光端機系統(tǒng)原理

光傳輸系統(tǒng)由三部分組成：光源（光發(fā)送機），傳輸介質(zhì)、檢測器（光接收機）。

按傳輸信號劃分，可分為數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)。

在模擬傳輸系統(tǒng)中，是把輸入信號變?yōu)閭鬏斝盘柕恼穹l率或相位）的連續(xù)變化。光纖的模擬傳輸系統(tǒng)是把光強進行模擬調(diào)制，其光源的調(diào)制功率隨調(diào)制信號的幅度變化而變化。但由于光源的非線性較嚴重，因此其信噪比、傳輸距離和傳輸頻率都十分有限。

數(shù)字傳輸系統(tǒng)是把輸入的信號變換成“1”，“0”表示的脈沖信號，并以它作為傳輸信號。在接受端再把它還原成原來的信息。這樣光源的非線性對數(shù)字碼流影響很小，再加上數(shù)字通信可以采用一些編碼糾錯的方法，且易于實現(xiàn)多路復(fù)用，因此數(shù)字傳輸系統(tǒng)占有很大的優(yōu)勢，并在很多地方得到了廣泛的應(yīng)用。

視頻光端機在中國的發(fā)展是伴隨著監(jiān)控發(fā)展開始的，視頻光端機就是把1到多路的模擬視頻信號通過各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖介質(zhì)來傳輸?shù)脑O(shè)備，又分為模擬光端機和數(shù)字光端機。

光端機模擬光端機

模擬光端機采用了PFM調(diào)制技術(shù)實時傳輸圖象信號。發(fā)射端將模擬視頻信號先進行PFM調(diào)制后，再進行電-光轉(zhuǎn)換，光信號傳到接收端后，進行光-電轉(zhuǎn)換，然后進行PFM解調(diào)，恢復(fù)出視頻信號。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù)，其傳輸距離能達到50Km或者更遠。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，還可以在一根光纖上實現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸，滿足監(jiān)控工程的實際需求。這種模擬光端機也存在一些缺點：

a）生產(chǎn)調(diào)試較困難；

b）單根光纖實現(xiàn)多路圖象傳輸較困難，性能會下降，這種模擬光端機一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象；

c）抗干擾能力差，受環(huán)境因素影響較大，有溫漂；

d）由于采用的是模擬調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其穩(wěn)定性不夠高，隨著使用時間的增加或環(huán)境特性的變化，光端機的性能也會發(fā)生變化，給工程使用帶來一些不便。

光端機數(shù)字光端機

由于數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢，所以正如數(shù)字技術(shù)在許多領(lǐng)域取代了模擬技術(shù)一樣，光端機的數(shù)字化也是一種必然趨勢。數(shù)字視頻光端機主要有兩種技術(shù)方式：一種是MPEG II圖象壓縮數(shù)字光端機，另一種是全數(shù)字非壓縮視頻光端機。

圖象壓縮數(shù)字光端機一般采用MPEG II圖象壓縮技術(shù)，它能將活動圖象壓縮成N×2Mbps的數(shù)據(jù)流通過標準電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。由于采用了圖象壓縮技術(shù)，它能大大降低信號傳輸帶寬。

全數(shù)字非壓縮視頻光端機采用全數(shù)字無壓縮技術(shù)，因此能支持任何高分辨率運動、靜止圖像無失真?zhèn)鬏?；克服了常?guī)的模擬調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅光端機多路信號同時傳輸時交調(diào)干擾嚴重、容易受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量低劣、長期工作穩(wěn)定性不高等缺點。并且支持音頻雙向、數(shù)據(jù)雙向、開關(guān)量雙向、以太網(wǎng)、電話等信號的并行傳輸，現(xiàn)場接線方便，即插即用。與傳統(tǒng)的模擬光端機相比，數(shù)字光端機具有明顯的優(yōu)勢：

