檢視数字光端机的原始碼

[[File:20151112034050110.jpg|缩略图|右|[http://static.asmag.com.cn/uploadfile/2015/1112/20151112034050110.jpg 原图地址]]]

'''数字光端机'''是一种通过数字电路控制光信号，使用类似于0、1代码来实现光通信的机器。广泛应用于光纤通信等领域。

==基本介绍==

简介
应用初期，[[模拟调频]]、[[调幅]]、[[调相]]光端机在市场上占有相当的比例，其传输方式是将基带的[[视频]]、[[音频]]、[[数据]]等信号调制在某一载频上，通过发射光端机进行光纤传输，然后通过另一端

的接收光端机进行解调，恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。而国内、国外工程上开始大量应用的数字式光端机是将多路模拟基带的视频、音频、数据进行高分辨率数字化，形成高速数字流，然后将多路数字流进行复用，通过发射光端机进行发射，然后通过另一端的接收光端机进行接收，解复用，恢复成各路数字化信号，再通过数字模拟变换（A/D模数转换）恢复成模拟视频、音频、数据。

从市场情况来看，模拟光端机已逐步退出市场，而数字光端机如雨后春笋般开始在市场上普及，数字代替模拟，这也是光纤通信技术显著的历史发展趋势。由于数字光端机具有传输信号质量高，没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点，因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。
<ref>[http://www.gzyk.com/  广州邮科]</ref>

发展
视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.

1）、光端机从模拟走向数字
从上个世纪80年代末模拟光端机开始进入中国应用，到2001年开始数字光端机的出现；演绎了经济发展带动科学技术进步，科学技术推动经济发展的过程。

最早出现的模拟光端机主要是采用模拟调频、调幅、调相的方式将基带的视频、音频、数据等传输信号调制到某一载项，通过另一端的接收光端机进行解调，恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。

把信号调制到光上，通过光纤进行视频传输，通常使用以下几种调制方式：

调幅或强调制系统（AM）：全模拟系统，光学发射单元内发光二极管（LED）的亮度或强度随输入视频幅度线性变化。调幅的光信号通过光纤发送给光接收单元，由其将信号转换为模拟基带视频。调频或脉冲频率调制（FM）：也是一个模拟系统，射频载波通过输入的视频信号线性调节频率，经过调制的载波又用于光发射单元的LED或激光发射器，经过频率调制的信号通过光纤发送给光接收单元，由其将信号转换为模拟基带视频。AM视频传输被广泛用于工业安全市场上从低端到中端CCTV监视及安全应用场合。

适用于5.5公里（3.5英里）或更短距离的传输，这样一个系统能够提供的定性视频性能是相当不错的，并且总是能够达到RS-250C长距离传输的品质要求。但是，AM视频传输设备仅适合850nm。多模工作波长这就限制了最大可用传输距离。更显著的是，对于每1dB的光学路径损耗而言，基于调幅系统的信噪比的线性相关衰减为2dB，因此，可接受的视频传输质量仅能在相对较短的光缆距离下获得。一些生产商的设备可能在初始安装阶段需要接收机增益调节，从而使安装过程复杂化。

最后一点，AM产品达不到今天ITS及高端工业安全应用中所需达到的RS-250C中短距离视频传输技术要求。FM视频传输是曾广泛应用于ITS及高端工业安全市场的传输方式。能够提供极高质量的视频传输性能，通常能达到RS-250C中距离传输的质量要求并且成本合理。不象AM设备，FM产品适用于1330nm。多模或单模操作，以及1550nm。单模操作，其典型应用的传输距离可达66公里（42英里）。

无需为了方便安装而要求用户进行调节。尽管FM方式能够提供高质量传输，但是其信噪比在更高水平的光衰减，或者更长的传输距离的光缆传输过程中会衰减，并且信噪比与光衰减之间不再是线性关系，因此其性能并不是可以完全预测或保持不变的。另外，基于调频的系统很难达到RS-250C短距离传输的技术要求，而且调频视频发射与接收单元也容易受到外界电磁源以及来自蜂窝电话和手机等的无线电波的干扰（EMI/RFI），通常出现在野外或路边环境中。 

