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视频实时传输拥塞控制机制的研究

视频实时传输拥塞控制机制的研究
视频实时传输拥塞控制机制的研究

中南民族大学

硕士学位论文

视频实时传输拥塞控制机制的研究

姓名:鲁飞

申请学位级别:硕士

专业:生物医学工程

指导教师:刘海华

20080531

中南民族大学硕士学位论文

摘要

随着MPEG-4视频标准的出现,MPEG-4视频实时传输成为网络应用的热点之一。然而,目前Internet在流媒体应用方面的传输协议,仍然缺乏比较有效的拥塞控制机制,而拥塞控制机制对流媒体应用的健壮性和稳定性起着至关重要的作用。因此,研究适合MPEG-4视频实时传输的拥塞控制机制,成为传输领域内的一个重要课题。新机制的研究必须满足MPEG-4视频实时码流传输速率的平稳性,同时又能实现与TCP公平共享网络资源的友好性,故TCP友好拥塞控制机制成为了流量拥塞控制的研究重点。为此,本文开展了以下研究:

首先,结合RTP/RTCP协议和MPEG-4视频编码技术,构建了基于RTP/RTCP 的MPEG-4视频传输系统框架。在该框架中,根据UDP、TCP传输层协议的特点,将其分别作为RTP、RTCP协议的底层进行数据传输。

其次,本文论述了TCP-Friendly拥塞控制算法的发展过程,比较和分析了近些年提出的TCP友好拥塞控制算法,深入研究了TCP友好算法中被公认较为优秀的TCP友好速率控制(TFRC)算法。在此基础上,提出将TFRC算法移植到传输框架的应用层,作为UDP协议之上的拥塞控制机制。

通过研究发现,TFRC算法的控制机制与多媒体信息传输所要求的基本速率出现了冲突。针对此问题,本文在TFRC算法的基础上提出了有效速率的TFRC (ER-TFRC)改进算法。对实时性要求较高的视频传输中,TFRC算法很容易导致传输速率低于应用设置最低速率,造成实时数据传输无效性的问题。该算法给出了确定网络拥塞程度的“可容忍拥塞程度因子”β和判断网络状况的无反馈定时器标准,解决了TFRC在不同拥塞程度下,发送端采取最低速率保证视频正常播放的数据发送时间等问题,实现了对MPEG-4视频实时传输的拥塞控制。

综上所述,通过对TFRC理论与实现的深入分析,提出了ER-TFRC算法。该算法在网络出现拥塞后,以降低TFRC暂时的TCP友好性,增加数据流的发送量,解决TFRC在不同拥塞程度下引起的视频数据传输无效问题,保证了视频实时播放。实验结果表明ER-TFRC算法达到了预期设计的要求,适合MPEG-4视频实时传输。

关键字:视频传输,实时视频流,拥塞控制,TFRC

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Abstract

With the appearance of MPEG-4(Moving Picture Experts Group-4)standard, the real-time transportation of MPEG-4 video has become a research hot spot. However, the recent Internet Transmission protocol also has lack of effective congestion control mechanism for the media streaming applications. Congestion control is crucial for the robustness and stability of the media streaming applications. Therefore, designing a congestion control mechanism suitable for transporting MPEG-4 video becomes important. The new mechanism must focus on both the smoothness of transmission rate of MPEG-4 real-time video stream and the TCP-friendly of guaranteeing the fair coexistence of TCP-based stream. Currently, the TCP-friendly congestion control mechanism becomes research emphasis in flow congestion control. Therefore, the thesis does some research as follows:

Firstly, Combining RTP/RTCP protocol with MPEG-4 encoding standard, this thesis introduces a method to build up a framework of MPEG-4 video stream transmission system based on RTP/RTCP protocol. In the framework, UDP and TCP transmit data as the lower protocol of RTP and RTCP respectively.

Secondly, this thesis discusses the developing process of TCP-Friendly congestion control algorithm, comparing and analyzing recent representative algorithm, especially the TFRC algorithm which is known as the better one in the TCP-friendly algorithm. Under the above reasons, this thesis proposes means that transplants the TFRC algorithm into the application layer of framework as a congestion control mechanism above UDP protocol.

Finally, further research discovers that the control mechanism in TFRC algorithm has conflicted with minimal rate required by multimedia information transportation. According to above mentioned problem, the ER-TFRC(effective rate TFRC) algorithm has been introduced by this thesis. In the process of real-time transportation, TFRC algorithm easily results that the transmission rate is under the lowest rate required by application, which makes useless transportation. This algorithm gives the factor β to confirm the congestion degree and the standard to judge the network state during the period of network congestion and resolves how long it will take to send data under the different state of congestion to guarantee real-time video transmission and to carry out congestion control for MPEG-4 video stream.

Above all of this, by analysing the TFRC algorithm and its realization, we present

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the ER-TFRC algorithm. It resolves the problem caused by TFRC during the congestion, which reduces the TCP-Friendly temporarily and adds the transmitted data to play real-time video normally. In present work, experiments are carried out to investigate ER-TFRC algorithm has reached expected design demand, which is better fit for MPEG-4 real-time video stream transportation.

Key Words:video transmission, real-time video stream, congestion control, TFRC

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学位论文原创性声明

本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日

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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权中南民族大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于

1、保密□,在______年解密后适用本授权书。

2、不保密□。

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作者签名:日期:年月日

导师签名:日期:年月日

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第1章绪论

1.1 背景与意义

随着Internet和多媒体技术的飞速发展,多媒体信息已经广泛渗透到人们的通信与交流中。而网络多媒体的一个关键应用是流媒体的应用。流媒体技术可广泛用于远程医疗、网上新闻发布、在线直播、网络广告、远程教育、电子商务、可视电话、视频会议等[1]。作为新一代Internet的标志,流媒体彻底改变了传统Internet 只能表现文字和图片的缺陷,可集音频、视频及图文于一体。流媒体成为未来Internet应用的主流,并将推动Internet整体架构的革新。

MPEG-4标准取得了革命性的进步,它第一次提出了视频对象的概念,打破了基于矩形帧的编码[2]。MPEG-4标准集交互性、高压缩率、高质量、低传输率、高度的灵活性和可扩展性于一身,它从开始出现就获得了普遍的关注,成为目前和下一代网络多媒体传输的主要格式和标准。

MPEG-4视频基于IP网络的传输,必需考虑两者之间的融合,因此MPEG-4视频的实时传输成为网络应用的热点之一。拥塞控制在视频的流式传输中具有非常重要的地位,它对整个网络的健壮性和稳定性起着至关重要的作用。目前Internet 在流媒体应用方面的传输协议,仍然缺乏比较有效的拥塞控制机制。因此,对MPEG-4实时流媒体的拥塞控制机制的研究有着重要的意义。

1.2 研究现状

目前,TCP是Internet上最主要的传输协议,但在探测空闲带宽和相应拥塞的过程中,发送速率会出现大幅度的变化,这种突然的、经常的速率变动会造成多媒体应用的质量急剧下降。因此,大量的多媒体应用都采用UDP进行传输。但UDP不对拥塞做出响应,对TCP流造成不公平性,最终会导致网络崩溃。针对上述问题,研究人员提出了多种TCP友好拥塞控制算法。

TCP友好性概念的引入给拥塞控制的研究注入了新的活力,打破了拥塞控制由TCP拥塞控制垄断的格局[3]。目前,已经提出了不少新的机制和算法。在网络传输领域中经常采用的拥塞控制方法有两种[4],一种是基于窗口的,如TCP传输协议;另一种是基于速率的。TCP友好拥塞控制机制也可以分为这两大类,其中包括典型的基于窗口的TCP友好拥塞控制机制有GAIMD[5](General Additive Increase Multiplicative Decrease)、BCCA[6](Binomial Congestion Control Algorithms)等。文献[7]指出,因为它们是基于窗口的拥塞控制机制,和TCP协议的拥塞控制

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机制类似,可能会产生突发流,不太适合流媒体传输使用。

基于速率调整算法也有两种类型[1]:基于探测的(probe)和基于模型的(model)。根据调整方式的不同,基于探测的速率控制算法分为AIMD[8](Additive Increase and Multiplicative Decrease)方法和MIMD[9](Multiplicative Increase and Multip licative Decrease)方法。RAP[10](Rate Adaptation Protocol)和 LDA+[11](Enhanced Loss-Delay Based Adjustment Algorithm)都是通过模仿 AIMD 策略来实现对 TCP 流的友好,由于基于探测方式的算法容易造成输出码流的固有波动性,不适合实时视频的传输。为了减少视频发送的抖动性,文献[12]第一次提出了基于模型的拥塞控制算法TFRC(TCP-Friendly Rate Control)。然而,目前的TFRC 还不能较好地适用于流媒体应用。当网络拥塞产生后,TFRC算法容易使发送端以低于流媒体应用设定的最低速率发送数据,从而导致视频播放发生抖动。如何解决该问题,是TFRC拥塞控制算法在MPEG-4视频实时传输应用中的一个关键。

