主要谈第一类的外部干扰。工程中比较成熟的经验有：

1.防止 “地电位”的单端接地或不接大地;2.电缆穿金属管，或走金属线槽;此法十分有效，但成本较高，施工有一定复杂度;3.埋地;4.“远离”其他动力电缆或信号控制电缆，并尽量避免或减少并行;5.集中供电和控制信号传输采用屏蔽电缆，但屏蔽层不能两端都接视频地;6.施工穿管时，把 “布线这种粗活”在当地雇临时工来做，结果多处拉断同轴电缆编织网，使外导体电阻增大，产生干扰，这种情况十分多。但这属于可以避免，发生概率又最高的“人为因素”。

7.电缆中间接头连接方法，不是采用F型接头和双通连接，而是采用“焊接”或“扭接”的方法，这就破坏了电缆的同轴性和特性阻抗的连续性，容易引起反射和干扰。这属于经验不足的人为因素;8.采用抗干扰器，用平衡抵销原理抗干扰。但局限性较大，现场调试交麻烦;

六、同轴抗干扰技术新进展——抗干扰同轴电缆

在外部强干扰源仍然存在的情况下，为什么电缆穿金属管，或走金属线槽后，就可以有效抗干扰呢? 正确的回答也应该是“屏蔽的效果”。那么这种屏蔽和四屏蔽电缆的屏蔽又有什么不同呢?eie实验室研究结果表明，两种屏蔽情况的根本区别在于“感应电动势是否串联在视频信号的传输回路中”?从上面“同轴电缆的抗干扰性能”一节分析已经知道，干扰在四屏蔽(铝箔+64编网+铝箔+64编网)电缆上形成的干扰感应电动势，仍然是串联在视频信号的传输回路中，所以它的效果只能是“减弱”干扰，而不是真正意义上的抗干扰;“穿管”的情况就不同了，尽管:外界电磁干扰也会在“金属管”上产生感应电动势，但这个感应电动势

与视频信号的传输回路是绝缘隔离的，所以才不会对视频 信号形成干扰。这也是彻底解决同轴电缆抗干扰性能的出路所在。

拥有我国自有知识产权的“e电缆”，实际是一种“双绝缘双屏蔽同轴电缆”，其“芯线——第一绝缘层——第一屏蔽层”仍然组成标准的SYWV75-5电缆，视频信号传输回路的“地”，仍然是第一屏蔽层;外面的第二屏蔽层才是真正的干扰屏蔽层，由于在一、二屏蔽层之间有一个第二绝缘层，这就把第二屏蔽层上的干扰感应电动势，有效排除在视频信号的传输回路之外了。这就是“e电缆”的结构特点和抗干扰原理。

工程应用和实验测试表明，在视频波段，“e电缆”抗交流电源、交流电机、变频电机和电火花等低频强电磁干扰能力，十分强大，是高编电缆无法比拟的。“e电缆”实际是给同轴电缆设计了一个“随行柔性的屏蔽室”。因此，工程中大都可以免去穿金属管、走金属线槽的麻烦。在普通监控工程中，也可以放宽动力电缆、控制电缆与视频电缆不能近距离并行的要求;对建筑物中超强动力电缆，适当拉开一定距离也可以达到抗干扰目的。

“e电缆”的开发和成功应用，是同轴抗干扰技术发展的一次技术进步和技术升级，其应用前景是：

腾讯数据、视频、社交 篇3

数字营销已然成为广告主不可或缺的营销形式，在大数据基础之上，视频、社交营销将以更加接近用户的“自然人”属性的姿态，迎向繁荣景象。

栾娜

腾讯公司广告销售部副总经理

栾娜，腾讯公司广告销售部副总经理，华北区总经理，华东区总经理，数字媒体广告营销专家。具有14年互联网媒体广告营销工作经验，对互联网、数字媒体广告营销有丰富的管理经验和独到的认识。2008年加盟腾讯，在其领导下腾讯华北区、华东区广告销售业绩连年快速增长，在日益激烈的市场竞争中广告收入大幅提升、市场份额逐年扩大，对推动腾讯广告业务的发展起到了领军作用。

2012年营销领域的关键词主要有大数据、视频和社交。我认为数据起着为用户“画像”的基础作用，在数据之上，已经成为互联网第一大应用的视频和以微信为最受瞩目的社交产品，正在以欣欣向荣的姿态显示着生命力。

腾讯大数据技术的发展和专家级技术团队基于识别QQ号码，能够在海量庞杂的数据中找到、描绘出用户更接近“自然人”的行为轨迹，通过数据过滤产生的精准数据和反馈信息可以帮助我们更好地认识用户，形成腾讯智慧MIND3.0的理论依据，指导营销。

多终端的云视频也不只是一个概念，不同时间、空间的视频断点播放在腾讯已经成为现实，腾讯的用户可以通过一个ID在多终端上进行个性化的断点播放。随着智能终端的加速普及，推动了视频广告的多屏联动。视频营销领域出现了更社交、更互动、更精准的趋势，营销的传播内容也更注重创意和原生形态，除了贴片、角标等传统的广告形式，还将出现具有移动特性、地域性和针对电子商务属性的全新视频广告产品。

以微信为代表的社交产品正在影响人们的生活，社交广告平台也将迎来规模化发展。与只占全国13%市场份额，并基本饱和、增长逐渐放缓的一线城市相比，我们2013年尤为关注更广阔的二三线市场。腾讯大力布局的地方站模式已经显现出竞争优势，还将继续开发更具区域化与地方特色的营销模式与产品。可以预见这个市场会成为拉动电子商务和线下消费的主要动力，如腾讯汽车和易车网合作，第一时间获得全国所有汽车经销商的营销需求，为加速二三线城市下沉的汽车、金融、快消等行业广告主争取更大市场份额。

2012年腾讯经历了一次重大的业务结构调整，最核心的目标是发挥与整合腾讯的平台优势，同时将每个项目和部门拆小，也可以保持腾讯不同业务团队不断创新与试错的灵动，以及让老员工产生“二次创业”的激情，实现个人价值。2013年，腾讯将与更多客户达成战略层面的合作，因此满足客户更具创新性的合作需求，跟上行业发展速度，与广告主共同前行也是我们正在面临着的压力与挑战。

我推荐

央视春晚之前播放的腾讯“弹指间心无间”形象广告，拨动了众多观众的心弦，吸引大家纷纷主动上网搜索完整版视频内容。这也显示出当下的广告传播内容已经开始向打动人心的趋势发展。此外，国内星巴克的微信营销、杜蕾斯的微博营销，国外三星调侃苹果的病毒视频都显示出营销人的原创性与幽默感，这也预示着创意型人才将越来越多向互联网倾斜。

我观点

视频营销领域出现了广告形式社交化、互动化、精准化，广告内容原生化，广告模式多屏化等特点。现在视频行业尚处于发展的早期和中期阶段，到2015年视频市场将迎来200亿规模的繁荣景象。除了贴片广告、内容植入、剧场冠名、原创视频等传统形式之外，还将出现针对二三线城市和基于电子商务、线下消费的全新视频广告产品，广告主也可能对移动视频单独预算。

我挑战

2013年，我希望腾讯不只是买卖关系，而与合作客户成为不可或缺的伙伴与亲人。在战略层面，腾讯将与客户相得益彰、共同前行，满足客户对于创新营销的深层次需求，也许会出现合作量级翻番的景象。此外，基于快消、汽车、金融等行业客户二三线城市业务与营销下沉，我们也会在销售部门的架构、部署上进行相应的变化和调整，以适应更具区域性的营销挑战。

消防应急音视频数据链系统设计 篇4

目前在消防灭火救援中,视频通信和数据通信逐渐成为救援现场与消防指挥中心之间应急指挥通信的重要内容与手段,通过应急通信系统将消防救援现场的实时视频、音频数据及其它环境数据传送到指挥中心,决策指挥员可根据现场状况,实时调整策略,调度增援力量,在最短的时间内做出正确而全面的应急反应。但如上所说,救援现场一般情况复杂,环境严苛恶劣,例如火灾现场原有基础设施被破坏、同时现场温度高、湿度大、可能存在可燃气体、粉尘爆炸等危险,因此要求信息通信支撑系统具有快速反应、不依赖于基础设施独立工作的能力,具有冗余性与可靠性设计,能够在恶劣、未知环境中第一时间将现场实时情况(视频与环境数据等)传回指挥中心。目前现场应急通信系统种类繁多,并且随着科技水平发展,功能越来越完善,但大部分通信系统存在的问题是快速反应能力差,不具备早期各类数据的采集与分析能力,通讯系统过于依赖卫星网络,对救援现场无线频带资源利用率低,系统缺乏冗余性与可靠性设计。

