視頻光端機(jī)淺析

【摘要】“可以說(shuō)，將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再進(jìn)行傳輸是光端機(jī)技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。視頻光端機(jī)的作用就是把1到多路的模擬視頻信號(hào)通過(guò)各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號(hào)通過(guò)光纖介質(zhì)來(lái)傳輸?shù)脑O(shè)備，傳輸頻帶寬，理論可達(dá)30億兆赫，通訊容量大，非常適合視頻信號(hào)傳輸，目前監(jiān)控光端機(jī)可實(shí)現(xiàn)在一芯光纖上同時(shí)傳輸128路實(shí)時(shí)非壓縮廣播級(jí)圖像。”

【關(guān)鍵詞】光端機(jī)；視頻光端機(jī)；紅脈；HM-C2V兩路光端機(jī)

從上個(gè)世紀(jì)80年代末模擬光端機(jī)開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)應(yīng)用，到2001年開(kāi)始數(shù)字光端機(jī)的出現(xiàn)；演繹了經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程。最新一代光纖視頻傳輸設(shè)備借助于光學(xué)傳輸單元內(nèi)部的一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器或數(shù)字信號(hào)編碼器（編碼/解碼器），對(duì)于輸入的模擬基帶視頻信號(hào)（來(lái)自CCTV攝像機(jī)視頻、音頻、數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)量、以太網(wǎng)等）采用數(shù)字解碼技術(shù)進(jìn)行處理。然后數(shù)字信號(hào)又調(diào)制到LED或激光發(fā)射器上，通過(guò)光纖傳輸?shù)焦饨邮諉卧?，在這里先前的數(shù)字信號(hào)被一個(gè)內(nèi)部的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器重新轉(zhuǎn)化為模擬基帶視頻信號(hào)。這樣，系統(tǒng)在電氣上完全透明地將光發(fā)射器的視頻輸入通過(guò)光纖發(fā)送到了光接收單元的視頻輸出，并且能夠直接匹配目前使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV攝像機(jī)。

可以說(shuō)，將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再進(jìn)行傳輸是光端機(jī)技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。視頻光端機(jī)的作用就是把1到多路的模擬視頻信號(hào)通過(guò)各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號(hào)通過(guò)光纖介質(zhì)來(lái)傳輸?shù)脑O(shè)備，光端機(jī)的優(yōu)點(diǎn)首先信號(hào)損耗??；噪波與失真??；傳輸質(zhì)量高；適合遠(yuǎn)距離傳送。目前監(jiān)控光端機(jī)可以將圖像、數(shù)據(jù)以及語(yǔ)音等信號(hào)無(wú)中繼傳輸100公里。其次它抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)于雷擊，電磁輻射它不受影響，這是銅軸電纜傳輸和雙絞線傳輸所不具備的。傳輸頻帶寬，理論可達(dá)30億兆赫，通訊容量大，非常適合視頻信號(hào)傳輸，目前監(jiān)控光端機(jī)可實(shí)現(xiàn)在一芯光纖上同時(shí)傳輸128路實(shí)時(shí)非壓縮廣播級(jí)圖像。