1.3 完成的研究工作

本文的研究工作主要分为三个部分:第一部分,通过对传统的传输协议TCP、UDP;实时流媒体协议RTP、RTCP;TCP友好控制算法的研究,构建了基于RTP/RTCP的MPEG-4视频传输系统框架。以RTP/UDP作为框架中的视频数据传输部分,以RTCP/TCP实现端到端的控制信息的传输,将TCP友好控制算法的思想移植到传输系统框架的应用层。

第二部分,本文论述了TCP-Friendly拥塞控制算法的发展过程,比较和分析了近些年提出的TCP友好拥塞控制算法。深入分析了TCP友好算法中被公认的优秀算法-TFRC算法。在此基础上,提出将TFRC算法移植到传输框架的应用层,作为UDP协议之上的拥塞控制机制。

第三部分,通过第二部分的分析,发现在网络拥塞期间,TFRC算法使发送端每次触发无反馈定时器使得发送速率减半,这样很容易导致数据传输期间出现无效性的问题。为了解决该问题,面临着新的两个问题:1)拥塞后,以什么样的标准来判断网络状况?2)当发送端采取最低速率发送数据后,以什么方式来决定发送持续的时间?针对上述问题,本文提出了ER-TFRC算法,实验结果表明ER-TFRC比TFRC取得了更好的效果。

1.4 本论文的结构

论文的内容组织如下:

第1章,阐述课题背景、意义、研究现状及完成的工作。

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第2章,构建了基于RTP/RTCP协议MPEG-4视频传输系统框架,阐述了实时流式传输及控制相关协议RTP、RTCP。

第3章,论述了TCP-Friendly拥塞控制算法的发展过程,比较和分析了近些年提出的TCP友好拥塞控制算法。

第4章,主要研究和分析了TFRC算法的原理和实现。实验表明,在网络拥塞期间,发送端每次触发无反馈定时器使得发送速率减半,容易导致数据传输期间出现无效性的问题。最终,提出了ER-TFRC算法对TFRC算法进行改进。

第5章,介绍本文实验平台NS2以及在NS2中对本文提出的ER-TFRC拥塞控制算法进行了仿真试验,给出了实验结果,并对仿真的结果进行分析。

第6章,对全文的研究工作作出总结,并指出进一步的研究工作。

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第2章基于RTP/RTCP的MPEG-4传输系统

2.1 MPEG-4视频标准

MPEG(Moving Picture Experts Group)是运动图像专家组的缩写,其始建于1988年,是专门从事数字视频、音频制定压缩标准的国际组织。MPEG-X版本,是指由ITU(International Telecommunications Union)和ISO(International Standards Organization)制定发布的一系列视频、音频数据压缩的标准。目前,MPEG组织针对不同的目标和应用,已提出MPEG-1[13]、MPEG-2[14]、MPEG-4[15,16,17]、MPEG-7[18]和MPEG-21[19]。

与MPEG-1/MPEG-2相比,MPEG-4有很大的不同。MPEG-4不只是具体压缩算法,它是针对数字电视、交互式绘图应用(影音合成内容)、交互式多媒体(www、资料获得与分散)等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内,旨在为多媒体通信及应用环境提供标准算法及工具,从而建立起一种被多媒体传输、储存、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。MPEG-4试图达到两个目标:一是低比特率下的多媒体通信;二是多工业的多媒体通信的综合。

MPEG-4在低比特率环境下的流式视频方面占有很大的优势,编码的比特率范围在5Kbps~10Mbps,利用很窄的带宽,通过帧重建技术、压缩和传输数据,以最小的数据获得最佳的图像质量;而MPEG-1和MPEG-2标准不能提供有限带宽条件下的高质量流式传输所需要的压缩比。

2.1.1 MPEG-4的编码技术

MPEG-4标准完成了从基于象素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变。编码理念是:在编码时,将一幅景物分成若干在时间和空间上相联系的音视频对象,分别进行编码后,经过复用传输到客户端;客户端对不同对象分别解码,再组合成所需的音视频进行播放[20][21]。图2.1是MPEG-4的编码流程。

为了支持高效压缩、基于内容交互(编辑、操作、访问等)以及基于内容分级扩展,必须要求MPEG-4以基于对象的方式表示视频数据。因此,MPEG-4引入了VO(Video Object)的概念,允许组合已有的VO来生成复合VO,并由此生成视频场景。它将场景看成是具有如形状、纹理、运动等特征的一些对象的合成。

每一个对象在连续的视频中既有空间上的概念又有时间上的概念,因此,为了实现对该对象的编码,首先要对每一时刻采样中任意形状和位置的对象进行编码,这就是与VO相关的另一个重要的概念视频对象平面VOP(Video Object Plane)

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图2.1 MPEG-4的编码流程

。从编码的角度来看,一组同一实体的任意形状和位置的VOP序列构成了连续视频中的VO。因此,VOP是MPEG-4中编解码的基本单位。每个VOP可以独立编码,也可以使用运动补偿技术相互依赖地编码,类似MPEG-1/2、H.263等。针对I帧、P 帧、B帧三种压缩标准,VOP有帧内预测(I-VOP)、向前预测(P-VOP)、双向预测(B-VOP)三中相应的编码方式。而每种VOP 编码方式都由两个主要部分组成:形状和纹理编码、运动信息编码。

2.1.2 DMIF传输模型

为了能使MPEG-4标准能在多种传输技术中得到应用,而且在制定MPEG-4系统部分规范时又不需要考虑到各种传输技术,MPEG-4标准专门定义了一个独立的传输模型,即多媒体传输整体框架DMIF(Delivery Multimedia Integration Framework)。

经过图2.1编码得到的视频流,便是图2.2中的基本流(Elementary Streams),然后进入同步层(Sync Layer)。同步层将各个数据源压缩的数据和同步信息封装成同步数据流,然后将这些信息送给一个传输层,在经过多路复合(Multiplex)技术将其打包成一个或多个用于传输或者存储的二进制码流,数据包中包含定时、同步和随机访问信息。

DMIF实现方式主要定义了一个通信结构,通过该结构它能隐藏DMIF应用接口(DAI)下面的传输技术细节,实现传输技术和媒体流之间的隔离[22]。应用程序通过调用DAI来实现对媒体数据的访问和控制,可以传输除MPEG-4之外的其他类型的媒体数据。如图2.2包括网络传输技术(例如,互联网、ATM网),广播技术和本地存取技术。

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图2.2 MPEG-4系统的层次模型

2.1.3 MPEG-4传输文件格式

经过编码后的MPEG-4视频数据,要通过网络进行流式播放,必须有相应的文件格式作支持。ISO/IEC 14496标准中就专门详细地定义了这样的文件格式,下称MP4文件。MP4文件借鉴了Apple公司QuickTime文件的设计方法和思路[23]。

MP4文件通过原子(atom)来组织所有的数据。一个原子是一个容器,它有大小和类型,可以包含其他的原子。文件中的每个基本流数据是以track的形式进行存储在MPEG-4的系统部分,现已经定义了五种track:

z BIFS track:用于存储有关场景描述数据流的基本流信息;

z OD track:用于存储有关对象描述框架数据流的基本流信息;

z Audio track:用于存储有关音频数据流的基本流信息;

z Video track:用于存储有关视频数据流的基本流信息;

z Hint track:用于存储有关传输协议相关的指示信息。

考虑到用面向对象的方式描述,各个Atom在逻辑上以树状的层次排列,整个文件由一个Root Atom表示,每个Root Atom中含有多个Track Atom,Track Atom的数量按用户需求制定,如视频数据轨道、音频数据轨道、索引信息轨道等。典型的MP4文件视音频文件结构如图2.3所示:

其中,一个Root Atom标识一个MP4文件,它是各个Atom的根节点,在音视频文件中,它只有一个Moov Atom节点。Moov Atom下含各个子Atom,一般有一个视频数据轨道,一个音频数据轨道,视频索引(hint)轨道,音频索引(hint)轨道,以及一个场景描述轨道(BIFS)和一个基本码流描述轨道(OD)。数据轨

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道包含了编码的多媒体数据;索引轨道中含有关于辅助流服务器流化传输分组的信息,这些指令可能包含需要服务器端立即传输的数据(比如信息头部)或索引的媒体数据的分段,一般一个特定的索引轨道对应一个数据轨道。在读取本地文件的数据点播中,播放系统只须读取视频数据轨道和音频数据轨道中的数据即可完成播放功能,其余轨道数据供流媒体服务器在进行视频服务时使用。

图2.3 典型MP4文件音视频文件结构图

2.2 MPEG-4视频传输系统框架

图2.4 MPEG-4传输系统框架

由图2.2可知,视频源通过编码后进入同步层进行分组,同步层为基本流提供定时、同步信息(时间戳)及分段和随机存取信息。然后,同步层流被传送到

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RTP/UDP/IP层,通过Internet向接收端发送[24]。图2.4为MPEG-4传输系统框架,其描述了视频数据从发送端封装传输,到接收端提取视频数据播放的整个过程。

