光端机工作原理图
第六章光端机发射和接收【共32张PPT】

2 光接收机的噪声源
光接收机的噪声是与信息无关的随机 变化量,噪声源从引入过程来分,可分 为两类,即与信号光电检测器有关的噪 声和与光电接收机电路有关的噪声。
与信号光电检测器有关的噪声包括: 量子噪声、雪崩倍增噪声、暗电流及漏 电流噪声和背景噪声等等。
与光接收机电路有关的噪声包括:放 大器噪声、负载电阻热噪声等。
2 LD调制特性
LD的直接调制具有许多突出的特点,它在光纤通信
系统中应用极其广泛。
LD的调制特性如下: (1) 电光延迟 (2) 张驰振荡
(3) 小信号输入的频率响应
(4) 频率啁啾
3 光源的外部调制
光源内调制的优点是电路简单容易实现, 但是,在高码速下将使光源的性能变坏, 因此需要对光源的外调制方式。
压来控制雪崩倍增管的雪崩增益。
均衡滤波器的作用是均衡波形有利判决。均衡滤波 器是必不可少的。
①
将会使前、后码元的波形重叠,产生码间干扰, 严重时造成判决电路误判,产生误码。
②
均衡滤波器是使经过均衡器以后的波形成为有利于判 决的波形。例如,成为升余弦频谱脉冲。
均衡滤波器是使经过均衡器以后的波形 成为有利于判决的波形。
6
光接收机的组成部件,除了光电二极
管外,都是标准的电子元器件,采用标 准 集 成 电 路 (IC) 工 艺 技 术 , 很 容 易 集 成 在同一芯片上,做成集成光接收机。
在高比特工作时,这种集成光接收机 具有很多优点。90年代末用Si和GaAs集 成电路工艺已制成带宽超过2GHz的集成 光接收机,现在带宽超过10GHz的集成 光接收机也已用于光波-3所示电路组成
光接收机
1 光接收机的组成
最新第10章 光通信 之光端机的工作原理ppt课件
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ATC
• 光源的自动温度控制ATC原理框图
ATC电路原理图
• 注:温度控制只能控制温度变化引起的输
出光功率的变化,不能控制由于器件老化 而产生的输出功率的变化。
• 对于短波长激光器,一般只需要自动功率 控制电路即可。
• 对于长波长激光器,由于其阈值电流随温 度的漂移较大,因此,一般还需要加自动 温度控制电路,以使输出光功率达到稳定。
光电检测器决定着光接收机的灵敏度。
2、放大器
• 前置放大器和主放大器 前置放大器,与光电检测器共同组成光
接收机的前端。对其要求是较低的噪声、较宽的 带宽和较高的增益。
主放大器,一般为多级放大器,功能只 要是提供足够高的增益,把来自前置放大器的输 出信号放大到判决电路所需的信号电平。并通过 它实现自动增益控制(AGC),以使输入光信号在 一定范围内变化时,输出电信号应保持恒定输出。
跳群复用设备:将相隔一个群次的群信号直接复 接和分接的复用设备,跳过了中间的一个群次。
• OPTIMUX-H设备中包含哪些机盘?各机盘 的作用是什么?
• OPTIMUX-H设备使用的什么线路码型?使 用这种码型有什么优点?
• OPTIMUX-H设备使用的最高线路速率是什 么?使用这种速率有什么优点?
