安防视频监控技术支持资料.docx

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安防视频监控技术支持资料

一、光通信基础知识

1、 常见光波长（1310nm、1550nm、CWDM 波长）的传输损耗【理论值、工程应

用计算值】

常用的 G.652 的 1310nm 损耗典型值为 0.35dB/Km；1550nm 损耗典型值为 0.20dB/Km。

光纤的传输损耗是吸收损耗和限制损耗（散射损耗）的和。

吸收损耗就是把光纤的基底材料的复折射率——其虚部表征吸收——代入到亥姆霍兹方程

求解，得出传输常数，虚部就是吸收损耗。

不同的波长的复折射率通常不一样，一一求解

就是了。

限制损耗的算法比较难，通常来说都比较小，但也有些情况下不可忽略。

一般计算损耗都是依赖 matlab 等软件，用有限元法（FEM）或者时域有限差分法（FDTD）

求解。

限制损耗通常引入完美匹配层 PML 求解。

2、 常见的光纤线路故障排除的工具有哪些，如何通过这些工具来对光纤链路

状况进行判断

光功率计测试仪，光时域反射仪（OTDR）

第一，光纤收发器或光纤模块的指示灯和双绞线端口指示灯是否亮；

如收发器的光口（FX）指示灯不亮，请确定光纤链路是否交叉链接;光纤跳线一头是平行方

式连接;另一头是交叉方式连接。

如 A 收发器的光口（FX）指示灯亮、B 收发器的光口（FX）指示

灯不亮，则故障在 A 收发器端：

一种可能是：

A 收发器（TX）光发送口已坏，因为 B 收发器

的光口（RX）接收不到光信号;另一种可能是：

A 收发器（TX）光发送口的这条光纤链路有问题

（光缆或光线跳线可能断了）。

双绞线（TP）指示灯不亮，请确定双绞线连线是否有错或连接有误。

请用通断测试仪检测;

有的收发器有两个 RJ45 端口：

（To HUB）表示连接交换机的连接线是直通线;（To Node）表示连

接 交换机的连接线是交叉线;有的发器侧面有 MPR 开关：

表示连接交换机的连接线是直通

线方式;DTE 开关：

连接交换机的连接线是交叉线方式。

第二，用光功率计仪表检测

光纤收发器或光模块在正常情况下的发光功率：

多模 2Km：

-10db--18db 之间;单模 20 公里：

-8db--15db 之间;单模 60 公里：

-5db--12db 之间;如果在光纤收发器的发光功率在：

-30db--

45db 之间，那么可以判断这个收发器有问题。

第三，半/全双工方式是否有误

有的收发器侧面有 FDX 开关：

表示全双工;HDX 开关：

表示半双工。

第四，光缆、光纤跳线是否已断

a、光缆通断检测：

用激光手电、太阳光、发光体对着光缆接头或偶合器的一头照光;在另

一头看是否有可见光?

如有可见光则表明光缆没有断。

b、光纤连线通断检测：

用激光手电、太阳光等对着光纤跳线的一头照光;在另一头看是否

有可见光?

如有可见光则表明光纤跳线没有断。

3、 WDM/CWDM 的基本概念

WDM：

波分复用

DWDM：

密集波分复用

CWDM：

粗波分复用

CWDM 使用 1200~1700nm 的宽窗口，主要应用波长在 1550nm 的系统中，当然 1310nm 波长的

波分复用器也在研制之中。

粗波分复用（大波长间隔）器相邻信道的间距一般≥20nm，它的

波长数目一般为 4 波或 8 波，最多 16 波。

当复用的信道数为 16 或者更少时，由于 CWDM 系

统采用的 DFB 激光器不需要冷却，在成本、功耗要求和设备尺寸方面，CWDM 系统比 DWDM

系统更有优势，CWDM 越来越广泛地被业界所接受。

CWDM 无需选择成本昂贵的密集波分解复

用器和“光放” EDFA，只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继，因而成本大大下降。

如今，不少厂家已经能够提供具有 2~8 个波长的商用 CWDM 系统，它适合在地理范围不是特

别大、数据业务发展不是非常快的城市使用。

密集波分复用技术（DWDM）可以承载 8～160 个波长，而且随着 DWDM 技术的不断发展，其分

波波数的上限值仍在不断地增长，间隔一般 ≤1.6 nm，主要应用于长距离传输系统。

在所

有的 DWDM 系统中都需要色散补偿技术（克服多波长系统中的非线性失真——四波混频现象）。

在 16 波 DWDM 系统中，一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿，而在 40 波 DWDM 系统中，