如图2.4所示,整个传输框架主要分为两部分:一部分视频数据传输模块,以RTP、UDP协议为主。RTP是一种数据传输协议,提供实时数据端到端的网络传输服务,在RTP头中提供探测网络状态的信息,如时间戳、分组序列号。RTP底层的传输层,由于TCP协议采用窗口拥塞控制机制,其丢包重传的特性不符合MPEG-4视频实时传输,一般采取UDP协议作为传输层,具体分析参考本文第三章对拥塞控制机制的分析;另一部分,Qos反馈拥塞控制模块是保证视频质量的关键,以RTCP、TCP协议为主。RTCP是一种控制协议,它向应用层提供了关于服务质量(Qos)的信息反馈。由于RTCP数据包需要可靠性传输,对实时性不作要求,故RTCP的底层采取TCP协议。如图2.4所示,接收端检测到达的RTP数据包,进行网络状况的检测,将统计的结果用RTCP包反馈给发送端,发送端依此估计网络带宽并调整输出码率。

2.3 实时传输协议RTP/RTCP

为了支持网络实时传输服务,提供网络的实时传输标准。IETF(Internet Engineering Task Force)的音视频工作小组,制定了RTP和RTCP协议[25]。实时传输协议RTP(Real-time Transport Protocol)是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP控制协议RTCP(Real-time Transport Control Protocol)是为RTP协议的所有参与者提供Qos反馈而设计的伴随协议。也就是说,RTP是一个数据传输协议,而RTCP是一个控制协议。

RTP主要实现的是一种端到端的多媒体同步机制,即不需要事先建立连接,也不需要中间节点的参与而为其保留资源。RTP报文用于传送媒体数据(如音频和视频),它由报头和数据两部分组成,RTP的数据称为有效载荷。RTP报文包括负荷类型标识、序列编号、时戳、同步信源标识和特约信源标识等。RTCP报文用于传送控制信息。RTCP报文包括丢失率、接收到的最高序列号和同步信源标识等,这些为媒体同步、丢包统计、传输检测和传输复用等手段提供了可能性。

2.3.1 RTP协议

2.3.1.1 RTP数据包的格式

每个RTP数据包都由一个头部和不定长的媒体数据组成,其中,RTP包头的前12个字节是固定的。

RTP包头结构如图2.5所示:

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V:版本号,当前的版本号为2,占2bits;

P:附加标记位。如果P = 1,指明包尾有附非负荷信息。这些附加的信息可用于加密或通知低层协议,一个数据单元所封装的RTP包数,占1bit;

X:扩展位。值为1时,则表示RTP头后附有一变长的扩展头,占1bit;

CC:CSRC(贡献源)计数器。指明固定头后有多少个CSRC标志符,占4bits;M:标记位。用来标记一些重要事件,如帧边界等,占1bit;

PT:负荷类型。指明音频和视频数据的编码类型,其初始值随机设置,占7bits;Sequence Number:包序列号。接收端可通过序列号检测数据包传输过程中的丢包情况以及失序情况。序列号的初始值是随机分配的。每发送一个RTP数据包,序列号就加1。为了通信过程中的安全性,第一次生成RTP包时,序列号的初始值是一随机数,而不是零,占2byte;

Timestamp:时间戳。描述RTP包中数据的采样时刻,主要用于同步和计算时延。时钟频率和数据格式有关,不能使用系统时钟。对固定速率的音频来说,每次取样时间戳增加1。与包序列号一样,时间戳的初始值也是一随机数。如果多个连续的RTP包在逻辑上是同时产生的,那么它们的时间戳相同,占4byte;

SSRC(Synchronization Source Identifier):同步资源标志符,用于标志同步资源。SSRC是随机选取的。在一个RTP回话中,两个SSRC不能有相同的值,占4byte;CSRC(Contributing Source Identifiers):0~15项、每项占4byte,贡献源表。用以识别与RTP包中载荷相关(提供载荷)的源。由于CC项只有4位长,当贡献源超过15个时,则只能识别15个。CSRC由混合器(Mixer)通过贡献源的SSRC 识别符插入到RTP包中。

number V=2 P X CC M PT Sequence

timestamp

Synchronization source (SSRC) identifier

Contributing source (CSRC) identifiers

.......

图2.5 RTP包头结构

2.3.1.2 RTP主要功能

RTP数据协议的主要功能可归结如下:

(1) 标识分组数据的编码算法、采样频率及承载通道;

(2) 给各数据分组标明序列号,便于接收方探测分组丢失;

(3) 提供时间戳来同步、确定延迟抖动;

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(4) 流媒体数据传输服务质量监控。

2.3.2 RTCP协议

2.3.2.1 RTCP包控制功能

RTCP可以为传送的RTP数据的Qos提供反馈,这样通信中的发送方在收到反馈包时可以判断网络的状况。RTCP可以在会话中传送控制信息,而且会话中的每个参与者都可知道会话的规模,会话中有多个参与者。RTCP用于分发发送方和接收方统计信息以及与会者的详细信息,RFC1890定义了RTCP数据包有如下五种携带不同控制信息的包类型:(1)SR(Sender Report)发送者报告包,用于发送和接收活动源的统计信息;(2)RR(Receiver Report)接收者报告包,用于接收非活动站的统计信息;(3)SDES(Source Description)源描述包,用于报告和站点相关的信息;(4)BYE(Goodbye)站点离开系统报告包;(5)APP(Application defined)特殊应用包。

借助于上述控制包,RTCP可以实现以下的控制功能:

z Qos监控和拥塞控制

发送音视频数据的发送者会产生一个SR包,包中含有所发送的包数和字节数统计等信息,接收者可据此估计出实际的数据率。会话成员向所有参与会话活动的音频、视频源发送RR包,包中含有所接收的最高包序列号、丢失的包数、包间隔抖动测量值以及计算源端和目的端之间RTT(Round Trip Time)所需的时间戳。

z标志媒体间的同步

RTCP的SR包中含有实际时间和相应的RTP时间戳,可用于不同媒体间的同步。

z提供标志信息

RTP数据包只能通过随机产生的32bits的标志符来标志源,而RTCP的SEDS 数据包为每一个对话成员提供了全局唯一的标志符信息,如E-mail等,可以满足复杂应用的需要。

z会话规模估计和规划

参与会话的每个成员周期性地发送RTCP包,各站点可据此估计或计算出参与会话的人数,及时调节实时控制的信息量,使得控制信息量和媒体业务量达到平衡。

2.3.2.2 RTCP数据包的格式

RTCP五种类型的包中,发送者报告包(SR)、接收者报告包(RR)对拥塞控制的实现至关重要,具体的应用将在第4中介绍。因此,本小节主要介绍这两类包结构。SR、RR包头结构如图2.6、图2.7所示:

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V=2 P RC PT = SR = 200 Length

SSRC of sender

NTP(Network Time Protocol Time )Stamp, most significant word

NTP(Network Time Protocol Time )Stamp, least significant word

RTP timestamp

Sender’s packet count

Sender’s octet count

SSRC_1 (SSRC of first source)

fraction lost cumulative number of packets lost

extended highest sequence number received

interarrival jitter

last SR (LSR)

delay since last SR (DLSR)

SSRC_2 (SSRC of second source)

… …

profile-specific extensions

图2.6 RTCP SR包头结构

V:Version,版本号,占2bit;

P:Padding,是否还有补丁数据的标志位,占1bit;

RC:reception report count,本报文中的接收报告数量,占5bit;

PT:payload type,载荷数据的类型,占8bit;

Length:报文长度,占16bit;

SSRC:发送者的同步源标记;

NTPS:发送数据包的绝对时间。1970-1-1 8:00到服务器当前时间的秒数就为NTPS 高32位的值,而微秒数为其低32位的值;

RTP timestamp:与上述的NTP时间戳对应相同的时刻,与数据包中的RTP时间戳具有相同的单位和偏移量。这个对应关系可以用于具有同步NTP时间戳的多个源之间进行媒体内部或媒体之间的同步,也可以用于与媒体无关的接收端估算标称的RTP时间频率;

Sender’s packet count和 Sender’s octet count:通知接收端该发送端已经发送了多少RTP包的和字节数。用于计算事件丢失率;

SSRC_n:本报文所保持的同步源标记;

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Fraction lost:事件丢失率,占3bit;

Cumulative number of packets lost:累计的丢包数,占24bit;

Extended highest sequence number received:最高接收到的包序列号;Interarrival jitter:到达时间间隔的抖动;

Last SR timestamp(LSR):最近接收的RTCP发送方报告包中NTP时间戳的中间32位,如无SR被接收,此字段为0;

Delay since last SR(DLSR):从源SSRC_n接收的最后的SR包到发送此接收报告块之间的延迟,如无SR包从源SSRC_n被接收,则DLSR字段置0;

Profile-specific extension:初始特定文本扩展。

V=2 P RC PT = SR = 201 Length

SSRC of sender

SSRC_1 (SSRC of first source)

Fraction lost Cumulative number of packets lost

Extend highest sequence number received

Interarrival jitter

Last SR(LSR)

Delay since last SR(DLSR)

SSRC_2 (SSRC of second source)

… …

Profile-specific extension

图2.7 RTCP RR包头结构

V:Version,版本号,占2bit;

P:Padding,是否还有补丁数据的标志位,占1bit;

RC:reception report count,本报文中的接收报告数量,占5bit;