接口0 64kb/s
上图是一个完整的四次群光纤通信系统。 由PCM基群复用设备、高次群数字复接设备、光端 机、光中继器和光缆等部分组成。
1 基群复用设备,作用是在发射端对语音信号进行 取样、量化、编码,然后复接。
2 高次群复用设备:包括二次群复用设备、三次群 复用设备、四次群复用设备等,作用是将低次群 信号复接成高次群信号和将高次群信号分接成低 次群信号。
光接收机的噪声
光接收机的主要指标
光端机介绍
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1
光端机由接收部分和发送部分组成,接收和发送 部分的主要器件是激光头(又称LD)和激光探测器(又称 PD)。 光端机是一种低功率,射频光纤传输收发模块,专 门设计为利用光纤传输RF和RS-232、RS-485数据信号。 光传输提供了极高的线性范围和大范围的温度工作范 围。主要应用在:CDMA/GSM移动蜂窝系统,直放站等。
光端机介绍
17
我公司的3G光端机内部结构与以前的有所不同: 如下图
18
光纤
LD
光纤接口 波分复用器 光信号 1550 光信号 激光 器
DC
PD
光纤接口
LD
DC
PD
波分复用器 光信号 探测 器 1310 光信号 激光 器
1310/1550
1310/1550
探测 器
射频 频输出
射频输 输入
射频输 输入
光端机介绍
1310nm(LD) FP 带光隔离器 适合于模拟应用 不带光隔离器
3
适合于长距离数字传输
DFB 带光隔离器 适合于模拟应用 不带光隔离器
适合于长距离数字传输
光端机介绍
4
数字传输时:0dB光信号现时可以最远传输6000公里(国外), 国内清华大学做可以传输3000公里,但是模拟的则只可传输 35Km左右(主要是时延问题)。 PD光波长带宽1210nm~1600nm,PD作用把光信号转变为电信 号,微小电信号经几级低噪声放大做上下行信号,主要指标有 响应度,暗电流和节电容等。 公司的产品是射频模拟光端机。 光端机按不同的方法可分为不同的种类,按光纤的条数 分为单纤和双纤 1.双纤光模块因为有两条光纤,所以即可以同时收发 1310nm和1550nm两种波长光波或同一种波长光波,而不相互影 响,光路之间隔离很好。缺点是用了两条光纤。下面是其原理 图:
光纤通信技术:光端机
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光端机15.1 线路编码5.2 光发射机5.3 光接收机5.4 光中继器25.1 线路编码当前,光纤通信系统普遍采用数字编码和强度调制-直接检测(IM-DD)通信系统,其基本结构如下图所示:光纤通信系统基本结构3在数字光纤通信系统中,光端机的接口有电接口和光接口。
电接口与PCM终端机相连,因而其接口码型应选择与PCM终端机的接口码型一致。
ITU-T规定的PCM通信系统中的接口速率和码型如下表所示:HDB3不适合直接在光纤通信系统中传输,因此必须进行码型变换,以适合于数字光纤通信系统传输的要求。
4数字光纤通信系统对线路码型的基本要求是保证传输的透明性,具体要求有:避免信码流中出现长连“0”或长连“1”,以利于收端时钟提取。
能进行不中断业务的误码监测。
尽量减少信码流中直流分量的起伏。
数字光纤通信系统常用的线路码型有:加扰二进码、mBnB码和插入比特码。
55.1.1 加扰二进码为了保证传输的透明性,在系统光发射机的调制器前,需要附加一个扰码器,将原始的二进制码序列加以变换,使其接近于随机序列。
常用的为D触发器和异或门组成的七级扰码器。
相应地,在光接收机的判决器之后,附加一个解扰器,以恢复原始序列。
加扰二进码是把信息序列按一定规则进行扰码,使线路码流中“0”码和“1”码出现的概率大致相等,因此码流中不会出现长连“0”和长连“1”的情况,从而有利于接收端提取时钟信号。
但是这种码型中没有引入冗余码,因此不能进行在线误码监测。
65.1.2 mBnB码将码流中m个码元分为一组,用与之对应的n个码元代替,这种码型称为mBnB码。
此处n>m,n与m皆为整数,如1B2B码、3B4B码、5B6B码、6B8B码、5B7B码等。
5.1.3 插入比特码插入比特码是在mB的基础上加上一个插入码,即“mB”+“插入码”。
根据插入码的用途不同,可以分为mB1P码、mB1C码和mB1H码等。
1.mB1P码(奇偶校验码)在mB1P码中,P码称为奇偶校验码,它可以把m位原码通过末位插入P码,校正为偶数码或奇数码。
光通信之光端机的工作原理
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光端机的分类
根据传输速率,光端机可以分为低速光端机和高速光端机。低速光端机通常用于传输语音、视频等低速数据,而高速光端机 则用于传输高速数据,如以太网、光纤通道等。
根据传输距离,光端机可以分为短距离光端机、中距离光端机和长距离光端机。短距离光端机通常用于传输距离较近的数据 ,如局域网内的数据传输;中距离光端机适用于城市间或区域范围内的数据传输;长距离光端机则适用于跨省、跨国等远距 离数据传输。
