在監(jiān)控系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)將監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像快速、準(zhǔn)確、清晰地傳輸呢？視頻信息處理一般由視頻采集、視頻傳輸、視頻管理以及視頻顯示四部分組成。因此，圍繞這四個(gè)部分，人們開發(fā)出了多種技術(shù)手段，在此我們主要從技術(shù)的角度和大家簡(jiǎn)單地探討一下監(jiān)控領(lǐng)域中視頻傳輸和管理這兩方面的發(fā)展軌跡。

    在監(jiān)控系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)將監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像快速、準(zhǔn)確、清晰地傳輸呢？視頻信息處理一般由視頻采集、視頻傳輸、視頻管理以及視頻顯示四部分組成。因此，圍繞這四個(gè)部分，人們開發(fā)出了多種技術(shù)手段，在此我們主要從技術(shù)的角度和大家簡(jiǎn)單地探討一下監(jiān)控領(lǐng)域中視頻傳輸和管理這兩方面的發(fā)展軌跡。

近距離傳輸和模擬交換
    20世紀(jì)80年代，視頻監(jiān)控在我國(guó)民用領(lǐng)域興起，此時(shí)視頻圖像的傳輸方式比較單一，都是采用視頻同軸電纜將視頻圖像從前端監(jiān)控點(diǎn)傳回監(jiān)控中心，并逐個(gè)顯示在監(jiān)視器上。但后來，隨著監(jiān)控點(diǎn)的增多問題隨之顯現(xiàn)出來：視頻顯示設(shè)備也大幅增多、管理人員也增加了。

    那么，為了方便管理，又引入了視頻矩陣交換技術(shù)，即將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道。視頻矩陣的出現(xiàn)，解決了大量視頻圖像的顯示、切換調(diào)看和分配共享等問題。不過當(dāng)時(shí)的視頻矩陣遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上有完善的視頻管理切換功能，僅僅只是非常簡(jiǎn)單的矩陣切換器。

    有了視頻采集系統(tǒng)（攝像機(jī)）、視頻傳輸系統(tǒng)（視頻電纜傳輸）、視頻管理系統(tǒng)（矩陣）和視頻顯示系統(tǒng)（監(jiān)視器），一個(gè)可供監(jiān)視使用的、具備基本功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)就搭建起來了。

    當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)不管是上世紀(jì)80年代、還是現(xiàn)在，都是一個(gè)基本的、但又是成熟的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是依賴同軸電纜只能在較近的距離內(nèi)傳輸視頻信號(hào)；以模擬方式完成圖像的切換、記錄和顯示；圖像質(zhì)量缺少保障、易受干擾；監(jiān)管比較單一只能集中在一個(gè)控制室內(nèi)等。而其中通過同軸電纜傳輸視頻信號(hào)帶來的缺點(diǎn)尤為突出。視頻信號(hào)通過同軸電纜傳輸有以下先天的缺陷：

    首先，視頻信號(hào)在同軸電纜傳輸過程中衰減較大，衰減的程度與傳輸距離有關(guān)。且視頻信號(hào)的頻率不同，衰減量也不同，頻率越高衰減越大，由此造成圖像頻譜失真，所以采用同軸電纜來進(jìn)行遠(yuǎn)距離圖像傳輸就不能保證圖像質(zhì)量。

    其次，隨著各種大功率電器設(shè)備日益增加，電磁干擾越來越多，這些干擾頻率一般在4MHz以下，而采用視頻基帶利用同軸電纜來傳輸0～6MHz圖像信號(hào)，所用帶寬完全在干擾頻帶之內(nèi)，因此采用同軸電纜來傳輸視頻圖像抗干擾能力甚差，受干擾的圖像容易產(chǎn)生斜紋、網(wǎng)紋、雪花及重影，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。

    此外，同軸電纜使用銅質(zhì)金屬材料，信號(hào)易被竊聽、傳輸線路易被盜，以及線路導(dǎo)電，所以有較大的安全隱患。 [nextpage]

