最近整理了以往做過的項目，看到了2015年做的一項基于電力線傳輸視訊的方案，現在看來也很有意思，分享給大家，借此簡單談談如何做方案的系統設計。
按照15年的場景，這個項目對筆者來說屬于較為陌生的領域，甚至都不曾聽說可以通過電力線傳輸信号。
那如何快速了解一個行業、學習一項新技術呢？
最簡單快速的方式是找到與之密切相關的關鍵詞，在搜尋這些關鍵詞的過程中，你就會加深對這個領域的了解。
舉例來說：
想要轉行做産品，你就需要先把“使用者、客戶、需求、需要、欲望、狠點”等等這些詞從“前因後果，适用邊界”幾個次元了解清楚。
了解一個行業也一樣，你需要把該行業整個供應鍊每個環節梳理出來，每個節點選擇3個有代表性的企業，詳細了解其關鍵人員、核心産品等等，結合關鍵詞，你就可以快速成為“行内人”。
再比如，要了解電商行業，你就先要從“銷售額=流量*轉化率*客單價”這個公式入手，搞清公式中每個詞的意思，以及公式本身的關系。
電商這個領域主要就是圍繞這個公式展開工作，了解并掌握這個基礎公式，你就會了解電商行業營銷推廣、引流等操作的方式和思維模式。
當這100個關鍵詞全部列出來并完全掌握，你對這個行業的了解就達到了八成。
當然，100這個數字不是絕對的，以滿足你自己的欲求為基準。
如果隻是想提高‘逼格’，也許十幾個關鍵詞就足夠了。
其次，完成100個關鍵詞後，如果想要精進，你就需要看專業書籍、專業資料，跟專業人員去溝通。
以本文的項目為例，為了更好地完成項目，筆者花費了半個月的時間翻譯了一本關于電力線的全英文書籍。
下面是方案過程，僅做示例參考。
項目背景
- 在公共安全領域，音視訊監控系統是安全技術防範産業發展的重要基礎，為相關人員處理突發事件提供直接證據（本項目的最初需求便來源于公安部門）；
- 在家庭生活領域，音視訊采集與傳輸系統可以友善戶主實時監測家庭環境，同時也使得父母時刻關注嬰兒成長變成可能；
- 在科技發展與研究領域，使得人們可以在不進入惡劣環境的情況下采集環境音視訊資料參數并且為科技研究提供資料。
近幾年PLC網絡技術快速發展，傳輸帶寬以及抗幹擾的能力不斷加強。
由最初的FSK調制技術發展到如今流行的擴頻技術與OFDM技術。傳輸帶寬由幾十Kbps到幾百Mbps不等。
該技術通過将載有資料資訊的高頻調制信号加載于電流，無需重新布線，利用已有的低壓配電網絡即可完成資料傳輸和資訊交換。
調制方式由最初的調頻技術發展到如今流行的OFDM技術，傳輸帶寬也随之達到幾百Mbps，使得寬帶電力線上網成為可能。
電力載波通信技術已經成為國内外公司和科研機關研究的熱點，而國外對電力載波通信的研究起步較早，并且制定了相應的協定規範，一些國家和地區已經開始嘗試将電力線通信應用于室内組網和高速資料接入。
将覆寫廣泛的電力網用于網絡通信，不僅無需建設新的通信網絡、節約資源和成本，而且能充分發揮電力資源優勢，實作電話、資料、視訊和電力的有效結合，具有廣闊的應用市場和前景。
方案描述
本系統通過通用USB攝像頭擷取環境視訊資料，搭建好的嵌入式伺服器将采集到的資料進行編碼壓縮生成資料流，并通過網絡傳輸至PC機，在終端顯示圖像資料。
拾音器将采集到的音頻資料組成RTP包發送至網絡，在終端播放音頻資料。
系統設計主要分為三部分：
視訊采集與編解碼、音頻采集與編解碼和電力線載波通信。
- 視訊部分，攝像頭采集到的圖像資料首先經過視訊流伺服器MJPG_streamer編碼，網絡包資料通過TCP/IP協定發送至PC機實時顯示，該部分涉及到視訊流伺服器的搭建和網頁設計相關知識；