光端机在军事通信网络中具有较高的可靠性 和稳定性,能够在复杂的环境和恶劣的条件 下实现可靠的通信,为军事指挥和作战提供
强有力的支持。
05 光端机的优势与挑战
光端机的优势
高速传输
光端机采用光信号传输,具有极高的传输速率, 能够满足大数据和多媒体应用的需求。
抗干扰能力强
光信号传输不受电磁干扰的影响,具有较好的稳 定性和可靠性。
ABCD
远距离传输
光信号在光纤中传输的损耗较小,可以实现长距 离传输,有利于扩展通信网络的覆盖范围。
保密性好
光通信网络难以被窃听和干扰,能够保证通信内 容的安全性。
光端机面临的挑战
高成本
光端机设备成本较高,对于大规模部署和应用有一定 的经济压力。
技术难度高
光端机涉及的技术较为复杂,需要专业人员进行维护 和管理。
广播电视网络
广播电视网络是光端机应用的另一个 重要领域。在广播电视网络中,光端 机用于传输电视信号和广播信号,确 保信号的稳定传输和高质量的节目播 放。
VS
光端机能够提供高带宽、低损耗的传 输通道,支持多路电视信号和广播信 号的同时传输,提高了广播电视网络 的覆盖范围和服务质量。
第 4 章 光端机(1)(1)

自脉动:某些激 光器在某些注入 电流下发生的一 种持续振荡。
张弛振荡和自脉动 的结合。激光器激 射以后,先出现一 个张弛振荡的过程, 随后则开始持续自 脉动。
1. 电光延迟
•原因:激光输出与注入电脉冲之间存在一个时间延迟, 一般为纳秒量级。 •降低方法:预偏置在Ith附近。
上升时间:从额定功率的 10%升到90%所需的时间
4.1.1 光发射机基本组成
调制电路和控制电路
光发射机的控制电路
光源的控制电路:自动温度控制(ATC)和自动功率 控制电路(APC)。 作用:消除温度变化和器件老化的影响,稳定发射 机性能。 其它的控制电路:光源慢启动保护电路、激光器反 向冲击电流保护电路、激光器过流保护电路和激光 器关断电路。
好, 可靠性高,寿命长。
---体积小,重量轻,安装使用方便,价格便宜。
系统对光源的要求:
(1)波长稳定性要求 • WDM系统对光源发射波长的稳定性具有较高的要求; • 波长的漂移将导致信道之间的串扰; • 温度变化是波长漂移的主要因素。 (2)功率稳定性要求 • 某信道功率的漂移,不仅影响本信道的传输性能,而且 通过EDFA的瞬态效应影响其它信道的性能; • 影响发射功率的因素: 管芯温度:温度增加--功率下降 器件老化:功率下降
第四章 光端机
4.1 光发射机 4.2 光接收机 4.3 线路编码
4.1 光发射机
4.1.1 光发射机基本组成 4.1.2 调制特性 4.1.3 调制电路和自动功率控制 4.1.4 温度特性和自动温度控制
4.1 发射机的结构
电接口 使LD有恒 定的光输 出功率 数据 线路 编码 驱动 电路
偏置电流Ib和调制电流Iin的选择
图解光端机

图解光端机的外观、结构、原理等认识光端机↑开关↑电源↑以太网接口及网管接口↑2M口8个E1 ↑光口光端机内部结构光端机原理1.怎么看光端机的性能优略◇有几个光口,几个光方向。
◇有多少的E1信道◇有没有以太网接口◇有没有V35接口◇有没有V11/V24接口◇有没有勤务电话◇有没有网管◇组网方式:能不能构成自愈环。
2.光口的数量1:点到点方式最便宜的光端机只有1个光接口1对设备,组成点到点工作方式也叫终端方式:TM3.光口数量2:双光口单方向较好的光端机有双光口双光口的光端机还分:1个还是2个光方向1个光方向的双光口,是1+1备份工作的一旦主光纤断了,辅光口保证工作。
4.光口数量3:双光口双方向来自左光口的信号1部分落在本地,另1部分继续从右光口发送,这种工作模式叫上下路模式:ADM具有ADM方式的光端机可以组成双纤自愈环5.双纤自愈环的好处自愈环的好处就是,一旦光缆断了,整个通信不会中断。
光缆正常时,各站间的信息从外环走端缆后,站1发向站2方向的信息,改由内环走,当光缆接好后,网络自动恢复正常只有具备ADM方式的光端机,才能实现自愈环。
6.光口数量4:多光口多光方向最好的光端机是SDH,具有多个光方向但是价格就贵了很多在SDH设备中在详细论述后面给出1个网络图,是各种方式的集合。
7.有多少E1信道1:PDH体制最简单的光端机有4个E1口,俗称小8M30个模拟电话可以复接成1个2M叫基群E14个E1可以复接成1个8M叫2次群,也叫E24个E2可以复接成1个34M叫3次群。
也叫E34个E3复接成1个140M,叫4次群。
也叫E4这种体制叫PDH,称作准同步体制。
8.有多少E1信道1:SDH体制SDH体制是新体制,刚刚诞生10年,最小容量的SDH是155Mb/s叫STM-1有63个E1。
4个STM-1复接成1个STM-4,也叫622,4个STM-4复接成1个STM-16,叫2.5G4个STM-16复接成1个STM-64,叫10G可见SDH光端机是大容量光端机.155,和622是SDH体制里应用最多的光端机。
第四章光端机

光发射机的线路编码电路
• 线路编码:又称信道编码,之所以必要, 是因为电端机输出的数字信号是适合电 缆传输的双极性码,而光源不能发射负 脉冲,所以要变化为适合于光纤传输的 单极性码,此外它可以消除或减少数字 电信号中的直流和低频分量,以便于在 光纤中传输、接收及监测。