    不過，雖然同軸電纜具有上述諸多缺陷，但其仍然在現(xiàn)今的監(jiān)控系統(tǒng)中被廣泛地應(yīng)用。

    特別是現(xiàn)在又出現(xiàn)了很多新的銅纜視頻傳輸技術(shù)，例如雙絞線視頻傳輸，在傳輸線路的兩端加裝較為便宜的雙絞線傳輸設(shè)備后，傳輸距離可達(dá)1000～2000米，由于雙絞線抗電磁干擾能力強(qiáng)，圖像傳輸質(zhì)量比同軸電纜好。此外還有同軸電纜共纜傳輸方式，這種方式可在一根電纜上傳輸數(shù)十路視頻信號(hào)，其傳輸距離和圖像質(zhì)量也比傳統(tǒng)的同軸電纜傳輸方式強(qiáng)許多（如傳輸距離可達(dá)2000米；其將視頻信號(hào)搬移到112 MHz以上的高頻載波傳輸，可避開常見干擾頻率），不過，采用這種方式也得在傳輸線路兩端加裝價(jià)格較高的共纜傳輸設(shè)備。

    另外，早期的視頻矩陣是功能簡(jiǎn)單的矩陣切換器，僅具有視頻切換功能，切換器也常常是固定配置的，如8路切換器、16路切換器等，容量有限且很難做到方便地?cái)U(kuò)充。模擬視頻切換器是基于模擬技術(shù)的電子開關(guān)技術(shù)，可分為輸入、輸出和控制三組模塊，通過電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)視頻從輸入通道到輸出通道的切換。

    此時(shí)，我們無法做到遠(yuǎn)距離大容量的視頻傳輸，也無法做到多中心多級(jí)聯(lián)網(wǎng)，視頻傳輸距離和容量以及矩陣聯(lián)網(wǎng)的瓶頸都限制了監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模。所以監(jiān)控系統(tǒng)要想發(fā)展首先必須解決這兩個(gè)問題。

遠(yuǎn)距離傳輸和多級(jí)聯(lián)網(wǎng)
    到了90年代，隨著對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求的提高以及視頻監(jiān)控應(yīng)用的進(jìn)一步普及，視頻技術(shù)也有了飛速發(fā)展，不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸，還實(shí)現(xiàn)了視頻聯(lián)網(wǎng)。

遠(yuǎn)距離視頻傳輸
    解決視頻遠(yuǎn)距離傳輸靠的是利用光纖傳輸視頻。光纖傳輸視頻具有傳輸距離遠(yuǎn)、容量大、不受電磁干擾、保密性強(qiáng)、傳輸質(zhì)量好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

    光纖傳輸設(shè)備就是光端機(jī)，初期的光端機(jī)是模擬光端機(jī)，即采用模擬調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相的方式將視頻信號(hào)（音頻、數(shù)據(jù)等）調(diào)制在某一載頻上，通過發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行光纖傳輸，然后通過另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻（音頻、數(shù)據(jù)等）信號(hào)。

    模擬光端機(jī)的出現(xiàn)填補(bǔ)了遠(yuǎn)距離視頻傳輸領(lǐng)域的空白，但基于模擬視頻技術(shù)，瓶頸逐漸凸現(xiàn)：

1、傳輸容量不足，且大容量傳輸代價(jià)過高
    隨著光端機(jī)大量的應(yīng)用于高速公路以及城市道路交通監(jiān)控系統(tǒng),模擬光端機(jī)的單芯傳輸容量依然不足，同時(shí)，由于粗波分復(fù)用光器件的價(jià)格昂貴，導(dǎo)致大容量光端機(jī)，特別是在超過8路視頻的時(shí)候，傳輸代價(jià)大幅度上揚(yáng)。如何提高單波段的傳輸容量成為問題的關(guān)鍵。

2、視頻聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)瓶頸
    大家知道，模擬視頻信號(hào)易受干擾，易衰減，模擬復(fù)用光端機(jī)就是利用調(diào)頻技術(shù)，在傳輸流上加載額外的通道，但這需要光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)后才能完成加載。重復(fù)的光／電轉(zhuǎn)換，使得電噪聲累積，直接影響圖像質(zhì)量。這個(gè)問題在大型視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中格外突出。