本文所设计的消防应急音视频数据链系统采用无线MESH传感器网络技术来采集灾害现场的环境数据(如温湿度信息、有害气体浓度信息、震动信息等),采用基于H.264AVC的GMEDIA视频编解码技术来采集现场的音视频信息,数据经统一IP编码后,借助多种异构无线网络(如3G、WIFI、LTE、BGAN、数传电台等),并采用包括多信道弹性聚合与负载均衡、无线自适应传输等无线传输技术,将现场数据实时传回指挥中心,完成灾害现场的远程呈现。该系统对基础设施依赖性低,可以独立工作,也可以根据不同的情况,跟现场残存的基础设施进行对接。

1 系统设计框架

本文所设计的消防应急音视频数据链系统主要由应急信息采集子系统、应急网络传输子系统、数据中心子系统以及管理平台子系统四部分组成,其体系框架如图1所示。

其中应急信息采集子系统主要是采用无线MESH传感器网络、GMEDIA视频编解码、无线信道动态聚合与负载均衡以及无线自适应等技术实现救援现场音视频信息和各类环境信息的采集,并由传输网络子系统传输到数据中心。数据中心子系统负责数据的存储、转发、推送、管理以及数据挖掘,并上层管理平台提供相关的数据服务。管理平台则是在数据中心核心平台的基础之上实现包括救援现场远程呈现、流媒体推送管理、用户管理等各种具体应用,并提供统一的开放API接口,便于第三方与该系统进行无缝融合,保护已有投资。

2 系统数据流程及功能模块

2.1 应急信息采集子系统

应急信息采集子系统主要包括音视频采集和环境数据采集两部分,其中环境数据采集系统中由便携式单兵设备和可抛撒的无线MESH传感器网络组成,可抛洒的无线传感器网络由传感器网络节点和网关组成,传感网网络节点集成空气温湿度、有害气体浓度等多种传感器,可仅用电池供电,并自组成多跳MESH网络,对由地震、洪水等自然灾害所造成的非结构化环境下具有很强的适应能力,通过单兵抛洒的形式即可密集部署到救援现场,用于采集现场的各种环境参数。便携式单兵设备作为无线MESH传感器网络的网关一方面可完成对各类环境数据的汇集,另一方面音视频采集部分通过连接可见光、红外热成像仪等多种摄像设备完成对救援现场高质量音视频数据的采集。上述数据经过统一IP编码后,通过传输网络子系统上传数据中心。

2.2 传输网络子系统

应急传输网络子系统可支持绝大部分主流无线通讯制式包括3G、4G、BGAN、数传电台、WIFI等,并通过多信道混合绑定与负载均衡技术实现对救援现场无线频带资源的最大利用,一方面可提高本系统对环境的适应性,保证了系统可在极端环境下(如重大自然灾害等)仍能正常工作;另一方面可有效扩展传输带宽,并提高带宽的利用率。

针对现阶段主流的无线通讯方式特别是3G网络是基于Client/Server模型的非对称设计,上行信道传输速率远低于下行信道,且无线信号覆盖不均衡的现状,便携式单兵设备采用多信道动态弹性聚合与基于改良轮转算法的负载均衡机制,来拓宽上行无线链路的传输带宽,提高网络资源的利用率,保证了系统可在极端环境下(如重大自然灾害等)仍能正常工作。

由于无线网络用于传输分组数据的空中信道传输速率并不稳定,且具有随时间波动性的特性,通常在有线网络上使用的“很少由于错误而丢包”的假设在无线网络上已不成立,当在无线网络上进行大量视频数据的传输,会出现画面抖动、乱序等问题。为此,该系统设计了一系列的自适应算法来平滑信道的波动,比如引入基于反馈的自适应传输算法,通过探测法计算丢包率,并采用低通滤波来进行丢包率平滑处理,并实时根据反馈信息动态调整量化参数、帧率等以适应当前无线网络信道的情况,使传输效率达到最优;引入网络感知算法实现在无线网络带宽波动时,有效降低Video artifaces的发生,提高视频质量;引入抖动自适应算法,解决由于无线信道的波动,数据包的到达不等间隔所导致的画面与声音的抖动问题。这些技术将明显提高无线传输的可靠性,保证复杂条件下高质量音视频信息和数据信息的传输。

2.3 数据中心子系统

数据中心硬件支撑平台基于计算机集群技术构建的弹性架构,系统灵活、健壮,可升级成云平台。软件平台基于MVC三层架构设计,主要由一系列业务模块与核心类库组成,主要包括数据转发、数据存储、数据推送、数据挖掘、数据访问与管理等,主要为管理平台的核心功能提供业务逻辑与数据访问等服务。

2.4 管理平台子系统

管理平台子系统主要实现对灾害现场的远程呈现,并可授权相应的下级指挥中心同步获取相关数据,支持对智能手机、平板电脑等便携设备的分级同步推送,同时支持远程设备管理、业务管理等功能。而管理平台所提供开放的API接口向下屏蔽了负载的硬件细节,可在应用层面与现有的应急联动系统融为一体,为应急救援与处置提供支撑。

3 总结及展望

本文所描述的消防应急数据链系统为软硬件一体化的解决方案,系统间耦合性好,支持多种无线网络传输方式(如3G、4G、WIFI、卫星、数传电台等)的动态混合绑定,提供开放的API接口与现有的应急联动系统对接,并根据权限可将救援现场的情况同步推送至相关人员的智能手机、平板电脑等便携设备上,便于后方支援单位根据前方实际情况启动相应的应急预案进行应急处置。针对地震等极端自然灾害所带来的大量的未知、复杂、非结构化的环境,该系统采用无线传感器网络来获取现场的环境信息(如山体的应力、环境温湿度、有害气体浓度等),实现对应急现场作业面情况的立体评估。该系统对基础设施依赖性低,可独立工作,可适用于火灾、地震、洪水等多种灾难救援场合。

摘要：本文针对消防救援现场应急指挥应用需求,提出了一种应急音视频数据链系统,在不依赖救援现场基础设施情况下,通过可撒布的无线MESH传感器网络来获取现场的各类数据信息(温度、湿度、地质、GIS、有害气体浓度等信息),同实时视频、音频数据一并上传到消防指挥中心,建立救灾现场与消防指挥中心之间的实时通信链路系统,消防指挥中心根据现场状况,实时调整救援策略,确保消防指挥中心对消防救援现场的有效、有序应急指挥。

关键词：消防,通信链路,信息采集,设计

参考文献

[1]顾雪琳,李彧.面向应用的无线传感器网络.邮电设计技术[J],2006(1):40-50.

[2]IEEE Proposed Standard 802.15.4-15/08/0571r0[EB/OL],Wireless Personal AreaNetworks:Proposal forFactory Automation.IEEE.August,2009.http:∥www.ieee802.org/15/pub/TG4e.html.

[3]杨靖,熊伟丽,秦宁宁,等.用于无线传感器网络的高能效数据收集算法[J].吉林大学学报(工学版),2011,41(6):1720-1725.

[4]刘丹,钱志鸿,刘影.ZigBee网络树路由改进算法[J].吉林大学学报(工学版),2010,40(5):1392-1396.

[5]石军锋,钟先信,陈帅等.无线传感器网络结构及特点分析[J].重庆大学学报(自然科学版),2005,28(2):16-19.

[6]Montes H,G6mez G。Fernandez D.An End-to-End QoS Frameworkfor MultimediaStreaming Service in 3G Networks[c]//Proc of IEEE Intemationsl Symposiumon Persons/,Indoor andMobile RadioCommunications.PavilhoAtlfintico.Lisboa.Portugal,September 2002:1904-1908.

[7]邱天爽,唐洪,李婷,杨华,姜一.无线传感器网络体系结构与协议.电子工业出版社,2007年1月.

[8]刘浩、胡栋.基于RTP/RTCP协议的IP视频系统设计与实现.计算机应用研究,2002,No.10,P140--P141.

