光端機的原理及用途

熱心網(wǎng)友：光纖和光端機應用在監(jiān)控領域里主要是為了解決兩個問題：一是傳輸距離，一是環(huán)境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短距離、小范圍內的監(jiān)控圖象傳輸問題，如果需要傳輸數(shù)公里甚至上百公里距離的圖象信號則需要采用光纖傳輸方式。另外，對一些超強干擾場所，為了不受環(huán)境干擾影響，也要采用光纖傳輸方式。因為光纖具有傳輸帶寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點，一根光纖就可以傳送監(jiān)控系統(tǒng)中需要的所有信號，傳輸距離可以達到上百公里。光端機可以提供一路和多路圖象接口，還可以提供雙向音頻接口、一路和多路各種類型的雙向數(shù)據(jù)接口（包括RS232、RS485、以太網(wǎng)等），將它們集成到一根光纖上傳輸。光端機為監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的傳輸和組網(wǎng)方式，信號質量好、穩(wěn)定性高。近些年來，由于光纖通信技術的飛速發(fā)展，光纖和光器件的價格下降很快，使得光纖監(jiān)控系統(tǒng)的造價大幅降低，所以光纖和光端機在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用越來越普及。 光纖分為多模光纖和單模光纖兩種。多模光纖由于色散和衰耗較大，其最大傳輸距離一般不能超過5Km，所以，除了先前已經(jīng)鋪好了多模光纖的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纖，而主要使用單模光纖。 光纖中傳輸監(jiān)控信號要使用光端機，它的作用主要就是實現(xiàn)電-光和光-電轉換。光端機又分為模擬光端機和數(shù)字光端機：1） 模擬光端機 模擬光端機采用了PFM調制技術實時傳輸圖象信號，是目前使用較多的一種。發(fā)射端將模擬視頻信號先進行PFM調制后，再進行電-光轉換，光信號傳到接收端后，進行光-電轉換，然后進行PFM解調，恢復出視頻信號。由于采用了PFM調制技術，其傳輸距離很容易就能達到30 Km左右，有些產(chǎn)品的傳輸距離可以達到60 Km，甚至上百公里。并且，圖象信號經(jīng)過傳輸后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非線性失真。通過使用波分復用技術，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。不過，這種模擬光端機也存在一些缺點：a）生產(chǎn)調試較困難；b）單根光纖實現(xiàn)多路圖象傳輸較困難，性能會下降，目前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）由于采用的是模擬調制解調技術，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。 2） 數(shù)字光端機 由于數(shù)字技術與傳統(tǒng)的模擬技術相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢，所以正如數(shù)字技術在許多領域取代了模擬技術一樣，光端機的數(shù)字化也是一種必然趨勢。目前，數(shù)字圖象光端機主要有兩種技術方式：一種是MPEG II圖象壓縮數(shù)字光端機，另一種是非壓縮數(shù)字圖象光端機。圖象壓縮數(shù)字光端機一般采用MPEG II圖象壓縮技術，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，它能大大降低信號傳輸帶寬，以利于占用較少的資源就能傳送圖象信號。同時，由于采用了N×2Mbps的標準接口，可以利用現(xiàn)有的電信傳輸設備的富裕通道傳輸監(jiān)控圖象，為工程應用帶來了方便。不過，圖象壓縮數(shù)字光端機也有其固有的缺點。其致命的弱點就是不能保證圖象傳輸?shù)膶崟r性。因為圖象壓縮與解壓縮需要一定的時間，所以一般會對所傳輸?shù)膱D象產(chǎn)生１~２Ｓ的延時。因此，這種設備只適合于用在對實時性要求不高的場所，在工程使用上受到一些限制。另外，經(jīng)過壓縮后圖象會產(chǎn)生一定的失真，并且這種光端機的價格也偏高。 非壓縮數(shù)字圖象光端機的原理就是將模擬視頻信號進行Ａ／Ｄ變換后和語音、音頻、數(shù)據(jù)等信號進行復接，再通過光纖傳輸。它用高的數(shù)據(jù)速率來保證視頻信號的傳輸質量和實時性，由于光纖的帶寬非常大，所以這種高數(shù)據(jù)速率也并沒有對傳輸通道提出過高要求。非壓縮數(shù)字圖象光端機能提供很好的圖象傳輸質量（如武漢微創(chuàng)光電技術有限公司的非壓縮數(shù)字光端機信噪比大于60dB，微分相位失真小于2°，微分增益失真小于2%），達到了廣播級的傳輸質量，并且圖象傳輸是全實時的。由于采用數(shù)字化技術，在設備中可以利用已經(jīng)很成熟的通信技術比如復接技術、光收發(fā)技術等，提高了設備的可靠性，也降低了成本。非壓縮數(shù)字圖象光端機的優(yōu)勢體現(xiàn)在： a）采用了數(shù)字化技術，極大提高了圖象傳輸質量；b）數(shù)字化技術和大規(guī)模集成電路的使用，保證了設備工作的穩(wěn)定性和可靠性，克服了模擬光端機的弊?。籧）不會產(chǎn)生傳輸延時，保證了監(jiān)控圖