受技术限制，光端机主要有单路、双路、四路、八路视频及带PTZ控制数据的光端机，在一芯上传输实现点对点，传输容量严重不足对于具有足够传输容量的光纤造成了浪费，复杂的、大容量、高路数的设备则需要多芯传输；加上模拟视频技术的缺陷带来的易受干扰、易衰减的特点，实现多级中继、级联比较困难，传输业务的单一化（一般只有视频及数据信号），模拟视频传输在应用了粗波分复用也同样受技术条件和波分复用设备价格昂贵的限制，在光纤及光传输设备昂贵的年代许多行业即使有明确的需求也望而却步其应用了。多路信号同传引起的交调失真。

在现场监控应用中，用户可能有许多各种信号，如视频图像、音频、数据、以太网、电话或其它用户自定义的信号，为了提高光纤的利用效率，降低成本，必须将各种信号在光端机进行复用，以便在一对或一根光纤上传输。对调频、调幅、调相光端机来讲，将多路视频、音频或数据信号混合调频、调幅、调相在某一载波上必然会引起各种镜像、交调干扰。所以市场上不乏很多著名国外品牌的调频、调幅、调相光端机多路视频、音频、数据同传时出现相互干扰的现象，这些不稳定的现象都是模拟调制技术长期以来一直所固有的缺点。
 
数字光端机传输的是数字信号，很容易进行大容量复用并且不会出现相互干扰。对于日益发展的市场需求，模拟光端机已经不能适应大容量、多业务（视频、数据、音频、开关量、以太网、对讲、电话等）传输的要求，多路串扰、易衰减、易老化的、售后服务麻烦等问题使得模拟光端机逐渐随着新技术的出现，市场和应用走向了下坡路。

数字光端机的出现解决了模拟光端机所出现的问题。2000年开始通讯技术的发展使得光传输器件技术和数字视频技术的发展，数字光端机开始走向了市场及行业的应用。随着数字光端机和模拟光端机的的对比发展，慢慢数字光端机开始逐渐代替模拟光端机，市场已经形成了模拟光端机和数字光端机二八分天下的局面。相信不久的将来模拟光端机只能成为监控史上的一个名词。如果说早期模拟光端机是国外光端机厂商带来的最早的传输市场，那么数字光端机可就是国内和国外竞力，国内厂商优势与国外厂商的一个过程。

最新一代光纤视频传输设备借助于光学传输单元内部的一个模-数转换器或数字信号编码器（编码/解码器），对于输入的模拟基带视频信号（来自CCTV摄像机视频、音频、数据、开关量、以太网等）采用数字解码技术进行处理。然后数字信号又调制到LED或激光发射器上，通过光纤传输到光接收单元，在这里先前的数字信号被一个内部的数-模转换器重新转化为模拟基带视频信号。这样，系统在电气上完全透明地将光发射器的视频输入通过光纤发送到了光接收单元的视频输出，并且能够直接匹配使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV摄像机。

可以说，将模拟信号进行数字化处理后再进行传输是光端机技术质的飞跃发展。数字光端机解决了模拟光端机的传输容量少、业务能力少、信号易衰减、易串扰等缺点，优势突显：传输容量大、业务种类多，单纤传输容量可达几十路上百路非压缩视频，传输的业务也多样化的传输视频、音频、数据、以太网、电话信号、开关量等各种信号。这样节省了光纤，也提高了光纤带宽的利用率，提高了性价比；信号质量的提升到更高的层次，视频图象的信噪比在10bit编码量化下可达到67~70db，远远超出了远距离下模拟信号的50~60db的参数指标。在级联技术应用了更是得心应手于模拟光端机。

当我们讨论数字解码视频传输设备时，评价产品与产品之间的性能时所需考虑的性能参数是系统所使用的数字位数。数字位数从根本上定义了系统的电气动态范围以及端到端的信噪比，并且是视频传输性能的主要影响因素。任何一个分辨率为6位的系统从技术上讲都是落后的，不能代表当前的最高技术水准，这样的系统肯定会产生图像上可见的非自然信号以及视频衰减。

有鉴于此，在一个数字解码视频传输系统中所采用的比特数最少应为8位。8位的分辨率或解码能力能够使视频传输品质满足或超过RS-250C短距离传输或真正的视频传播质量要求。

采用数字非压缩技术、10位数字式视频编码技术（10bit）和15Mhz采样频率技术使得视频数字化过程时的数字采样点的表示更为精确,得到的图像效果更逼真,更加完美。