3、信號(hào)的質(zhì)量問題
    模擬視頻技術(shù)的發(fā)展已接近極限，模擬光端機(jī)的信號(hào)傳輸質(zhì)量難以提升。以視頻信號(hào)的信噪比這個(gè)影響光端機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)為例，比較好的國(guó)外品牌以及部分國(guó)內(nèi)品牌的模擬光端機(jī)的視頻信噪比可以達(dá)到50dB，但再想提高就難了。還有模擬信道之間的互相干擾也是難以徹底解決的痼疾。

    此外，模擬光端機(jī)還存在制造復(fù)雜、調(diào)試維修麻煩等問題。如何進(jìn)一步開發(fā)出新的光端機(jī)技術(shù)，是業(yè)界人士關(guān)注的焦點(diǎn)。[nextpage]

    2001～2003年，隨著寬帶數(shù)字光傳輸器件技術(shù)以及數(shù)字視頻技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字光端機(jī)開始走向市場(chǎng)。

    數(shù)字光端機(jī)是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨率數(shù)字化，形成高速數(shù)字流，然后將多路數(shù)字流進(jìn)行復(fù)用，通過發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行發(fā)射；另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行接收，，恢復(fù)成各路數(shù)字化信號(hào)，再通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換恢復(fù)成模擬視頻、音頻、數(shù)據(jù)。

    把模擬信號(hào)先進(jìn)行數(shù)字化處理后再進(jìn)行傳輸是光端機(jī)技術(shù)質(zhì)的飛躍性發(fā)展。數(shù)字光端機(jī)不僅能解決前面所說的模擬光端機(jī)的諸多問題，并且還具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)：

傳輸容量大，業(yè)務(wù)種類多
傳統(tǒng)的模擬光端機(jī)之所以被打敗是因?yàn)槟M光端機(jī)自身的缺陷造成的，它傳輸?shù)男盘?hào)容量有限，不能充分利用光纖的帶寬；傳輸?shù)男盘?hào)種類也比較單一，也就是視頻、音頻、RS-232、RS－422等低速數(shù)據(jù)等幾種信號(hào)，而數(shù)字光端機(jī)能夠更好的利用光纖帶寬資源，能夠傳輸更大容量的信號(hào)，例如，按照模擬視頻技術(shù)的普遍水平，模擬光端機(jī)最多可在一芯光纖上傳輸32路視頻信號(hào)，而數(shù)字光端機(jī)的傳輸容量能達(dá)到單纖傳輸上百路的非壓縮視頻，并且針對(duì)應(yīng)用的多樣化的需求，數(shù)字光端機(jī)可以傳輸視頻、音頻、低速數(shù)據(jù)、IP數(shù)據(jù)流、電話語音、E1信號(hào)、開關(guān)量等等各種信號(hào)，這極大地豐富了光端機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)種類。所以傳輸容量的提升，提高了光纖帶寬的利用率，降低了傳輸系統(tǒng)的成本，提高了性價(jià)比。

信號(hào)質(zhì)量好
    還是以信噪比指標(biāo)為例，視頻圖像的信噪比指標(biāo)在8bit分辨量化級(jí)的情況下可以輕松達(dá)到60dB，在10bit分辨量化級(jí)的情況下甚至可以達(dá)到70dB。再者，由于將傳輸信號(hào)數(shù)字化，也避免了模擬光端機(jī)傳輸中傳輸通道之間相互干擾的問題。此外，數(shù)字光端機(jī)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，不存在模擬信號(hào)那樣的衰減，經(jīng)過無損中繼理論上的傳輸距離達(dá)到無限遠(yuǎn)。

提供新技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)
    將模擬信號(hào)數(shù)字化，使得光端機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方面發(fā)展成為可能；同時(shí)，和其他眾多數(shù)字化設(shè)備一樣，數(shù)字光端機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自身的監(jiān)控和管理成也為可能。所以，信號(hào)數(shù)字化為光端機(jī)引入更多的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)以及新概念提供了根本基礎(chǔ)。