[9]梅峥,李锦涛.一种自适应的视频流化前向纠错算法.软件学报,2004,Vol.15,No.9

视频信号传输技术要求及方案 篇5

视频监控系统－－视频信号传输方案选择

监控系统中，视频信号的传输是整个系统非常重要的一环，也是广大工程商挺挠头的一件事，随着工程中监控设备价格的透明性和工程商竞争的加剧，信号传输部分的费用越来越受到大家的重视。目前，在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式，对于不同场合、不同的传输距离，怎样能保证传输质量、降低费用？

一、同轴电缆传输

（一）通过同轴电缆传输视频基带信号

视频基带信号也就是通常讲的视频信号，它的带宽是0-6MHZ，一般来讲，信号频率越高，衰减越大，一般设计时只需考虑保证高频信号的幅度就能满足系统的要求，视频信号在5.8MHZ的衰减如下：SYV75-3－96编国标视频电缆衰减30dB/1000米, SYV75-5－96编国标视频电缆衰减19dB/1000米,，SYV75-7－96编国标视频电缆衰减13dB/1000米；如对图象质量要求很高，在周围无干扰的情况下，75-3电缆只能传输100米，75-5传输160米，75-7传输230米；实际应用中，存在一些不确定的因素，如选择的摄像机不同、周围环境的干扰等，一般来讲，75-3电缆可以传输 150米、75-5可以传输300米、75-7可以传输500米；对于传输更远距离，可以采用视频放大器（视频恢复器）等设备，对信号进行放大和补偿，可以传输2-3公里；另外，通过一根同轴电缆还可以实现视频信号和控制信号的共同传输，即同轴视控传输技术，下面简单介绍一下该技术。在监控系统中，需要传输的信号主要有两种，一个是图像信号，另一个是控制信号。其中视频信号的流向是从前端的摄像机流向控制中心；而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机（包括镜头）、云台等受控对像；并且，流向前端的控制信号，一般又是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对像的。同轴视控传输技术是利用一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频信号以及控制中心对云台、镜头的控制信号，这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化，在系统扩展和改造时更具灵活性。同轴视控实现方法有两类，一是采用频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内，然后同视频信号复合在一起传送，再在现场做解调将两者区分开；由于采用频率分割技术，为了完全分割两个不同的频率，需要使用带通滤波器、带通陷波器和低通滤波器、低通陷波器，这样就影响了视频信号的传输效果；由于需将控制信号调制在视频信号频率的上方，频率越高，衰减越大，这样传输距离受到限制；另外的方法是采用双调制的方式，将视频信号和控制信号调制在不同的频率点，和有线电视的原理一样，再在前、后端解调。二是利用视频信号场消隐期间来传送控制信号，类似于电视图文传送；将控制信号直接插入视频信号的消隐期，视频信号中的消隐期部分在监视器上不显示，故对图像显示不会产生干扰，不影响图像的传输质量，通过前端视频信号的预放大和接收端信号的加权放大，可以大大延伸视频信号的传输距离，如采用75-5的视频电缆，可以实现2000米、75-7电缆实现3500米、75-9电缆5000米的视频传输和反向控制。

（二）通过同轴电缆传输射频信号

射频信号是指将视频信号调制到一定的频率上进行传输，也就是采用有线电视的传输方式，通常所讲的“一线通”、“共缆传输”、“宽频传输”等就是采用的此技术。采用该技术特别适合于监控点较多但相对集中，并与控制中心距离较远的系统。采用该系统优点是布线简

单，抗干扰能力强，但调试相对麻烦，因为是一根电缆传输多路信号，而且有的还要经过放大器放大，如果调试不好就会产生相互干扰（交调）；另外相对于光缆，视频电缆可靠性稍差，因为共缆系统是以串联为主，接头多，特别是靠近机房的部分，如果出问题将影响前面所有的信号（视频直传方案是一对一，一根电缆出问题只会影响一路信号）。所以采用该方案时，一定要将系统详细的设备位置图提供给 “共缆传输”设备生产的厂家及工程商，帮助设计系统传输方案，另外需要配备1台场强仪。

二、双绞线传输

利用双绞线传输视频信号是近几年才兴起的技术，所谓的双绞线一般是指超五类网线，采用该技术与传统的同轴电缆传输相比，其优势越来越明显。

（一）优点

1、布线方便，线缆利用率高。一根普通超五类网线，内有4对双绞线，可以同时传输4路视频信号，或3路视频信号、1路控制信号；而且网线比同轴电缆更好敷设。

2、价格便宜。普通超五类网线的价格相当于75-3视频线，室外防水超五类网线的价格相当于75-5视频线，但网线可以同时传输多路信号，其经济性用户可以根据具体情况核算。

3、传输距离远传输效果好。如果传输前将视频信号进行了放大提升，传输距离可以达到1500米。

4、抗干扰能力强。双绞线传输采用差分传输方法，其抗干扰能力大于同轴电缆。

（二）使用中注意的问题

1、选用双绞线的原则：一般选用国产超五类网线，每根网线内有8芯，每芯的直流电阻值应小于15欧/100米（国标小于10欧/100米）。

2、对于不同传输距离有不同的选择，如大楼内，一般不超过150米，可以选用无源收发器；距离在650米内可以选用前端无源发射、后端有源接收的设备，省去了前端加电的麻烦和设备损坏的可能；650米至1500米可以选用有源发射、有源接收的设备；如超过1500米，可以考虑增加中继器，在2200米内增加1个中继器可以保证效果，如再远建议选择同轴电缆或光缆传输。

3、室外布线，尽可以选用室外防水网线，虽然价格高了些，但可靠性可以保证。

4、对于干扰特强的地方，如电厂、变电站等地方，建议选用屏蔽网线或对普通网线外套金属管。如采用屏蔽网线一定要注意传输距离，一般控制在700米以内，并采用在监控室单端接地的原则。

5、对于电梯的干扰，建议选用电梯专用双绞线电缆，它的柔软性能够满足电梯电缆的要求。

6、网线的连接应采用可靠的焊接，在室外一定要做好防水处理，处理完后注意防止浸泡在水里。你可以将接头放在矿泉水瓶内，瓶口朝下，再将瓶口封好；

7、由于双绞线传输采用“虚地”技术，比同轴电缆更容易感应静电或雷电，选择双绞线传输设备，一定要注意选用具有防静电、防雷的产品，如果在多雷区，最好在前端做防雷接地。

8、双绞线传输技术并不复杂，市场上的生产厂家也很多，但真正能做好的并不多。首先，没有一定的视频测试设备，仅凭示波器和监视器想做好非常不容易，其次，由于双绞线更容易招静电和雷电的损坏，所以其保护措施非常重要（保护部分的成本占到总成本的1/4-1/3），所以建议大家可以选择生产时间较长、规模较大的公司的产品，它们产品的性能，包括稳定性更好。

9、总之，利用双绞线传输视频信号与同轴电缆相比具有明显的优势，对用户来讲有一个认识了解的过程；有些用户曾经用过，但没有选择合格的产品而全面否定该技术，其实你可以多选择几家试一下。

三、光纤传输

用光缆代替同轴电缆进行视频信号的传输给电视监控系统提供了高质量、远距离传输的有力条件。其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法相比的。先进的传输手段、稳定的性能、高的可靠性和多功能的信息交换网络还可为以后的信息高速公路奠定良好的基础。

（一）、光缆传输的优缺点

1、传输距离长，现在单模光纤每公里衰减可做到0.2dB～0.4dB，是同轴电缆每公里损耗的1%。

2、传输容量大，通过一根光纤可传输几十路以上的视频信号。如果采用多芯光缆，则容量成倍增长。这样，用几根光纤就完全可以满足相当长时间内对传输容量的要求。

3、传输质量高，由于光纤传输不像同轴电缆那样需要相当多的中继放大器，因而没有噪声和非线性失真叠加。加上光纤系统的抗干扰性能强，基本上不受外界温度变化的影响，从而保证了传输信号的质量。

4、抗干扰性能好，光纤传输不受电磁干扰，适合应用于有强电磁干扰和电磁辐射的环境中。

5、主要缺点是造价较高，施工的技术难度较大。

（二）单/多模光纤光端机的选用

1、目前常用的光纤按模式分有两大类：多模光纤和单模光纤。多模光缆用于视频图像传输时，只能满足最远3～5km左右的传输距离，并且对视频光端机的带宽（针对模拟调制）和传输速率（针对数字式）有较大的限制，一般适用于短距、小容量、简单应用的场合。单模光缆由于有着优异的特性和低廉的价格已经成为当前光通信传输的主流，但其设备价格比多模光端机高。