优势
有多种视频传输方案可供选择,但是在构建小城市 ,城镇的安防视频监控网方案时,我们还是建议业主采用光纤加数字光端机来构建传输平台

广电,电信,网通等都能租用电路,但是E1专线,VLAN专线业务比较贵,普通宽带电路是为数字业务服务为主的,传视频有QOS、清晰度等问题

中小城市,城镇拉光纤的成本不高,光纤的价格下降比较快. 光纤上用数字光端机传输视频能达到中距离广播级的水平,是MPEG2,MPEG4,JPEG 都无法比拟的

光纤上用数字光端机传输视频的方案所用的传输设备就是光端机.数字光端机无需任何的设置,调正. 没有专业背景的人员都会安装。

==产品区别==

模拟视频光端机与数字光端机究竟有何区别，本文从以下几个方面进行如下论述：

1、光纤上传输的信号方式不一样
模拟光端机上光头发射的光信号是模拟光调制信号，它随输入的模拟载波信号的幅度、频率、相位变化引起光信号幅度、频率、相位变化而分别称为调幅、调频、调相光端机。而数字光端机上光头发射的光信号是数字信号即0或1对应光信号强、弱两种状态，不同的0和1组合代表不同幅度的视频、音频、数据信号。

2、模拟信号传输输入和输出处理方式不一样
无论模拟、数字光端机，对输入的基带的视频、音频、数据信号都必须进行处理。对于模拟调幅光端机，处理方式是将视频、音频、数据的幅度对一高频载波信号进行调制，使高频载波信号的幅度随视频、音频、数据的幅度变化而变化；而数字式光端机对输入的基带的视频、音频、数据进行高分辨率的模拟-数字转换，如1Vp-p幅度范围的幅度信号利用12bits的数字信号来表示，1V等分成4096，因此模数转换后引起的最大电压幅度误差为1/4096V（约2.5mV）,此误差电压称为量化误差电压，各种幅度的电压数值从0V、1/4096V、2/4096V...最大1V分别对应的数字编码为000000000000、000000000001、000000000010...111111111111。数字编码信号直接控制光头发射的光信号的强、弱两种状态（对应0或1），接收光端机再将数字编码进行数字-模拟转换，恢复成原始的基带的视频、音频、数据信号。

3、 处理方式的不同
引起的视频、音频、数据信号信号失真、变畸变、干扰不同
模拟光端机由于要进行调幅、调频、调相，所以模拟信号的幅度的变化与载波信号因调制而引起的幅度、频率、相位的变化是否为一一对应的线形关系成为拟光端机质量好坏的关键，到目前为止，很难做到真正线性调制，非线形必然引起信号失真；同时调制好的载波信号还要调制光信号，光信号的非线性也是一个非常重要的因素，众所周知，光器件的非线性与环境温度变化、工作电压的稳定性、光发射功率有很大的影响，因此光器件在生产时需进行7-10天的热循环老化等等工艺筛选、老化、测试也只能做到将这种变换控制在一定的范围；光信号在光纤中长距离传输，会引起光信号的功率衰减，传输频率漂移、相位失真，光信号色散效应同样也会引起光信号畸变；光信号到达接收端，接收光器件仍然要引起非线性失真，由光电转换后的模拟信号进入解调，解调与调制一样会产生非线性畸变。所以综合模拟光端机，从输入信号调制-电光转换-光输出-光电转换-解调这五个过程，都会引起非线形失真，而这些信号畸变失真是固有的，所以也必然是不可消除的，因此模拟光端机传输视频图象、音频质量、数据的效果很难达到很满意的效果。数字式光端机仅只有模数转换的量化误差（如1V视频信号12bits时仅为2.5mv），不足以引起信号畸变。

4、 多路信号同传引起的交调失真
在现场监控应用中，用户可能有许多各种信号，如视频图像、音频、数据、以太网、电话或其它用户自定义的信号，每种信号分别用一对光端机来传输，必然价格昂贵，所以为了提高光纤的利用效率，降低成本，必须的各种信号在光端机进行复用，以便在一对或一根光纤上传输。对调频、调幅、调相光端机来讲，传输10/100M以太网信号或多路电话等高速信号是难以做到的，将多路视频或音频信号混合调频、调幅、调相在某一载波上必然会引起各种镜像、交调干扰。所以市场上不乏很多著名国外品牌的调频、调幅、调相光端机多路视频、音频、数据同传时经常出现相互干扰的现象，这些不稳定的现象都是模拟调制技术长期以来一直所固有且难以解决的问题和缺点。所以模拟光端机传输信号容量有限，一般不会超过4路信号同传。而数字光端机传输的是数字信号，很容易进行大容量复用并且不会出现相互干扰。如深圳市南华伟业科技有限公司的全数字光端机，最多可以实现128路视频、音频、数据、以太网、电话在同一根光纤上传输而无任何交调干扰。