必须采用色散斜率补偿光纤补偿。

DWDM 能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和

传输，为了保证有效传输，一根光纤转换为多根虚拟光纤。

采用 DWDM 技术，单根光纤可以

传输的数据流量高达 400 Gbit/s，随着厂商在每根光纤中加入更多信道，每秒太位的传输

速度指日可待。

4、 常见光接口有哪些，各有什么特点

SC 接口光纤收发器：

形状：

方口

特点：

连接方便，直接插拔。

应用：

由于他的连接的方便性，一般应用于电信，民营市场，企业，对环境没有严格要求

的场合

FC 接口光纤收发器：

形状：

圆口

特点：

固定性强

应用：

一般监控行业；户外用的比较多。

ST 接口光纤收发器：

形状：

圆形卡口

特点：

固定性强，不容易松动。

应用：

工控行业，一般用于一些震动，高强度的工业环境。

总结：

其实用那一种并没有明确的要求。

对于光纤收发器的选购，首先需要从厂家的工艺

出发，专业的厂家在接口方面处理会更细节化。

故障也会非常小。

LC 型光纤连接器：

连接 SFP 模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制

成。

（路由器常用）

① FC 型光纤连接器：

外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。

 一般在 ODF 侧采用

（配线架上用的最多）

② SC 型光纤连接器：

连接 GBIC 光模块的连接器，它的外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销

闩式，不须旋转。

（路由器交换机上用的最多）

③ ST 型光纤连接器：

常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。

（对于 10Base-F

连接来说，连接器通常是 ST 类型。

常用于光纤配线架）

④ LC 型光纤连接器：

连接 SFP 模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制

成。

（路由器常用）

二、光端机基础知识（接线方式和光模块使用基于本公司产品）

1、光端机的基本原理

光端机是一个延长数据传输的光纤通信设备，它主要是通过信号调制、光电转化等技术，

利用光传输特性来达到远程传输的目的。

光端机一般成对使用，分为光发射机和光接收机，

光发射机完成电/光转换，并把光信号发射出去用于光纤传输;光接收机主要是把从光纤接

收的光信号再还原为电信号，完成光/电转换。

光端机作用就是用于远程传输数据。

数字视频光端机原理

数字视频光端机一般由发射端和接收端两部分组成。

发 射端的基本功能是将用户端的模拟

信号通过放大、A/D 转换、复用等处理，最后通过电一光转换把电信号转换成光纤可以传

送的光信号由光纤传输到接收端。

在接收端则进行相反的处理，先是光电转换把光信号转

化成电信号，电信号解复用、通过 D/A 及放大滤波送给用户。

非压缩数字图像光端机原理

将模拟视频信号进行 A/D 变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。

它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这

种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。

非压缩数字图像光端机能提供很好的图

像传输质量（信噪比大于 60dB，微分相位失真小于 2°，微分增益失真小于 2%），达到了

广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的。

由于采用数字化技术，在设备中可以利用

已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成

本。

2、不同类型的光端机的应用场景（公司产品）