PT:payload type,载荷数据的类型,占8bit;

Length:报文长度,占16bit;

SSRC:发送者的同步源标记;

SSRC_n:本报文所保持的同步源标记;

Fraction lost:事件丢失率,占3bit,表示自发送前一个RR包以来,来自SSRC的RTP数据包丢失的比例;

Cumulative number of packets lost:累计的丢包数,占24bit;

Extended highest sequence number received:最高接收到的包序列号;

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Interarrival jitter:相邻两个RTP数据包到达时间间隔变化的统计估计;

Last SR timestamp(LSR):接收到的来自源SSRC的最新发送端报告SR中64比特NTP时间戳的中间32比特;

Delay since last SR(DLSR):以1/65536秒为单位,表示在上一次接收到来自源SSRC的发送端报告与发送本接收报告之间的时延;

Profile-specific extension:初始特定文本扩展。

2.4 小结

本章首先对MPEG-4视频标准与传输相关内容作了简要介绍。重点阐述了MPEG-4的编码技术、DMIF传输模型、传输文件的格式,对视频数据进行传输之前的工作有一个初步认识。接着,重点分析了MPEG-4视频传输系统框架;阐述了框架中各层采用的相应协议。最后,分析了用于Internet上针对MPEG-4视频传输的实时传输RTP协议和实时传输控制协议RTCP。

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第3章 TCP-Friendly拥塞控制算法

上一章论述了MPEG-4标准与传输相关的内容,并分析了如图 2.4所示的MPEG-4视频传输系统框架。在该框架中,发送端RTCP上面的应用层,将通过本文提出的ER-TFRC TCP友好控制机制,实现拥塞控制技术,为客户端提供了质量服务(Qos)。所谓TCP友好拥塞控制,指既能满足MPEG-4视频实时码流传输速率的平稳性,同时又能实现同TCP流公平共享网络资源的TCP友好性,更加适合于多媒体的应用。

鉴于此,本章先简单介绍网络拥塞的概念,然后论述TCP-Friendly拥塞控制算法的发展过程。特别阐述了TCP友好性算法提出的背景,比较和分析了近些年提出的TCP友好拥塞控制算法,最后,本文采用了Floy[12]等人提出的目前较为优秀的TCP友好拥塞控制算法-TFRC算法作为研究对象。

3.1 网络拥塞

3.1.1 网络拥塞的含义

所谓拥塞(Congestion),是指当网络中由于传输链路上存储转发节点的资源有限、数据包过多,造成网络的传输性能急剧下降的现象。最初观察到这种现象始于1986年10月,当时美国LBL到UCBerkeley网络由于发生严重的网络拥塞导致网络崩溃,使得数据吞吐量(Throughput)从32Kbps跌落到40bps。

Floyd总结出拥塞崩溃主要包括以下几种[26]:传统的崩溃、未传送数据包导致的崩溃、由于数据包分段造成的崩溃、日益增长的控制信息流造成的崩溃等。一般来说,网络在负载增加导致网络效率降低的时候发生拥塞。此时,网络会出现数据丢失、时延加大、吞吐量下降,严重时会发生“拥塞崩溃”(congestion collapse)现象。

对于网络拥塞现象,可以进一步用图3.1来描述。当网络负载较小时,吞吐量基本上随着负载的增加而增长,呈线性关系;资源功率(资源功率 = 吞吐量/响应时间)随负载的增加以指数增长,而只有RTT增长缓慢。当负载达到网络容量时,吞吐量曾现出缓慢增长,资源功率达到最大值,往返时间急剧增加,这一点称为膝点(Knee)。在此之后吞吐量的增长远远慢于负载的增长,RTT急剧上升,资源功率快速下降。如果负载继续增加,路由器开始丢包,当负载超过一定量时,吞吐量急剧下降,这一点称为崖点(Cliff)。此时,吞吐量达到最大值,功率到达最小值,RTT以指数增长,系统处于拥塞状态。由图可知,负载在Knee附近时网络的使用效率最高。

中南民族大学硕士学位论文

图3.1 网络性能随负载的变化

拥塞控制就是网络节点采取措施来避免拥塞的发生或者对拥塞的发生做出反应[27]。如图3.1中就是使负载保持在Knee附近。拥塞控制包含拥塞避免(congestion avoidance)和拥塞缓解(congestion mitigation)。前者使网络运行在Knee附近,避免拥塞的发生,是一种预防措施,维持网络的高吞吐量、低延迟状态,避免进入拥塞;而后者则使网络运行在cliff的左侧区域,是一种恢复措施,是网络从拥塞中恢复过来,进入正常的运行状态。

3.1.2 拥塞产生的原因

网络产生拥塞的原因,一方面在于网络能够提供的资源不足以满足用户的需要,这些资源包括缓存空间、链路带宽容量和中间节点的处理能力;另一方面,最初互联网(Internet)的设计是采取面向无连接的分组交互网络,该机制导致缺乏“接纳控制”能力。这种网络体系结构缺乏一定的隔离和保护机制,由于没有“接纳隔离”算法,网络无法根据资源的情况限制用户的数量,又由于缺乏中央控制,网络也无法控制用户使用资源的数量。

虽然网络资源的稀缺引起拥塞,但是单纯地增加资源并不能避免拥塞的发生。例如,过于增加链路节点上的存储空间,报文会因在缓冲区中排队时间过长而超时,源端则认为它们已经被节点丢弃因而选择了重发,从而浪费了网络的资源,并且也进一步加重了网络拥塞。

产生拥塞的主要原因归结如下:

(1) 存储空间不足:当缓冲区中没有足够的存储空间,接收到的报文就会被丢弃。适当增加存储空间在某种程度上可以缓解拥塞,但是过于增加存储空间,

PTN技术在视频传输中的应用

摘要:随着智能电网的发展,电网通信的视频业务的增长进一步上升,本文提出了下一代通信传输网络的规划,形成mstp与ptn并存的网络架构,建立统一的基于分组的传送平台,可与传统的传输网络和数据网做到完美整合,从而打造统一、高效、灵活和高生存性的通信平台,为变电站监控视频的传输奠定了基础。 关键词:智能电网视频 ptn 融合网 中图分类号:tm73 文献标识码:a 文章编号:1007-9416(2016)04-0000-00 为满足电力市场改革和电网发展的需要,配合国家电网公司的总体规划,改造和优化现有网络已成为当务之急[1]。在诸多的技术中,ptn技术支持下的电信级以太网技术可以为电力通信网提供网络和业务扩展性、运营级网管能力和qos保障能力等解决方案。电力通信网中mstp网络向ptn网络的演进方法,采用“自下而上”的原则进行ptn网络建设[2]。建设初期集中在接入层,中期扩展到汇聚层,成熟阶段实现接入层和汇聚层的全ptn化[3]。 1 网络现状 光通信网络由传输网和综合数据网(广域网)组成,传输网又承载了调度交换网和调度数据网两大类业务网,两张网均采用独立的纤芯。光纤传输网可形成汇聚层、接入层两级传输网络架构,并覆盖所有35kv及以上变电站、下属分局、农网供电所和营业站。 目前的光通信网络具有数据业务带宽不足、传输网传送ip业务效率低、综合数据网可靠性不足等缺点,而视频监控业务的实时性决定了其对于高可靠性承载网络的需求。随着电力对监控画面的要求越来越高,同时也对网络带宽提出更高的要求。因此,应建立统一整合的分组传送平台来传输视频数据,实现视频的远程实时监控。 2 建立统一融合的分组传送平台 ptn技术是ip/mpls、以太网和传送网三种技术相结合的产物,具有全业务承载能力、自愈性及同步性等特点,保持了适应数据业务的特性,又继承了sdh传送网的传统优势[4]。 ptn数据承载网络建设主要完成综合数据网的建设。作为数据网承载的基础,主要承载视频监控、sg-erp、营销业务、会议电视等ip业务,同时考虑备用tdm业务,并为远期软交换、视频点播等业务预留接口。ptn接入设备应同时具备ip业务和e1业务接入端口。ptn 数据承载网络可覆盖各地市局及直调的变电站、县公司、电厂,实现变电站、供电分局、县公司数据业务的割接承载。 3 ptn数据承载网方案建议及业务规划 由于ptn所能提供的最大速率网络侧接口只有10ge接口,其优势体现在小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用上,若以其组建骨干层以上网络则可能无法满足当前业务带宽高速增长的需求,因此,一般将ptn定位于汇聚层[5],主要承载大颗粒ip业务,如视频监控、sg-erp等,使tdm业务接口与ptn网络的无缝对接。 3.1 网络层次结构 ptn承载网采用mesh方式组网,网络层次分为核心层和汇聚接入层。 核心层是网络的高速交换主干,采用爱立信spo1460设备提供10ge带宽配置网络,是所有流量的最终承受者和汇聚者,进行数据包的快速转发。 汇聚接入层采用爱立信spo1410设备提供ge带宽配置网络。汇聚层是多台接入层设备的汇聚点,处理来自接入层设备的所有通信数据,并提供到核心层的上行链路。汇聚层一般由110kv变电站组成。接入层是面向用户连接或访问网络的部分,向本地网段提供接入,主要涉及35kv变电站、营业厅/供电所、中低压配用电网子站等。 3.2 业务规划 (2)qos部署。ptn实现基于diffserv的qos调度,源节点侧hqos特性在网络设备中的处理顺序包括流分类,调度,整形,拥塞管理和队列调度等[6]。