放在光纜的兩端，一收一發(fā)，顧名思義光端機(jī)；所以廣義上講，基于光纖網(wǎng)絡(luò)用于傳輸信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備都可以稱(chēng)為光端機(jī).以此分類(lèi)用于電信上傳輸信號(hào)（也有壓縮的視頻）的壓縮光端機(jī)與用于監(jiān)控和廣播電視行業(yè)的非壓縮的視頻光端機(jī)。在此我們以視屏光端機(jī)為研究對(duì)象。視頻光端機(jī)是一個(gè)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通信設(shè)備，它主要是通過(guò)信號(hào)調(diào)制、光電轉(zhuǎn)化等技術(shù)，利用光傳輸特性來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康摹９舛藱C(jī)一般成對(duì)使用，分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，光發(fā)射機(jī)完成電/光轉(zhuǎn)換，并把光信號(hào)發(fā)射出去用于光纖傳輸；光接收機(jī)主要是把從光纖接收的光信號(hào)再還原為電信號(hào)，完成光/電轉(zhuǎn)換。視頻光端機(jī)作用就是用于遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在以紅脈HM-C2V兩路光端機(jī)為例：首先將音頻信號(hào)和視頻信號(hào)一起送入紅脈HM-C2V兩路光端發(fā)射機(jī)，因?yàn)樗欠菈嚎s數(shù)字圖像光端機(jī)，所以它將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行A/D變換后和語(yǔ)音、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行混合，再通過(guò)光纖傳輸。它用較高的數(shù)據(jù)速率來(lái)保證音視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量和實(shí)時(shí)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(méi)有對(duì)傳輸通道提出過(guò)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，達(dá)到了廣播級(jí)的傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實(shí)時(shí)的；其次混合信號(hào)通過(guò)光纖送入紅脈HM-C2V兩路光端接收機(jī)，利用光接收機(jī)將接收到的光信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，在經(jīng)過(guò)放大濾波恢復(fù)成原始的模擬視頻信號(hào)；接下來(lái)將視頻和音頻信號(hào)一同送入調(diào)制解調(diào)器，視頻信號(hào)通過(guò)調(diào)幅調(diào)制方法，音頻信號(hào)通過(guò)調(diào)頻調(diào)制方法，調(diào)制成穩(wěn)定的高頻射頻振蕩信號(hào)。最后送入混合器，有線電視信號(hào)混合器也稱(chēng)為混頻器，混合器是將兩套以上的不同頻率的射頻節(jié)目（信號(hào)）混合在一起形成一路寬帶的射頻信號(hào)。在有線電視系統(tǒng)前端里混合器是系統(tǒng)信號(hào)的集散點(diǎn)，即在混合器輸入端集中所有經(jīng)過(guò)技術(shù)處理的多頻道射頻信號(hào)，再在混合器輸出端將信號(hào)輸出通過(guò)同軸電纜送至用戶(hù)。至此就完成了整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)同步轉(zhuǎn)播的傳輸過(guò)程。因?yàn)樗欠菈嚎s視頻光端機(jī)采用全數(shù)字無(wú)壓縮技術(shù)，因此能支持任何高分辨率運(yùn)動(dòng)；靜止圖像無(wú)失真?zhèn)鬏?，無(wú)延時(shí)現(xiàn)象，克服了常規(guī)的模擬調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅光端機(jī)多路信號(hào)同時(shí)傳輸時(shí)交調(diào)干擾嚴(yán)重、容易受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量低劣、長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)。

一、光端機(jī)的典型物理接口

BNC接口：BNC接口是指同軸電纜接口，BNC接口用于75歐同軸電纜連接用，提供收（RX）、發(fā)（TX）兩個(gè)通道，它用于非平衡信號(hào)的連接；光纖接口：光纖接口是用來(lái)連接光纖線纜的物理接口。通常有SC、ST、FC等幾種類(lèi)型，它們由日本NTT公司開(kāi)發(fā)。FC是Ferrule Connector的縮寫(xiě)，其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用100Base-FX；RJ-45接口：RJ-45接口是以太網(wǎng)最為常用的接口，RJ-45是一個(gè)常用名稱(chēng)，指的是由IEC（60）603-7標(biāo)準(zhǔn)化，使用由國(guó)際性的接插件標(biāo)準(zhǔn)定義的8個(gè)位置（8針）的模塊化插孔或者插頭；RS-232接口：RS-23 2-C接口（又稱(chēng)EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。（目前多用DB9）；RJ-11接口：RJ-11接口就是我們平時(shí)所說(shuō)的電話線接口。RJ-11是用于西部電子公司（Western Electric）開(kāi)發(fā)的接插件的通用名稱(chēng)。其外形定義為6針的連接器件。原名為WExW這里的x表示“活性”，觸點(diǎn)或者打線針。例如WE6W有全部6個(gè)觸點(diǎn)，編號(hào)1到6，WE4W界面只使用4針，最外面的兩個(gè)觸點(diǎn)（1和6）不用，WE2W只使用中間兩針（即電話線接口用）