5、 稳定性不同
模拟调制光端机由于采取载波调制方式，载波及光头很容易受环境温度影响。出现传输质量随环境变化而变化的缺点。正因为这种缺点，对一些大型、重要工程来讲，模拟光端机的维护成了很令人头疼的问题，由此也给很多工程承包商或业主带来了很大不满。所以对一些重要的工程选用数字光端机是一种明智的选择。

6、 模拟视频光端机与数字光端机价格不同
由于体系结构不一样，模拟光端机与数字光端机的价格略有不同，一般来说，单路视频、音频、数据数字光端机较单路模拟光端机价格稍高，四路以上视频、音频、数据数字光端机相反比模拟光端机便宜得多，而传输后的视频效果远高于模拟产品。所以，数字光端机的性价比要高于模拟视频光端机。 [1] 
常见问题编辑
以数字光端机为例子，以下情况以四路视频一路反向数据光端机为例，其他机型 原理同。

1. 无视频图像，也无法对云台控制

可能故障原因： ·视频没有输入，数据线没有接通。 测试方法：当视频信号接入发射光端机时，相对应的视频通道指示灯会亮，如不亮，说明视频没有正常输入，检查数据线的接法是否正确，如是485数据，请接1号接线柱（485A）和2号接线柱（485B）。 ·光纤线路不通或衰减太大。 

测试方法：用光功率计可以直接测出光纤线路通断及衰减情况。实测光功率如在－4dB—－21dB以内为正常。在不使用光功率计的情况下，可以通过观察光端机指示灯的状态识别线路通断，在发射光端机不加任何视频信号时，如果接收光端机所有的状态指示灯均亮，则说明光纤线路不通或衰减太大，正常情况为如果发射机第一路接入视频（指示灯亮），光纤线路正常连通时，接收机第一路的视频指示灯也同时亮，其余灯不亮，同时也说明光端机自身工作正常。 ·两端光端机没有正常供电。 测试方法：检测供电情况。 ·发射机和接收机颠倒 测试方法：发射机为T，视频入为VIDEO IN，接收机为R，视频出为VIDEO OUT。

2. 有视频图像，但无法对云台控制

可能故障原因： ·光纤线路衰减到达临界值。 测试方法：用光功率计检测，如果衰减在20dB以上，或光功率计测量值为－20dB左右。 ·解码器的拨码地址是否和主控设备所选择的地址选择一致。 测试方法：参照说明书，对照解码器拨码与主机选择通道是否一致。 ·主控设备的协议是否选择和解码器一致。 测试方法：参照说明书，检查协议是否一致。 ·检查数据线是否接反。 测试方法：485的A和B以及TD总线的MS和GND是否接反，参照说明书的数据口定义。

前端数据线的距离超过150米。 测试方法：检查前端监控点光端机距离解码器的距离是否超过150米，如数据线过长，很可能会造成带载能力不够。 ·一对光端机所接解码器过多。 测试方法：一对光端机所带解码器的数量不应超过光端机的视频路数。

3. 视频图像出现花屏现象

滚屏、黑色条纹干扰、花屏等现象　可能故障原因： ·光纤线路衰减太大，可用光功率计测量。 测试方法：用光功率计检测，<－18dB为正常。 ·光端机受到强信号源的干扰，如强电场、磁场等。 测试方法：确认现场周围是否有这样的干扰源，挪动地点调试。 ·光端机电源故障。 测试方法：更换电源调试，并加装稳压电源，在主控室内，有条件的情况下，请加装UPS电源。

4. 数据控制时有时无，或云台自动旋转

（485数据接口） 可能故障原因： ·485阻抗匹配不好，带载过多或控制线距离过长（超过150米）或没有按照总线制布线。 测试方法：由于485协议对阻抗匹配的要求很高，所以在很多工程现场，由于施工布线的不同，阻抗匹配也不完全相同，请尽量采用总线方式连接解码器，如选用星型接法，建议加装TC-3001的485隔离器。

