一、何謂高清
高清其實就是指視頻監控圖像的清晰度更高。對于視頻監控而言，圖像清晰度是最關鍵的特性。圖像越清晰，細節越明顯，視覺效果就越好，智能分析等應用業務的準確度也越高。所以，圖像清晰度是視頻監控永恒的追求。
筆者認為，高清是一個標準，而不是一種概念。標準不僅僅意味著它是一個像素數據或者是一個圖像的畫面比例，它應該是一個整體的解決方案，它要求從前端攝像到中端傳輸到后端顯示都需要遵循著同樣的標準。
衡量圖像清晰度的標準主要是分辨率，單位是像素。這個值越大，圖像則越清晰。高清與標清的差異也就體現在這里。兩者之間的分界線就是百萬像素或720p，達到百萬像素或720p及以上的就是高清。當前業內主要的高清標準有720P、1080P、1080i三種格式。
1.720P格式，是指在逐行掃描下達到1280×720的分辨率的標準視頻顯示格式。其理論值為750條垂直掃描線，實際有720條可見垂直掃描線，屏幕比例為16∶9，頻率為60Hz，行頻為45KHz。
2.1080P格式，是指在逐行掃描下達到1920×1080的分辨率的標準視頻顯示格式。其理論值為1125條垂直掃描線，實際有1080條可見垂直掃描線，屏幕比例為16∶9。
3.1080i格式，是指在隔行掃描下達到1920×1080的分辨率的標準視頻顯示格式。其理論值為1125條垂直掃描線，實際有1080條可見垂直掃描線，屏幕比例為16∶9，頻率為60Hz，行頻為33.75KHz。
二、高速公路監控系統高清解決方案
當前，在大多數高速公路視頻監控系統中，圖像清晰度只有4CIF，這樣的清晰度很難看清過往車輛車牌號碼及局部特征。尤其對于大型橋梁、長大隧道、大型互通式立交橋、收費站、治超站、服務區、事故多發地等重點監控目標而言，其清晰度已遠遠達不到高速公路交警或高速公路管理處的應用要求，同時由于圖像存儲需要更高的視頻分辨率，錄像回放也更加重視細節的再現，因此，急需引入先進的數字高清視頻監控高清解決方案。針對目前高速公路監控系統的現狀與存在的需求，深圳諾龍推出了一套基于數字高清在高速公路監控系統中的解決方案——UTN綜合業務光傳輸網。
UTN綜合業務光傳輸網是深圳諾龍針對數字化、網絡化、高清化、集成化、標準化的視頻監控發展趨勢，通過深度挖掘市場需求及現有產品、技術的特點研發和生產的新一代綜合業務光傳輸平臺。UTN高清解決方案包括數字高清視頻源采集編碼、傳輸及交換、存儲、顯示及管理控制等部分組成。
1.數字高清視頻采集編碼
高清視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，就沒有后端的高清效果。
UTN的遠端業務接入設備ONU主要完成各監控點視頻信號、音頻、報警開關量、各種低速數據、VOIP及標準以太網信號等接入;遠端業務接入設備在接入視頻信號的同時進行數字化編碼處理，可支持H.264等標準壓縮格式。每臺ONU400支持4路標準視頻信號接入，每個端口可預置10-40Mbps網絡帶寬，完全能滿足數字高清視頻的接入;ONU采用環網接入時最大支持24個節點，支持環網自愈功能，其業務倒換時間小于30ms;各個ONU400支持ONU100星型擴展。
2.數字高清傳輸及交換
高清意味著高帶寬。而高清監控在傳輸這一環節往往受到帶寬的影響。目前，視頻監控系統的傳輸技術主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網絡傳輸、微波傳輸和雙絞線平衡傳輸五種傳輸方式。其中，視頻基帶傳輸距離非常短;微波傳輸則受環境影響比較大;雙絞線只適合1KM以內的監控傳輸，且只能傳輸一路圖像;光纖傳輸則比較適合長距離傳輸;網絡傳輸易受網絡帶寬的影響。
面對高清應用的超大數據量帶寬以及實時性的要求，目前只有兩種傳輸方式在高清傳輸中得到認可，一種是采用光纖專線傳輸。采用光纖傳輸是解決長距離視頻監控高速傳輸系統的最佳解決方式，通過把視頻及控制信號轉換為光信號在光纖中傳輸。光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、重量輕、保密性好等一系列優點，廣泛應用于國家及省市級的主干通信網絡。而在視頻監控系統中，光纖傳輸也已成為長距離音視頻及控制信號傳輸的首選方式。第二種是網絡傳輸。隨著目前網絡傳輸技術的迅猛發展，通信網絡也逐漸朝1000M甚至10000M方向發展。因此UTN采用光纖+通信網絡兩種混合傳輸模式系統可解決高清監控的高帶寬問題。
UTN針對高速公路監控點具體分布的情況，在前端各監控點配置ONU400，各ONU400組成光纖環網傳輸方式傳輸到監控中心OLT設備。其1.25G的業務接入卡可支持最多96路視頻輸入，單機框則可達到192路視頻的接入能力交換。與上級監控通信網絡的系統擴展級聯則通過千兆電口進行聯網。