二、簡(jiǎn)單故障處理

數(shù)字視頻光端機(jī)主要用于傳輸視頻信號(hào)，用戶(hù)在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)圖像不清晰，有雪花的情況，這種情況的出現(xiàn)多半是由于光纖鏈路衰減過(guò)大或前端視頻線纜過(guò)長(zhǎng)受交流電磁干擾所致，首先檢查尾纖是否彎折過(guò)度了，若過(guò)度彎折則打直；其次檢查光口和終端盒法蘭盤(pán)連接處是否連接可靠，法蘭磁芯是否破損等；如果沒(méi)問(wèn)題再次檢查光口和尾纖是否過(guò)臟，如果過(guò)臟應(yīng)用酒精和棉花清潔待干后再插入；最后檢查視頻傳輸線路是否有會(huì)引起電磁干擾的物體，如果有去掉干擾。還有可能就是根本沒(méi)得視頻信號(hào)，這時(shí)我們就按照光端機(jī)的視頻指示燈來(lái)做檢查，（1）如果POW指示燈亮標(biāo)示電源已接上并且工作正常；如果POW指示燈不亮，標(biāo)示電源沒(méi)有接上或是電源已損壞；（2）LOF指示燈亮標(biāo)示光線路接收正常；如果LOF指示燈不亮標(biāo)示光線路接收不正常；（3）分路指示燈亮標(biāo)示本路視頻發(fā)送或是接收正常；如果指示燈不亮標(biāo)示本路視頻沒(méi)有接入光端機(jī)或是沒(méi)有接收到視頻數(shù)據(jù)；（4）TX指示燈閃爍標(biāo)示RS485數(shù)據(jù)發(fā)送指示，閃爍標(biāo)示有數(shù)據(jù)發(fā)送；（5）RX指示燈閃爍標(biāo)示RS485數(shù)據(jù)發(fā)送指示，閃爍標(biāo)示有數(shù)據(jù)接收；（6）接收端通道指示燈亮則檢查接收端到監(jiān)視器或DVR等終端設(shè)備間的視頻電纜是否連接好，視頻接口連接是否松動(dòng)或有虛焊等情況；如果接收端視頻指示燈不亮，就檢查前端對(duì)應(yīng)通道視頻指示燈是否點(diǎn)亮；燈亮的話檢查光纜是否連通，光端機(jī)以及光纜終端盒的光接口是否松動(dòng)，如果不亮則檢查攝像機(jī)是否工作正常，及攝像機(jī)到前端發(fā)射機(jī)的視頻電纜是否連接可靠；（7）如果我們觀看的視頻突然出現(xiàn)了黑屏，我們可以通過(guò)以下的方法查明原因；可以先拔下光纖的信號(hào)，這時(shí)候，如果觀看的視頻出現(xiàn)了雪花狀的視頻，我們可以判斷出光纖是沒(méi)有問(wèn)題的，這時(shí)候我們?cè)侔压饫w接上，同時(shí)再觀看屏幕的情況，如果屏幕還是黑的，可能就是發(fā)射機(jī)有問(wèn)題，我們?cè)賮?lái)觀察發(fā)射機(jī)的問(wèn)題，我們還是以前的方法，把信號(hào)從光發(fā)射機(jī)上斷開(kāi)，再連接到一個(gè)正常的視頻顯示器上，如果可以看到視頻的畫(huà)面，就是我們的光端機(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)更換光端機(jī)；（8）鋪設(shè)線路時(shí)視頻傳輸線纜盡量選用屏蔽性好傳輸質(zhì)量較好的75-5電纜且應(yīng)盡量避開(kāi)交流線路以及其他容易引起電磁干擾的物體。沒(méi)有控制信號(hào)或者控制信號(hào)不正常檢查光端機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)指示燈是否正確。

三、光端機(jī)的瞬態(tài)干擾的危害及應(yīng)對(duì)措施

1.瞬態(tài)干擾的產(chǎn)生：瞬態(tài)干擾產(chǎn)生于大型感性負(fù)載，如電機(jī)、變壓器、繼電器等設(shè)備的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，以及雷電的發(fā)生過(guò)程中，它往往以靜電感應(yīng)的方式入侵光端機(jī)。