• 大体可归纳为三类: • 扰码二进制、字变换码、插入型码
•
调制分为直接调制和外调制两种方式。 受调制的光源特性参数有功率、幅度、 频率和相位。目前技术上成熟并在实际 光纤通信系统得到广泛应用的是直接光 强(功率)调制。
下面我们看一下直接光强数字调制的 工作原理。
直接光强数字调制原理 (a) LED数字调制原理;(b) LD的数字调制原理
•
对LD施加了偏置电流Ib。由图可见, 当激光器的驱动电流大于阈值电流Ith时, 输出光功率P和驱动电流I基本上是线性 关系,输出光功率和输入电流成正比, 所以输出光信号反映输入电信号。
• 4、不能实现在线(不中断业务)的误码检 测,不利于长途通信系统的维护。
编码的选取原则(一般原 则)
• • • • • 1、可以提供误码检测 2、码率增加要少 3、便于定时信号的提取 4、减小码流的基线漂移 5、接收端将线路码还原后,误码增值要 小 • 6、电路简单,体积小,耗电少
数字光纤通信系统中常用 的线路码型
光发射机的调制电路(主 要电路)
• 光源注入合适的偏置电流和调制电流就 能发射光,也就是说可以通过直接调制 电流信号从而调制光信号,这也就是直 接调制名称的由来。 • 这在发射机中是由驱动电路完成的, 通常说的驱动电路实际上应该能提供恒 定的偏置电流和调制电流,并采用一定 的机制保持光功率不变。驱动电路由调 制电路和控制电路两部分组成。调制电 路为主要电路。
第五章-光端机
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•
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5.1 光发送机
图5-2 码型变换电路
图5-2 码型变换电路
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5.1 光发送机
(3) 预处理 预处理的功能就是对码型信号进行波形的整形 处理(如占空比等),以适应光发送机的要求。 (4) 驱动电路及光源 该部分是光发送机的核心组件,其作用是将电 信号变成光信号。该组件影响着光发送机的性能指 标。
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图5-6 LD单管驱动电路
5.1 光发送机
图5-6 LD单管驱动电路
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5.1 光发送机 • • • 该电路可获得较大的驱动电流,但对电源要 求较高。 射极耦合驱动电路。该电路的结构及原理, 请参考LED相关的内容。 双端输入驱动电路,如图5-7所示。该电路 是采用双端反相输入,Ib是为LD提供的直流偏 置电流,T3构成的是恒流源。
5.1 光发送机
•
在光发送机中,若采用RZ 码作为输入信号, 则必须将NRZ 码变换成RZ 码,该码型变换电路 如图5-2所示,图中的CP信号为输入时钟脉冲。
另外在实用的光纤通信系统中,往往会通过 码型变换电路的设计,实现光纤通信的误码监测、 公务联络等功能(如在PDH通信系统中,SDH则不 需要该变换功能)。
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5.1 光发送机
图5-8 自动光功率控制LD驱动电路
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5.1 光发送机 6. 自动温度控制 (1)温度控制的作用 在前面的光功率自动控制部分中,介绍了当 环境温度升高、输出光功率下降后,利用其光功 率自动控制电路,使输出光功率保持恒定的办法, 但在这种情况下,LD是工作在高温环境下的,势 必影响其寿命。另外,温度的升高还会影响LD反 射光的波长,如:A1GaAsP 激光器,在温度升高 时,其输出光波向长波长方向,一般漂移2/℃ 左右;InGaAsP 激光器,其变化率一般为4~5 /℃ 左右。因此有必要对LD使用温度控制电路。
光纤通信 端机演示课件
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(2)张弛振荡 当电脉冲注入激光器后, 输出光脉 冲有一个幅度逐渐衰减的振荡。
原因: 光子激发与电子注入的时间延迟。 影响:当调制速度接近张弛振荡的频率时, 容易
产生误判, 影响了调制的速度。
通过增加偏置电流可以改善电光延迟和张弛振荡。
11
(3)自脉动现象 有些激光器再脉冲调制下或直流驱动下,当 注入电流足够大时,输出的光脉冲出现持续 等幅的高频振荡。
控制电路
输入接口:将电端机送来到HDB3码变换为普通二进制码。 线路编码:将普通二进制码变换为适合在光纤链路上传输的码型。 调制电路:为光源提供调制电流。 控制电路:主要是APC电路、ATC电路、光源保护电路等。 光源:一般为发光二极管或半导体激光器,实现光电转换。