UTN引入先進的TDM控制機制，將ONU采集到的數據，各自在自身的獨立通道內傳輸，各ONU之間不存在資源競爭問題，從而徹底解決了網絡阻塞的問題，保證各業務傳輸質量。同時采用單纖雙環設計，擁有專用的高速以太網數據通道和低數數據通道，高低速數據在各自的通道中傳輸，低速數據不需要進行IP打包分發，極大地提高網絡傳輸的實時性及安全性。與外網的通訊通過交換控制卡進行，可有效隔離廣播風暴。
3.數字高清存儲
高清監控視頻存儲大多以超大數據流為代價，因此對于高清視頻，需要有足夠的存儲空間。選擇什么樣的高清存儲方案將直接影響視頻流暢度、系統穩定性等一系列因素。UTN采用OTS-NVR網絡存儲服務器進行分布式存儲、中心集中管理模式。OTS-NVR網絡存儲服務器采用IP構架的以太網傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大規模高清監控存儲主要采用的技術之一。此種存儲方式多半是采用我們所常見的硬盤，容量一般是TB級別。隨著2TB硬盤甚至更高容量的產品走入我們視線，大型高清監控系統PB級海量存儲方案能得到更好的應用。
4.數字高清瀏覽顯示
高清效果必須使用優秀的顯示設備才能表現出來。
UTN采用高清電視墻解碼卡將高清顯示到大屏幕上，同時還具備音頻的解碼輸出和網絡接入功能。可以把來自前端傳送過來的組播IP數據包進行數字化解碼進行高還原。還可以直接在PC瀏覽客戶端上對監控內容進行實時查看或歷史錄像回放查看。此外，UTN還支持SNMP網管，其利用網管進行配置及監視其工作狀態，并對各類報警并加以直觀顯示和聯動。
5.數字高清控制及管理
UTN完成對所有監控設備、業務的管理及控制，包括視頻管理服務器、MCU控制器及網絡鍵盤等其他設備。視頻管理服務器不僅可對前端設備進行集中的管理和控制，還可對分布在各區域的存儲終端設備進行遠程的集中管理。用戶只需要在一臺客戶端上就可以對整網設備進行批量配置下發、遠程升級、遠程操作、業務實現等操作，另針對不同的用戶可以采用域管理、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權限管理模式。不同的用戶可以根據指定的權限對系統進行操作;MCU控制器可以通過網絡鍵盤、數字矩陣等設備相連接。
三、高速公路監控系統中的高清應用
高速公路視頻監控系統建設包括隧道監控、收費站監控、道路監控及監控分中心幾部分。隧道監控系統主要完成隧道變電所、隧道口、左右隧道內的數字高清圖像的視頻監控。收費監控系統主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發事件和特殊事件進行觀察和記錄，并實施有效的監督。道路監控系統主要是對高速公路干線、互通立交等高速公路重點路段進行監視，掌握高速公路交通狀況，及時發現交通阻塞路段、違章車輛，及時給予引導，以保證高速公路的安全通暢。監控分中心系統主要完成道路、隧道、變電所、收費站及外場的所有數字高清圖像集中監控管理，通過通信系統與市中心或省中心監控系統互連。
1.收費站視頻監控系統設計
在收費站視頻監控系統中，收費亭、車道的視音頻及低速數據通過ONU400組成單纖環網接入收費站監控室的OLT。廣場的高清網絡高速球機視頻信息通過ONU100直接以點對點式接入收費站監控室的OLT。其他如投包房、票據室等地的高清攝像機信號則直接接入收費站監控室OLT的數字視頻編碼卡上。
2.隧道視頻監控系統設計
隧道內監控的數字高清圖像直接采用ONU400組成光纖環網，將高清數字圖像傳輸至隧道管理所OLT。隧道口高清數字攝像機圖像采用ONU100通過光纖接入就近ONU400環網節點，通過光纖環網回傳。隧道內橫洞高清數字攝像機圖像可就近接入ONU400光纖環網節點回傳至隧道管理所OLT。
3.道路及分中心視頻監控系統設計
基于系統優化和降低成本兩方面考慮，將路段的外場高清數字攝像機按照就近集中的原則，相距在200米內的高清數字攝像機集中到一個監控點。集中監控點配置1臺ONU400遠端接入設備，支持4路高清數字視頻的輸入以及2路RS232/485透明數據通道。監控分中心監控系統可以通過通信系統與隧道監控系統、收費站監控系統、路段監控系統互連，可實現所有數字高清圖像的查看、切換和控制。
4.UTN系統的組網
在進行省級聯網時，UTN可以通過通信系統很方便地將視頻等數據，通過網絡進行發布。保證了各個UTN傳輸網內數據的可靠性同時，兼具有傳統IP網絡的各種優點。
四、結語
UTN綜合業務光傳輸網是一個真正標準的全數字壓縮全光網絡的傳輸平臺，其高清晰圖像采集編碼、網絡+光纖混合傳輸、高清存儲、高清顯示和高清的管理控制更適合高速公路數字高清監控系統的需求。