数字视频安防监控系统基本技术要求

数字视频安防监控系统基本技术要求 1 应用范围 本要求规定了数字视频安防监控系统的技术规范,是数字视频安防监控系统设计、建设、评审、检测、验收的依据之一。 本要求的技术内容适用于数字视频安防监控系统。 前端图像采集由模拟摄像机加编码器组成的系统也适用于本标准。 2 定义 2.1 数字视频安防监控系统 图像的前端采集、传输、控制及显示记录等采用数字设备组成的视频安防监控系统。数字视频安防监控系统传输构成模式可分为网络型数字视频安防监控系统和非网络型数字视频安防监控系统。 2.2 网络型数字视频安防监控系统 图像在前端采集后经压缩、封包、处理,具有符合TCP/IP特征,传输数字信号的视频安防监控系统。(如:由网络摄像机、模拟摄像机加编码器等相关设备组成的系统)。 2.3 非网络型数字视频安防监控系统 图像在前端采集后未经压缩、封包即传输数字信号的视频安防监控系统。(如:由SDI摄像机等相关设备组成的系统)。 3 总体要求 3.1 数字视频安防监控系统应符合下列规范及标准: GB 50198-2011 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB 50311-2007 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 GB 50348-2004 安全防范技术工程规范 GB/T 20271-2006 信息安全技术信息系统通用安全技术要求 GB/T 21050-2007 信息安全技术网络交换机安全技术要求 GB/T 25724-2010 安全防范监控数字视音频编解码技术要求 GB/T 28181-2011 安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求 GA/T 75 安全防范工程程序与要求 GA/T 367-2001 视频安防监控系统技术要求 GA/T 669.5-2008 城市监控报警联网系统第5部分:信息传输、交换、控制技术要求 GY/T 157-2000 演播室高清晰度电视数字视频信号接口

视频传输标准

视频传输标准 部门: xxx 时间: xxx 整理范文,仅供参考,可下载自行编辑

VGA概述 VGA(Video Graphics Array>是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点,在彩色显示器领域得到了广泛的应用。 目录[隐藏] VGA应用 VGA原理 内存寻址 程序技巧 技术性细节 标准文字模式 VGA色版 VGA线路 VGA 公插头(通常位于显示器侧> [编辑本段]VGA应用 VGA技术的应用还主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备,而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要使用计算机的设备上,VGA技术的应用却很少见到。本文对嵌入式VGA显示的实现方法进行了研究。基于这种设计方法的嵌入式VGA显示系统,可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下,实现VGA图像的显示和控制。系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点,可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示,

也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示,还能以多媒体形式应用于日常生活。b5E2RGbCAP [编辑本段]VGA原理 1 显示原理与VGA时序实现 通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS程序三个部分组成。控制电路如图1所示。控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D/A转换等功能;显示缓冲区提供显示数据缓存空间;视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM中。p1EanqFDPw 1.1 VGA时序分析 通过对VGA显示卡基本工作原理的分析可知,要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题,其中关键还是如何实现VGA时序。 VGA的标准参考显示时序如图2所示。行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Sync a>、显示后沿(Back porch b>、显示时序段(Display interval c>和显示前沿(Front porch d>四个部分。几种常用模式的时序参数如表1所示。DXDiTa9E3d 1.2 VGA时序实现 首先,根据刷新频率确定主时钟频率,然后由主时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数,再把表1中给出的a、b、c、d各时序段的时间按照主计数脉冲源频率折算成时钟周期数。在CPLD中利用计数器和RS触发器,以计算出的各时序段时钟周期数为基准,产生不同宽度和周期的脉冲信号,再利用它们的逻辑组合构成图2中的

高清视频会议基本技术要求

一、技术要求 第1.1节概述 MCU要求 1.1.1MCU应符合H.323和H.320标准及SIP协议,支持H.323 V4以上版本。 1.1.2MCU应采用整机一体化的体系结构,为保证系统的高度稳定性,MCU的操作系统必 须为嵌入式操作系统,MTBF不小于100000小时。 1.1.3MCU采用中文WEB管理界面,采用图形化控制界面。无需安装客户端软件,只需 要通过帐号就可以实现对于MCU会议管理及系统配置的所有操作。 1.1.4MCU支持高清晰分辨率,可支持30帧/秒的H.264 HD(1280×720)活动视频编码 协议。 1.1.5MCU具备H.264HD视频编码,同时支持H.263、H.263+视频编码,H.263、H.264 协议的速率应达到2M。 1.1.6MCU能在同一个会议中接入标清(CIF、4CIF)及720P高清视频终端,不能降低高清 终端分辨率及声音及图像质量。 1.1.7MCU具备H.239高清(720P)双流协议,可以实现全网的双流会议,并且双流会议时 不降低会议容量。 1.1.8MCU支持终端以128Kbps/s-4Mbps/s速率接入,投标方应明确设备所支持的用户 速率范围。 1.1.9容量 1)考虑到系统可靠性、系统处理能力及今后的扩展性,MCU应至少具有24个2Mbps 速率以上终端的接入能力,能够同时召开多组会议。 1.1.10音频指标 1)投标方应说明支持的音频编码,语音编解码应符合ITU-T G.711、G.722、G.722.1 和G.728等建议。支持MPEG-4 AAC/LC的宽频声音,如果有高于上述标准的编解 码技术请详细说明。 2)投标方需给出MCU会议中同时混音的数量。混音数量不能低于4方。 3)具有自动唇音同步,误差应不可察觉,音频视频相对延迟小于40ms。 4)多个会议同时召开的时候,各个会议的声音互不影响。 1.1.11视频指标 1)视频编码应支持H.263、H.263+、H.264建议,各编码速率要求达到4M。 2)图像分辨率:支持QCIF、CIF、4CIF,HD(720P)。 3)在图像带宽上,要求在384Kb/s速率时达到25帧CIF连续运动图像,512Mbp时 达到30帧/秒连续的DVD画质,在1Mbps以上带宽时达到30帧/秒连续的720P高

TCP拥塞控制算法性能比较-Read

TCP拥塞控制算法性能比较 一、NS2仿真 1.仿真实验的网络结构图 如图所示0、1、2为源节点,3为路由器,4为目的节点。源节点0、1、2为TCP代理节点,频宽为8Mbps,传递延迟时间为0.1ms,仿真时使用FTP流量。路由器的队列管理机制使用DropTail,频宽为0.8Mbps,传递延迟为100ms。在这个实验中建立3条TCP数据流,0和4、1和4、2和4。在OTCL编码中,代理节点的协议代理分别设置为TCP/Reno、TCP/Newreno、TCP/Sack1和tcp/Vegas,来模拟这四种算法。 二、模拟结果与算法分析比较 1、模拟拥塞控制四种算法的cwnd变换图:

2、TCP拥塞控制的四个阶段 这是TCP拥塞控制的核心,也体现了TCP拥塞控制的基本思想,它分为启动阶段,拥塞避免,快速重传和快速恢复阶段。 (1) 启动阶段 当连接刚建立或在发生一次超时的情况下,进入慢启动阶段。 一个新的TCP连接建立后,cwnd被初始化为1,源端只被允许发送一个报文段。当发出的报文收到接受端的ACK确认后,cwnd加1,即增加一个报文段发送。在这个阶段中,cwnd随RTT呈指数增长。 采用慢启动方法,可以防止TCP在启动一个新的连接时发送过多的数据而造成数据丢失和网络拥塞,同时,由于cwnd实际上以指数规律增长也就避免了单纯的AIMD算法造成的吞吐量增加过慢的问题。 cwnd的无限增长必将引起网络拥塞,于是引入一个状态变量:慢启动阈值ssthresh。 当cwndssthresh是,则采用拥塞避免算法,减缓cwnd的增长速度。 (2) 拥塞避免阶段

视频监控系统设计技术要求

第一节视频安防系统设计技术要求 1、范围 本标准规定了建筑物内部及周边地区安全技术防范用视频进空系统(以下简称系统)的技术要求,是设计、验收安全技术防范用电视监控系统的基本依据。 本标准适用于以安防监控为目的的新建、扩建和改建工程中的电视监控系统的设计,其他领域的视频监控系统可以参照使用。 本标准的技术内容仅适用于模拟系统或部分采用数字技术的模拟系统。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 电磁辐射防护规定 报警系统环境试验 报警系统电源装置、测试方法和性能规范 安全防范报警设备安全要求和试验方法 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验 民用闭路监视电视系统工程技术规范 安全防范系统通用图形符号 安全防范工程程序与要求 民用建筑电气设计规范 3、术语和定义 下列属于和定义适用于本标准。 3.1 视频 video 基于目前的电视模式( PAL 彩色制式, CCIR 黑白制式 625 行, 2:1 隔

