视频传输光端机的技术发展以及应用分析

随着通信技术的飞速发展，光纤通信技术已成为通信的重要手段。光纤传输系统具有容量大，传输距离远,抗干扰性强等优势,在通信传输方面有着不可替代的地位.光纤通讯容量大,理论可利用带宽可达50000GHz，无中继传输距离可达50－80公里,光纤由玻璃做成,抗电磁干扰,传输质量好,可用于电力网和变电所内等强电磁环境中.

光端机是光纤通信中采用的一种设备，实质上就是一个电信号到光信号、光信号到电信号的转换器。从传输方式上光端机分为数字光端机和模拟光端机两类。数字光端机是将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理，再将这些数字信号进行复用处理，使多路低速的数字信号转换成一路高速信号，并将这一信号转换成光信号。在接收端将光信号还原成电信号，还原的高速信号分解出原来的多路低速信号，最后再将这些数据信号还原成图像、语音以及数据信号。模拟光端机就是将要传输的信号进行幅度或频率调制然后将调制好的电信号转化成光信号。在接收端将光信号还原成电信号，再把信号进行解调，还原出图像、语音或数据信号.下面我们一起讨论下数字光端机与模拟光端机的区别:传输的信号方式不同。

顾名思义，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。

信号输入、输出处理方式不同

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；对于模拟调频光端机，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，使高频载波信号的频率随视频、音频、数据的幅度变化而变化；对于模拟调相光端机，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，使高频载波信号的相位随视频、音频、数据的幅度变化而变化。而数字式光端机对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、11111111111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。

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、测试也只能以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-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是不可消除的，所以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。

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。所以目前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的缺点。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。

视频传输光端机的技术发展以及应用分析


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。

正因为数字光端机有如此多的优点,所以在工程应用方面,广泛使用数字光端机以成为大势所趋.下面,我们再一起讨论下数字光端机的发展历程以及在安防领域的发展趋势。

2001～2003年，随着宽带数字光传输器件技术以及数字视频技术的飞速发展，数字光端机开始走向市场。由于在市场以及应用领域上，数字光端机和模拟光端机基本重叠，所以数字光端机凭借其优势，在短时间内就占据了模拟光端机的市场，并使得国内外众多光端机厂商趋之若骛。是什么原因导致这样的情况呢？期待已久的新一代光端机技术具有怎么样的先进性呢？

数字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；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/模拟转换恢复成模拟视频、音频、数据。

将模拟信号先进行数字化处理后再进行传输是光端机技术的质的飞跃性发展。数字光端机不仅能解决前面所说的模拟光端机的诸多问题，并且还具有无可比拟的优势：

传输容量大，业务种类繁多

传统的模拟光端机之所以被打败、市场被吞噬完全是因为模拟光端机自身的缺陷造成的，它传输的信号容量有限，不能充分利用光纤的带宽；传输的信号种类也比较单一，也就是视频、音频、RS-232、RS－422等低速数据等几种信号，这和当前多样化的市场需求是极不相符的。而数字光端机能够更好的利用光纤带宽资源，能够传输更大容量的信号，例如，按照模拟视频技术的普遍水平，模拟光端机最多可在一芯光纤上传输32路视频信号，而数字光端机的传输容量能达到单纤传输上百路的非压缩视频。如深圳平卓电子科技有限公司生产的Solar-STF系列数字音/视频光传输产品采用了国际上最先进的10位数字视频编码技术，图象质量可达到广播级，兼容多种视频及数据格式。可使用一根光纤同时传输多达8路视频（采用CWDM可达64路）以及多路双向音频、多路双向数据、以太网、开关量等。该系列数字视频光端机拥有自己的知

识产权、性能优异，是一种可靠性高、性价比好的、可实现无损伤远距离传输的光传输设备。广泛应用于智能交通监控（ITS）、安防系统、智能楼宇、智能小区、工业监控（电力、化工、钢铁、铁路等）军事监 控（边防、守卫）、体育场馆（现场直播音视频传输）及视频会议、广播电视系统等社会的各行各业。这极大的丰富了光端机传输的信号种类。所以传输容量的提升，提高了光纤带宽的利用率，降低了传输系统的成本，提高了性价比。

信号质量好还是以信噪比指标为例，视频图像的信噪比指标在8bit分辨量化级的情况下可以轻松达到60dB，在10bit分辨量化级的情况下甚至可以达到70dB。再者，由于将传输信号数字化，也避免了模拟光端机传输中传输通道之间相互干扰的问题。此外，数字光端机传输的是数字信号，不存在模拟信号那样的衰减，经过无损中继理论上的传输距离达到无限远。

提供新技术的应用基础

将模拟信号数字化，使得光端机向标准化、模块化方面发展成为可能；同时，和其他众多数 字化设备一样，数字光端机实现设备自身的监控和管理成也为可能。所以，信号数字化为光端机引入更多的新技术、新结构以及新概念提供了根本基础。

发展趋势

以目前的市场状况和技术的发展方向来分析今后光端机的发展，主要是在图像，数据，语音等的数字化处理上。

一是低价位的数字单路图像传输系统，由于目前数字单路图像光端机核心芯片价格过高是影响单路数字图像光端机市场竞争力的主要因素。因此，如何降低成本是今后发展的一个方面。二是光端机生产以及配置的标准化，光端机虽然应用越来越广泛，但对于客户来说需求又是多种多样的，有时客户要求特殊些，厂家就有可能为他重新订制设备，能不能像购买计算机一样有一个通用配置，如有其它需求就买不同的功能卡，进行系统功能扩充呢？数字技术为这种设想提供了可能，从技术的角度来讲实现并不难，关键是系统安装结构的可操作性，以及系统设计时兼容性的考虑。三是网管功能，现在监控系统的发展趋势是监控的范围越来越大，监控点也越来越多，并且系统和系统之间也要求资源共享。那系统越大，系统的维护和管理工作量也越大。网管功能的重要性也就越明显，灵活、可便于操作的网管功能越来越成为用户关注的焦点。