視頻多級(jí)聯(lián)網(wǎng)
    初期的模擬矩陣的應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單，只是作為獨(dú)立系統(tǒng)的核心管理控制設(shè)備使用，不過其可擴(kuò)充的積木式的模塊化結(jié)構(gòu)、支持任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方式以及提供增值開發(fā)的友好界面都給以后視頻監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展提供了保障。

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為視頻管理系統(tǒng)的核心——矩陣，也在容量、聯(lián)網(wǎng)性能以及功能的擴(kuò)展上有了很大的提高。

    單就聯(lián)網(wǎng)性來說，矩陣的聯(lián)網(wǎng)使得人們對(duì)視頻資源共享的迫切需求得到滿足。初期的矩陣系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)是通過232/422低速數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣主機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊的，但是其缺陷不容忽視：232/422數(shù)據(jù)的傳輸速率低、節(jié)點(diǎn)不能任意編號(hào)，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受到限制、系統(tǒng)設(shè)置繁瑣與不支持遠(yuǎn)程管理加大了系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)的整體工作量；控制信號(hào)傳輸過程中一旦產(chǎn)生誤碼、錯(cuò)誤報(bào)警的連鎖反應(yīng)也會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以，很多廠家開發(fā)出了模擬/數(shù)字相結(jié)合的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，即視頻總線還是通過傳統(tǒng)方式傳輸（遠(yuǎn)距離用光端機(jī)，近距離用電纜線），但在矩陣主機(jī)上開發(fā)出IP聯(lián)網(wǎng)功能，即聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)則走IP通道。雖然這樣可以很好地避免上面所提到的232/422數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的諸多問題，但其交換原理還是基于模擬切換，該系統(tǒng)的核心還是模擬矩陣。[nextpage]

    矩陣在功能的擴(kuò)展上，由于部分國(guó)內(nèi)公司已完成了矩陣、矩陣主機(jī)、管理軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以及矩陣和前端解碼器、多媒體控制終端、存儲(chǔ)等其他外設(shè)的無縫連接和集成，形成了具有中國(guó)特色的數(shù)/模結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)。在功能上，除了傳統(tǒng)的切換、輪巡、云臺(tái)控制、報(bào)警處理、日志查詢、權(quán)限管理等功能外，還開發(fā)出電子地圖、錄像管理等諸多貼近客戶實(shí)際需求的功能。

    雖然模擬矩陣經(jīng)過近10年的發(fā)展完善，并通過其穩(wěn)定的表現(xiàn)、簡(jiǎn)易的操作維護(hù)占據(jù)市場(chǎng)主流，但模擬視頻技術(shù)的發(fā)展已接近極限，基于模擬視頻技術(shù)的瓶頸，并隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)模式的問題也就暴露出來：

    一個(gè)以模擬視頻為主的應(yīng)用系統(tǒng)的搭建需要加入多種的大量的中間接入設(shè)備。光端 機(jī)、矩陣、視分器等等，而這些設(shè)備又可能是不同的品牌、不同的型號(hào)以及不同的品質(zhì)，這樣就導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)過于復(fù)雜，無法做到統(tǒng)一、方便和有效的管理。

    視/音頻信號(hào)需要經(jīng)過多次的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，圖像質(zhì)量無法得到保證。模擬的視頻信號(hào)每經(jīng)過一次傳統(tǒng)模擬矩陣都產(chǎn)生一定的損耗，這樣，在系統(tǒng)規(guī)模較大，需要對(duì)輸入輸出擴(kuò)容或多點(diǎn)/多級(jí)聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候，信號(hào)的衰減就成為了系統(tǒng)性能的瓶頸。

    所以模擬矩陣在面對(duì)大規(guī)模的、多級(jí)別遠(yuǎn)距離聯(lián)網(wǎng)等諸多問題顯得力不從心，這使得人們不得不去開發(fā)新型的矩陣技術(shù)。

全數(shù)字化以及傳輸和管理的統(tǒng)一
    隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控領(lǐng)域的視頻技術(shù)也進(jìn)入了數(shù)字化階段，這使得傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的傳輸和管理兩大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。不過此時(shí)，視頻數(shù)字化技術(shù)卻向兩個(gè)截然不同的方向發(fā)展了。