行扫描),所需的大约为 6MHz 或更高带宽的基带信号。 3.2 视频探测 video detecting 采用光电成像技术(从近红外到可见光谱范围内)对目标进行感知并生成视频图象信号的一种探测手段。 3.3 视频监控 video monitoring 利用视频探测手段对目标进行监视、控制和信息记录。 3.4 视频传输 video transmitting 利用有线或无线传输介质,直接或通过调制解调等手段,将视频图像信号从一处传到另一处,从一台设备传到另一台设备。本系统中通常包括视频图像信号从前端摄像机到视频主机设备,从视频主机到显示终端,从视频主机到分控,从视频光发射机到视频光接收机等。 3.5 视频主机 video controller /switcher 通常指视频控制主机,它是视频系统 * 作控制的核心设备,通常可以完成对图象的切换、云台和镜头的控制等。 3.6 报警图像复核 video check to alarm 当报警事件发生时,视频监控系统能够自动实时调用与报警区域相关的图像,以便对现场状态进行观察复核。 3.7 报警联动 action with alarm 报警事件发生时,引发报警设备以外的其他设备进行动作(如报警图像复核,照明控制等)。 3.8 视频音频同步 synchronization of video and audio 指对同一现场传来的视频、音频信号的同步切换。 3.9 环境照度 environmental illumination 反映目标所处环境明暗的物理量,数值上等于垂直通过单位面积的光通量。参见附录 A 。 3.10 图像质量 picture quality 指能够为观察者分辨的光学图像质量,它通常包括像素数量、分辨率和信噪比,但主要表现为信噪比。参见附录 A 。 3.11图像分辨率 picture resolution

多站点远程实时视频传输与控制系统

ISSN 1000-0054CN 11-2223/N 清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2008年第48卷第7期 2008,V o l.48,N o.723/41 1154-1156   多站点远程实时视频传输与控制系统 刘小康, 戴梅萼, 王 昊, 吴照人, 孟凡博, 叶 银 (清华大学计算机科学与技术系,北京100084) 收稿日期:2006-01-22 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60773148,60503039); 航天部创新基金项目(J0320060003) 作者简介:刘小康(1983—),男(汉),湖南,硕士研究生。通讯联系人:戴梅萼,教授,E-mail:me@tirc.cs.ts inghua.ed https://www.doczj.com/doc/f13514233.html, 摘 要:为了实现远程监控图像的清晰,并保障系统的实时性和可靠性,需要高效率和高质量地进行视频压缩,无差错地进行快速网络传输,有效地进行命令控制。通过优化最新的H .264视频编码算法,设计有效的传输方案和引入自适应的传输机制来解决远程活动图像传输系统中存在的清晰、实时、高效、可靠性问题。实验结果表明:改进后的算法较原有的T .264编码方案速度提高了30%以上,设计的传输策略在保障传输速度的同时,能有效地适应不同的网络环境。在系统中引入的几个关键技术对远程视频传输系统提供了有力的支持。 关键词:应用软件;视频编码;视频传输;命令控制;自适 应;远程控制 中图分类号:T P 317 文献标识码:A 文章编号:1000-0054(2008)07-1154-03 Multiple site ,real -time video transmissions for remote control systems LIU Xiaokang ,DAI M ei ’e ,WANG Hao ,WU Zhaoren , MENG Fanbo ,YE Yin (Department of Computer Science and T echnology , T s inghua University ,Beij ing 100084,China ) Abstract :High image quality,fast,reliable rem ote control sys tems requ ire efficient video com pres sion algor ith ms, robus t netw ork tran smis sion strategies and effective control meth ods.T he H.264algorithm w as optim ized to des ign an effective tr ans miss ion meth od for a s elf-adaptive remote control sys tem.Tests sh ow that the optimized algorithm is more than 30%faster than the T.264algorithm. T he sys tem can b e applied to various netw ork en vir on men ts w ith more efficient transm ission.Th es e techniqu es sign ifican tly im prove remote con tr ol s ystem s. Key words :application software;video coding;video transm ission ; com man d control;s elf-adaptive,remote con tr ol 近年来网络多媒体技术越来越成熟,视频编码/解码技术也不断进步,H.264视频编码标准 [1] 的出 现,极大地提高了视频编码的压缩率,并能获得更好的视频重构质量。由于它支持多种视频格式和不同 网络条件,从而被迅速应用到各个领域,如视频点播、广播、视频压缩存储等。另一方面,视频监控技术的应用也越来越广泛,如交通管理中心对车流的监 控,护理中心对病人状况的监控等。该技术的核心问题是视频采集端的数据压缩、视频监控端的解压缩和二者之间的数据有效传输 [2,3] 。为减轻网络带宽负 荷,需要更高的视频压缩比;为实现更好的监控效果,需要更好的视频解码重构质量。 本文作者选用H.264进行视频压缩解压缩,并通过有效的传输方案和命令控制手段,实现了一个基于H.264的高保真活动图像远程传输与控制平台。 1 系统结构 整个视频传输与控制平台采用Client/Server 架构。采集端为Ser ver 端,获取原始的视频数据,作为服务器提供数据源;控制端作为Client 端,主动连接采集端获取视频数据,通过监控窗口显示远程视频图像,并对远程采集端进行命令控制。控制端通过多线程方式,可启动多个监控窗口,从而实现对多个采集站点进行实时监控。 整个视频远程传输与命令控制平台可分为3个子系统,具体包含9个小的功能模块。这3个子系统及其对应的模块描述如下。 1)视频编解码及传输子系统,包括模块如下。 a )视频采集与压缩模块。 从摄像头获取原始视频流,经H .264算法,形成压缩视频数据。 b)视频传输模块。将压缩视频数据经Internet 从采集端传输到控制端。 c )视频解压缩与显示模块。控制端解码并回放。

无线视频传输技术的发展

无线视频传输技术的发展 随着移动通信业务的增加,无线通信已获得非常广泛的应用。无线网络除了提供语音服务之外,还提供多媒体、高速数据和视频图像业务。无线通信环境(无线信道、移动终端等)以及移动多媒体应用业务的特点对视频图像的视频图像编码与传输技术已成为当今信息科学与技术的前沿课题。 1 无线视频传输技术面临的挑战 数字视频信号具有如下特点: ·数据量大 例如,移动可视电话一般采用QCIF分辨率的图像,它有176X144=25344像开绿灯。如果每个像素由24位来表示,一帧图像的数据量依达 594kbit。考虑到实时视频图像传输要求的帧频(电视信号每秒25帧),数据传输速率将达到14.5Mbps! ·实时性要求高 人眼对视频信号的基本要求是,延迟小,实时性好。而普通的数据通信对实时性的要求依比较低,因此相对普通数据通信而言,视频通信要求更好的实时性。 无线环境则具有如下特点: ·无线信道资源有限 由于无线信道环境恶劣,有效的带宽资源十分有限。实现大数据量的视频信号的传输,尤其在面向大众的无线可视应用中,无线信道的资源尤其紧张。 ·无线网络是一个时变的网络 无线信道的物理特点决定了无线网络是一个时变的网络。 ·无线视频的Qos保障 在移动通信中,用户的移动造成无线视频的Qos保障十分复杂。 由此可以看出,视频信号对传输的需要和无线环境的特点存在尖锐的矛盾,因此无线视频传输面临着巨大的挑战。一般来说,无线视频传输系统的研究设计目标如表1所示。 表1 无线视频传输系统的主要性能指标和设计目标

事实上,表1中许多性能指标是相互制约的。例如,视频图像压缩比的提高会增加编码算法的复杂度,因此会影响算法的实时实现,并且可能降低视频的恢复质量。 2 视频压缩编码技术 视频信息的数据量十分惊人,要在带宽有限的无线网络上传送,必须经过压缩编码。目前国际上存在两大标准化组织——ITU-T和MPEG——专门研究视频编码方法,负责制公平统一的标准,方便各种视频产品间的互通性。这些协议集中了学术界最优秀的成果。 除各种基于国际标准的编码技术外,还有许多新技术的发展十分引人注目。 2.1 基于协议的视频压缩编码技术 国际电信联盟(ITU-T)已经制定的视频编码标准包括H.261(1990年)、H.263(199 5年)、H.263+(1998年),2000年 11月份将通过H.263++的最终文本。H.26X系列标准是专门用于低比特率视频通信的视频编码标准,具有较高的压缩比,因此特别适合于无线视频传输的需要。它们采用的基本技术包括:DCT变换、运动补偿、量化、熵编码等。H.263+和H.263++中更增加考虑了较为恶劣的无线环境,设计了多种增强码流鲁棒性的方法,定义了分线编码的语法规则。 MPEG制定的视频编码标准有MPEG-1(1990年)、MPEG-2(1994年)、MPEG-4(完善中)。其中MPEG-1、MPEG-2基本已经定稿,使用的基本技术和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特点在于针对的应用主要是数字存储媒体,码率高,它们并不适于无线视频传输。人们熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型应用。随后,MPEG组织注意到了低比特率应用潜在的巨大市场,开始和ITU-T进行竞争。在 MPEG-4的制定中,不仅考虑了高比特率应用,还特别包含了适于无线传输的低比特率应用。MPEG-4标准的最大特点是基于视频对象的编码方法。 无线通信终端是多种多样的,其所处的网络结构、规模也是互异的。视频码流的精细可分级性(Fine Granularity Scalability)适应了传输环境的多样性。 编码协议并不提供完全齐备的解决方案。一般来说,协议内容主要包括码流的语法结构、技术路线、解码方法等,而并未严格规定其中一些关键算法,如运动估计算法、码率控制算法等。运动估计算法在第3部分有较为详细的介绍。码率控制方案在第4部分有较为详细的介绍。 2.2 其他视频压缩编码技术