1）傳輸距離較長：可達80Km，甚至更遠（120Km）；

2）支持視頻無損再生中繼，因此可以采用多級傳輸模式；

3）受環(huán)境干擾較小，傳輸質(zhì)量高；

4）支持的信號容量可達16路，甚至更多（32路、64路、128路）。

●視頻采用8位數(shù)字編碼

●彩色圖像信號

●高質(zhì)量實時傳輸

●10 Hz -24 kHz 聲音頻寬

●完全兼容NTSC,PAL,SECAM制式圖像

●可傳輸RS232,RS485,RS422標準數(shù)據(jù)

●可同時傳輸以太網(wǎng)信號

●指示燈能幫助對系統(tǒng)故障做出快速診斷

●在各種戶外條件下的高可靠性

●支持網(wǎng)管功能

光端機視頻特性

視頻接口數(shù)：1-32路視頻

視頻接口形式：BNC

信號制式： PAL/NTSC/SECAM

標稱輸入輸出電平： 1Vp-p

視頻輸入/輸出阻抗: 75Ω不平衡)

視頻輸入/輸出電壓: 1VP - P(峰- 峰值)

視頻帶寬：8MHz

視頻采樣：15MHz高速采樣

微分增益：（10%-90%APL） DG <1%( 典型值)

微分相位：（10%-90%APL） DP <0.7o( 典型值)

視頻信噪比 (加權(quán))：S/N ≥ 70dB （最大光學(xué)鏈路損耗時）

色亮度延時差10ns（典型值）

色亮度增益差：±10%（典型值）

注：支持正向、反向、雙向視頻。

光端機數(shù)據(jù)特性

數(shù)據(jù)通道數(shù)：1路反向數(shù)據(jù)

接口類型：RS232/RS485/RS422/ Manchester碼

數(shù)據(jù)接口端子：標準工業(yè)接線端子或RJ45

接口信號： RS-232、RS-422、RS-485 、曼碼/ Biphase、開關(guān)信號

接口特性： 滿足ITU-T V.24標準

連接方式： DCE

碼速率： 0～256Kbps

誤碼率：≤10-9

注：支持正向、反向、雙向數(shù)據(jù)。

國外部分品牌（排名不分先后）：

NTK、INFINOVA、ANV、BOLY、Diview、BIC、CWY、STV、MRD、OSD、OPTILINKS、PELCO、OPTELECOM、Meridian（子午線）、Siemens （西門子）、Alcatel（阿爾卡特）、雅圖、Zbang opticfiber等。

國內(nèi)部分品牌（排名不分先后）

光翔(OFC)、邦聯(lián)通信、拓賓（TUOBIN）、 光網(wǎng)視（ONV）、歐林克、恩邁斯、英飛泰克、AOPRE（歐柏）、成都哈雷、、安特視訊、博宇（boyu）、訊維、海天星科技（AV-HTX）、惠智光達、安格視、藍海為（RHW）、天為電信、蛙視（VORX）、北京安邦新創(chuàng)、視橋光網(wǎng)、兆維、中威、微創(chuàng)、華飛時代、博康、新創(chuàng)、諾龍、莊誠、華龍、來特威、微迪、歐邁特、OPT奧普泰、天翼訊通、天地偉業(yè)等。

如何選擇合適的視頻光端機的問題就擺在了大家面前，在此，謹就多年的行業(yè)經(jīng)驗與有意于視頻光端機選型應(yīng)用的讀者共享。光端機選購注意事項：從發(fā)送到光纖上的信號來分，光端機可分為基于模擬技術(shù)的模擬光端機和基于數(shù)字技術(shù)的數(shù)字光端機。模擬光端機其工作原理不外乎調(diào)制解調(diào)、濾波和信號混合等。不論是LED 還是LD，其光電調(diào)制特性都不是線性的，在信號傳輸過程中難免出現(xiàn)失真、干擾等模擬處理中不可避免的問題，且在大容量傳輸和多業(yè)務(wù)混合傳輸方面有難以克服的技術(shù)難點。

