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当前位置:技术交流 双绞线与同轴线视频传输性能比较
  下列文章是我公司EIE实验室根据公司产品开发、实验、工程等实践经验及数据所写,均为原创文章。希望能与广大同行进行交流。未经我公司许可?#22351;?#36716;载。 
 
双绞线与同轴线视频传输性能比较
 
             ---本篇文章已?#29615;?#34920;在“慧聪安防技术市场——商讯互动”第57期2004.02.20
 
  视频传输技术是监控工程中的一项关键技术之一,也是广大工程公司和技术人员十分关注的技术。双绞线模拟视频传输技术的出现,无疑给视频传输技术增加了一个新成员,特别是在网络技术迅速发展的现在,更加引起了大家的关注。广大工程技术人员,十分希望产品生产厂家,能够如实介绍他们的产品,帮助他们合理的选择和设计好每一个工程。而误导宣传只能给监控工程一线的工程人员和工程公司造成麻烦和伤害。
 
一、 双绞线模拟视频传输技术
双绞线模拟视频传输技术,是视频传输技术的补充和一个新的分支。在网络技术迅速发展的现在,这一技术的出现、发展、完善和推广应用,既是行业的福音,也是大家的责任。
 
二、 认真研究一下部分双绞线视频传输设?#24178;?#20135;厂家的宣传:
这里把双绞线视频传输设?#24178;?#20135;厂家宣传的原文节选,放在本文后面的附件里,供大?#20063;?#38405;。其主要观点是:
同轴电缆传输视频有严重缺点,传输距离只有200多米,加放大器传输距离一般也只能限制在四、五百米左右",图像质量很差;
在1-2公里范围视频传输工程中,同轴不行,光纤太贵,双绞线最好,"它很好地解决了上面的?#28895;?quot;。它没有同轴电缆的"毛病",可以传输1、2公里无失真,传输的图像质量可以与光端机媲美。
价格便宜,施工简单,抗干扰性能好,可以多路传输等等优点。
为了推销自己的产品,说一些过头?#22467;?#20063;?#24378;?#20197;理解的。但如果以技术权威的口气,公布一些"科学结论",其结果就?#23454;?#20854;反了。
 
三、 双绞线与同轴线传输特性实测比较
我们选择?#35828;?#22411;的SYWV75-5/64编电缆和典型的的五类非屏蔽双绞线。测量设备为美国TEK公司VM700A和TSG271视频测量分析系统设备。
下面给出的测量曲线为1000米长度的衰减频率特性,衰减值为db.按视频6M带宽测量。
1000米双绞线和同轴线传输特性
 
  为了便于工程应用,这里给出一个大致的数?#32771;?#30340;概念:
大约430米双绞线的传输衰减和失真和1000米75-5 ,1600米75-7同轴电缆相当。就电缆本身视频传输特性看,按相同失真度要求,5类非屏蔽双绞线传输距离只相当于75-5同轴电缆的43%,?#22351;?#19968;半。
按照我国PAL-D视频失真度基本要求,传输线无补偿传输距离实测值是:75-7同轴电缆为200-250 m左右,75-5为100-150m左右,超5类双绞线为40-60m左右;双绞线的传输特性无论从理论上还是从实践上看,都要比同轴电缆差很多。
那么双绞线视频传输器生产厂家宣传的"同轴电缆只能传输200米,双绞线可以传输1500米"?#36136;?#24590;么回事呢?原来他们是用无补偿的同轴电缆和有补偿的双绞线传输进行比?#31995;摹?#36825;种"偷换概念"的例子还很多,例如:在计算工程成本?#24076;?#29992;75-9电缆的价格与普通非屏蔽双绞线比较;系统用四个同一位置的摄像机传输与4条75-9电缆比较,因为一条双绞线里有4对线;用同轴电缆的非传输设备(普通视频放大器)传输的效果,与双绞线专用传输系统比较……等等。这种"故意",不仅坏了自己的名声,误导了在工程一线的工程商,而且也坏了刚刚起步的双绞线专用传输系统的技术名声。
同轴线和双绞线产品都有国家标准,性能是不能改变的。那么,在超性能、远距离传输模拟视频时,考虑和考验的只能是是传输设备的性能----即在6M带宽内,设备对视频信号特性的补偿能力,恢复能力和按什么标准,把图像质量恢复?#32478;?#20040;程度的问题。
 