TCP拥塞控制算法比较

TCP拥塞控制算法比较 TCP发展到现在已经形成了TCP Tahoe、TCP Reno、TCP NewReno、SACK、Vegas等不同版本,这些算法各有利弊。 Tahoe算法是TCP的早期版本。它的核心思想是:让cwnd以指数增长方式迅速逼近可 用信道容量,然后慢慢接近均衡。它包括了3个基本的拥塞控制算法:慢启动、拥塞避免、快速重传。Tahoe的缺点体现在快速重传后转向慢启动算法,这样不能有效的利用网络带宽并且还引入较大的延时。 Reno算法是针对Tahoe算法的不足而做的改进。改进主要有两方面:一是对于收到连 续3个重复的ACK确认,算法不经过慢启动,而直接进入拥塞避免阶段;二是增加了快速重传和快速恢复机制。Reno算法以其简单、有效和鲁棒性成为TCP源算法的主流,被广泛的 采用。但它不能有效的处理多个报文分组从同一发送窗口中丢失的情况。 NewReno对Reno中快速恢复算法进行了补充,它考虑了一个发送窗口内多个报文分组 同时丢失的情况。Reno算法中,发送方收到一个不重复的应答后就退出快速恢复,而NewReno 中,只有当所有的报文分组都被应答后才退出快速恢复状态。NewReno的实现只要修改TCP 发送端的实现代码,实现简单。 SACK算法也针对一个窗口内多个报文分组丢失的情况而对Reno算法进行改进:SACK 定义了一个变量pipe来表示出现在路由器上报文分组的估计数量,接收方TCP发送SACK 分组来通知发送方的接收状况,这样源端就能准确的知道哪些报文分组被正确的传到接收端,从而避免不必要的重传,提高网络吞吐量。但SACK算法的实现需要修改TCP发送端和接收端的实现代码,增加了TCP的复杂性,因此不易大规模的应用。 Vegas与上述的算法不同,它是以RTT的变化作为拥塞信号,调节源端的发送速率。通过监测RTT的变化来改变cwnd的大小。由于Vegas采用RTT的改变来判断网络的可用带宽,能较好的预测网络带宽的使用情况,其公平性、效率都较好。但是,由于Vegas与其它算法在竞争带宽方面存在不公平现象,因此未能在因特网中普遍采用,还需要继续改进。

视频安防监控系统技术要求GA

视频安防监控系统技术要求GA / T367—2001 中华人民共和国公共安全行业标准 视频安防监控系统技术要求GA / T367—2001 1 范围 本标准规定了建筑物内部及周边地区安全技术防范用视频监控系统(以下简称系统)的技术要求,是设计、验收安全技术防范用电视监控系统的基本依据。 本标准适用于以安防监控为目的的新建、扩建和改建工程中的电视监控系统的设计,其他领域的视频监控系统可参照使用。 本标准的技术内容仅适用于模拟系统或部分采用数字技术的模拟系统。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB 8702—1988 电磁辐射防护规定 GB/T 15211—1994 报警系统环境试验 GB/T 15408—1994 报警系统电源装置、测试方法和性能规范

(idt IEC 60839-1-2)

GB 16796—1997 安全防范报警设备安全要求和试验方法GB/T 17626.2—1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3—1998 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.4—1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.5—1998 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验 GB/T 17626.11—1999 电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验 GB 50198—1994 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GA/T 74—2000 安全防范系统通用图形符号 GA/T 75—1994 安全防范工程程序与要求 JGJ/T 16—1992 民用建筑电气设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 视频 video 基于目前的电视模式(PAL彩色制式,CCIR黑白制式625行,2:1隔行扫描),所需的大约为6MHz或更高带宽的基带信号。

视频监控系统的传输和控制部分

视频监控系统的传输和控制部分 传输部分就是视频监控系统的图像信号通路。一般来说,传输部分单指的是传输图象信号。但是,由于某些系统中除图像外,还要传输声音信号,同时,由于需要在控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制,因而在传输系统中还包含有控制信号的传输,所以我们这里所讲的传输部分,通常是指所有要传输的信号形成的传输系统的总和。因此,在以后有关传输部分的讨论中,在重点介绍图像信号传输的基础上,还将对声音信号及控制信号的传输问题加以讨论和研究。 如前所述,传输部分主要传输的内容是图像信号,因此重点研究图像信号的传输方式及传输中的有关问题是非常重要的。对图像信号的传输,重点要求是在图像信号经过传输系统后,不产生明显的噪声、明显的失真(色度信号与亮度信号均不产生明显的失真),保证原始图像信号(从摄像机输出的图像信号)的清晰度和灰度等级没有明显下降。这就要求传输系统在衰减、引入噪声、幅频特性和相频特性方面都有良好的性能。 在传输方式上,目前视频监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下,也有或必须采用射频传输或光纤传输方式。或者采用微波传输、网上传输等。对以上这些不同的传输方式,所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。总之,虽然从表面上看,传输部分好象只是一些线路,但实际上这部分的好坏也是影响整个系统质量的重要组成部分。 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”,是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要由总控制台(有些系统还设有副控制台)组成。总控制台的主要功能有:视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号(或包括声音信号)的显示记录、摄像机及其辅助部件(如镜头、云台、防护罩等)的控制(遥控)等。在上述的各部分中,对图像质量影响最大的是放大与分配、校正与补偿、图像信号的切换三部分。在某些摄像机距离控制中心很近或对整个系统指标要求不高的情况下,在总控制台中往往不设校正与补偿部分。但对某些距离较远,或由于传输方式的要求等原因,校正与补偿是非常必要的。因为图像信号经过传输之后,往往其幅频特性(由于不同频率成分到达总控制台时

认识同轴电缆与同轴视频传输技术

认识同轴电缆与同轴视频传输技术 本文以科学实验研究为依据,给出了监控工程常用同轴电缆的视频传输特性,指出了应用中的一些误解和误区.对干扰产生原理提出了更加切合实际的解释.归纳分析了实用的抗干扰措施,介绍了同轴抗干扰技术新进展——抗干扰同轴电缆原理和应用前景。 同轴电缆仍然是目前监控系统中应用最广泛的视频传输线。同轴视频传输技术,也是监控系统中的一种最基本传输方式。“同轴电缆到底能传多远”?同轴视频传输技术、抗干扰技术到底现在发展到了什么水平?深入了解同轴电缆的传输特性,掌握同轴视频传输技术的现状与发展,对提高监控系统图像质量,改进系统设计,有效降低系统造价,仍然是有现实意义和积极意义的。 一、工程常用同轴电缆类型及性能: 1) SYV75-3、5、7、9…,75欧姆,聚乙烯绝缘实心同轴电缆。近些年有人把它称为“视频电缆”; 2) SYWV75-3、5、7、9…75欧姆,物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。有人把它称为“射频电缆”; 3)基本性能: l SYV物理结构是100%聚乙烯绝缘;SYWV 是发泡率占 70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆; l 由于介电损耗原因,SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV 物理发泡电缆;在常用工程电缆中,目前物理发泡电缆仍然是传输性能最好价格最低的电缆,在视频、射频、微波各个波段都是这样的。

厂家给出的测试数据也说明了这一点; l 同轴电缆都可以在直流、射频、微波波段应用。按照“射频”/“视频”来区分电缆,不仅依据不足,还容易产生误导:似乎视频传输必须或只能选择实心电缆(选择衰减大的,价格高的?);从工程应用角度看,还是按“实芯”和“发泡”电缆来区分类型更实用一些; l 高编(128)与低编(64)电缆特性的区别:eie实验室实验研究表明,在200KHz以下频段,高编电缆屏蔽层的“低电阻”起主要作用,所以低频传输衰减小于低编电缆。但在200-300KHz以上的视频、射频、微波波段,由于“高频趋肤效应”起主要作用,高编电缆已失去“低电阻”优势,所以高频衰减两种电缆基本是相同的。 二、了解同轴电缆的视频传输特性——“衰减频率特性” 同轴电缆厂家,一般只给出几十到几百兆赫的几个射频点的衰减数据,都还没有提供视频频段的详细数据和特性;eie实验室对典型的SYWV75-5、7/64编电缆进行了研究测试,结果如下图一: 同轴传输特性基本特点: 1. 电缆越细,衰减越大:如75-7电缆1000米的衰减,与75-5电缆600多米衰减大致相当,或者说1000米的75-7电缆传