數(shù)字光端機的情況就不同了，光纖中只有“有光”和“無光”兩種狀態(tài)，因而對光源的線性要求不高或幾乎沒有要求，從而避免了信號在處理過程中的損失。另外，數(shù)字光端機比較容易實現(xiàn)多通道、多種信號的混合傳輸。由于都只轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，借助TDM（時分復(fù)用）技術(shù)就能很容易地實現(xiàn)多通道多種信號的傳輸。已有光端機生產(chǎn)廠商能夠做到在一個波長通道上一次傳輸10路非壓縮實時視頻圖像。

光纖網(wǎng)絡(luò)拓撲方式，光纖網(wǎng)絡(luò)拓撲方式?jīng)Q定了視頻光端機類型。根據(jù)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲型式除可選擇傳統(tǒng)的點對點傳輸光端機外，還有節(jié)點式和環(huán)網(wǎng)式光端機可供選擇。節(jié)點式視頻光端機將前端各節(jié)點組成鏈網(wǎng)或樹型網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點機在每個節(jié)點首先將信號接收下來，轉(zhuǎn)換成電信號，再和本地節(jié)點的信號交換復(fù)用，光電轉(zhuǎn)換后采用WDM技術(shù)復(fù)用到一條光纖上傳輸。在每個節(jié)點不進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，降低了信號衰減。

環(huán)網(wǎng)式光端機將各主要節(jié)點連成環(huán)網(wǎng)，并且通過光分支的型式還可以有星型分支，可以做到網(wǎng)絡(luò)拓撲的隨意性，做到全網(wǎng)信息的共享等許多獨特的功能。多模或單模光纜，光纖網(wǎng)絡(luò)是由多模或單模光纜組成，這就決定了選用多模端機還是單模端機。如果新建項目，建議優(yōu)先使用視橋光網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)光端機，單模光纖和單模光端機。相對于多模光纖，單模光纖傳輸距離更遠、信息容量更大、速度更快。

光口連接型式，視頻光端機與光纖網(wǎng)絡(luò)的連接頭可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT 等型式，按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC 或UPC）和APC 等類型。應(yīng)用最廣的只有FC、SC 和ST 三種。一般長距離或大容量通信大多使用FC或SC 型連接器，其優(yōu)點是插入損失小、安裝容易、穩(wěn)定性高。其中又以FC連接頭更好，由于它采用螺紋緊固，能提供穩(wěn)定可靠的連接。SC 連接頭是插撥式的，多次插拔之后連接頭的可靠性會降低。短距離信號傳輸則較多用ST 型連接器，且多用于多模系統(tǒng)，因為其精度要求不高，成本也就較低。

用戶在選擇數(shù)字視頻光端機時應(yīng)注意它的視頻帶寬和APL范圍。視頻帶寬要足夠?qū)?，視頻帶寬不足，監(jiān)視畫面細節(jié)部分就不夠清晰，水平分辨率就低，嚴重的甚至出現(xiàn)色彩失真或丟失；APL，即圖像平均電平，一個測量平均視頻亮度電平并表示為最大的白電平的百分比的方法。當APL低時，圖像就暗，當APL高時，圖像就亮。同時還要注重視頻光端機廠家的售后服務(wù)。

高清光端機是在普通數(shù)字視頻光端機的基礎(chǔ)上面演化而來的，采用H.264編碼方式，一般情況下采用SDI接口。

光端機，就是光信號傳輸?shù)慕K端設(shè)備。由于目前技術(shù)的提高，光纖價格的降低使它在各個領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用，因此各個光端機的廠家就好比是雨后春筍般發(fā)展起來。但是這里的廠家大部分技術(shù)并不是完全成熟，開發(fā)新技術(shù)需要耗資和人力、物力等，這就產(chǎn)生廠家多是中小企業(yè)，各品牌也先后出現(xiàn)。但是質(zhì)量上還是差不多的，國外的光端機好但是價格昂貴，因此，國內(nèi)廠家把生產(chǎn)光端機轉(zhuǎn)型出路了，用來滿足國內(nèi)的需要。

級聯(lián)光端機應(yīng)用范圍雖沒其它類型光端機廣泛，但在電“平安城市”、智能交通、鐵路、高速公路、公路隧道、社會治安監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)（ITS） 等方面都有應(yīng)用。