高清光端机应用复用技术才是未来主流

    随着数字光端机应用领域的扩大,很多行业也提出了新需求,如网管功能,通过特定的上位机软件实时监测光端机的运行状态,出现异常情况可立即告警,第一时间发现并解决问题。而光端机市场复用技术仍为主流。

    复用技术主要有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、波分复用(WDM)和码分复用(CDMA)四种技术。复用技术主要解决单 光纤传输容量小的问题,尤其是当前出现的HD-SDI应用,占用带宽大,业务量多,而目前的复用技术还不能很好满足这一需求,复用技术的研发就显得尤为重 要。

    高清光端机采用的高速数字光纤传输技术、非压缩高清数字视频技术、高清视音频编码 技术,都是高清光端机先进性的体现。高清视频信号速率高、占用的带宽大,HD-SDI信号速率为1.485Gb/s,3G-SDI信号速率为2.97Gb /s,HDMI支持4.95Gb/s、10.2Gb/s,如何在单根光纤上传输多路高清视频是高清光端机当前最受关注的技术热点。使用波分复用技术,可以 在一根光纤上传输多路高清视频,但是这种方案成本高。如何把高速数字光纤传输技术、高清视音频编码技术、波分复用、时分复用等技术融合在一起,是光端机厂 家共同面对的课题。

    在实现高清视频传输的同时,实现异步数据、音频、开关量、以太网等综合业务的传输,也是高清光端机备受关注的热点之一,目前主要有 波分复用和时分复用两种方式实现,时分复用技术难度高,将视频、音频、数据、以太网等多个信号结合为单个更高速率的数据流,并且各部分数据流以规定的次序 进行传输,必须维持好传输顺序,在接收端才能将各个数据流正确无误地分解开来。另外,智能化也是高清光端机的又一技术和功能热点,通过强大的网管功能,实 现设备的自我诊断,用户可以通过管理软件直观地了解设备的运行状态,极大地方便用户对设备的维护和管理。  

    对于非压缩高清数字信号HD-SDI进行远距离无压缩传输时,光传输目前仍是 远距离传输的唯一解决方案,所以目前高清光端机的应用还是作为远距离传输的主要设备,在涉及到远距离传输系统的监控领域中一般都会用到光端机。

    光端机在视频监控领域的应用非常广泛。由于视频监控是个复杂的系统工程,不同环境对于光端机要求不尽相同城市道路、高速公路、轨道 交通等领域监控目前集中在收费站、桥梁、隧道、车站等关键路段,光纤资源较紧张,对光端机的要求是视频容量大、传输距离远,所以一般采用节点式光端机和光 传输交换平台。在这些应用领域,客户对产品质量、品牌、服务的要求相对较高。“平安城市”、“智慧城市”等视频监控主要针对园区、要害部位、公共场所、金 融和营业场所等,此类项目的规模越大,占用的光纤资源就越多,非常浪费光纤。另外这部分客户对价格较敏感。

    目前高清光端机的应用主要体现在两个方面,一是把远端信号源输出的高清信号远距离传输至监控中心或演播室,二是 把监控中心的高清信号远距离传输至显示设备;例如HD-SDI高清光端机可以把HD-SDI摄像机采集的高清视频信号无失真、全实时的传输至监控中心,实 现高清视频远距离监控;HDMI/DVI/VGA高清光端机可以将计算机、高清DVR等设备输出的高清视频信号传输至户外大屏,实现高清视频远距离显示。 另外,异步数据、音频、TTL、以太网等综合业务传输为高清视频的控制和综合应用提供了保障。

    核心技术剖析

    高清光端机的应用范围广泛,用户对高清光端机的需求也是多样化的,也不排除一些个性化的定制需求,但用户普遍对高清光端机的功能、 性能指标以及稳定性高度关注。功能接口和传输距离是否满足需求是用户首要关心的问题,譬如用户使用HD-SDI光端机传输HD-SDI摄像机图像,同时要 求控制云台转动、能够实现报警信号传输,那么HD-SDI高清光端机就要支持高清HD-SDI高清视频、RS485/232、开关量的综合传输;性能指标 是衡量光端机质量的重要依据,如高清光端机支持的视频信号标准、信号电平等;在监控要求较高的场所,对光端机无故障连续工作时间、工作温度范围都有一定的 要求;光端机的结构、尺寸、是否容易安装、是否具备智能检测等都是用户关注的问题。