非压缩视频光端机，数字视频光端机

3、不同类型的光端机使用的光模块及差异（公司产品）

数据，开关量，视频（根据传输模式，非压缩，高清，标清，模拟），音频，爱峰，E1，带

宽考虑

光模块的选择，数据传输，155M；视频，1.25G 和 2.5G

4、数据、音频、开关量、爱峰对讲接线方式（主要针对 5 针接口）

1）全双工 RS485/422

2 ）2 路半双工 RS485

3 ）2 路 RS232

4 ）1 路半双工 RS485，1 路 RS232

5）  音频接口连接

6）  开关量接口连接

7）  爱峰对讲接口连接

5、 RS232、RS485 的数据的传输特点及常见应用

由于 RS-232-C 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与 TTL 电平不兼容

故需使用电平转换电路方能与 TTL 电路连接。

（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps。

（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传

输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为 50 英尺，实际上也只能用在 50 米左

右。

针对 RS-232-C 的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485 就是其中之

一，它具有以下特点：

（1） RS-485 的电气特性：

逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6）V 表示；逻辑"0"以

两线间的电压差为-（2-6）V 表示。

接口信号电平比 RS-232-C 降低了，就不易损坏接口电

路的芯片，且该电平与 TTL 电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。

（2） RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps

（3）RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即

抗噪声干扰性好。

（4） RS-485 接口的最大传输距离标准值为 4000 英尺，实际上可达 3000 米，另外

RS-232-C 接口在总线上只允许连接 1 个收发器，即单站能力。

而 RS-485 接口在总线上是允

许连接多达 128 个收发器。

即具有多站能力,这样用户可以利用单一的 RS-485 接口方便地

建立起设备网络。

（5） 因 RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优

点就使其成为首选的串行接口。

因为 RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以 RS485 接口均采用屏

蔽双绞线传输。

RS485 接口连接器采用 DB-9 的 9 芯插头座，与智能终端 RS485 接口采用 DB-9（孔），

与键盘连接的键盘接口 RS485 采用 DB-9（针）。

6、 开关量的传输方式及常见应用

开关量接入，进行模数转换，在进行电光转换可以远距离传输，最后再进行光电转换和数

模转换输出。

利用串口传输，常用于探测器，声光报警器

三、视频处理技术

1、常见视频分辨率格式及对应的带宽（典型值）【标清&高清，压缩&非压缩】

1080P1920*10804-8Mbps  （8+2 主码流，子码流）

720P1280*7202-4Mbps

D1704*5762Mbps

CIF352*288512kbps

非压  BT656120Mbps

（SD-SDI:

即标清 SDI，主要针对标清分辨率，每秒 25 帧（PAL 制）或 30 帧（NTSC 制）。

模数转化后的视频带宽大致为 250Mbps 左右（如果是 16:

9，则为 360Mbps 左右）；

HD-SDI:

