替代以太网 1394网从五个角度优化视频监控

FireWire(IEEE 1394接口)已经成为各种工业自动化和视觉系统应用的最佳选择。现在，安全系统的制造商正面临着一次重大技术转型——转换到全数字系统。这种转型需要使用数字网络来连接系统中的所有摄像头。

对许多基于视频的安全应用而言，基于1394接口的网络可以实现最佳匹配。相比以太网等备选方案，1394可以提高更高的带宽和同步功能(可以同步来自多个摄像头的视频流)、并具有灵活的拓扑结构和容错功能。

通常，提及1394时，意味着使用IEEE 1394-2008标准，该版本整合了该标准以前所有的版本。2008版还引入了通过100m双绞线电缆和同轴电缆实现800Mbps带宽等功能，从下文中可以看到，该功能是数字安全应用中非常重要的功能。

1394的优势可归功于其物理层(PHY)，与以太网相比，该物理层提供了一组鲁棒性高得多的功能。这里从以下几方面介绍1394物理层所具备的优势：

* 带宽

* 同步功能

* 网络监控和管理

* 容错

* 灵活的拓扑

就带宽而言，1394可以达到或者超过以太网的最高带宽。目前，在众多投入使用的技术中，以太网接口以1Gbps的带宽位居首位。业内已开发出10Gbps带宽技术，但这种技术尚未成为主流。此外，10Gbps以太网将不可能使用安全应用所要求的低成本电缆。10Gbps技术要么需要昂贵的光纤介质，要么需要依靠极短程(无法满足安全应用距离要求)的铜电缆。

400Mbps(S400)和800Mbps(S800)带宽的1394已在基于计算机的产品中得到了广泛应用，并经过了可靠性验证。另外，S800 1394相当于1Gbps的以太网接口，因为后者采用8B/10B数据编码方式，其编码开销将以太网性能降低了20%。另外，1.6Gbps(S1600)的1394将在明年面世，且将与安全设备中所需的低成本铜电缆兼容。

1394网络能够提供足够的带宽来传送许多压缩视频流。能传送的总量取决于摄像头的分辨率和图像捕获设备的色彩深度。典型的安全摄像头可能采用H.264视频编码标准，一般产生5至6Mbps的视频流。1394网络可以同时传送20多个这样的视频流，同时仍有足够的冗余备用带宽。

一些安全应用还需要传送未经压缩的视频。压缩往往会在编码和解码过程中增加少量的延迟。在某些安全应用中，零点几秒的延迟就可能非常关键。

安全系统供应商已经在应用中采用了1394技术，以传送混合的压缩和未压缩视频流，比如，应用可能会利用分辨率相对低的未压缩视频流以实现对现场的绝对实时监控。同时，还传送并存储较高分辨率的压缩视频流，以备安全人员进行详细的查看。

同步功能

虽然1394和以太网的最高带宽基本相等，但并非全部这些带宽都是以同样的方式实现的。1394标准本身就支持服务质量(QoS)。以太网应用虽然增加了QoS层，但是增加的这些QoS层只是优先处理流量。相反，系统设计人员可以规划1394网络流量，确保实时传送视频流。

在安全应用中，1394传送视频流方面的优势更胜一筹。1394从一开始就支持同步功能。在安全应用中，同步功能可用来精确地同步来自不同摄像头的视频流。

在安全系统中采用1394的公司已经使用同步功能将来自多个摄像头的视频流融合在一起。这种技术可以实现一种连续流送的显示方式、它超越任何单个摄像头可能达到的捕获效果。网络管理

1394物理层(PHY)还可以充分满足安全摄像头网络的各种要求。该物理层支持监控中心的中央控制系统监控和管理视频摄像头网络。此外，控制系统可以检测到企图发起攻击的网络黑客。

1394网络可以提供完全即插即用的便利。网络中的每个节点都能够全面掌握网络内的所有其它设备。中央控制器可以通过网络配置摄像头等设备，这大大简化了系统安装过程。

物理层的功能支持中央控制器连续监控每个节点/摄像头的状况。而控制系统能对网络拓扑明察秋毫。 如果节点出现故障，系统可以立即精确地定位故障点。相反，以太网则需要安装人员将IP地址映射到摄像头位置，以便维修人员可以找到出现故障的摄像头。

1394物理层的即插即用功能还可以确保中央控制器能够检测到添加到网络中的任何未经授权的设备。比如，以黑客尝试在网络中插入录像机或存储设备而企图捕获视频流为例，1394网络中的控制器可以自动检测到这种私装设备。

1394物理层还支持控制器在设备出现故障时干预管理网络，或者根据工作时间表管理网络。比如，控制器可以对摄像头网络的一部分实施远程掉电。该操作可以由摄像头故障来启动。或者，当应用可能不需要安全系统在全天的某些时段都处在工作状态时，控制器可以通过编程关闭所有或部分摄像头节点。

容错功能

安全系统本身就需要高可靠性。如果视频监控系统无法连续地捕获视频数据，这种系统对于其所有者而言就形同鸡肋。

1394网络可以提供远远高于以太网的灵活性和容错功能。1394物理层支持包括环型在内的各种拓扑。在环形拓扑应用中，环上的任何单个连接出现故障对于网络的正常工作没有任何的影响。