4
二、光发射机对光源的要求: (1)发射波长应当与光纤的低损耗窗口相一致,且光谱宽度窄。 (2)电光效率高,线形好,方向性好。 (3)响应速度高。 (4)工作寿命长,稳定度高, 体积小重量轻。
影响调制速度
12
第三节、光接收机
一、光接收机的组成及各部分功能
偏压控制
光检测器
光信号
前置放 大器
前端
主放大器
均衡器
时钟提取
判决器
输出再 生码流
AGC电路 线性通道Байду номын сангаас
数据恢复
13
偏压控制
光检测器
光信号
前置放 大器
主放大器
均衡器
时钟提取
判决器
输出再 生码流
AGC电路
光检测器:将线路中的光信号转换为电信号。
电信号
激光器 光源
直流驱动电路
光信号
解决了啁啾现象, 适于高速数字信号(SDH / SONET)、 模拟CATV、军事雷达等,并且可进 行幅度、相位、频率 调制,但对光源和光调制器要求很高。
第4章光端机(2)解读

为确定是‘1’或是‘0’, 需要对某时隙的码元作
再生码流 判决器
出判决。若判决结果为
‘1’,则由再生电路产 生一个矩形‘1’脉冲;
时钟 提取
若判决结果为‘0’,则
由再生电路重新输入一
个‘0’。
为了精确地确定“判决时
刻”,需要从信号码流中
提取准确的时钟信息作为
3.均衡器
均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进 行均衡补偿,减小误码率。
4.再生电路
再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数 字信号,由判决器和时钟恢复电路组成。
5.自动增益控制(AGC)
AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增 加了光接收机的动态范围,使光接收机的输出保持恒定。
码元被误判的概率,可以用噪声电流(压)的概率密度函数 来计算。
如图4.18所示,I1是“1”码的电流,I0是“0”码的电流。 Im 是“1”码的平均电流,而“0”码的平均电流为0。D为判 决门限值,一般取D=Im/2。
在“1”码时,如果 在取样时刻带有噪声 的电流I1<D,则可能 被误判为“0”码;
4.2.3 误码率
由于噪声的存在,放大器输出的是一个随机过程,其取样 值是随机变量,因此在判决时可能发生误判,把发射的“0”码 误判为“1”码,或把“1”码误判为“0”码。
光接收机对码元误判的概率称为误码率(在二元制的情况 下,等于误比特率,BER), 用较长时间间隔内,在传输的码 流中,误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示。
ND=0(略去暗电流)。由式(4.8)得到发“0”码的条件下噪声的 概率密度函数为 :
f (I0)
1
光端机解析

然而,在耗尽层以外的区域因为没有电场 作用,所以由光电效应产生的电子空穴对,在 扩散运动中相遇发生复合,从而消失。
由于扩散运动与漂移运动相比是一慢过程, 因而由扩散运动产生的光电流不能快速响应输 入光强的变化,减少了光电二极管的频率响应。
二、 雪崩光电二极管(APD)
雪 崩 光 电 二 极 管 (APD) 的 的 结 构 与 PIN 不 同表现在增加了一个附加层,以实现碰撞电离 产生二次电子—空穴对,在反向时夹在I 层和N 层间的P层中存在高电场,该层称为倍增区或增 益区雪崩区),耗尽层仍为I层,起产生一次电子 -空穴对的作用。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源 发出的光波进行调制,成为已调光波,然后再 将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
如图
一、光源
光源是光发射机的关键器件,其功能是把 电信号电流转换为光信号功率,即实现电/光转 换。
目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导 体激光二极管或称激光器(LD)、分布反馈激 光器(DFB)和发光二极管或称发光管(LED)。
目前激光二极管能提供500微瓦到10毫瓦的 输出光功率;发光二极管可提供10微瓦到1毫瓦 的输出光功率。
3、可靠性高、寿命长
现在的激光二极管可靠性比较高,寿 命长。
激光二极管寿命105小时,发光二极管 寿命107小时。
4、温度稳定性好 器件应能在常温下以连续波方式工作,
要求温度稳定性好。如图LD、LED。
吸收区与雪崩倍增区相互分离的APD管的四层结构
2 雪崩光电二极管(APD)的工作原理
当 外 加 的 反 向 偏 压 ( 约 100V-150V) 比 PIN情况下高得多时,这个电压几乎都降到 PN结上。特别是在高阻的PN结附近,电场 强度可高达 ,已经高出碰撞电离的电场。 SAM-APD 管 在 外 加 的 反 向 偏 压 ( 约 50V150V)下的场分布如图所示。