5. 某一路或几路视频图像没有，但可对云台控制　可能故障原因： ·输入视频信号不正常。 测试方法：检查发射光端机相对应的视频输入通道指示灯是否亮，如果视频信号输入正常，则对应指示灯会亮，如指示灯不亮，则说明前端信号源存在问题。

6.光端机接多个解码器时，某些不能动可能故障原因： ·不能动解码器控制线接错。 测试方法：检查控制线。 ·不能动解码器拨码设置错误。

==应用范围==
数字光端机经过多年的发展，已经成为继音频之后的一个重要的交流方式，已经成为提高办公提高效率的重要技术手段，并在很多方面拥有成熟的应用：　远程商务会议应用
普遍意义上的视频会议应用，支持公司在商务活动猛增的情况下，逐步利用视讯会议方式组织部分商务谈判、业务管理、产品展示、远程业务指导和远程公司内部会议等。

远程教育应用
利用视频会议系统开展教育教学活动，使更多、更大范围的学生能够聆听优秀教师的教学。另外，远程培训的应用在各大企业中也越来越受到关注，政府、行业和企业内部组织员工通过Internet或局域网开展网上学习、在线培训、调查、交流等活动，同时也可以满足企业组织各种考试、竞赛和绩效考核等。

远程医疗应用
利用视频会议系统业务实现中心医院与基层医院就疑难病症进行会诊、指导治疗与护理、对基层医务人员的医学培训等。高质量的视频会议使医生、护士在不同地方同时协同工作成为可能。

项目协同工作应用
也是进行远程项目管理的非常好的工具，突出特点是资源共享。项目组的成员能进行远程协作，使地理上分开的工作组以更高的速率和灵活性组织起来。

政府行政会议应用
视频会议系统是一种现代化召开会议的多快好省的方法，它可使上级文件内容即时下达，使下级与会者面对面地讨论和深刻领会上级精神，使上级指示及时得到贯彻执行。

视频通信如此广泛的应用，使得基于视频的统一通信系统能够轻松地在这些成熟的领域进行普及，以视频来拉动统一通信平台的销售，可以大大降低市场推广和客户教育的成本，从而引领统一通信业务走向一个新的高度。因此，以视频为核心，以语音、IM、呼叫中心等其他应用为增值业务点，将会是中国的统一通信市场最为理想的发展模式。

安防工程应用，数字光端机包含多种型号，HPN视频光端机还可以提供反向数据，左右一种常规监控手段，视频光端机正越来越广泛的应用到安防工程项目中。

==产品特性==

●数字非压缩传输

●视频采用8位数字编码

●彩色图像信号

●高质量实时传输

●10 Hz -24 kHz 声音频宽

●完全兼容NTSC, PAL,SECAM制式图像

●可传输RS232, RS485, RS422标准数据

●可同时传输以太网信号

●指示灯能帮助对系统故障做出快速诊断

●在各种户外条件下的高可靠性

●支持网管功能

●安装简易，无需调节

==注意事项==

（1）光端机的使用中要保证连续、正常供电
光端机的激光器组件和光电转换模块最忌瞬时脉冲电流的冲击，因此不宜频繁开关机。在光端机集中的中心前端机房与1 550 nm光发射机光放大器设置点应配置UPS电源，以保护激光组件，使光电转换模块免受脉冲大电流的损害。

（2）光端机的使用中要保持有一个通风、散热、防潮、整洁的工作环境
光发射机的激光器组件是设备的心脏，对工作条件要求较高，为了保证设备正常工作，生产厂家在设备内设置了制冷、排热系统，但当周围环境温度超过允许范围时，设备就不能正常工作，因此在炎热的季节，当中心机房发热设备多，通风散热条件又差时，最好安装空调系统以保证光端机正常工作。

光纤纤芯工作直径为微米级，细小的尘埃进入尾纤活动接口内就会阻挡光信号的传播，引起光功率大幅度下降，系统信噪比降低，这类故障率约为50%，因此机房的清洁卫生也很重要。

（3）光端机的使用中要运行监测与记录
光端机设备内设置有微处理器，监测系统内部工作状态采集模块的各种工作参数，并通过LED和VFD显示系统直观显示，为了及时提醒值机人员，光发射机内设置了声光报警系统，维护人员只要根据运行参数确定故障原因，并及时进行处理，就能保障系统正常运行。

==参考文献==
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==参考视频==
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