    視頻實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，首先出現(xiàn)的是壓縮數(shù)字視頻技術(shù)，它將視頻業(yè)務(wù)置于IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，所以我們也將其稱為IP數(shù)字視頻技術(shù)。但基于IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制，必須將數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮處理，即以犧牲圖像質(zhì)量（延時(shí)、誤碼、丟幀等）來完成視頻的數(shù)字化。

    然而近兩年寬帶非壓縮數(shù)字視頻技術(shù)的進(jìn)步，使得我們可以將視頻業(yè)務(wù)置于光纖網(wǎng)絡(luò)上，基于光纖網(wǎng)絡(luò)的超高帶寬，我們無需對(duì)視頻做壓縮處理了。

下面我們就視頻數(shù)字化的兩個(gè)方向來做分析：
壓縮數(shù)字視頻技術(shù)
    2000年后，隨著數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字產(chǎn)品逐漸大量進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)上述模擬矩陣系統(tǒng)的諸多問題，人們提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的全數(shù)字化矩陣概念。

    網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣和傳統(tǒng)模擬矩陣不同，它以視頻壓縮模塊（或視頻編碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸入模塊，以視頻解壓縮模塊（或視頻解碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸出模塊，以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器代替模擬矩陣主機(jī)，以基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)代替模擬總線（或模擬視頻總線結(jié)合IP控制總線），以數(shù)字高速處理芯片代替模擬電開關(guān)，運(yùn)用高速處理芯片的運(yùn)算完成視頻從輸入到輸出的切換。

    網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣則是以IP網(wǎng)為媒質(zhì)，基于TCP/IP協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器完成視頻的調(diào)度。我們可以將整個(gè)IP視頻專網(wǎng)看作是一個(gè)巨大的矩陣交換系統(tǒng)，其基本硬件則是由視頻編碼設(shè)備、視頻解碼設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器組成。另外視頻編碼、解碼過程也可以由軟件來完成，所以網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣可能并不是一個(gè)具體的硬件設(shè)備，而只是一個(gè)具有特定功能的系統(tǒng)。[nextpage]

網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的問題
    網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣作為一種數(shù)字矩陣技術(shù)，充分發(fā)揮了數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在很多方面解決了模擬矩陣技術(shù)無法解決的難題，如視頻的無損交換、復(fù)制與存儲(chǔ)，支持任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等等，但是這種數(shù)字矩陣技術(shù)遠(yuǎn)非完善：

    首先，網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣技術(shù)是基于IP網(wǎng)的，限于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，必須在模擬視頻數(shù)字化的過程中對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字壓縮。視頻數(shù)字壓縮技術(shù)的產(chǎn)生，主要基于視頻應(yīng)用需求與下列條件的限制。首先來自節(jié)省存儲(chǔ)空間的要求，其次是數(shù)字傳輸系統(tǒng)帶寬的限制。也可以說，選用視頻數(shù)字壓縮技術(shù)，通常是在外在條件的限制下不得已而為之的手段。其次，這種數(shù)字矩陣技術(shù)都是基于壓縮視頻，而目前的壓縮算法基本上基于DCT的技術(shù)，無論是MPEG-2還是MPEG-4等，都還沒有根本性的進(jìn)展，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬得不到保證時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生馬賽克等問題。其在圖像質(zhì)量、延遲、帶寬占用等各方面都還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