2、视频监控光端机在技术实现上分为模拟调制的光端机和数字非压缩编码光端机两大类。模拟光端机采用的是基带视频信号直接光强度调制（简称AM）或脉冲频率调制（PFM）技术。数字光端机主要指的是非压缩编码视频光端机，严格意义上说，是一种采用数字传输方式的视频光端机，输入和输出仍然是标准模拟视频信号。

模拟光端机发展至今已有10年以上的历史，已经是比较成熟的产品，从稳定性和可维护性上说，模拟设备在温度漂移特性，老化特性和长期工作稳定性上是显然不如数字设备。单从价格上说，目前在1～2路视频光端机上模拟的价格仍然有优势，但对于4路以上视频光端机，模拟和数字的差别已经几乎没有了，如果要求需要在视频传输的同时，还要传输音频、低

四、视频信号的干扰及解决

（一）干扰的产生可以分为下面3种情况：

1、前端电源的干扰：电梯的变频电机，工厂的大功率电机，变电站等。

2、传输过程的干扰：主要是电磁波干扰，如广播电台、电信基站等，还有电缆损坏引起的干扰及地电位差干扰等。

3、终端设备干扰：主要是设备电源产生的干扰和连接引起的干扰。

（二）干扰的解决方法

1、先判断干扰的产生位置，先从前端检查摄像机有无干扰，如有，一般是通过电源进去的（可以先用12V电瓶供电验证一下是否电源干扰），可以采用开关电源给摄像机供电，也可以安装交流滤波器进行滤波。

2、如果是通过传输过程产生的干扰，首先检查视频线的连接，屏蔽网有无破损等情况，另外可以考虑选择抗干扰器。目前，市场的抗干扰器基本原理有二种，一种是将视频基带信号调制到38MHZ或更高频率，避开干扰频率，其效果可以，但遇到干扰频率与38MHZ接近的话，那就没有办法了；另一种是采用将视频信号在前端进行幅度提升放大的办法，再在终端进行压缩，因为干扰信号的幅度是不变的，相对应的干扰信号也就被压缩了，这是一种广谱的抗干扰办法，但干扰有一定的残留，抗干扰的效果取决于视频信号放大的幅度和干扰信号的位置，幅度越大、干扰越靠近前端，抗干扰的效果越好。

视频会议系统的数据安全策略 篇6

视频会议系统的数据安全问题，对于普通用户而言，涉及隐私，预防通话数据被他人得到而加以利用；涉及商业机密；涉及服务提供商是否存在欺诈和滥收费问题。对于服务提供商而言，则涉及用户的信赖度，直接影响其经济效益。

1 数据安全问题

国际上公认的网络数据安全是指真实性、完整性、抗否认性、机密性和可用性问题，来自网络的安全威胁主要是入侵、拒绝服务攻击、信息盗窃和泄密、乱用网络、病毒与恶意代码等攻击类型。视频会议系统的数据安全性问题也体现在这五个方面。

信息的真实性。要保证会议的真实性，保证会议的内容不被篡改。视频会议的真实性体现在终端与终端之间的数据通讯、双方身份的鉴别、终端和MCU（Multi-point Control Unit,多点控制单元）之间的数据通讯上。

信息的完整性。信息的完整性和信息的真实性是紧密相关的。它是指终端与终端之间、终端和MCU之间的数据通讯未被第三方恶意篡改。

信息的抗否认性。指终端与终端之间、终端和MCU之间都需要对其所发送和收到的数据进行确认。商业应用上，抗否认性可以阻止服务器对用户的滥收费和用户的抵赖欠费行为。

会议的机密性。主要体现在用户之间数据通讯的机密性上。保证视频会议的机密性，使得窃听者无法通过窃听用户通讯数据来获取用户信息，从而有效地保护用户的隐私。

信息的可用性。指用户之间、用户和服务器之间通讯的通畅。

2 数据安全策略

2.1 应用层安全策略

目前，大多视频会议系统是基于IP网络的，采用H.323标准（视频会议标准协议）。其安全保证，主要采用与安全机制相关的H.235协议中规定的机制来实现，主要有：身份认证、数据完整性、数据加密和用户费用证实机制。用户费用证实机制更多地应用于电信运营商。

（1）用户认证方案

IP网上的视频会议系统中，需要对用户的身份进行认证，用于确定终端用户的身份，是H.323视频会议系统安全体制中最为重要的环节，安全模式下的H.323视频会议系统是在呼叫建立过程（实现有效的身份认证）中防止第三者的仿冒，对合法用户进行授权。身份认证的实现可以基于非对称加密体系，也可以基于对称加密体系。前者是通过数字证书的公钥/私钥对，对信息进行加密/解密，或者进行数字签名/验证来实现的；后者是利用用户名和口令等唯一的标识信息。用户的口令可以作为信息加密的对称密钥对数据进行加密和解密，也可以作为原始的信息，通过hash函数对其进行单向散列运算，所得到的计算结果可以作为密钥进行数字签名，接收端进行数字签名的核实，从而实现对用户身份的鉴定。

在身份认证中，涉及密钥的管理问题。密钥的管理是实现实体认证、媒体流加解密的关键环节，涉及密钥加密体系中对用户口令的管理和公钥加密体系中数字证书的管理与分发。整个安全系统的实现与密钥的管理有着直接的关系。

（2）安全与加密方案

采用对称密钥实现实时加密操作。同非对称密钥算法比较，对称密钥运算量小、速度快，在视频会议系统中为了实现对音频、视频的实时传送，一般采用延时较少的对称加密算法。实际上，加密技术也是保证数据完整性的一个方法。数据完整性用于证实一个数据包有效数据的完整性，从而保证在终端与终端之间进行呼叫过程中的有效数据不被修改或损坏。数据完整性利用加密机制来保证数据包的完整，在这种方法中，只需要将校验数据加密，而有效数据不必加密，从而减少了每个数据包对加密处理的要求。完整性用于保护数据包的完整，但是它不能保护视频会议系统数据包不受到侵扰。基于独有的加解密技术则用于避免数据被窃听，即使一个已加密的数据包被其他人得到，如果没有相应的解密算法和密钥，该数据包仍是无法打开的。

2.2网络层安全策略

基于IP网络的企业视频会议系统还应充分利用网络层现有的IPSec（互联网协议安全）协议，提出网络层的安全解决机制。IPSec作为在IPv4及IPv6上的加密通讯框架，已为大多数厂商所支持而成为实际上的VPN（虚拟专用网，Vrtual Private Network, VPN）技术标准。IPSec主要提供IP网络层上的加密通讯能力。该标准为每个IP包增加了新的包头格式，即AH(Authentication Header)及ESP(encapsulating security payload)。IPSec使用ISAKMP/Oakley及SKIP进行密钥交换、管理及加密通讯协商。VPN系统工作在网络协议栈中的IP层，采用IPSec协议提供IP层的安全服务。由于所有使用TCP/IP协议的网络在传输数据时，都必须通过IP层，所以提供了IP层的安全服务就可以保证端到端传递的所有数据的安全性。

IPSec包含两个部分：一是IP security protocol proper，定义IPSec报头格式；二是ISAKMP/Oakley，负责加密通讯协商。IPSec提供了两种加密通讯手段：一是IPSec Tunnel，即整个IP封装在IPSec-Gateway之间的通讯；二是IPSectransport，对IP包内的数据进行加密，使用原来的源地址和目的地址。其中IPSecTunnel不要求修改已配备好的设备和应用，网络黑客不能看到实际的通讯源地址和目的地址，并且能够提供专用网络通过Internet加密传输的通道。因此，绝大多数厂商均使用该模式。ISAKMP/Oakley使用X.509数字证书，使VPN容易管理。在为远程拨号服务的Client端，也能够实现IPSec的客户端，为拨号用户提供加密网络通讯。由于IPSec即将成为Internet标准，因此不同厂家提供的防火墙(VPN)产品可以实现互通。

IP层安全性协议IPSec提供了面向连接的TCP和面向非连接的用户数据协议两种安全性服务，而且使整个网络线路上的路由器可以分担加解密所带来的负荷，从而减轻终端的负荷。利用IPSec协议的这种特点，在视频会议终端设备中增加了用于支持IPSec协议的iSec智能安全模块，这样，企业用户就可以防止各种人为的或网络病毒带来的各种恶意攻击和篡改，保持传输过程的数据完整性。