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光端机工作原理图播幔机所需设备:光缆:芯数2*4\6\8、室内\室外.单棣\多模终端盒:4 口\8 口、12 口\24 口适配器:FC/SC/ST光纤跳线:单模\多模、3米\X采、FC/SC/ST视频光端机=1\2\4\8\16\32路、20-120Km. 485反向数据\音频\开关呈\以太网数据施工部分:熔纤彎光端机的原理光端机是用来将光信号和电信号互相转换的一种设备, 它对所传信号不会进行任何压缩. 它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。
电信非压缩光端机,就是将多个E1 (一种中继线路的数据传输标准,通常速率为2.048Mbps,此标准为中国和欧洲采用)信号变成光信号并传输的设备。
光端机根据传输E1 口数量的多少,价格也不同。
一般最小的光端机可以传输4个E1,目前最大的光端机可以传输4032个E1。
工程应用中一般也把视频光端机称为光端机。
光端机的种类光端机分 3 类:PDH,SPDH,SDH。
,准同步数字系列)光端机是小容量光端机,一般是成对应PDH( Plesiochronous Digital Hierarchy用,也叫点到点应用,容量一般为4E1,8E1,16E1SDH(Synchronous Digital Hierarchy ,同步数字系列)光端机容量较大,一般是16E1到4032E1。
SPDH(Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy )光端机,介于PDH和SDH之间。
SPDH是带有SDH(同步数字系列)特点的PDH传输体制(基于PDH的码速调整原理,同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术)。
监控术语的话,那就是视频光端机,传输视频为主及其他数据,音频, 开关量,以太网电话等信号的光电转换传输设备,他的本质是:光电转换传输设备;放在光缆的两端,一收一发,顾名思义光端机;所以广义上讲,基于光纤网络用于传输信号的光电转换设备都可以称为光端机.以此分类用于电信上传输信号(也有压缩的视频)的压缩光端机与用于监控和广播电视行业的非压缩的视频光端机.通常所说的光端机是传输视频的非压缩光端机.视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.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133Onm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){客户需要可达80KM。
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,到目前为止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,并且能够直接匹配目前使用的NTSCPAL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。
现在任何一个分辨率为 6 位的系统从技术上讲都是落后的,不能代表目前的最高技术水准,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。
光端机的传输距离传输距离是指光端机实际可传输光信号的最大距离。
这是个标称数值,它取决于设备和实际环境等多种因素,双纤的光端机一般可传输1到120KM,单纤的一般可什么1到80KM光端机现在出现电话光端机,其目的是通过光纤来传输电话语音的光通信设备,设备可通过一对光缆传输1-720 路电话,是远距离传输电话,屏蔽机房,电话超市,小区放号的最佳选择。
光端机接口类型光端机的典型物理接口如下:BN C接口BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(R为、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。
通常有SG ST、FC等几种类型,它们由日本NTT公司开发。
FC是Ferrule Connector 的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。
ST接口通常用于lOBase-F,SC接口通常用于lOOBase-FX。
RJ-45 接口RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8 个位置(8 针)的模块化插孔或者插头。
RS-232 接口RS-232-C 接口(又称EIA RS-232-C )是目前最常用的一种串行通讯接口。
它是在1970 年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是“数据终端设备(DTE和数据通讯设备(DCE之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。