矩阵技术的发展历史及现状(2)

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    另外，这种数字矩阵技术还需要考虑IP网本身的问题。因为现用的IPV4网络技术是20世纪70年代设计的，无论从计算机本身的发展还是从因特网规模和网络传输速率，以及32bit地址来看，IPV4都已经很不适用了。并且IPV4在设计之初也没有考虑到视频业务，基于IP传输并没有对视频做额外的处理，仅仅只是将视频流打成IP包，由网络设备（交换机、路由器等）对承载视频的IP包进行数据传输。例如IP网的传输采用的是TCP/IP协议，TCP协议具有差错控制重传机制，即数据包发送后在指定的时间内没有收到确认信息，认为数据丢失了，需要重传数据包。可以看出，TCP协议针对的是非实时业务的数据，虽保证了数据的准确性，而对于实时业务的数据，如视频、音频显然是不适用的。当前，IP网上传输视频、音频采用的基本上是UDP协议，是一种面向无连接的协议，采用大块数据包形式连续发送数据而不必等待确认信息，非常适合视频、音频在IP网络上传输。但是正是由于它的无连接性，数据包在传输过程中丢失了，导致了接收端接收信息的不完整，比如视频就会出现跳帧、丢帧甚至是黑屏。而且当网络比较拥挤时，数据包不能按时到达，会出现视频画面的停滞等现象。有些网络虚拟矩阵在UDP的基础上采用了RTP/RTCP协议，它是一种带宽资源预留协商协议，目的是让网络为其保证一定的带宽，或者侦测网络带宽使用情况而相应地降低码流，以保证数据传输的实时性而损失视频质量。而预留带宽需要网络上的所有设备都具备此项功能，这是很难做到的。

    综上所述，可以看到网络虚拟矩阵的性能完全依赖于IP网络，而IP网络本身由于根本不是为像视频、音频这样的实时业务传输设计的，所以导致了在实际应用中许多不尽人意的地方，包括图像的质量、实时性、延迟抖动等，这些问题是网络虚拟矩阵本身无法解决的。

    所以，网络虚拟矩阵的突破必须期待下一代允许对网络资源进行预分配，支持实时图像并保证一定的带宽和延迟的以IPV6为代表的新型网络技术的应用。

BVx矩阵技术
    从2001年起，市场对数字光传输系统带宽的要求越来越高，产品应用领域越来越宽，宽带数字光传输器件以及高速数字总线技术也得到了突飞猛进的发展。以博康公司推出的BVx数字视频网络交换平台为例，此交换平台也称为交换式光纤数字矩阵，与现有的矩阵相比，在技术上是一个质的飞跃。

    该系统从根本上解决了传统的矩阵系统在大型视频联网中所固有的弊端。系统从前端的视频数字化接入开始，通过光纤传输至监控中心，无论经过多少级视频联网的传输、切换，全部是数字化处理视频，只有在显示的时候进行数模转换，避免了传统模式下光端机—矩阵—光端机—矩阵等模拟转数字，数字转模拟的频繁转换，保证了视频的多级无损传输与交换。它将视频的光纤传输与矩阵的切换融为一体，尤其是引入了数字背板交换总线的设计理念，无论多少级的视频联网结构，只进行一次模数/数模转换，从而保证了视频的高画质。

    该系统在逻辑上分为：前端多业务接入、中心汇聚交换和管理应用三层结构，以分别完成前端视频、音频、数据等多业务的接入并数字化；多业务的传输、路由与交换以及上层的应用系统如网管系统。这种三层结构体系的设计理念保证了系统应用的高效性、灵活性、可伸缩性，使得该系统不仅可以用于新建的系统中，为用户提供一个高效的数字视频网络交换平台，而且也可用于改造的系统中，能与原有系统无缝结合以提高系统的整体性能。

系统前端多业务接入设备Vbox
    Vbox是分布于前端监控点的设备，可用于接入前端的多种业务，诸如：视频、音频、低速数据、以太网数据、电话等。对每种业务均集成了多个接口，极大地保证了业务的接入能力。根据接入能力的带宽，Vbox分为：Vbox200系列、Vbox1400系列和Vbox2800系列三大系列，不仅能够实现传统的点对点星型接入方式，而且可以通过单纤实现总线链路、环网（自愈）等多种拓扑结构的接入方式，最大限度地优化了用户的接入模式。

    该设备采用先进的高速分插复用技术来实现在网络上的交换功能，即网络拓扑中的所有通过该设备接入的视频及其它业务均可以在光纤上完成切换并传输至监控中心，通过中心设备的背板交换总线完成视频及多业务的交换。这种性能可以突破光纤传输带宽的瓶颈，对该设备在组网时接入的视频数量将不受限制。同时，该设备不仅支持网管系统，使其具备自发现功能、自动拓扑功能及即插即用（PnP），而且在不同的组网模式下都可以实现视频等多业务的交换功能，使得系统在业务的接入层面上具有良好的灵活性、智能性、扩展性。

系统中心汇聚交换设备Vmux
    Vmux分布于不同级别的监控中心，提供了功能齐全的各种功能板卡，以完成前端视频、音频、数据、以太网、电话等多业务的汇聚并实现任意交换输出。接入的数字视频通过交换总线可以灵活地在任意端口上输出并灵活地实现在相应端口上输出多种类数据（包括以太网）或者从交换总线上下载多路数字视频，通过光卡复用后上传到上一级的监控中心，使整个视频的传输、切换全部数字化。

    单台设备可作为数字视频矩阵应用，兼容光输入与电输入两种形式，对输入的模拟信号如视频、音频进行非压缩数字化。对输入的光纤数字视频信号进行解复用，不仅可以实现模拟矩阵所有功能，而且系统保持良好的扩展性和可伸缩性。多台设备系统之间通过光纤可以以任意拓扑形式组网互联（包括环型（自愈）、相切环、相交环、星型、总线链路型或者混合型），组成一个大容量、高密度、全数字的基于数字视频业务的网络交换平台。在此平台上的每个设备能够对接入的视频、音频和数据等多种类业务进行管理、控制、交换，实现全网视频及多业务数据的共享和统一调度。

    系统采用的是数字非压缩编码技术，最大能够实现256路视频信号的交换输出，根据用户具体的网络拓扑结构可以实现视频联网系统中任意节点间信号的单向、双向、广播等方式的传输，任意节点均可灵活地实现信号的Drop、Add、Pass、Stop以及相互组合，从而实现各类信息在整个网络上交换。系统充分吸收了现代成熟的时分复用技术，为每一路视频、音频和数据信号提供不同的时隙，采用时隙复用技术，通过光纤介质实现综合业务的传输，在带宽资源利用率、QoS保障及传输延迟等方面为用户提供更加优越的性能。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)