主頁（http://m.by236.com）：監控領域視頻發展軌跡(3)

    網絡虛擬矩陣和傳統模擬矩陣不同，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，以網絡視頻服務器代替模擬矩陣主機，以基于TCP/IP協議的IP網代替模擬總線（或模擬視頻總線結合IP控制總線），以數字高速處理芯片代替模擬電開關，運用高速處理芯片的運算完成視頻從輸入到輸出的切換。

    網絡虛擬矩陣則是以IP網為媒質，基于TCP/IP協議，通過網絡視頻服務器完成視頻的調度。我們可以將整個IP視頻專網看作是一個巨大的矩陣交換系統，其基本硬件則是由視頻編碼設備、視頻解碼設備以及網絡交換機、路由器組成。另外視頻編碼、解碼過程也可以由軟件來完成，所以網絡虛擬矩陣可能并不是一個具體的硬件設備，而只是一個具有特定功能的系統。

網絡虛擬矩陣的問題
    網絡虛擬矩陣作為一種數字矩陣技術，充分發揮了數字技術的優勢，在很多方面解決了模擬矩陣技術無法解決的難題，如視頻的無損交換、復制與存儲，支持任意網絡拓撲結構等等，但是這種數字矩陣技術遠非完善：

    首先，網絡虛擬矩陣技術是基于IP網的，限于網絡帶寬的限制，必須在模擬視頻數字化的過程中對視頻信號進行數字壓縮。視頻數字壓縮技術的產生，主要基于視頻應用需求與下列條件的限制。首先來自節省存儲空間的要求，其次是數字傳輸系統帶寬的限制。也可以說，選用視頻數字壓縮技術，通常是在外在條件的限制下不得已而為之的手段。其次，這種數字矩陣技術都是基于壓縮視頻，而目前的壓縮算法基本上基于DCT的技術，無論是MPEG-2還是MPEG-4等，都還沒有根本性的進展，當網絡帶寬得不到保證時不可避免地會產生馬賽克等問題。其在圖像質量、延遲、帶寬占用等各方面都還需要進一步改進。

    另外，這種數字矩陣技術還需要考慮IP網本身的問題。因為現用的IPV4網絡技術20世紀70年代設計的，無論從計算機本身的發展還是從因特網規模和網絡傳輸速率以及32bit地址來看，IPV4都已經很不適用了。并且IPV4在設計之初也沒有考慮到視頻業務，視頻基于IP傳輸并沒有對視頻做額外的處理，僅僅只是將視頻流打包成IP包，由網絡設備（交換機、路由器等）對承載視頻的IP包進行數據交換。例如IP網的傳輸采用的是TCP/IP協議，TCP協議具有差錯控制重傳機制，即數據包發送后在指定的時間內沒有收到確認信息，認為數據丟失了，需要重傳數據包。可以看出TCP協議針對的是非實時業務的數據，保證數據的正確性，而對于實時業務的數據如視頻、音頻顯然是不適用的。當前IP網上傳輸視頻、音頻采用的基本上是UDP協議，是一種面向無連接的協議，采用大塊數據報形式連續發送數據而不必等待確認信息，非常適合視頻、音頻在IP網絡上傳輸。但是正是由于他的無連接性，數據報在傳輸過程中丟失了，導致接收端接收的信息不完整，比如視頻就會出現跳幀、丟幀甚至是黑屏。而且當網絡比較擁擠時，數據報不能按時到達，會出現視頻畫面的停滯等現象。有些網絡虛擬矩陣在UDP的基礎上采用了RTP/RTCP協議，他是一種帶寬資源預留協商協議，目的是讓網絡為其保證一定的帶寬，或者偵測網絡帶寬使用情況而相應的降低碼流，保證數據的實時性而損失視頻質量。而預留帶寬需要網絡上的所有設備都具備此項功能，這是很難做到的。綜上所述，可以看到網絡虛擬矩陣的性能完全依賴于IP網絡，而IP網絡本身由于根本不是為象視頻、音頻這樣的實時業務傳輸設計的，導致了在實際應用中許多不盡人意的地方，包括圖像的質量、實時性、延遲抖動等，這些問題是網絡虛擬矩陣本身無法解決的。

    所以網絡虛擬矩陣的突破必須期待下一代允許對網絡資源進行預分配，支持實時圖像并保證一定的帶寬和延時的以IPV6為代表的新型網絡技術的應用。

非壓縮數字視頻技術
    從2001年起，市場對數字光傳輸系統帶寬的要求越來越高，產品應用領域越來越寬，寬帶數字光傳輸器件以及高速數字總線技術也得到了日新月異突飛猛進的發展。一種新的數字化視頻傳輸交換系統走上舞臺。這種技術是將模擬視頻進行數字化編碼，但不做壓縮，數字化后的視頻信號則可通過系統的數字背板總線進行交換、復制等處理。由于數字視頻信號并未經過壓縮處理，所占用帶寬很大，如8bit編碼的數字視頻就達到120M左右，因此這種系統和系統間的信號傳輸就不可能通過百兆、千兆這種IP網進行。而光纖傳輸則具有超大的傳輸容量，所以非壓縮數字視頻和光纖傳輸就很好的結合起來。

    上述根據非壓縮數字視頻的傳輸與交換原理，推出的數字視頻網絡交換平臺，也稱為交換式光纖數字矩陣，與傳統的視頻傳輸系統和視頻交換系統相比，在技術上是一個質的飛躍。

    其從根本上解決了傳統的矩陣系統在大型視頻聯網中所固有的弊端：從前端的視頻數字化接入開始，通過光纖傳輸至監控中心，無論經過多少級視頻聯網的傳輸、切換，全部是數字化處理視頻，只有在顯示的時候進行數模轉換，避免了傳統模式下光端機—矩陣—光端機—矩陣等模擬轉數字/數字轉模擬的頻繁轉換，保證視頻的多級無損傳輸與交換。將視頻的光纖傳輸與矩陣的切換融為一體，尤其是引入了數字背板交換總線的設計理念，無論多少級的視頻聯網結構，只進行一次模數/數模轉換，從而保證視頻的高畫質。

    值得注意的是，目前市面上有些廠家簡單將數字光端機和矩陣系統組合在一起，即將光端機的接收端置于矩陣內，以實現矩陣的光、電兩種接入方式，但從光端機接收端出來并輸入至切換系統的依然是模擬視頻信號，其矩陣的交換還是通過模擬電開關來實現的。這并不是真正意義上的非壓縮數字矩陣。

    此外，交換式光纖數字矩陣不僅僅是功能強大的、具有數字背板交換總線功能的交換式數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、以太網數據、低速數據及開關量信號的基于視頻的多媒體業務的傳輸解決方案。

該交換式光纖數字矩陣系統的基本特點：
1、全數字路由與交換
    系統采用視頻非壓縮技術，從前端的業務接入層到匯聚傳輸層全數字化寬帶傳輸，保證任意級聯后視頻的無衰減、無失真。同時，獨特的數字背板總線設計，吞吐量高達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。
(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮)