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时间:2018-11-16
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1、MPEG一2与ATM网在长春轻轨上的应用论文摘要:以长春轻铁为例,介绍了机道交通中数字图像在通信网中的传输,特别是MPEG-2压缩技术和ATM技术在系统中的成功应用实践证明,MPEG-2作为一种高效的低带宽、低损失的全运动视须数据压缩方案,完全可以用于轨道交通中的视须压缩;ATM网络,具有的可靠性高、高效率、低容量交换、面向连接和Q0S管理的特性,又为数字视频监控提供了理想承载网络。关键词:MPEG-2一一运动图像压缩标准IIATM一一异步传输模式轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境,而且还有助于城市建设和经济的发展。为了保证建成后的轨道交通设施能安全、高
2、效地运营.freel时,信号容易产生衰耗、畸变、群延时,并且易受干扰,使图像质量下降;其次,有线模拟视频监控无法联网,只能以点对点的方式监视现场,井且使得布线工程量极大,不便于系统的维护和升级。为了解决此问题,需增加大量的信号放大和切换设备,这增加了系统的复杂度和故障点。在长春轻轨中,我们采用了ATM(AsynchronoustransfcrModc)网络,它先进的带宽利用功能可以高效地传送大型复杂的视频数据包。结合使用MPEG-2压缩技术,可以在保证完整性和服务质量(Qos)的同时,高效地在ATM上传送数字图像媒体。1视频编码技术和传输技术1.1图像压缩
3、技术现今图像的编码技术主要有两大类:一种是由移动图像专家组开发的MPEG系列标准(包括MPEG-1,MPEG-2,MPEG-7),另一种是由静态图像专家组开发的JPEG标准(包括JPEG和在此基础上发展出的MJPEG及JPEG2000)。MPEG系列标准和JPEG标准还原图像质量大致相同,但对图像的压缩比不同。JPEG标准对传输带宽要求较高,这是因为JPEG采用逐帧的帧内编码;而MPEG采用帧内编码帧(I帧)、单向顶预测帧(P帧)和双向预测帧(B帧)相结合的编码方式。因为JPEG标准的这种逐帧处理和传输带宽需求较高的特性,所以JPEG编码方式经常在电视台电
4、视韦目的前期处理中得到应用,而MPEG编码方式经常被用于运动图像和电视节目的传输。根据长春轻轨的实际情况,我们在视频监控系统中采用了MPEG-2编码方式。这是因为MPEG-2标准是MPEG系列标准中一种算法成熟、具有高效率、可发布高质量和全运动视频数据的压缩标准。MPEG-2既具有比前期发布的MPEG-1高一倍的图像分辨率(720x576),又不像以后发布的MPEG-4存在许多算法的不确定性。其对图像的压缩比如下:全运动、数字化非压缩视频大约需要270Mbps的数据传输速率,而MPEG一2在感觉不到质量损失的情况下,可以将视频传输速率需求降低到4-6Mbp
5、s。所以,普通传输专网可满足其带宽要求。MPEG-2标准的其体标准系列见图1。1.2ATM网络因ATM设备具有网络接口的多样性(具有E1,IP,25M电口和155M光口等多种接口)和较高的网络安全性,所以长春轻轨的信号和通信系统采用ATM设备。ATM是融合电路模式和分组模式的优点发展而成的,是以信元为信息传输、复用和交换的基本单位的转移模式。“转移模式”是指电信网中的传输、复用和交换的各方面;“异步”是指被分组的用户信息一信元不必像TDM中的时隙那样周期性地出现而占据固定信道,即信元是动态占用信道的。ATM具有可靠性高、面向连接和QoS管理的特点,是数字视
6、频监控的理想承载网络。ATM技术的基础是高效率、低容量交换和复用机制,这类机制非常适用于存在特殊带宽限制的环境。ATM通过在ATM网络上的源与目的点之间建认虚拟通道(VPI)和虚拟路径(VCI)来按需分配带宽。这些通道不是专用物理连接,而是在不需要它们时可以拆除的永久虚拟连接或交换虚拟连接。另外,ATM交换网络的速度和可靠性是其他流行的广域网技术所不能比拟的。2实际应用长春轻铁一期工程全长14.6km,设有芙蓉桥、朝阳桥等17个站点;整个网络为155Mbps的ATM环形网络,除图像业务外,整个网络上还有电话业务、数据业务等。系统拓扑图如图2所示。系统不意图
7、如图3所不,图中仅指不实际使用时各种信号的流程,不代表实际设备数量。每个站点的主要设备是视频源(包括视频切换矩阵、摄像头、云台控制等)。SMPEG-2图像编码机、贝尔ATM交换机,控制中心的主要设备是监视器(电视墙等类似设备)、SMPEG-2图像解码机、贝尔ATM交换机、控制平台、ATM网卡等。1)视须监控系统功能位于朝阳桥的控制中心,同时在监视器上显示全线车站上传的34路图像中的任意8路。控制中心配置总调、行调和电调三个控制键盘,可分别对车辆运行和电力监控摄像机进行控制(云台转动等),对监控图像进行切换、轮循显示。2)ATM设备建立传输通道情况每个MPE
8、G-2传输流(TS)都占用个虚通道(VirtualChannel)
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