即高清 SDI，这个标准主要针对分辨率为 1080P，帧率为 25 或者 30，模数转换后

的数据量为 1.485Gbps）

2、了解非压缩视频与压缩视频的处理基本过程

非压缩视频的处理过程：

A/D-电光-波分复用-解复用-光电-D/A

压缩视频的处理过程：

A/D-压缩编码-电光-波分复用-解复用-光电-解码-D/A

3、常见视频接口（模拟&数字）

BNC 接口

　BNC 连接器用于射频信号的传输，包括模拟或数字视频信号的传输、业余无线电设备天

线的连接、航空电子设备和其他的一些电子测试设备的连接。

VGA

HDMI

DVI

四、网络基础知识

1、网络号、主机号、子网掩码基本概念

①网络号表示某个 IP 段，由 IP 地址和子网掩码运算获得，主机根据此号判断目的主机是在

本网段（内网）还是需要送到网关（路由器）在外网上寻找。

②每个 IP 地址都被分为两个部分即网络地址和主机地址。

这样做的目的是为了在路由器转

发数据包时更方便的寻址，就像邮递员送信时先把同一个省的邮件放在一起，然后同省中

同一个市的邮件在放在一起进行寄送一样。

那最终的收信人可能是同一个市的但住址门牌

号不同。

路由器先看数据包的中目的 IP 的网络地址，把这个数据包送到某个网络时后再根

据该数据包中目的 IP 的主机部分从该网络中找到目的主机。

所以我们可以认为网络地址=

网络号，主机地址=主机号

③子网号也可以认为和网络号意义相同。

它只是在划分了子网后才会有的。

具体的计算方法如下：

将 IP 和子网掩码都转换为 32 的二进制，进行与运算，得到的结果就是该 IP 的网络地址或

子网地址。

与运算的特点是：

有 0,便为 0，全 1 才为 1。

④具体过程如下：

11001010 -------202 的二进制表示

11111111--------255 的二进制表示

11001010--------与运算的结果=202

01110000-------112 的二进制表示

11111111-------255 的二进制表示

01110000-------与运算的结果=112

00001110------14 的二进制表示

11111111------255 的二进制表示

00001110-----与运算的结果=14

10001001-----137 的二进制表示

11100000------224 的二进制表示

10000000-------与运算的结果=128

⑤所以一个主机的 IP 地址是 202.112.14.137，掩码是 255.255.255.224 的网络地址是

202.112.14.128，子网号是 128。

主机地址是 202.112.14.137 这个就是网络号和主机号的区

别。

2、VLAN 端口（access、trunk、hybrid）的特点及应用

Untag 就是普通的 ethernet 报文，普通 PC 机的网卡是可以识别这样的报文进行通讯。

Tag 报文结构的变化是在源 mac 地址和目的 mac 地址之后，加上了 4bytes 的 vlan 信

息，也就是 vlan tag 头，一般来说这样的报文普通 PC 机的网卡是不能识别的。

带 802.1Q 的帧是在标准以太网帧上插入了 4 个字节的标识，其中包含：

1） 2 个字节的协议标示符（ TPID ），当前置 0X8100 的固定值，表明该帧带有 802.1Q 的

标记信息。

2）2 个字节的标记控制信息（ TCI ），包含了三个域：

priority 域，占 3bits ，表示报文的优先级，取值 0 到 7 ， 7 为最高优先级， 0 为最

低优先级，该域被 802.1Q 采用；

规范格式指示符域（ CFI ），占 1bits ， 0 表示规范格式，应用于以太网， 1 表示非规

范格式，应用于 Token Ring 。

VLAN ID 域，占 12bits ，用于标识 VLAN 的归属。

以太网端口的三种链路类型：

 access, trunk, hybrid

Access 类型的端口只能属于 1 个 VLAN ，一般用于连接计算机的端口；

Trunk 类型的端口可以允许多个 VLAN 通过，可以接收和发送多个 VLAN 的报文，一般用

于交换机之间连接的端口；

Hybrid 类型的端口可以允许多个 VLAN 通过，可以接收的发送多个 VLAN 的报文，可以

用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机。

Hybrid 端口可以允许多个 VLAN 的数据不带 tag ，而 802.1Q 的 trunk 只能是 native

vlan （即 pvid ）对应的 vlan 的数据不带 tag ，应该说 hybrid 可以实现 trunk 端口的

特性。

实际使用时都可以用 hybrid 端口，而不用 trunk 。

Hybrid 端口和 Trunk 端口在接收数据时，处理方法是一样的，唯一的不同之处在于发送数

据时， hybrid 端口可以允许多个 VLAN 的报文发送时不打标签，而 trunk 端口只允许缺

省 VLAN 的报文发送时不打标签。

交换机接口出入数据处理过程：

接收：

1. Access 端口

1）收到一个二层帧

2）判断是否有 VLAN 标签，没有转到第 3 步，有则转到第 4 步

3）打上端口的 PVID ，并进行交换转发

4）若 VLAN 标签和 PVID 一致，转发 VLAN 帧，否则直接丢弃

2. Trunk 端口

1）收到一个二层帧

2）判断是否有 VLAN 标签，没有转到第 3 步，有则转到第 4 步