1394贸易协会已经通过现成产品和即兴的网络配置证明了其可靠性。该演示是由以环型拓扑结构连接的摄像头和PC实现的，其中每个摄像头的视频被流送到PC。你可以去掉网络中的任何一条电缆，视频仍然可以完美地从各摄像头中继续流送。

系统设计人员可以通过独特的拓扑结构充分利用1394的容错功能，开发出比上述简单示例更加牢靠耐用的功能。选用以太网时可能获得一定程度的容错功能。但事实是，大多数以太网交换机和路由器并不支持这种功能。

灵活的拓扑

无论是拓扑结构还是介质材料，系统设计人员和安装人员都会受益于1394物理层固有的灵活性。比如，你可以将1394摄像头组成一个菊花链网络，而以太网不支持这种功能。以太网只能用于星型网络或分层星型网络中。采用1394技术时，可以同时使用星型、环型和其它拓扑。

1394标准还支持各种介质类型，包括Cat-5/6电缆、同轴电缆和光纤电缆。事实上，采用1394技术的系统在大多数情况下都使用同轴电缆，而这种电缆业已铺设在以前的模拟安全系统中。

IP摄像头

以太网的拥趸们一直推崇IP摄像头的简单性。因为人们越来越娴熟舒适地与互联网技术共处共荣，所以可以认为安装和使用IP摄像头是件容易的事。此外，一些以太网拥趸指出，只要摄像头有集成的IP节点，安全系统就可以使用远程登录等现有的互联网应用。

IP概念是否有真正的优势还有待观察。但是IP摄像头概念不需要以太网网络。1394贸易协会很久以前发布的标准就支持借助1394网络的IP操作。使用1394构建的网络，可以轻松地搭建IP摄像头。

数字安全网络最可能的实现方案在任何情况下都需要专用的视频流量网络。将企业IT流量与视频流混合会使网络饱和，这会同时给想快速访问互联网的IT用户和需要可靠视频传输的安保人员带来麻烦。

然而访问从企业IT网络捕获的视频的需求确实存在。理想的实现会采用1394网络将摄像头连接至控制中心。但是控制中心的视频服务器也可以通过IT网络访问。实时视频捕获不会影响IT网络。但是员工可以通过IT网络选择性地访问存储的视频。

可扩展性

就网络大小和保真度来说，安全应用可以有众多选择。便利店或其它小型零售店可能需要几个分辨率相对低的摄像头就足够了。大型体育场馆等所在的安全系统可能需要在较大的区域内安装几十甚至几百个摄像头。而像赌场这类高要求的应用则需要许多分辨率达到可查看赌台上的细节要求的摄像头。

想开发各种系统功能的安全系统厂商会发现，1394技术可以通过扩展来满足各种应用。即使是在只有几个摄像头的系统中，1394都是个经济实惠的方案。对于大型应用来讲，系统设计人员可以采用多个1394分段为几百个摄像头服务。此外，1394技术可以支持所需的任何分辨率以及混合的压缩与未压缩视频。

?随着安全摄像头网络向数字领域的转移，1394技术正成为摄像头联网的最佳选择。该技术可以提供安全应用所需的保真度、灵活性和可靠性。安装人员会发现，即插即用的1394设备比以太网设备更便于处理。虽然以太网可能在成本上略占优势，但是1394设备由于安装简便以及在终端产品中更具鲁棒性的特性，足以抵消以太网的成本优势。

总部位于美国安阿伯市的Pixel Velocity公司开发的采用1394技术的摄像头监控视频系统集成了密歇根大学现有的IT架构，该系统既可以满足当前的安全监控要求，又可以满足未来提供先进视频功能的需要。Pixel Video FusionTM可以生成支持工作人员查看现场视频和录像视频的高清细节的全景画面。其独特架构在节省带宽的同时，还可以提供广域的全景高清视频。有关细节，请访问Pixel Velocity公司网站。

过去，视频安全系统一般采用模拟连接将远程摄像头连接至监控控制中心。比较旧的系统甚至将视频存储在磁带等模拟介质上。更现代的模拟设计则采用控制中心的服务器对视频进行编码。工业标准压缩技术导致视频被存储在磁盘上以便于快速检索，并提供即时跳转至录制的视频流中任意一点的能力。通过将压缩/编码步骤直接集成到摄像头，就有了相当多极具说服力的理由支持向全数字安全系统的转移。

?编解码器IC和高速实惠的微处理器支持在摄像头内实现实时压缩，此举可以大大降低监控中心对设备数量以及电源和冷却的要求。此外，模拟系统常常受到丢帧或图像失真的困扰。数字摄像头中的模数转换和编码功能与CCD或CMOS图像传感器相邻，这样可以消除噪声失真，并且不再需要较长的传输线缆。数字网络在嘈杂的环境中也能流送完美的视频。

相比专用电缆必须从监控中心布线至每个摄像头的模拟系统，数字网络还具有拓扑方面的灵活性。1394这样的技术可以传送数据有效载荷和摄像头的摇拍和缩放等控制信息，某些情况下甚至可以为摄像头供电。在模拟系统中，数据和控制一般都需要独立的电缆。

一旦产品设计团队决定开发一个数据安全系统，选择网络技术就是一个关键决策。安装商要求简单性。但是选择的网络必须满足各种特别的要求，包括支持多个视频流、支持某种级别的未压缩视频和极高的可靠性。

无线网络用起来可能极其简单。但是无线网络的可靠性或带宽只能应付业余玩家的“票友”级安全系统。因此，只能选用如以太网和1394等有线方案。