2.3用户层安全策略

（1）使用数据包加密技术

在应用层安全机制中安全与加密方案中已经讲过数据加密的问题。下图为一个视频会议系统安全保密方法的框图。

它的主要组成是加密模块和解密模块，加密模块接收视频会议系统终端用户数据进行加密形成加密后的数据在网络上传输，解密模块接收加密数据进行解密得到用户数据。从图中可以看到，并没有给密钥的产生和管理给出较多的规定，开发者可以根据自己的需要和可能，为视频会议系统提供密钥并进行管理，密钥被加密器、解密器和数据同步使用。如果需要采用密钥，则必须通过控制信道发送一个加载新密钥的标志。数据加密由加密器进行控制，通过控制信道发送一个标志指示当前数据正处于加密状态；而解密器的相应标志指示在需要时对数据进行解密。

数据加密基本是按照上述方式进行的。VTE公司基于开放平台的设计，使视频会议系统能充分利用Windows操作系统等外部机制来加密数据包。用户可以在Windows操作系统中直接设置、选择TLS/ SSL，提供TCP面向连接的安全性服务，在应用程序之下，实现对用户透明的加密。

（2）使用应用层网关

防火墙是一种有效的网络安全机制，它能在企业内部网与外部网之间实施安全防范，它不但可以实现基于网络访问的安全控制，还可对网络上流动的信息内容本身进行安全处理，对通过网络的数据进行分析、处理、限制，从而有效地保护网络内部的数据。建议企业用户使用ALG Firewal（Application Layer Gateways Firewal）防火墙。应用层网关是被设计能识别指定IP协议（像H.323和SIP协议）的防火墙，也被叫做ALG Firewal防火墙。它不是简单地察看包头信息来决定数据包是否可以通过，而是更深层地分析数据包负载内的数据，也就是应用层的数据。H.323和SIP协议都在负载中放了重要的控制信息，例如语音和视频终端使用哪一个数据端口来接收别的终端的语音和视频数据。通过分析哪一个端口需要打开，防火墙动态地打开那些被应用的端口，而所有别的端口依然安全地保持关闭状态。主要的防火墙厂商像Cisco、 Gauntlet都对他们的防火墙产品提供H.323 ALG升级功能。

（3）使用VPN技术

VPN技术作为当前在IP网络上提供安全通讯的方法之一，在同一个VPN网内可以解决防火墙穿越问题。企业用户组建视频会议系统时，还可以设计使用VPN技术，让各节点间传输的数据均通过底层加密，并且通过专用的隧道路由传输，这样就能有效地隔绝来自外部网络的攻击，并且可以避免信息在传输过程中可能的泄漏情况发生。

VPN网络的安全性有三层含义：一是数据传输的安全。几乎所有的VPN产品都通过数据加密的方式来保障。二是用户接入的安全。VPN网络采用数字证书交换或基于硬件特征身份认证的IP/MAC绑定技术的方式来确保用户的真实身份。针对移动用户，还可采用USB KEY的身份认证方式，并且DKEY能够携带必要的配置信息（如网络设置、用户权限等），实现了VPN的即插即用，随身携带，特别适用于领导层的非专业人员使用。三是对内网资源的访问安全。VPN可提供对内网访问权限的细致设定，可以对不同的用户分配不同的权限规则，避免内部出现安全隐患，一个合法的VPN用户接入网络后，对网络资源的访问权限能够被限定在一个范围内。

（4）使用国产产品或国家指定加密设备

国内很多视频会议系统生产厂商在底层上仍然采用了国际厂商的技术，其视频会议系统核心部分——H.323协议栈几乎都来自国外。这样，如果发现底层的漏洞，就要依赖于别人来补救，在安全上难免始终处于被动；同时，隐患和各种可能性也一直存在。在国内视频会议系统市场，重点行业用户基本达成一个共识，这就是，优先考虑具有完全自主知识产权技术的厂商。

对于目前不允许使用由国外厂商提供的在H.235协议中规定的DES等加密算法的企业而言，VTE公司可以为这部分用户提供国家指定的加密设备，将其外接在终端设备上，实现数据的保密性和完整性。例如：可以外接IP协议密码机实现因特网或企业网的数据加密传输。VTE产品提供的加密机的配合接口与国内批准的几家加密设备制造商的产品经过了严格的测试，证明双方产品在配合上是完善的，并在我国全国会议电视骨干网上一直安全地使用至今。

（5）使用防毒软件

由于VTE产品基于开放平台的产品特性，允许用户自己在需要的时候，随时安装、更新防病毒软件、安装反扫描软件。所以，能抵御目前计算机病毒的危害和Internet上的端口攻击，使用户始终能及时预防Internet上的各种病毒攻击，监视攻击者的恶意扫描，从而有效地保证系统不被病毒恶意地攻击。

3 结束语

目前，我国视频会议系统市场正驶入一个发展的高速路，成为全球增长最快，也是潜力最大的市场。而如何在形势大好的同时，注重并根本解决好视频会议系统的基石——安全问题，显然是一个刻不容缓的棘手问题，需要厂商和用户共同努力，采取必要的措施，尽量减少安全隐患，提高视频会议系统的安全性。

参考文献

[1]吴志军，等.Visual C++ 视频会议开发技术与实例[M].北京：人民邮电出版社，2006.1：238-247.

[2]桂宁等.IP多播视频会议的安全机制设计与实现[J].北京：计算机工程，2002（3）：139-141.

[3]马盈盈.视频会议系统的网络安全[J].山西：科技情报开发与经济，2005（9）：256-257.

会议系统工程音视频传输技术浅谈 篇7

随着声频技术和视频技术的快速发展,二者相互融合、共同发展的动向越来越明显。从现代化的礼堂、会议厅、多功能厅,到多媒体教室和指挥中心,都趋向于将高品质的音频设备与视频设备相互结合,组成双高清会议系统,满足人们对听觉和视觉方面的需求。而近些年兴起的会议互联互通、远程会议、远程示教等新的会议应用形式,更加推动了这一趋势。

音视频传输系统是信息化视听系统中的一个重要环节。随着高清技术的发展,1080p已经逐渐成为会议系统的常规要求,DVI、HDMI等数字接口的普及使得视频线缆的传输距离受到更大限制。同时音视频双高清的理念让用户对会议系统的音质、信号延时和音视频同步都提出了更高的要求。因此在长距离传输音视频信号的场合,需要采用信号放大器、网线传输和光纤传输等传输方式。

2 使用信号放大器进行传输

虽然数字高清信号普及率越来越高,但国内目前大部分会议系统还将VGA等模拟信号作为主要显示信号源,这与用户使用习惯、笔记本屏幕分辨率不高、数字系统建设成本高等因素有关。在追求高性价比的项目中,广泛使用带有音频功能的VGA矩阵切换器(如图1),此类系统信号源和终端设备比较简单,对扩声系统音质要求不高,视频分辨率多为1024×768或1366×768,矩阵的音频多采用3.5mm非平衡立体声音频插座。

系统的音视频信号一般分别进行传输,视频信号如果采用优质VGA线缆在1 5m以内可以直接传输,若长度超过15米则容易出现图像拖尾、重影、模糊、亮度变暗、图像显示不稳定(如:跳动或黑屏)等质变现象。这种情况可以采用在矩阵输出端增加VGA信号放大器(也叫长线驱动器,简称长驱,如图2)的方式进行改善,提高终端图像的清晰度和稳定性。采用宽带产品,通过4～16级补偿驱动,可以支持50～200m信号传输,建议最好具有相位校正和图像画面水平位置移动调整功能及补偿调整设置功能。音频部分由于矩阵采用了非平衡接口,抗干扰能力不强,传输信号的信噪比相对平衡传输要低,建议设备之间的音频连线尽量控制在5m以内,距离过长容易出现线路噪音,影响会议扩声效果。

在一些预算有限的中小型项目中,也会采用带有音频功能的RGB矩阵切换器(如图3),可以使用YPbPr色差分量输出方式接入摄像设备和视频会议终端,虽然仍采用隔行扫描色差模拟信号,分辨率能够支持720p和1080i。矩阵的音频接口多为3.8mm凤凰头立体声插座,可以支持平衡式或非平衡式接法。