网络高清传输的六种方案

网络高清传输的六种方案 一、常规方式——使用网线加交换机 网线传输网络高清信号最远不能超过100米距离,所以这种方式只限于较近距离,中小项目使用。 二、较远距离,及要求效果、画质推荐使用——光纤收发器 光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的信号转换传输设备,将前端的以太网信号,通过光纤收发器的发射端将以太网的电信号转换器成光信号进行远距离传输,光纤收发器的接收端将光信号还有成电信号。

三,远距离光纤传输,任意间设备可作为终端——高清网络一纤通 高清一纤通传输方式采用一芯光纤上传输多达60个光网点,实现百万高清视频、报警、对讲、控制信号同时传输。 组网方式: 1.串联组网 鸿泰一纤通采用串联组网方式将设备逐级连入线路中,避免每对设备都要使用一芯光纤。节省了光纤。 如图所示:

2.混合组网 一纤通还可与交换机一起混合组网使用,在摄像机集中的地方可以先把信号传入到交换机中,再由高清一纤通传入到机房中。 如图所示: 扩展能力强 如果需要增加节点,无需重新布线。每个光网点可以根据需要放置1-8个网络摄像机,在首尾两台设备的上光口与下光口联上光缆,可以实现环网传输,即使中间节点光缆出现异常,也可以正常传输其它无故障的视频信号。 高性能 每芯光纤最多可支持250个高清网络摄像机,在联接250个摄像机时,最远节点信号延时小于0.2MS,实现所有画面有延时,无拖尾现象。 安装简单 即插即用,无需软件硬件设置。传输稳定,网络失帧率少,实时性高,节省光纤线材,环网传输能做到有备无患。 成本低低价位的光纤传输方式。 升级快可将原系统升级成数字化,应用更全面。 质量保证三级防雷设计,品质保证。工业级设计,100%老化测试,确保产品质量万无一失。

视频安防监控系统工程设计规范系统简述

1、安全生产中杜绝“三违”中,三违是不包含:(D) A.违章指挥 B. 违章作业 C.违反劳动纪律 D.违反常规作业 2、视频被分为模拟视频和(B)。 A.数字信号 B.数字信号 C.VGA D.DVI-D 3、(D)是出入口控制系统的俗称 A.安防系统 B.视频系统 C .报警系统 D.门禁系统 4、在入侵报警系统中,需要进行实体防护或电子防护的某区域的边界所指的是(A)。 A.周界 B.监视区 C.防护区 D.禁区 5、强制性国家标准的代号为(A). A.GB B.GB/T C. GA D.GA/T 6、推荐性国家标准代号为(B) A.GB B.GB/T C. GA D.GA/T 7、标准《安全防范工程程序与要求》是由(B)颁布的。 A.国务院 B.公安部 C. 科技局 D.中科部 8、视频监控系统中。图像质量不应低于《民用闭路监视系统工程技术规范》中的(D)。 A. 二级 B. 三级 C.五级 D.四级 9、视频监控系统中。回放图像质量不应低于《民用闭路监视系统工程技术规范》中的(B)。 A. 二级 B. 三级 C.五级 D.四级 10、监控目标的最低环境照度不应低于摄像机靶面的最低照度(C)倍。 A.30 B.40 C.50 D.60 11、云台设置的高度,室内距地面的高度不宜低于(C)m,室外距地面不宜低于(C)m。 A.2 ,3 B .2.5 , 3 C.2.5 ,3.5 D 3 ,3.5 12、采用联合接地极时,弱点接地引出线和强电接地引出线不能从同一点引出,两者相聚距离(C)以上。 A.2m B.2.5m C.3m D.3.5m 13、我国的安全技术规范(B)管理机构是全国安全防范报警系统标准化技术委员会。 A.国家标准 B.行业标准 C.地方标准 D.企业标准 14、我国电视扫描制式采用的是(D)。 A.NISC B.SECAM C.D3 D.PAL 15、目前图像质量评价标准通常采用(B)级损伤制。 A.6 B.5 C.4 D.3 16、监视画面出现术纹干扰,且严重时无法观看,干扰的原因不可能是(D)。 A.视频电缆屏蔽性能不好。 B. 供电系统,电源不洁净。 C.系统附近有强干扰。 D.摄像机镜头有污垢。 17、入侵探测与报警系统的最基本组成不包括(D)。 A.入侵探测器 B.报警控制器 C.通信联网 D .保安警卫力量 18、数字型号进行无线传输时,描述错误的是(C). A.除采用基带传输外,更多的是采用调制传输方式。 B.传输过程不需要载波。 C.抗干扰性能与频带宽度没有关系。 D.信号传输你能保密。 19、报警信息用有限传输方式时,下列说法错误的是(C)。

浅谈视频信号与控制信号的传输距离

浅谈视频信号与控制信号的传输距离 一、引言 随着音视频行业智能化、数字化、网络化的飞速发展,各种应用电子产品越来越多,种类五花八门。随之带来的应用问题也日益突出,用户、工程商、厂家所面对的共同的、迫切需要解决的问题,例如各种信号的传输距离。 作为“CREATOR快捷”的技术支持工程师,经常会接到各种类似的咨询电话:与工程方案、布线有关的各种视频信号、控制信号的传输距离。 CREATOR快捷作为全球中央控制系统、智能会议系统知名品牌,提供产品、解决方案、技术支持服务。为解决以上问题,搜集资料,整理出来以供参考。 二、信号传输距离 1、常见视频信号,包括复合视频信号、S-视频信号(或称Y/C)、VGA信号、RGBHV 信号、超高质量数字信号等。 ⅰ复合视频信号:一般接头为BNC、RCA。(如下图) 75代表抗阻性,后面的3和5代表它的绝缘外径(3mm/5mm)。 SYV中S---同轴射频电缆,Y---聚乙烯,V---聚氯乙烯. SYV75-3传输在300米之内效果好. SYV75-5传输在800米内效果更好. 视频线分

75-3(约100米)传输距离 75-5(约300米)传输距离 75-7(约500--800米)传速距离 75-9(约1000---1500米)传速距离 75-12(约2000----3500米)传速距离 75代表电阻,-3代表线径 ⅱS-视频信号(或称Y/C) 传输距离短 15M ⅲVGA信号 频率高 易衰减,传输距离短 易受干扰 3+4/6VGA15-30M ⅳ RGBHV信号

75-2RGB30-50M 75-3RGB50-70M ⅴ超高质量数字信号-DVI DVI-D:只能接收数字信号 DVI-I:能同时接收数字信号和模拟信号 传输距离短 7-15M ⅵ超高质量数字信号-HDMI 支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米 2、常见控制信号,RS232、RS422、RS485、IR、CR-NET(CREATOR控制信号) ⅰRS232传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps,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。

VGA视频传输技术工作原理

VGA视频传输技术工作原理 VGA信号传输是最近的视频信号传输的热点,各种不同的传输方式引发很多工程商的关注,各种不同的宣传也模糊了工程商的正常判断,作为双绞线传输的生产商,就VGA传输的发展及原理做一个小小的论述,希望可以澄清大家可能的误判! VGA信号包含有R/G/B/H/V五种,分别是三原色和行场同步信号。VGA线材虽然包含15根线,VGA 线材里面实际传输图像信号的只有5根线,所以看VGA线材好不好首先看用来传输RGBHV的那五根线的线芯质量。 VGA线芯虽然很细小,衰减比较大,VGA线材在短距离传输的时候基本不会有问题,。而早期为解决传输距离远的难题,一般都是加大线芯直径,将铜芯做得很粗。但是传输距离长以后,VGA线里面五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来,同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难,拐弯时候VGA线容易折断,其他问题也是非常多(如:外部干扰,焊接点不好等)。 工程中为解决VGA视频传输问题,依照时间顺序VGA视频传输的发展依次是:(VGA线材+VGA 放大器)→(RGB线缆+RGB长线驱动器)→(双绞线+双绞线传输设备) A)VGA信号放大器 它采用简单的放大原理,或将发送端信号放大,或将接收端已经衰减的信号放大。在接收端放大的方式一出来就被抛弃,因为他会将传输中的干扰一起放大,包括内部信号间的串扰。采用发送端放大的设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后,可以将电脑的VGA视频信号传输上几十米。但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗,没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显: 第一,长距离VGA线材又粗又硬,不容易找到,需要到工厂定做,拐弯剧烈还容易出现内部断裂,布线极为不便。 第二,VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题(如驻波干扰,虚焊等)。 第三,它不能抵抗干扰,不能消去串扰。VGA线材本身决定它长距离传输内部串扰、共模干扰非常大。而随着距离的增加,一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大,导致有些试验环境下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用,造成返工或无法验收的巨大损失。所以超过30米距离这种方式就不应该采用。 B)RGB传输技术 人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理,将VGA线缆拆分开来,用五根同轴线缆来传输,这种传输方式叫RGB传输。这种方式有效的解决了衰减的问题(RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多),同时同轴线缆的屏蔽层,对串扰也有一定的抑制作用,但是由于传输技术原理没有根本的改变,串扰问题并没有真正解决!而且RGB方式传输距离达到一定距离以后,由于施工现场环境复杂,布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象,造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。这就是RGB传输中容易出现的不同步的问题,这个问题很难得到廉价的解决方法。

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