3）打上端口的 PVID ，并进行交换转发

4）判断该 trunk 端口是否允许该 VLAN 帧进入，允许则转发，否则直接丢弃

注意：

trunk 口允许或不允许 VLAN 帧，是对进入的帧而言的，对出去的帧没有限制

3. hybrid 端口

1）收到一个二层帧

2）判断是否有 VLAN 标签，没有转到第 3 步，有则转到第 4 步

3）打上端口的 PVID ，并进行交换转发

4）判断该 hybrid 端口是否允许该 VLAN 帧进入，允许则转发，否则直接丢弃。

可以看到， trunk 和 hybrid 口对接收到得数据帧的处理规则是一样的。

发送：

1. Access 端口

将报文的 VLAN 信息剥离，直接发送出去

2. Trunk 端口

比较端口的 PVID 和将要发送报文的 VLAN 信息，如果两者相等则剥离 VLAN 信息，再发

送；如果不相等则直接发送

3. Hybrid 端口

判断该 VLAN 在本端口的属性（ disp interface 即可看到该端口对哪些 VLAN 是 untag

，哪些 VLAN 是 tag ），如果是 untag 则剥离 VLAN 信息，再发送；如果是 tag 则直接

发送。

3、理解交换机成环带来的网络风暴

环路造成网络广播风暴，耗尽交换资源，造成交换机瘫痪。

网络中的数据包，进入环路后便不断地循环转发、广播，无法结束。

大量的数据包能让交

换机的 CPU 达到 85-100%，造成交换机的瘫痪。

利用 STP 来预防。

（交换机的定义：

交换机是一种基于 MAC（网卡的地址硬件）识别，能完成封装转发数据

包功能的网络设备。

）

4、了解 SDH 通信系统的基本原理

SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字体系。

即是一种传输的体制，就像

PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字传输体制）一样，SDH 传输体制也规

范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。

SDH 传输业务信号时各种业务信号要进入 SDH 的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。

　　1）  映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开

销 （POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移。

　　2） 定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元

指针（TU PTR）或管理单元指针（AU PTR）的功能来实现。

3） 复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或

把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。

复用也就是通过字节交错间插方式把 TU 组织

进高阶 VC 或把 AU 组织进 STM-N 的过程，由于经过 TU 和 AU 指针处理后的各 VC 支路信号已

相位同步，因此该复用过程是同步复用原理与数据的串并变换相类似。

五、行业知识

1、安防系统的常见设备及其功能应用

摄像机

工业以太网交换机

光端机

视频矩阵

交换平台

NVR

IP-SAN

编/解码器

合分波器

2、高速机电系统的基本架构及各系统中对监控设备的需求状况

监控系统

监控系统一般由监控中心和外场设备两部分组成。

监控中心由计算机系统、闭路电视监视

控制设备、投影设备、不间断电源系统等组成。

监控中心计算机系统采用局域网结构，能

接入视频、数据和语音信息，构成一个多媒体的信息平台，具备方便的扩展性。

计算机系

统具有每天 24h 连续工作的能力。

监控软件工程是交通监控系统的灵魂工程，它采集外场

设备检测到的信息，进行分析处理，生成相应的控制方案，通过外场的情报板等设备发布

路况信息。

收费系统

高速公路收费系统是高速公路建设费用回收的途径，收费系统一般采用“收费车道—收费

站—各运营公司收费中心—收费结算中心”的四级收费体制。

各级站点的核心都为计算机

设备，这些设备通过以太网交换机连成网络。

收费车道采集的原始收费数据，通过计算机

网络实时传送到收费站，收费站将采集的数据集中后发送给收费结算中心和相应的运营公

司的收费中心。

在收费结算中心，对每次出口的收费按照该车辆的车型和实际行驶所通过

的路段、里程进行分割计算，得出各路段的应收款，然后存入收费结算中心的数据库，并

将清算的结果送给相应的运营公司的收费中心。

通信系统

高速公路通信系统是高速公路现代化管理的重要支撑系统，它要准确及时的传输监控系统

和收费系统的话音、数据和图像等信息，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅

通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通

专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务及会议电视系

统提供传输通道。

隧道机电系统

隧道机电工程中，通常将“现场控制网络”、“交通监控系统”、“闭路电视系统”、“紧急电

话系统”、“有线广播系统”、“环境检测系统”均归类为隧道监控系统。