    另外，這種數(shù)字矩陣技術(shù)還需要考慮IP網(wǎng)本身的問題。因?yàn)楝F(xiàn)用的IPV4網(wǎng)絡(luò)技術(shù)20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的，無論從計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展還是從因特網(wǎng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率以及32bit地址來看，IPV4都已經(jīng)很不適用了。并且IPV4在設(shè)計(jì)之初也沒有考慮到視頻業(yè)務(wù)，視頻基于IP傳輸并沒有對(duì)視頻做額外的處理，僅僅只是將視頻流打包成IP包，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器等）對(duì)承載視頻的IP包進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。例如IP網(wǎng)的傳輸采用的是TCP/IP協(xié)議，TCP協(xié)議具有差錯(cuò)控制重傳機(jī)制，即數(shù)據(jù)包發(fā)送后在指定的時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)信息，認(rèn)為數(shù)據(jù)丟失了，需要重傳數(shù)據(jù)包。可以看出TCP協(xié)議針對(duì)的是非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的正確性，而對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)如視頻、音頻顯然是不適用的。當(dāng)前IP網(wǎng)上傳輸視頻、音頻采用的基本上是UDP協(xié)議，是一種面向無連接的協(xié)議，采用大塊數(shù)據(jù)報(bào)形式連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)而不必等待確認(rèn)信息，非常適合視頻、音頻在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。但是正是由于他的無連接性，數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中丟失了，導(dǎo)致接收端接收的信息不完整，比如視頻就會(huì)出現(xiàn)跳幀、丟幀甚至是黑屏。而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較擁擠時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)不能按時(shí)到達(dá)，會(huì)出現(xiàn)視頻畫面的停滯等現(xiàn)象。有些網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣在UDP的基礎(chǔ)上采用了RTP/RTCP協(xié)議，他是一種帶寬資源預(yù)留協(xié)商協(xié)議，目的是讓網(wǎng)絡(luò)為其保證一定的帶寬，或者偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬使用情況而相應(yīng)的降低碼流，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性而損失視頻質(zhì)量。而預(yù)留帶寬需要網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都具備此項(xiàng)功能，這是很難做到的。綜上所述，可以看到網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的性能完全依賴于IP網(wǎng)絡(luò)，而IP網(wǎng)絡(luò)本身由于根本不是為象視頻、音頻這樣的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸設(shè)計(jì)的，導(dǎo)致了在實(shí)際應(yīng)用中許多不盡人意的地方，包括圖像的質(zhì)量、實(shí)時(shí)性、延遲抖動(dòng)等，這些問題是網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣本身無法解決的。

    所以網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的突破必須期待下一代允許對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行預(yù)分配，支持實(shí)時(shí)圖像并保證一定的帶寬和延時(shí)的以IPV6為代表的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。

非壓縮數(shù)字視頻技術(shù)
    從2001年起，市場(chǎng)對(duì)數(shù)字光傳輸系統(tǒng)帶寬的要求越來越高，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬，寬帶數(shù)字光傳輸器件以及高速數(shù)字總線技術(shù)也得到了日新月異突飛猛進(jìn)的發(fā)展。一種新的數(shù)字化視頻傳輸交換系統(tǒng)走上舞臺(tái)。這種技術(shù)是將模擬視頻進(jìn)行數(shù)字化編碼，但不做壓縮，數(shù)字化后的視頻信號(hào)則可通過系統(tǒng)的數(shù)字背板總線進(jìn)行交換、復(fù)制等處理。由于數(shù)字視頻信號(hào)并未經(jīng)過壓縮處理，所占用帶寬很大，如8bit編碼的數(shù)字視頻就達(dá)到120M左右，因此這種系統(tǒng)和系統(tǒng)間的信號(hào)傳輸就不可能通過百兆、千兆這種IP網(wǎng)進(jìn)行。而光纖傳輸則具有超大的傳輸容量，所以非壓縮數(shù)字視頻和光纖傳輸就很好的結(jié)合起來。[nextpage]

    上述根據(jù)非壓縮數(shù)字視頻的傳輸與交換原理，推出的數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)交換平臺(tái)，也稱為交換式光纖數(shù)字矩陣，與傳統(tǒng)的視頻傳輸系統(tǒng)和視頻交換系統(tǒng)相比，在技術(shù)上是一個(gè)質(zhì)的飛躍。