视频信号能够支持RGBHV、色差分量、S-video、复合视频等格式的输入输出,但不能在这些信号格式之间进行转换,如果输入源既有VGA信号也有色差分量信号,那么矩阵到显示终端这两组线缆都需要有。系统通常采用五个Q9头连接五根SYV-75-3同轴电缆传输RGBHV信号,传输距离可以达到50m,超过这个距离将会出现可察觉的画质损失,损失程度与图像分辨率有关,通常分辨率越高损失越明显。远距离传输可以使用SYV-75-5同轴电缆减少信号衰减,但这种方式由于施工不便在工程中不易实施(如使用JDG25管需要增加一根,或改用JDG32管),更多还是使用RGB信号放大器进行信号补偿。音频部分由于RGB矩阵多采用凤凰头平衡接口,可以使整个音频链路保持平衡状态,提高抗干扰能力,增加信号线的传输距离到几十米,能够支持有源音箱的使用需求,或直接传输到另一间会议室(分会场)使用。

3 使用双绞线长线驱动器进行传输

随着高清会议系统的建设成本降低和数字信号源的普及,数字信号在会议系统中的应用越来越广泛,近年来不断兴起的高清混合矩阵和数字调音台更加速了这种趋势。数字视频信号通常使用DVI和HDMI接口进行传输,差别主要在于HDMI可以用一根线缆同时传输数字视频和音频信号,DVI只能传输数字视频信号,传输音频信号需要单独的接口和电缆,在会议系统中由于音视频通常分开进行处理和分配,实际使用差别不大,两种接口可以通过转换接头进行相互转换。

在工程布线中,DVI线缆很难进行穿管施工,常用于近距离传输,中距离多使用HDMI线缆。常规材质的高清线缆可以支持5～10m距离传输,高品质线缆可以支持到20～25m距离传输,25～40m距离传输则需要选用带有信号放大器的工程线缆,而线缆是否带有磁屏蔽环和网状护套并非决定因素,有时反而会带来穿线困难。如果线材的质量不好或者传输距离过长,可能出现黑屏、闪烁、信号丢失、状态不稳定等现象,有些线材在720p分辨率下使用正常,但无法传输1080p信号,由于测试笔记本的分辨率通常为1366×768,往往在系统开通的时候才发现问题,因此需要特别注意。带有信号放大器的HDMI线缆如图4所示。

另外对于需要传输3D信号的工程,线材选用上需要进一步提升,常规高清线缆无法同时支持1080p分辨率和3D功能,会出现2D信号可以正常显示,切换到3D则会黑屏,或720p分辨率下3D显示正常,1080p分辨率3D无信号输出等问题。

超过40m的高清视频传输,可以选用双绞线信号延长器(也叫网络传输器,简称网传),双绞线延长器由一个发送器与一个接收器所组成,中间可使用Cat5e/6缆线连接延伸。发送端负责完成信号获取和压缩的作用,接收端负责完成信号的解码和端口分配。为了使信号能够达到最好的质量,在独立供电的设备端有增益或者其他参数独立调节的旋钮,不但突破成品高清缆线传输距离限制,还具有布线与施工简便、线路造价低的优点,在中远距离的视频传输中使用较多。

早期双绞线延长器多使用2根非屏蔽五类双绞线进行连接,分别传输DVI信号和DDC信号,根据分辨率不同可以将高清信号传输35～50m。目前主流的双绞线延长器多为单网线传输,通过1根Cat5e/6网线将高清信号延长到70～100m。虽然大多双绞线延长器能够同时支持Cat5e和Cat6网线,但想要达到较远的传输距离,应尽量使用六类网线,如果希望达到传输距离的上限,建议考虑使用STP屏蔽双绞线。

如果需要同步传输音频信号,则应注意其处理能力和音频接口的类型。由于双绞线延长器传输的是压缩信号,必然对输出信号会有所损失,选用芯片处理能力强的产品可以最大限度降低编解码过程中的音质损伤,同时高档产品多使用凤凰头平衡音频接口,有助于提高输出音频信号的信噪比。

近年来随着4K技术的发展,出现非压缩网络延长器产品,采用先进的HD Base-T技术通过CAT5e/6网线传送完全未压缩的3D高清影音信号,分辨率最高可支持到4K×2K,传输距离高达100～120m,发送端也可以配合具备HD Base-T接口的显示设备使用,目前由于成本原因尚不普及。

使用双网线的信号延长器和带有平衡音频接口的双绞线信号延长器分别如图5和图6所示。

4 使用SDI线缆进行传输

SDI是实时无压缩的高清广电标准,主要应用于高清视频监控、高清广播电视等领域,在高档会议系统中也有所应用。

使用SDI系统的主要优势是:

(1)传输距离远。SDI使用高等级同轴电缆无中继传输的距离可达到100m以上,这在众多视频非压缩标准中是最远的,为工程现场使用带来了便利。

(2)信号不失真。SDI是以未经压缩的视频信号在同轴电缆上进行传输,原始图像不会失真,稳定性强。

同时SDI系统也存在一些不便,主要是需要使用视频格式转换设备。会议系统常用的计算机、笔记本、蓝光播放机、返看电视等设备都无法支持SDI信号,需要加入格式转换器进行处理,这个转换过程容易带来信号附加延时,使得视频信号落后于音频信号,这个现象在录播系统中表现的尤为明显,需要再加入音频信号延时器修正同步。

5 使用光纤进行传输

在高清信号中远距离传输上,使用光纤电缆是信号长距离传输的最好选择。光纤传输是一种基于光电转换取代电子传输的技术手段,高清光端机将输入的电压信号转变成电流信号,驱动发光二级管或者激光器将输入的电信号转换为光信号,光信号经光纤传输后在接收端被转换成原来的电信号放大后再输出,具有传输距离长、衰减小、频带宽、抗干扰性能强、延时短等明显优势。

目前高清光端机多采用全数字、非压缩解决方案(采用压缩方案的产品由于画质损失和传输延时等原因已基本退出市场),使用单芯光纤传输音视频信号,根据使用光纤类型不同分为单模光端机和多模光端机,区别在于光波在纤芯里的折射角度和纤芯的纤径不同,两者的传输距离有明显差别(表1),由于价格差别不大,因此首选单模型号。

值得注意的是,光端机由于中间有光电转换环节,因此发送端和接收端的视频接口和格式不必严格对应,可以使用VGA光端机进行发送,DVI光端机进行接收,利用这种组合方式同时完成长距离传输和信号的模数、数模转换。

目前很多国产光端机都使用固定EDID方式,即不读取终端设备的EDID,使用固定分辨率进行输出(通常为1 920×1 080或1920×1200),即使输入分辨率为标清也会转换为高清进行输出,如图7所示。用户可以根据显示设备的实际情况修改光端机的输出分辨率,一般需要厂家刷新光端机的firmware或更换EEPROM来实现。

会议系统建设经常会遇到要求相距几十米的多个会议室(如会议室中心)之间音视频互联互通,这时候采用高清光端机进行音视频和控制信号同步传输非常适合。会议系统与指挥中心不同,要求传输过程中能够保持音频信号的音质不受影响,以便在分会场的扩声系统进行高品质还原。带有平衡和非平衡音频接口的高清光端机如图8所示。

普通视频光端机的音频处理芯片多采用低电压小型封装,采样率、采样位数和处理能力不足,音频电路设计简单影响音质,使用非平衡音频接口,经过传输后接收端输出的音质损失很大,不能满足高级别的会议扩声,更无法用于高品质音乐的还原。建议选用专业会议光端机,音频处理芯片大多具有24位96千赫以上立体声信号处理能力,使用凤凰头平衡接口,部分产品甚至单独制作扩展子卡,能够最大限度保证音频信号的传输质量。普通视频光端机输出音频频响曲线和高清会议光端机输出音频频响曲线分别如图9和图10所示。

在超大空间的复杂会议系统中,现场的信号输入源和扩声、显示设备终端众多,多为流动使用,且距离控制室较远。可以考虑光纤矩阵切换器配合音视频光端机使用,不受距离限制同步切换音视频信号到会场的各点位置,是一种灵活自如的设计思路。

6 小结

音视频数据传输 篇8

NAB2013展会上, 来自荷兰的艾崧 (AXON) 数字设计有限公司展示了15种新产品, 并在业界首次实际演示了基于IP基础构架, 使用IEEE802.1协议音视频桥 (AVB) 技术实现无压缩视频传输处理板卡。

AXON专门搭建了一个由10Gb以太网交换机 (由Extreme Networks提供) 组成的演示环境。以AXON“神经元”处理板卡为平台, 一端作为“主”设备输出无压缩3Gbps SDI信号, 经分组数据转换后传送到第二端 (网络上的“从属”设备端) , 并在该端将分组化图像转换到传统的3G-SDI信号, 再送到监视器上显示出来。同时在“从属”端也有一个3Gbps SDI输入口, 并通过以太网传输到“主”端设备后再转换成3G-SDI信号, 从而展示出双向传输效果。

