IPCamera组网新技术.PDF

IP Camera 组网新技术 IP Camera 自诞生以来，由于其组网灵活、便于管理、便于升级而备受市场期待。但是时至 今日，模拟Camera 系统仍然是市场主流，IP camera 似乎有点“叫好不叫座”的味道。究其 原因，不少业内人士认为IP Camera 价格高，组网、配置需要专业技术支持，限制了其只能 用于高端市场。笔者认为，价格和现场应用难度这两个因素非常关键，但是又流于表象。我 们需要全面、动态地考察IP camera 从购置到安装、调测等全过程的成本，并充分考虑组网 所带来额外的人员开销（尤其是现场应用工程师），以寻求扩大IP camera 应用范围，降低其 应用成本的新途径。 在本文里，笔者将向业界介绍一种也已在欧美、日本广泛应用的，利用同轴线实现IP camera 组网新技术——基于小波的OFDM（wavelet OFDM ）。并着重分析该技术如何降低了IP camera 整体成本（TCO ，total cost of ownership ），并降低了组网的技术难度。 一、旧媒体，新技术 1.1 历史回顾 目前几乎所有的IP camera 都会带有RJ45 接口，提供10BASE-T/100BASE-TX 以太网接口。从 某种意义上说，IP 就等于以太网，以太网就等于5 类双绞线。但是从以太网发展历史上看来， 情况并非如此。 以太网诞生早期，所采用的媒体是同轴电缆。IEEE 定义了 10BASE2 和 10BASE5 两种同轴电 缆规格，分别应用于200 米内组网应用和500 米内组网应用。10BASE2/5 自1975 年诞生以 来，应用非常广泛，在20 年间一直是局域网的主流技术。直到1990 年IEEE 通过了10BASE-T 标准，才逐渐退出商用局域网市场。 同轴通信技术之所以在局域网领域被双绞线技术取代，主要原因是： 1， 星形拓扑结构（以双绞线为代表）比总线型拓扑结构（以同轴线为代表）更适合商业应 用环境； 2， 100BASE-TX 等新标准率先采用了新型传输编码技术，性能得到大幅度提高，远远超过 当时同轴线传输技术。 随着载波通信技术发展，业界已经在同轴线、双绞线和电力线等多种媒体上实现了更先进、 更高效的传输编码 （如OFDM 编码）和纠错编码技术 （如LDPC 编码），可以达到接近香农 极限的传输能力。在采用同样技术时，由于同轴线结构可以有效屏蔽噪声影响，其性能远远 超过双绞线和电力线。同时，由于同轴线结构稳定，不易受外界电磁环境影响，所以其性能 也比其他通信媒体稳定、可靠。 在以IP camera 组网为代表的一些应用中，业界逐渐发现同轴线的总线型组网结构有其独特 优势，非常适合物理上分散、需要动态加入/去除新设备、各个设备网络吞吐量变化很大的 组网环境。同轴电缆的直流阻抗远小于五类线。PoC （power over cable）供电模式可以同时 为接入同轴电缆的多个设备同时提供电力，大大简化了供电设计和施工成本；供电能力远远 超过PoE （power over Ethernet/；供电也更安全。 近年来，随着 IEEE 将Wavelet OFDM 纳入其P1901 规范，基于同轴线的高速传输技术在 IP camera 组网、高速车辆视频服务、工业现场控制、大型仓储管理等领域得到了快速的应用， 获得了比5 类双绞线和光纤为媒体的组网方式更好的用户体验，也大大降低了整体成本。 1.2 基于小波的OFDM 技术——IEEE P1901 1.2.1 OFDM 基本概念 OFDM 意即“正交频分复用”，是多载波调制技术的一种。OFDM 技术和普通 FDM （频分复 用）一样，是将信息调制在多个载波上，在频率上分开，然后同时在同一个信道里传输。但 是OFDM 和FDM 技术最大的区别在于OFDM 各个载波在频域上是可以部分重叠的。各个载 波是通过傅立叶变换的正交性，保证了其在同一个信道里彼此独立，相互没有干扰。 OFDM 系统频谱利用率、抗干扰能力等性能是业界已知的载波调制技术里最优秀的，理论上 可以无限制接近香农极限。目前，正交频分复用(OFDM)技术被认为是第四代移动通信技术 的关键技术之一，已经被认可为一种高效的无线电通信技术。同样原因，OFDM 技术也广泛 应用于电力载波通信、xDSL 等有线通信系统中。 OFDM 的频谱示意如下： 从数学分析角度看，OFDM 信号的解析表达式为： N