    其從根本上解決了傳統(tǒng)的矩陣系統(tǒng)在大型視頻聯(lián)網(wǎng)中所固有的弊端：從前端的視頻數(shù)字化接入開始，通過光纖傳輸至監(jiān)控中心，無論經(jīng)過多少級(jí)視頻聯(lián)網(wǎng)的傳輸、切換，全部是數(shù)字化處理視頻，只有在顯示的時(shí)候進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，避免了傳統(tǒng)模式下光端機(jī)—矩陣—光端機(jī)—矩陣等模擬轉(zhuǎn)數(shù)字/數(shù)字轉(zhuǎn)模擬的頻繁轉(zhuǎn)換，保證視頻的多級(jí)無損傳輸與交換。將視頻的光纖傳輸與矩陣的切換融為一體，尤其是引入了數(shù)字背板交換總線的設(shè)計(jì)理念，無論多少級(jí)的視頻聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，只進(jìn)行一次模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換，從而保證視頻的高畫質(zhì)。

    值得注意的是，目前市面上有些廠家簡(jiǎn)單將數(shù)字光端機(jī)和矩陣系統(tǒng)組合在一起，即將光端機(jī)的接收端置于矩陣內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)矩陣的光、電兩種接入方式，但從光端機(jī)接收端出來并輸入至切換系統(tǒng)的依然是模擬視頻信號(hào)，其矩陣的交換還是通過模擬電開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。這并不是真正意義上的非壓縮數(shù)字矩陣。

    此外，交換式光纖數(shù)字矩陣不僅僅是功能強(qiáng)大的、具有數(shù)字背板交換總線功能的交換式數(shù)字視頻矩陣解決方案，更是一種高效的、靈活的用以傳輸視頻、音頻、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、低速數(shù)據(jù)及開關(guān)量信號(hào)的基于視頻的多媒體業(yè)務(wù)的傳輸解決方案。

該交換式光纖數(shù)字矩陣系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：
1、全數(shù)字路由與交換
    系統(tǒng)采用視頻非壓縮技術(shù)，從前端的業(yè)務(wù)接入層到匯聚傳輸層全數(shù)字化寬帶傳輸，保證任意級(jí)聯(lián)后視頻的無衰減、無失真。同時(shí)，獨(dú)特的數(shù)字背板總線設(shè)計(jì)，吞吐量高達(dá)5G-40G的背板總線帶寬，能夠提供大容量、高速率、無延遲的視頻傳輸、交換能力。

2、強(qiáng)大的組網(wǎng)功能
    支持任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：環(huán)型（自愈）、星型、總線型和混合型。完全滿足用戶從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的視頻聯(lián)網(wǎng)需求。

3、多業(yè)務(wù)的綜合傳輸平臺(tái)
    豐富的前端接入產(chǎn)品和種類齊全、功能完善的各種業(yè)務(wù)板卡共同完成多種業(yè)務(wù)的接入與傳輸，用戶可以根據(jù)需求選擇相應(yīng)功能的業(yè)務(wù)板卡實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、低速數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、電話等多業(yè)務(wù)的傳輸與交換。

4、良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性
    系統(tǒng)不僅可以通過光級(jí)聯(lián)方式無縫的擴(kuò)展系統(tǒng)的輸入，而且也可以通過電級(jí)聯(lián)方式平滑地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的輸出。兩種方式的擴(kuò)展無需更換原有的設(shè)備，最大限度保護(hù)用戶前期投資。

5、完善的網(wǎng)管系統(tǒng)
    網(wǎng)管系統(tǒng)功能強(qiáng)大，在統(tǒng)一的平臺(tái)上完成對(duì)最前端的接入設(shè)備到核心匯聚設(shè)備的監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)中各種設(shè)備進(jìn)行在線管理、維護(hù)、配置。實(shí)時(shí)在線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源帶寬，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)。

結(jié)語
    可以看出，不管是模擬矩陣，還是基于IP網(wǎng)的虛擬矩陣，目前在視頻聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中都存在各自的局限性，致使在實(shí)際的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中總是不盡人意。而該類交換式光纖數(shù)字矩陣作為一種全新的矩陣技術(shù)融合兩者之長(zhǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)的數(shù)字化，還具備模擬矩陣高質(zhì)量的視頻輸出，而且也具有IP矩陣和網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣靈活、方便的聯(lián)網(wǎng)特性。