组网与应用

下面详细介绍基于同轴电缆网络高清摄像头组网模型，并在此模型基础上分析此技术如何降低网络高清摄像头工程安装、部署和维护成本。

3.1 基本组网模型

如上述所言，Wavelet OFDM技术可以应用于电力线、同轴线和电话线等多种有线媒体。下面是一般性的组网模型：

针对同轴电缆，可以将组网模型简化为如下方式：

3.2 原有模拟系统升级

总所周知，在世界各地，模拟摄像头已经广泛应用于各类场合。如何支持客户从模拟系统无缝升级为网络高清摄像头，是业界考虑的一个热点问题。

Wavelet OFDM传输技术提供如下两种升级途径：

在第一种升级模式里，原有的模拟摄像头被替换为IP摄像头，但是原有的同轴电缆无需替换为以太网线。IP摄像头的以太网口和适配器连接，适配器通过同轴连接器接入同轴线，即可实现IP摄像头的联网。适配器从同轴线上获得供电，转换为12VDC，为IP摄像头提供电源。此种升级方式的优势是无需替换同轴电缆，即可直接上马IP摄像头；

在第二种方式里，原有的模拟摄像头通过数字视频服务器（DVS）转化为以太网信号，再按照第一种方式实现联网。目前已经有厂家在实现将视频服务器（DVS）和同轴适配器合二为一的方案，更加简洁灵活。此种方式的优势在于原有的模拟系统不需要变动，也不影响新加入的数字系统，可以实现模拟和数字的共存。

3.3 从零开始——更灵活高效的方式

当前业界IP摄像头的标准接口是以太网，以太网在组网时的一些制约限制了IP摄像头应用的灵活性，也增加了IP摄像头额外成本。如果从一开始即考虑工程应用单位在施工、布线上的成本问题，采用更经济可靠的布线方式，则有可能为用户提供更加经济，灵活高效，更加可靠的网络连接。

3.3.1 成本分析

以太网是典型的点-点连接模式，一根网线只能支持一个IP摄像头。如果需要多个IP摄像头，则需要安装多根网线，并通过以太网交换机实现连接。

为了简化供电，当前以太网设备都采用了PoE供电模式，所以也要求以太网交换机支持PoE。

对于Wavelet OFDM技术，网络模型要简单很多。相应的，也大大降低了组网成本，尤其是TCO（total cost of ownership）。

首先，Wavelet OFDM支持一个电缆上部署多个IP摄像头，所以一根电缆相当于多根以太网线。虽然以太网线成本并不高，但是所降低的涵洞、打墙、铺管和人工费用却非常可观。实际上，这部分费用也正是IP摄像头工程费用的重要来源！

其次，由于Wavelet OFDM产品已经支持了简单高效的PoC（power over cable），所以无需价格高昂的PoE（power over Ethernet），可以用普通以太网交换机代替价格高企的带PoE功能的交换机。

由于Wavelet OFDM技术将多个IP摄像头连接收敛为一个以太网口（可以支持20：1的收敛比），大大降低了以太网交换机的复杂度。比如，一个100个IP摄像头的工程，如果采用128口带PoE功能的机架式交换机，其成本就占了整个设备成本30%左右。而采用Wavelet OFDM技术，一个普通24口以太网交换机即可实现组网。

下面是基于以太网和基于Wavelet OFDM技术IP摄像头成本对比：

3.3.2 灵活性

Wavelet OFDM应用于IP摄像头组网，具有其他技术难以企及的灵活性。

首先，Wavelet OFDM技术支持按需扩容。以太网布线往往要求在工程一开始就详细规划好摄像头要安装的位置，并为以后可能需要的扩容预留布线。换言之，以太网技术要求工程一开始就把所有布线完成，否则以后重新开槽、打墙、走线成本将非常高昂。而Wavelet OFDM可以在一根同轴线上支持多个IP摄像头，所以可以支持按需安装，逐级布线。如下图所示：