除此之外, AXON展出的新产品还包括双通道高性能3Gbps/高/标清SDI、带有视频净切换功能的嵌入式音频的GIX100/110卡;HLD100高清视频长时间延时器;GMA100/110/120/130/140双路SDI (高达3Gbps) 嵌入域64路MADI输入或输出的音频倒换处理卡。

音视频数据传输 篇9

随着计算机技术、多媒体技术及网络技术的迅猛发展,世界掀起一股强大的数字化、网络化浪潮,基于远程视频监控技术,对于公安、安防行业的发展,必须经历模拟数字混合的阶段,但是最终的趋势必然是全面数字化,即视频在前端进行数字化、网络化,采用嵌入式网络摄像机,利用网络进行传输,采用分布式存储系统,模块化结构,完成视频监控任务。

1 开发环境

1.1 硬件环境

硬件平台采用韩国三星公司的S3C2410处理器。改平台支持Linux操作系统;具有独立的16k B的指令Cache和16k B数据Cache、RAM控制器、NAND闪存控制器、3路UART,主频最高可达203MHz。通过以太网控制器芯片DM9000E扩展了一个网口,另外引出了一个HOST USB接口。通过在USB接口上外接一个带USB口的摄像头,将采集到的视频图像数据放入输入缓冲区中。然后,或者保存成文件的形式,或者运行移植到平台上的图像处理程序,对缓冲的图像数据直接进行相关处理,再保存并打成UDP包。最后,通过网络接口将图像发送到Internet上,如图1所示。

1.2 软件环境

软件开发平台采用嵌入式Linux内核,并在主框架上添加嵌入式平台特殊功能的应用模块和其需要支持特殊硬件的内核驱动模块,如USB设备和网络设备的驱动模块等。并且在Linux平台下搭建了JRTPLIB。JRTPLIB是一个面向对象的RTP库,它完全遵循RFC 1889设计。本文所做的工作是编写RTP/RTCP的部分程序。

2 RTP/RTCP编程

2.1 RTP/RTCP协议简介

实时传输协议(Real-time Transport Protocol,RTP)是在Internet上处理多媒体数据流的一种网络协议,利用它能够在一对一(unicast,单播)或者一对多(multicast,多播)的网络环境中实现传流媒体数据的实时传输。RTP通常使用UDP来进行多媒体数据的传输,但如果需要的话可以使用TCP或者ATM等其它协议,整个RTP协议由两个密切相关的部分组成:RTP数据协议和RTP控制协议。

2.2 RTP/RTCP编程实现

2.2.1 初始化会话

在使用JRTPLIB进行实时流媒体数据传输之前,首先应该生成RTPSession类的一个实例来表示此次RTP会话,与TCP/IP协议相比,TCP/IP的通信通过套接口(Socket),而RTP/RTCP通过一个会话(Session)来实现,然后调用Create()方法来对其进行初始化操作。RTPSession类的Create()方法有两个个参数,包含会话参数的数据结构与包含提供给客户服务端口号的数据结构,即指明此次RTP会话初始化参数和所采用的端口号。给出了一个最简单的初始化框架,它只是完成了RTP会话的初始化工作,还不具备任何实际的功能。

2.2.2 设置发送参数及发送数据

当RTP会话成功建立起来之后,接下去就可以开始进行流媒体数据的实时传输了。首先需要设置好数据发送的目标地址,RTP协议允许同一会话存在多个目标地址,这可以通过调用像RTPSession的Add Destination(),Delete Destination()和Clear Destinations()方法来完成。例如,下面的语句表示的是让RTP会话将数据发送到本地主机的7000端口:

目标地址全部指定之后,接着就可以调用RTPSession类的Send Packet()方法,向所有的目标地址发送流媒体数据。Send Packet()是RTPSession类提供的一个重载函数,它具有下列多种形式:

Send Packet()最典型的用法是类似于下面的语句,其中第一个参数是要被发送的数据,而第二个参数则指明将要发送数据的长度,再往后依次是RTP负载类型、标识和时戳增量。

对于同一个RTP会话来讲,负载类型、标识和时戳增量通常都是相同的,JRTPLIB允许将它们设置为会话的默认参数,这是通过调用RTPSession类的Set Default Payload Type()、Set Default Mark()和Set Default Time Stamp Increment()方法来完成的。为RTP会话设置这些默认参数的好处是可以简化数据的发送,例如,如果为RTP会话设置了默认参数:

之后,在进行数据发送时只需指明要发送的数据及其长度就可以了:

2.2.3 数据接收

对于流媒体数据的接收端,首先需要调用RTPSession类的Poll Data()方法来接收发送过来的RTP或者是RTCP数据报。由于在同一个RTP会话中可以允许有多个参与者(源),所以你既可以通过调用RTPSession类的Goto First Source()和Goto Next Source()方法来遍历所有的源,也可以通过调用RTPSession类的Goto First Source With Data()和Goto Next Source With Data()方法来遍历那些携带有数据的源。在从RTP会话中检测出有效的数据源之后,接下去就可以调用RTPSession类的Get Next Packet()方法从中抽取RTP数据报,当接收到的RTP数据报处理完之后,一定要记得及时释放。下面的代码示范了该如何对接收到的RTP数据报进行处理:

JRTPLIB为RTP数据报定义了三种接收模式,其中每种接收模式都具体规定了哪些到达的RTP数据报将会被接受,而哪些到达的RTP数据报将会被拒绝。通过调用RTPSession类的Set Receive Mode()方法可以设置下列这些接收模式:

RECEIVEMODE_ALL缺省的接收模式,所有到达的RTP数据报都将被接收;

RECEIVEMODE_IGNORESOME除了像某些特定的发送者之外,所有到达的RTP数据报都将被接受,而且即使像被拒绝的发送者列表也可以通过调用Add To Ignore List(),Delete From Ignore List()和Clear Ignore List()方法来进行设置;

RECEIVEMODE_ACCEPTSOME除了某些特定的发送者之外,所有到达的RTP数据报都将被拒绝,而且即使被接受的发送者列表也可以通过调用Add To Accept List()、Delete From Accept List和Clear Accept List()方法来进行设置。

2.2.4 控制信息

JRTPLIB是一个高度封装后的RTP库,程序员在使用它时很多时候并不用关心RTCP数据报是如何被发送和接收的,因为这些都可以由JRTPLIB自己来完成。只要Poll Data()或者Send Packet()方法被成功调用,JRTPLIB就能够自动对到达的RTCP数据报进行处理,并且还会在需要的时候发送RTCP数据报,从而能够确保整个RTP会话过程的正确性。

而另一方面,通过调用RTPSession类提供的Set Local Name()、Set Local EMail()、Set Local Location()、Set Local Phone()、Set Local Tool()和Set Local Note()方法,JRTPLIB又允许程序员对RTP会话的控制信息进行设置。所有这些方法在调用时都带有两个参数,其中第一个参数是一个char型的指针,指向将要被设置的数据;而第二个参数则是一个int型的数值,表明该数据中的前面多少个字符将会被使用。例如下面的语句可以被用来设置控制信息中的电子邮件地址:

在RTP实现会话的过程中,并不是所有的控制信息都需要用来被发送,通过调用RTPSession类提供的Enable Send Name()、Enable Send E Mail()、Enable Send Location()、Enable Send Phone()、Enable Send Tool()和Enable Send Note()方法,可以为当前RTP会话选择将被发送的控制信息。

整体的流程图如图2所示。

3 小结与展望

本文论述了RTP/RTCP协议在嵌入式平台下于视频传输中的应用,概述了RTP/RTCP协议,详细介绍了嵌入式Linux下编程的实现方式,并且给出了部分重要的伪代码。

音视频数据传输 篇10

模拟式传输终端有信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低、长期工作稳定性差等缺点,因此,市场上模拟传输终端已逐渐被数字传输终端所代替。本文设计了一种运用低压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling,LVDS)技术[1]的数字信号光纤传输系统,可以在一根光纤中同时传输4路数字视频、1路音频和1路数据信号。硬件基于E2PROM或Flash存储器编程的CPLD,编程次数可达上万次,相比FPGA具有系统断电时编程信息不丢失和保密性好的特点。

所设计终端可用于平安城市、高速公路、银行以及电力系统等的远程监控、远程会议、远程教学、远程医疗等领域,还可以根据需要将不同路数的视频、音频和数据进行任意组合以满足各种不同需求。