- 音頻部分，采用流媒體技術将采集到的音頻資料傳輸至PC機實時播放，該部分涉及到UDP協定、RTP流媒體協定和ALSA音頻接口設計相關知識；
- 載波通信部分，該部使用Intellon公司的INT5500CS晶片将采集到的音視訊資料通過OFDM技術調制到電力線網絡，實作電力載波通信。
本系統涉及到音視訊采集、音視訊編碼、電力線載波通信、音視訊解碼和終端顯示幾大部分：
方案選擇
圖像采集與編碼
方案一：DSP+視訊采集晶片
該方案屬于硬體壓縮，使用視訊采集晶片完成圖像A/D的轉換，通過DSP晶片完成數字圖像資料的存儲和編碼壓縮。
方案二：ARM+視訊壓縮晶片+視訊采集晶片
該方案屬于硬體壓縮，經過轉化的數字視訊流由專用編碼晶片編碼，ARM控制圖像資料存儲和傳輸。
方案三：ARM+T264編碼庫或FFmpeg x264編碼庫
該方案屬于軟體壓縮，ARM微處理器通過V4L接口從攝像頭擷取視訊資料，調用編碼庫對資料編碼，通過以太網傳輸。
但T264編碼庫處理視訊格式有限，靈活性較差。
相比于T264編碼庫，FFmpeg x264功能強大，支援更加廣泛。
方案四：ARM+MJPG-streamer視訊伺服器
該方案屬于軟體壓縮，開源工程MJPG-streamer是以TCP/IP協定為基礎，結合v4l标準接口，實作的視訊流伺服器。
它首先通過v4l标準接口采集圖像資料，并将采集到的資料編碼壓縮後以流的形式傳輸至終端浏覽器實時播放顯示。
該伺服器也可以利用某些攝像頭的硬體壓縮功能來降低伺服器CPU的軟體開銷。
相比于軟體壓縮，硬體壓縮效率較高。
尤其是方案三，靈活性以及編碼效率都要比其他方案更具有實用價值。但本系統涉及研究内容較多，成本以及開發周期有限，是以采用方案五，經實驗測試完全可以滿足本次設計要求。
音頻采集與編碼
該部分設計需要實作音頻資料的實時有效傳輸,發送端首先将拾音器采集到音頻資料進行ADPCM編碼。
編碼後的數字語音信号按RTP/UDP/IP等相關協定進行網絡組包并将資料發送到區域網路，接收方将接收到的語音信号實時解碼播放。
音頻程式設計接口選擇
Linux系統為使用者操作音頻裝置提供了統一的程式設計接口，在Linux系統中，先後出現了兩種音頻架構：
OSS（Open Sound System）和ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）。
OSS可移植性好，但具有聲霸卡獨占問題，閉源；ALSA具有聲霸卡共享的特性，相容OSS接口，開源。
2.6版本的Linux核心用ALSA代替了OSS。但為了相容以前的程式，ALSA提供OSS模拟。
綜上所述，ALSA接口優點明顯同時由于本次設計系統版本不支援OSS接口，是以采用ALSA接口。
電力線載波通信方案設計
編碼後的音視訊資料首先經過調制進入電力線通信網絡，接收端解調後傳輸至終端。
調制解調晶片選擇
由于音視訊資料量較大，使用FSK調制和擴頻技術都不能滿足要求，下面僅對OFDM調制晶片做對比選擇。
圖像采集以320*240個像素點，每個像素點16位，每秒20幀為例，傳輸帶寬大概需要23Mbit/s，設定本次設計壓縮比為10:1，則視訊傳輸所需帶寬為2.3Mbit/s；
語音采集以44KHz采樣頻率，每個采樣點16位為例，傳輸帶寬需要704Kbit/s。
從通信速率角度來看以上晶片都可以滿足本次設計要求，但考慮到電力線網絡的複雜性且考慮到PLC通信晶片的傳輸距離與通信速率成反比關系，折中選擇INT5500晶片。
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衛朋