其次，Wavelet支持超长距离布线——机房和摄像头之间距离可以达2000米。对于以太网IP摄像头而言，如果需要支持超过100米的传输距离，需要在中间加入以太网交换机作为中继设备。但是这样让整个网络的规划设计、安装调测变得复杂起来。更严重的是，如果中继交换机不得不安装于室外，其供电、防雷、防水、防霉变都变得非常棘手。而Wavelet OFDM则可以完全避免这个问题，规划、扩容和实施都可以按需进行。

此外，基于总线的拓扑结构更符合人们使用IP摄像头的习惯。工程上更倾向于基于“同一栋楼、同一个单元、同一间工厂”来规划、安装IP摄像头。基于以太网的布线对这些摄像头所在位置是不加区分的，交换机等同看待这些联入的设备。Wavelet OFDM很自然地按“同属于一根同轴电缆”将设备物理位置确定清楚。后续的调测、维护都会变得更清晰。

3.3.3 可靠性

10BASE-T/100BASE-TX等五类双绞线最初的预期应用环境为普通商业坏境，电磁环境并不恶劣，也没有充分考虑防雷等要求。

电磁兼容性（EMC）要求一个机电系统，既不能过分干扰周围的其他系统正常工作，也不能对电磁环境过于敏感，易于受其他机电设备的影响。五类线是以太网IP摄像头电磁敏感性的根源：

如上图所示，任何双绞线，信号耦合度都不可能做到100%。本系统的电磁信号很容易通过电磁泄漏，成为电磁干扰源；而外部的电磁信号也容易通过绞合不严密的双绞线（此时相当于一个天线）进入本系统，干扰本系统的正常工作。

而常规的SVY75-5的屏蔽结构，其电磁泄漏远远低于双绞线。实际测试表明，其电磁泄漏仅为双绞线的1/40左右。

由于双绞线结构无法和大地（安全地）直接相连——即为浮地，所以其在室外应用时，防雷和防静电一直是一个难题。对于防护等级不高的CDE和2KV/4KV的IEC61000-4-2（我国对应标准为GB/T 17626.2-1998），加入TVS即可解决问题。但是对于更高等级的ESD或者防雷保护，浮地设备基本上是没有很好的办法的。

基于同轴的机电设备则可以通过将外边的屏蔽层和大地短接，实现良好的防雷布线，电磁兼容性也会更好。即便是浮地工作，带有屏蔽层的同轴线的防雷/防静电效果也远优于双绞线。

3.4 特殊场合的应用

从上述分析可以看出，基于同轴电缆网络高清摄像头的主要优势在于：

1， 传输距离长；

2， 高性能；

3， 多节点、自组网；

4， 远程大功率供电；

5， 安全性好，AES128加密模式；

在不少特殊应用环境里，有不少可以利用上述优势的例子：

1， 动车、高铁或者地铁车厢视频设备连接。目前在日本高铁和美国地铁上都有实际工程用本技术实现网络高清摄像头和视频广告设备的互连；

2， 山林远程监视。由于本技术可以实现超过2000米的视频传输，且可以支持设备远程供电，所以在安装和维护上都优于基于无线和以太网的方式。在美国加州部分山地已经安装了摄像头和火灾传感器，并用本技术实现拉远传输；

3， 隧道。可以在一根电缆上同时支持超过20个网络高清摄像头连接；

4， 停车场。停车场的特点是距离跨度大，监控点多。Wavelet OFDM技术恰好可以很好地应用在这种场合，大大降低布线难度；

5， 工厂。在不少大型工厂，原本已经安装了大量同轴电缆，用于厂房内部工业控制和监视。本技术可以避免工厂在升级到数字控制模式时，需要停工重新布线的问题；同轴传输线固有的低电磁辐射和良好的抗干扰能力，也为其可靠工作于复杂的工厂环境提供了保障；AES128加密模式保证了工厂机密数据不会被有意或者无意被泄漏；

6， 需要大功率PoE的场合。比如一些高速球机，其整体功耗超过30W，甚至达到40W，普通PoE根本无法驱动。如采用私有PoE技术（比如多缆/多口并联），则需要昂贵的定制交换机支持，十分不便。Wavelet OFDM可以在500M普通电缆上支持40W的输出功率，满足要求。