四、 同轴与双绞线传输设备当前发展水平
1. 同轴传输设备:
单程末端补偿(无前端设备)的视频恢复产品,最大补偿距离为:75-5电缆2公里,75-7电缆大于3公里;加前端预补偿单程可达到5公里;
技术上采用我国自有知识产权的"频率加权视频放大技术",全程距离不分档,连续可调,具有独特的轮廓增强和高频提升的改善图像功能。除解决远距离传输外,其特有的图像改善功能也被更多的工程商?#26149;謾?#20135;品已达到专?#23548;端?#24179;。
补偿标准为:按照我国PAL-D视频失真度6M带宽标准要求的视频特性恢复能力。工程现场参考评价标准为"与摄像机原图像比较,没有差别";如轮廓增强和高频提升功能用得?#23454;保?#20027;观评价?#22815;?#27604;原图像清晰;
2003年10月?#26412;?#23433;防博览会上正式展示。各地工程商普遍认可,也被部分双绞线产品生产和经销单位测试比较后认可;
2. 双绞线传输设备:
单程(前端+末端)传输最大补偿距离,1.2-1.5公里;
补偿标准未见公开。从博览会展示和部分工程商的使用?#20174;常?quot;标准就?#24378;?#22270;像,觉得可以就行了"。
大部分产品视频恢复水平和图像质量还有待提高。
 
五、 正确认识同轴与双绞线传输技术
1. 双绞线视频传输系统,具有较强的抗共模干扰能力。在有些应用工程中,如多信息综合布线系统,优势很大,在某些监控工程中,其综合成本与同轴电缆差?#27426;啵?#25110;低于同轴系统(但图像质量还有待进一步努力提高)。这些优点,产品生产厂家已经宣传的有过之无不?#22467;恢?#24471;注意的是,许多工程商被误导的已经?#24674;?#36947;东南西北了。他们说,同轴电缆衰减比双绞线大多了,同轴电缆有干扰等等,认为双绞线一片大好,没有缺点。有的工程商就是因为相信了这种误导宣传,工程图像质量达?#22351;?#35201;求,被晾到了工程现场;
2. 工程商除了要了解双绞线系统的优点外,目前主要矛盾还是对双绞线传输系统的缺点和问题认识不足,或认识很?#22330;?#22914;:双绞线传输衰减量和失真度远大于同轴电缆,双绞线不仅有欧姆衰减还有辐射衰减,回波衰减,线间互串,护套老化快等问题。为什么用非屏蔽而不用抗干扰能力更强大的屏蔽双绞线呢?因为屏蔽层对双绞线对都有偶合影响,会引起更大的衰减,显然,靠近双绞线的外部金属物体?#22815;?#20135;生无规律的破坏平衡传输特性的影响,双绞线的抗外部电磁干扰能力也不是像说的那么理想,工程规范有强干扰环境不能使用双绞线的规定。遗憾的是我们的厂家宣传中,?#28304;?#21364;只字不提。
3. 工程商如何选用和设计传输系统,涉及的因素很多,自?#25442;?#26681;据具体情况全面考虑。工程上主要考虑的还是在保证图像质量的原则下,谈距离,谈成本,谈合理设计,谈工程造价等等。希望生产厂家能够客观真实的介绍产品有缺点。大家都不要误导别人,一切有要由实践来检验真伪。
4. 同轴电缆是传统传输线,但并不是像有人说的那样"过时了",现在包括移动通信,网络短干线通信,有线电视,雷达系统,视频监控等许多领域里,仍然大量应用同轴电缆,其宽带性能是双绞线不能比的。在视频传输领域里,同轴电缆也有它的缺点,工程中就怕遇到干扰,也容易产生一些人为干扰。
5. 对视频同轴传输系统干扰产生和如何抗干扰的问题,笔者将在另一篇文章中与大家共商。主要结论是:
外界电磁干扰不是透过屏蔽层传到同轴电缆芯线上才形成干扰的,而是因为线缆太长,作为视频信号"地"的屏蔽层电阻不是零,干扰产生的感应电动势在屏蔽层电阻上产生了干扰电压,串在了视频信号传输的"地"回路中,便形成了与视频信号无法分离的干扰;
布线不合理,地电位在屏蔽层上?#19981;?#20135;生了感应电动势,形成干扰;
干扰一旦进入视频信号中,目前还没有有效的剔除办法和产品。所以工程设计和施工中,必须不能让干扰串入视频信号;
我国自有知识产权的抗干扰同轴电缆已经开发成功,它对50周,变频电机等强电磁干扰,具有优异的抗干扰能力;
 
 

[附件]一些双绞线产品生产厂家的论述原文节选,供参考:

  在视频监控工程的设计和施工中,我们常常会遇到超过1000米甚至更远距离的传输问题。由于模拟视频信号通过同轴电缆在中长距离的传输过程中存在着信号的衰减和失真现象,因此,传统的方法是在每隔300-500米左右加置一个信号放大器,这不仅大大增加了线路的建设成本,同时也增加了线路发生故?#31995;?#20960;率,另?#29615;?#38754;,在同?#36739;?#23384;在多路视频线路和控制信号线路的布线工程施工中,多股同轴电缆加上控制信号电缆合在一起,给管?#26469;?#36234;和线路布放造成了比较大的困难。为了解决以上这些实际问题,我们自主研发了?#24674;?#21452;绞线视频图像传输器,利用五类网络线缆代替同轴电缆,不仅解决了普通视频电缆存在的远距离传输信号严重失真和在复杂工业环境下的电磁干扰问题,而且大大节约了线路建设成本,施工和维护也变得十分简便,成为视频监控工程在解决中长距离传输问题?#31995;囊恢?#26368;为经济实用的办法。
双绞线视频图像传输器使用特殊研?#39057;?#19987;用芯片,对视频信号具有良好的传输效果,传输距离至1500米基本无失真,始终保?#33267;?#22909;的幅频特性,?#26412;?#31163;更远时可加接1-2级中继器,使视频图像无失真传送达到3-4千米(建议每千余米加一级中继)。本装置使用金属机盒,长期使用稳定可靠?#29615;?#28909;,性能优良、价格低,与射频视频调?#24179;?#35843;?#32478;?#21644;光缆传输?#32478;?#30456;比,具有比较明显的性能价格比的优势。
  双绞线之所以使用如此广泛,是因为它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点。加上?#27426;?#21452;绞线视频收发器后,可以将图像传输到1KM甚至更远,在3KM距离左右也可用中继器传输,而且传输图像的质量可以与光端机媲美。监控系统中运用双绞线进行传输具有明显优势
  由于同轴电缆自身的特性,当视频信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减,而且各频率分量衰减量相差很大,特别是色?#20160;?#20998;衰减最大,因此同轴电缆只适合于传输距离200米左右的视频。
光纤是为了解决远距离的视频信号传输而使用的。由于光纤整体传输系统价格太高,光纤铺设、连?#26377;?#35201;专门设备,并且安装调试困难,故障难找,损坏不易维修等缺陷,对于3000米以内近距离视频传输而言,光纤并不是一个很好的选择。
寻求?#24674;?#32463;济、传输质量高、传输距离远的解决方案十分必要。XX公司根据这种情况,结合国外近年的视频音频及数据传输的发展趋势,开发出双绞线视频音频及数据传输设备,可以将双绞线应用于监控传输系统中,很好地解决了上面的?#28895;猓?#22312;今后的监控系统中必将被大量使用。
但是,根据对同轴电缆自身特性的分析,当信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。一般来讲,信号频率越高,衰减越大。视频信号的带宽很大,达到6MHz,并且,图象的色?#20160;?#20998;?#22351;?#21046;在频率高端,这样,视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减,而且各频率分量衰减量相差很大,特别是色?#20160;?#20998;衰减最大。
所以,同轴电缆只适合于近距离传输图象信号,当传输距离达到200米左右时,图象质量将会明显下降,特别是色彩变得?#26723;?#26377;失真感。 在工程实际中,为?#25628;?#38271;传输距离,要使用同轴放大器。同轴放大器对视频信号具有?#27426;?#30340;放大,并?#19968;?#33021;通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿,以使接收端输出的视频信号失真尽量小。但是,同轴放大器并不能无限制级联,一般在一个点到点系统?#22411;?#36724;放大器最多只能级联2到3个,否则无法保证视频传输质量,并?#19994;?#25972;起来也很困难。因此,在监控系统中使用同轴电缆时,为了保证有较好的图象质量,一般将传输距离范围限制在四、五百米左右。
由于传统的同轴电缆监控系统存在着一些缺点,特别是传输距离受到限制,所以寻求?#24674;?#32463;济、传输质量高、传输距离远的解决方案十分必要。早期,在传输距离超过五、六百米的监控系统中一般使用多模光纤和多模光端机,这虽然解决了远距离传输的问题,但是系统造价增加了很多,并且,光?#35828;?#26045;工复杂,需要专?#31561;?#21592;和专用设备。所以,对这种距离不是太远的监控系统而言,使用光纤和光端机还是显得不够经济。 最近,出现了?#24674;?#21452;绞线视频传输设备,通过使用此种设备,可以将双绞线应用于监控图象传输,它很好地解决了上面的?#28895;猓?#22312;今后的监控系统中必将被大量使用。在整个监控系统中,视频图象的传输是十分重要的环节。用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、光纤和双绞线。
由于同轴电缆自身的特性,当视频信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减,而且各频率分量衰减量相差很大,特别是色?#20160;?#20998;衰减最大,因此同轴电缆只适合于传输距离200米左右的视频。
另外,同轴电缆在监控系统中传输图象信号还存在着一些缺点:
同轴电缆本身受气候变化影响大,图象质量受到?#27426;?#24433;响;
同轴电缆较粗,在密集监控应用时布线不太方便;
同轴电缆一般只能传视频信号,如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时,则需要另外布线;
同轴电缆抗干扰能力有限,无法应用于强干扰环境;
同轴放大器还存在着调整困难的缺点。
  由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术,极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差,保持了原始图象的亮度和色?#23460;?#21450;实时性,在传输距离达到1km或更远时,图象信号基本无失真。如果采用中继?#32478;劍?#20256;输距离会更远。
  监控系统的图像传输?#32478;劍?#30446;前主要采用同轴电缆传输,这是?#24674;?#20256;统的监控电视传输?#32478;健?#21478;外可以采用光纤传输,其质量好、干扰小,但是价格最高。同轴电缆传输使用历史最长,由于受到电缆长度的影响,各频率分量、衰减量相对很大。特别是彩色传输、因此同轴电缆传输最长不超过200米,虽然加粗电缆或另加视频放大器后可以延长传输距离,但不能保证高频衰减补偿,所以还需加?#26696;?#39057;补偿器,这样加大了施工难度而?#39029;?#26412;增加,同时同轴电缆抗干扰能力差,尤其在发电厂内主厂房内使用,低频干扰特别严重,这样就限制了使用范围。

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