光端机的原理及用途

热心网友：光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。光端机可以提供一路和多路图象接口，还可以提供双向音频接口、一路和多路各种类型的双向数据接口（包括RS232、RS485、以太网等），将它们集成到一根光纤上传输。光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。近些年来，由于光纤通信技术的飞速发展，光纤和光器件的价格下降很快，使得光纤监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。 光纤分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于色散和衰耗较大，其最大传输距离一般不能超过5Km，所以，除了先前已经铺好了多模光纤的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纤，而主要使用单模光纤。 光纤中传输监控信号要使用光端机，它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。光端机又分为模拟光端机和数字光端机：1） 模拟光端机 模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图象信号，是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术，其传输距离很容易就能达到30 Km左右，有些产品的传输距离可以达到60 Km，甚至上百公里。并且，图象信号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输，满足监控工程的实际需求。不过，这种模拟光端机也存在一些缺点：a）生产调试较困难；b）单根光纤实现多路图象传输较困难，性能会下降，目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输4路图象；c）由于采用的是模拟调制解调技术，其稳定性不够高，随着使用时间的增加或环境特性的变化，光端机的性能也会发生变化，给工程使用带来一些不便。 2） 数字光端机 由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图象光端机主要有两种技术方式：一种是MPEG II图象压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图象光端机。图象压缩数字光端机一般采用MPEG II图象压缩技术，它能将活动图象压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图象信号。同时，由于采用了N×2Mbps的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图象，为工程应用带来了方便。不过，图象压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输的图象产生１~２Ｓ的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图象会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。 非压缩数字图象光端机的原理就是将模拟视频信号进行Ａ／Ｄ变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图象光端机能提供很好的图象传输质量（如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机信噪比大于60dB，微分相位失真小于2°，微分增益失真小于2%），达到了广播级的传输质量，并且图象传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。非压缩数字图象光端机的优势体现在： a）采用了数字化技术，极大提高了图象传输质量；b）数字化技术和大规模集成电路的使用，保证了设备工作的稳定性和可靠性，克服了模拟光端机的弊病；c）不会产生传输延时，保证了监控图