基于电力载波通信的高清视频实时传输技术研究与实现

摘要

高清视频实时传输在教学、医疗、会议、庆典和展览等领域具有广泛的应用，用户对视频清晰度和实时性的要求越来越高。在诸如大型现场展览、多教室/会议室同步等场景中，视频源、播放设备以及中继设备的拓扑结构比较复杂，而且经常需要重新部署。传统的传输介质如同轴电缆、双绞线、HDMI线缆存在成本高、寿命短、部署不方便等问题，尤其是部署的不便性更加重了寿命短的问题。
　　针对上述工程中存在的实际问题，本文提出了一种基于电力载波通信（Power Line Communication，PLC）的高清视频实时传输的技术方案，在保证高清和实时前提下，利用现有的220V电力线对各节点组网进行传输，免除了复杂的布线工作，能满足大多数现场视频传输场景的需要。本文首先对电力载波通信技术的传输能力、高清视频实时传输方案、高清视频编解码算法进行研究，并针对性的做了优化；然后，设计和实现了一套嵌入式高清视频实时传输系统，该系统能够在最长400米的电力线上以低于100毫秒的延迟传输分辨率传输高达1080p的视频，达到了高清视频实时传输的目标。该系统对外提供的多种视频输入输出接口以及基于TCP/IP的传输协议，具备灵活性、兼容性和可扩展性，可以实现一对多组播以及跨因特网的远程直播。

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摘要

ABSTRACT

Contents

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状

1.2.1 电力载波通信

1.2.2 视频编解码算法

1.2.3 高清直视频实时传输

1.2.4 基于电力载波通信的视频传输

1.3 研究内容

1.4 论文组织结构

2 相关技术

2.1 电力载波通信技术

2.1.1 载波分类

2.1.2 核心调制技术

2.1.3 优缺点分析

2.2 视频编解码算法

2.2.1 静态图像压缩标准

2.2.2 H.264/AVC

2.2.3 H.265/HEVC

2.3 高清直播方案

2.3.1 卫星电视直播

2.3.2 流媒体直播系统

3 基于电力载波通信的实时高清视频传输技术研究

3.1 电力载波通信延迟的研究

3.1.1 研究方法与路线

3.1.2 宽带电力载波传输延迟

3.1.3 影响延迟的因素

3.1.4 降低延迟的优化方法

3.2 视频编解码算法速度的研究

3.2.1 H.264编码算法分析

3.2.2 编码速度优化方案

3.2.3 实验对比

3.3 直播协议实时性的研究

4 基于电力载波通信的高清视频实时传输系统的设计与实现

4.1 总体设计

4.1.1 系统设计目标

4.1.2系统总体结构

4.1.3 发送端总体设计

4.1.4 接收端总体设计

4.2 硬件设计与实现

4.2.1 硬件组成

4.2.2 视频输入输出模块

4.2.3 电力载波通信模块

4.3 软件设计与实现

4.3.1 软件架构

4.3.2 设备驱动

4.3.3 通信协议

4.3.4 应用

5 系统测试与对比

5.1 测试环境与方法

5.1.1 测试方法

5.1.2 测试环境

5.2 测试结果

5.3 与现有方案的对比

6 总结与展望

6.1 应用前景

6.2 不足与限制

6.3 后续工作

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况