    高清光端机技术核心剖析

    视频标准、视音频指标、接口保护、稳定性是衡量高清光端机品质的重要指标。据微创邢亚平分析,HD-SDI视频信号是否兼容 SMPTE259M/292M/344M/424MB标准,HDMI视频信号是符合HDMI1.0或HDMI1.1或HDMI1.3标准等,视频标准反映 了光端机与摄像机等视频信号源的兼容性;视音频指标反映了视音频的质量,如信噪比,相同分辨率下,信噪比越高,图像清晰度越高;良好的回波损耗性能是保证 高速率传输性能的关键;视频颜色深度,12bit较8bit能支持更细致逼真的色彩图像;接口保护,能大大提高产品的质量,降低产品的维修率;高清光端机 的高低温性能、长时间运行的稳定性是对整个监控系统的安全和稳定起着至关重要的作用,采用高稳定性和可靠性的器件、经过严格生产工艺流程,才能保证高清光 端机在系统中稳定可靠运行。

    目前,光端机技术已经非常成熟成熟,在技术取得突破之前,厂家更多地把开发重心转向产品性能的提升上,力求在产品质量上获得突破; 同时,也针对市场的需求加入一些新的应用,以满足客户的个性化需求。

    单模光纤

    光纤按光在其中的传输可分为多模和单模。多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输,其纤芯直径为50μm或62.5μm,在局域 网传输时,弯路多则光功率分路频繁,会造成光信号传输损耗就大,这正好发挥出传输速率相对较低、传输距离相对较短、节点多、接头多、弯路多、连接器/耦合 器用量大、规模小、单位光纤长度使用光源个数多的多模光纤的长处。采用单模光纤,传输距离可以实现20-100KM,而且传输效果好,不容易受干扰,多模 的光器件基本已经停产,客户如果是早几年铺设的多模光缆,其中以天地伟业为例,在光端机内部配置了单、多模自适应电路,可以直接使用单模光端机传输。

    模块化设计

    光端机的型号种类非常多,现场应用也不尽相同,将光端机模块化设计,可大大提升光端机配置的灵活性,将可根据客户的不同需求搭配不 同的模块,灵活简便;而对已经在现场使用的光端机产品,功能上的变更或增加,直接更换不同的功能模块就可以,为用户节省更换整机的时间和成本。模块化设计 优点便显而易见,如多模传输的应用,多模光器件基本已经停产,而有些用户仍在使用该方式,通过天地伟业的内部配置了单、多模自适应电路的光端机,即可直接 使用单模光端机完成多模传输应用。由于模块化设计的灵活多变,还可为系统的开发提供可扩展功能应用,便于后期系统接入量或应用功能的增加。

    面对产品繁杂的现状,除模块化设计外,还可采用混合接入设计。数字化已经成为不可扭转的现实,当前厂家推出的新产品中,模拟产品所 占的比例越来越低,网络产品则成倍地增长,并伴随有广播级SDI技术的融入,不同标准产品的并存,给应用带来了许多不便,因此有厂家对光端机的兼容性能进 行了提升,在设备中提供有光口、RJ-45网络接口、BNC接口、VGA/DVI/HDMI接口等,使得在同一个光端机中既可传输模拟信号,也可接入网 络、数字信号、高清信号等,在业务量上,也做了大幅度提升。

    适应更恶劣的现场环境

    光端机的发射机与接收机成对应用,两点间隔距离远,安装环境情况不一,通常被放置于石油石化、高速公路等偏远、环境恶劣区域,维护 不便,一旦传输通道出现断网等不利境况将给应用带来重重困扰。自适应恶劣环境,该功能旨在让产品具备更强的环境适应能力,可在雷电等破坏下起到系统自保。 不同厂家的做法略有不同,但无外乎都是以保护硬件为最终目的。以天地伟业的数字光端机为例,内置了三种保护电路:三级的通讯接口保护,达到雷电泄放、过流 自动恢复的功能;视频保护的等级可达到75V(视频信号只有2V),能保护到视频信号的30倍以上。两级电源保护,过压的TVS保护以及过流的自恢复保 险。在更恶劣的现场环境下,保证设备运行的稳定性。

    丰富的可扩展功能

    随着数字光端机应用领域的扩大,很多行业也提出了新需求,如网管功能,通过特定的上位机软件实时监测光端机的运行状态,出现异常情况可立即告警,第一时间发现并解决问题。

    此外,汇聚和节点式光端机也得到了应用,更加节约光纤资源,一芯光纤可完成整个系统的连接、传输,扩展了光端机产品的应用环境。

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