1 系统设计

本设计由发送板和接收板2个部分组成。发送板实现的功能是:将4路无压缩视频信号和1路音频信号进行高分辨率数字化,再与1路数据信号一起形成高速多路正向数字流通过CPLD器件,运用Verilog HDL语言编程,实现正向数据的一次复接,并运用LVDS技术将复接后的数据转换为高速差分信号后通过光电一体模块进行发送。接收板运用LVDS技术将接收到的混合信号进行低速分接,并通过CPLD器件二次分接,恢复视频、音频和数据信号,再进行数模、电平转换后,发送到相应的端口。发送板和接收板结构设计框图及所用芯片分别如图1和图2所示。

CPLD是整个系统的核心,选择Altera公司MAXⅡ器件系列的EPM570T100C5芯片,该器件系列是一种非易失性、即用性可编程逻辑系列,是所有CPLD系列产品中成本最低、功耗最小和密度最高的器件。

2 硬件设计

综合传输系统的硬件设计主要包括CPLD核心器件、视频音频数据信号采集、处理和电平转换模块、LVDS串化/解串化模块以及信号的电光、光电转换模块。

2.1 视频模块

发送端视频模块由摄像头采集模拟视频信号,然后通过SGM9123芯片完成放大、滤波、钳位[2]等预处理,并进行模数转换,然后送入CPLD中完成数字信号的一次复接。光传输接收端视频模块实现的功能是将由CPLD输出的数字信号送入TLC5602和SGM9123芯片进行数模转换、视频放大和低通滤波,最后转换成模拟信号送到监控设备上。

发送端和接收端的视频处理模块[3]原理框图分别如图3和图4所示。

视频信号为模拟低频信号,为得到CPLD所需的数字信号,必须经过放大、滤波和模数转换。模拟信号中包含交流和直流分量,经过放大器时,由于其中耦合电容的影响,信号会失去直流部分。视频信号失去直流部分,图像的同步电平将不能固定在同一电平上,同步头将随图像的变化而变化。所以为了使其不受图像变化的影响,必须恢复直流分量,使同步头钳制在同一电平上。SGM9123是一个具有钳位功能,内置带宽为8 MHz的低通滤波器和6 dB增益放大电路的三通道视频缓冲器,因此发送端和接收端的视频驱动电路都采用此芯片。模数和数模转换芯片则采用TLC5510和TLC5602,它们是8 bit、低功耗的转换器。图5为2路视频发送原理图。

2.2 音频和数据模块

数据信号利用RS-232通信接口传输到数据模块发送端,数据模块发送端和接收端通过MAX232[4]芯片进行转换,将计算机串口信号电平和CPLD电平相互转换,以达到计算机和CPLD可以通信的电平标准。图6为1路数据发送原理图。

发送端音频模块是将采集到的音频信号传输至音频编码器,编码后的数字信号接入CPLD;接收端则是对称相反的过程。发送端和接收端的音频处理芯片都采用AKM4550,它是一款低电压,左、右声道各16 bit的A/D和D/A便携式数字音频系统转换器。

2.3 LVDS串化/解串设计

LVDS串化/解串芯片分别采用SN65LV1023和SN65LV1224,它们是10 bit串行器/解串器芯片组,并且SN65LV1023和SN65LV1224成对使用。经CPLD芯片处理后的视频信号和音频及数据信号送入SN65LV1023开始串化过程,10 bit输入信号中低8 bit用于传输采样转化后的视频信号,1 bit用于传音频和数据混合信号,1 bit为控制位信号。输出的DOUT+和DOUT-送入光纤传输模块,解串过程则相反。图7为串化过程原理框图。

2.4 光电模块

发送端,信号经串化器二次复接后,所形成的高速数字差分信号通过光电转化器转换成光信号并通过光纤进行传输。接收端则把光纤传来的信号再转化为电信号,然后送入解串器作进一步处理。

本设计中采用的是1.25 Gbit/s与84 Mbit/s速率不对称单模单纤光收发一体模块,它可以通过单根光纤实现双向工作,单电源+3.3 V/+5 V供电,发射器件可选用工作波长为1 310 nm或1 550 nm的FP、DFB激光器。

3 软件设计

软件设计利用Verilog HDL语言进行编程[5],使CPLD实现所需功能。主要包括:各信号模块初始化、提供时钟信号、处理采样数据、完成串行数据与并行数据的转换以及扰码/解扰码[6]等。图8和图9是发送端和接收端程序流程图。

3.1 发送端并/串数据转换

发送端的视频信号转换频率为15 MHz,而CPLD采样频率60 MHz。通过对60 MHz进行四分频,得到4路15 MHz信号,因而可完成4路视频信号串行输入,并将4路视频数据合并为1路数据流,共8 bit,与8 bit扰码对应位异或后接至串化器的8个输入端口。同样,1路音频信号经过编码后和1路数据合并,与1 bit扰码异或后接至串化器的另一个输入端口。串化器最后一个控制口依次输入00110011…,此信号用来识别视频各路数据输入,便于在接收端分离4路视频信号。音频数据时钟为32 kHz,数据波特率为9 600 baud。发送端时序图如图10所示,其中,fold_out表示加扰码前视频和音频数据混合信号输出的数据流,p_serial_dtout表示加扰码后输出的数据流。

3.2 接收端串/并数据转换

P_data_in是解串器一次分接后输入CPLD的低速数字信号,其时钟安排与发送端相同。根据时钟信号的不同,可分出视频、音频和数据信号,并将其对应送入相应处理模块。图11为接收端时序图,图12为将时钟周期缩小后音频数据时序图。

3.3 扰码/解扰码设计

扰码的作用是对输入信号进行随机化处理,以减少数据的连“0”和连“1”数目,确保接收端的位同步提取。同时还可以扩展基带信号频谱,起到加密效果。因此,需要对传输数据在发送端进行加扰,在接收端进行解扰。扰码结构框图如图13所示。

扰码信号通过循环移位寄存器产生,而扰码器的结构则由扰码生成多项式决定。本设计中使用的扰码生成多项式为x4+x1+1。图14所示是由该生成多项式确定的扰码器结构框图。

设扰码寄存器初始值为R0={r${}_0^0$,r${}_1^0$,r${}_2^0$,r${}_3^0$},在时刻t的状态为Rt={r${}_0^t$,r${}_1^t$,r${}_2^t$,r${}_3^t$}。由循环移位寄存器的结构可知Rt和Rt+1有如下关系:

r${}_0^{t+1}$=r${}_0^t$+r${}_0^t$,r${}_1^{t+1}$=r${}_0^t$,r${}_2^{t+1}$=r${}_1^t$,r${}_3^{t+1}$=r${}_2^t$

设计中假设初始值为1010,由上式可知,下一值为1101,一直到第9个值为1000。取各组值的末位为第1个9 bit扰码信号,然后初始值会变成下一个时刻的值,经过不间断的循环,产生一系列9 bit数据扰码。图15为扰码程序流程图。

4 结束语

本文所设计的综合传输系统,以CPLD为核心,传输性能稳定,便于调试和升级。SGM9123等多功能芯片的选择、对称原则的设计布线,简化了硬件电路的设计,降低了成本。同时运用LVDS技术,完成了图像、声音和计算机发出的操作指令的传输。经过实验测试,图像传输稳定,声音传输清晰,计算机操作指令传输无乱码和丢字现象,指令正确。

摘要：以CPLD为核心器件,根据当前实际需要,设计了4路视频、1路数据和1路音频的综合传输系统。给出了设计思想,对多个模块的设计进行了论证和阐述,完成了硬件设计和软件设计。通过制作样机,完成所有设计功能,经过实验测试,图像传输稳定,声音传输清晰,效果理想。

关键词：CPLD,视频模块,RS-232,扰码

参考文献

[1]蒋东初,李玉山.LVDS在高速数字系统中的应用研究[J].现代电子技术,2009,32(7):147-150.

[2]姜鹏,何毅.应用CPLD的数字光端机的设计与实现[J].自动化仪表,2011,32(1):80-82.

[3]王德胜,康令洲.基于FPGA的实时图像采集与预处理[J].电视技术,2011,35(3):32-35.

[4]任安虎,张燕.一种实用光端机的设计与实现[J].电子设计工程,2010,18(9):55-58.

[5]潘松,黄继业,潘明.EDA技术实用教程—Verilog HDL版[M].4版.北京:科学出版社,2010.