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数字光端机

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==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。
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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
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。
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。
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
(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==
(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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