淺析視頻光端機(jī)的技術(shù)原理與應(yīng)用領(lǐng)域

    光傳輸系統(tǒng)由三部分組成：光源(光發(fā)送機(jī))、傳輸介質(zhì)、檢測器(光接收機(jī))其中光源和檢測器的工作都是由光端機(jī)完成的。光端機(jī)就是將多個E1(一種中繼線路的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，通常速率為2.048MbPS，此標(biāo)準(zhǔn)為中國和歐洲采用)信號變成光信號并傳輸?shù)脑O(shè)備(它的作用主要就是實(shí)現(xiàn)電-光和光-電轉(zhuǎn)換)。光端機(jī)主要有模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)兩種：

    1、模擬光端機(jī)

    模擬光端機(jī)采用了PFM調(diào)制技術(shù)實(shí)時傳輸圖像信號，是目前使用較多的一種。發(fā)射端將模擬視頻信號先進(jìn)行PFM調(diào)制后(一般有調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅幾種方式，從而把模擬光端機(jī)分成調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等幾種光端機(jī))，再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換，光信號傳到接收端后，進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行PFM解調(diào)，恢復(fù)出視頻信號。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù)，其傳輸距離很容易就能達(dá)到30Km左右，有些產(chǎn)品的傳輸距離可以達(dá)到60Km，甚至上百公里。并且，圖像信號經(jīng)過傳輸后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非線性失真。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，還可以在一根光纖上實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸。

    2、數(shù)字光端機(jī)

    由于數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢；所以正如數(shù)字技術(shù)在許多領(lǐng)域取代了模擬技術(shù)一樣，光端機(jī)的數(shù)字化也是一種必然趨勢。

    目前，數(shù)字圖像光端機(jī)主要有兩種技術(shù)方式：一種是MPEGII圖像壓縮數(shù)字光端機(jī)，另一種是非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)。

    圖像壓縮數(shù)字光端機(jī)一般采用MPEGII圖像壓縮技術(shù)，它能將活動圖像壓縮成N×2Mbps的數(shù)據(jù)流通過標(biāo)準(zhǔn)電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。

    由于采用了圖像壓縮技術(shù)，它能大大降低信號傳輸帶寬，以利于占用較少的資源就能傳送圖像信號。同時，由于采用了N×2Mbps的標(biāo)準(zhǔn)接口，可以利用現(xiàn)有的電信傳輸設(shè)備的富裕通道傳輸監(jiān)控圖像，為工程應(yīng)用帶來了方便。不過，圖像壓縮數(shù)字光端機(jī)也有其固有的缺點(diǎn)。其致命的弱點(diǎn)就是不能保證圖像傳輸?shù)膶?shí)時性。因?yàn)閳D像壓縮與解壓縮需要一定的時間，所以一般會對所傳輸?shù)膱D像產(chǎn)生1-2S的延時。因此，這種設(shè)備只適合用在對實(shí)時性要求不高的場所，另外，經(jīng)過壓縮后圖像會產(chǎn)生一定的失真，并且這種光端機(jī)的價格也偏高。

    非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)的原理就是將模擬視頻信號進(jìn)行A/D變換后和語音、音頻、數(shù)據(jù)等信號進(jìn)行復(fù)接，再通過光纖傳輸。它用較高的數(shù)據(jù)速率來保證視頻信號的傳輸質(zhì)量和實(shí)時性，由于光纖的帶寬非常大，所以這種高數(shù)據(jù)速率也并沒有對傳輸通道提出過高要求。非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量(信噪比大于60dB，微分相位失真小于2，微分增益失真小于2%)，達(dá)到了廣播級的傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實(shí)時的。由于采用數(shù)字化技術(shù)，在設(shè)備中可以利用己經(jīng)很成熟的通信技術(shù)比如復(fù)接技術(shù)、光收發(fā)技術(shù)等，提高了設(shè)備的可靠性，也降低了成本。

    光端機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域分析

    視頻光端機(jī)進(jìn)入中國市場已有20多年時間。視頻光端機(jī)最早的應(yīng)用主要集中在公安、軍隊(duì)、政府等資金情況較好、對視頻業(yè)務(wù)有迫切需求，以及要求較高傳輸效果的行業(yè)。隨著國產(chǎn)光端機(jī)隨著技術(shù)的不斷成熟和完善，許多領(lǐng)域迫切應(yīng)用到：

    平安城市

    眾所周知，平安城市項(xiàng)目是一個特大型、綜合性極強(qiáng)的管理系統(tǒng)，其涉及面非常廣，不僅需要滿足城市治安管理、交通管理、應(yīng)急指揮等需求，還要兼顧災(zāi)難事故預(yù)警、安全生產(chǎn)監(jiān)控等方面對圖像監(jiān)控的需求，同時還需考慮已建立網(wǎng)絡(luò)的政府機(jī)關(guān)、單位、企業(yè)等區(qū)域的系統(tǒng)聯(lián)動需求，與報警、門禁、對講等配套系統(tǒng)的集成以及與廣播系統(tǒng)的聯(lián)動等。在平安城市項(xiàng)目中，視頻光端機(jī)所占份額微乎其微，但工程巨大，在一些大型項(xiàng)目中視頻光端機(jī)的采購額可達(dá)到三、四百萬元。

    高速公路

    在眾多省份的高速公路項(xiàng)目中都出現(xiàn)了超過200公里的長距離機(jī)電工程標(biāo)段，這些項(xiàng)目中均需采用大量的視頻光端機(jī)。所以，就單個工程而言，光端機(jī)的采購量超過二、三百萬已是隨處可見。盡管視頻光端機(jī)在高速公路機(jī)電工程建設(shè)費(fèi)用中所占的比例仍然很小，但是它的作用不可小視。視頻光端機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量直接影響到整個監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，無論是甲方還是系統(tǒng)集成商對視頻光端機(jī)的選擇都非常重視。

    高速公路領(lǐng)域歷來都受到主流視頻光端機(jī)廠家的重視，在其中的競爭從來就不缺少“血腥”，但是，由于在技術(shù)、性能、產(chǎn)能、可靠性、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)要求較高，決定了這個行業(yè)必定是重品牌、重技術(shù)、重質(zhì)量、重服務(wù)的，所以能夠進(jìn)入高速公路市場的品牌并不多，視頻光端機(jī)市場仍然還是真正有實(shí)力的生產(chǎn)廠家的舞臺。

    城市智能交通

    在20世紀(jì)80年代末、90年代初以后，隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的加快，大量人口涌進(jìn)城市，交通問題日益凸顯。為了保證城市交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，北京、深圳、上海、南京等城市，都紛紛建立了城市交通監(jiān)控網(wǎng)。而在當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控還不成熟的情況下，大多數(shù)交通信息都是通過光纖來傳輸，視頻光端機(jī)在其中舉足輕重。視頻光端機(jī)在城市道路監(jiān)控中，主要用于城市各路口的車流量統(tǒng)計、交通信號燈的切換、違章車輛的抓拍、交通事故的監(jiān)控等等，負(fù)責(zé)將這些視頻信息上傳到交通監(jiān)控指揮中心，以保證城市交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

    城市軌道交通

    隨著我國城市交通和高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，對監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備要求也越來越高，由于光纖傳輸具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用。光端機(jī)由于其諸多傳輸優(yōu)勢，加上這幾年的市場需求猛增，光纜成本大幅降低，已經(jīng)進(jìn)入相對良性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌道。

    目前，平安城市、城市智能交通、高速公路、城市軌道交通項(xiàng)目是光端機(jī)的主要市場,每年的增長速度都很快。