2.瞬態(tài)干擾的危害：由于它干擾頻率高、持續(xù)時(shí)間短、干擾幅度大（成百上千伏）、它可以燒壞光端機(jī)的RS-485接口芯片、主芯片等關(guān)鍵部位，卻不留痕跡，尤其是夏季雷雨季節(jié)，這種破壞力影響很大，使用戶(hù)、商家和廠家都十分傷腦筋。

3.應(yīng)對(duì)措施：盡管光端機(jī)制造商采用了各種保護(hù)手段，如旁路法（自恢復(fù)二極管）、吸收法（雙向抑制二極管等）、隔離法（光耦隔離），但是仍不能完全消除瞬態(tài)干擾造成的破壞，RS-485接口損壞頻繁，給用戶(hù)和廠家都造成很大的壓力。

四、視頻光端機(jī)的日常清潔

通常狀況光端機(jī)的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，使用時(shí)要注意保持光纖頭的清潔。光端機(jī)對(duì)灰塵非常敏感，而由于光端機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中或是客戶(hù)使用一段時(shí)間后，都有可能在光纖口處出現(xiàn)灰塵或雜物造成堵塞，從而影響視頻及數(shù)據(jù)的正常傳輸，此時(shí)可使用工業(yè)無(wú)水酒精和無(wú)塵紙對(duì)光纖頭進(jìn)行清洗，避免粘附灰塵。

五、視頻光端機(jī)的日常監(jiān)測(cè)維護(hù)

第一，用視頻監(jiān)控綜合測(cè)試儀的萬(wàn)用表測(cè)量光端機(jī)的供電是否正常？一般電源輸入是直流5V2A；或者5V3A。第二，測(cè)量光端機(jī)的光纖輸出功率是否正常，發(fā)射端發(fā)射波長(zhǎng)是1310n接收波長(zhǎng)1510n，20KM的光端機(jī)一般發(fā)射功率是-9dBm左右；如果光功率損耗過(guò)大，會(huì)引起通信異常。第三，測(cè)試光端機(jī)的視頻端口和RS485/RS232通信是否正常。監(jiān)控綜合測(cè)試儀發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)彩色圖型條圖像信號(hào)到視頻光端機(jī)，監(jiān)控中心收到視頻光端機(jī)送來(lái)的測(cè)試彩色條，說(shuō)明視頻傳輸部份正常；用儀表的RS485/RS232數(shù)據(jù)捕捉功能接收光端機(jī)的控制信號(hào)，如果接收到監(jiān)控中心發(fā)送過(guò)來(lái)的控制代碼，說(shuō)明光端機(jī)的RS485/RS232通信傳輸正常。第四，光端機(jī)的使用中要保證連續(xù)、正常供電光端機(jī)的激光器組件和光電轉(zhuǎn)換模塊最忌瞬時(shí)脈沖電流的沖擊，因此不宜頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)。第五，光端機(jī)的使用中要保持有一個(gè)通風(fēng)、散熱、防潮、整潔的工作環(huán)境.光發(fā)射機(jī)的激光器組件是設(shè)備的心臟，對(duì)工作條件要求較高，為了保證設(shè)備正常工作，生產(chǎn)廠家在設(shè)備內(nèi)設(shè)置了制冷、排熱系統(tǒng)，但當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度超過(guò)允許范圍時(shí)，設(shè)備就不能正常工作，因此在炎熱的季節(jié)，當(dāng)中心機(jī)房發(fā)熱設(shè)備多，通風(fēng)散熱條件又差時(shí)，最好安裝空調(diào)系統(tǒng)以保證光端機(jī)正常工作

視頻光端機(jī)的技術(shù)發(fā)展與視頻監(jiān)控行業(yè)及整個(gè)光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。視頻光端機(jī)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)已有20多年時(shí)間。最早的光纖線路大多是多模，傳輸距離一般僅有2Km，傳輸效果差，容易受干擾。隨著單模光纖和光端機(jī)技術(shù)的普及，傳輸距離可以輕松實(shí)現(xiàn)30-40Km?！笆濉卑l(fā)展期間將是光纖寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。根據(jù)國(guó)家的發(fā)展要求，三網(wǎng)融合、寬帶提速、物聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能減排等都將是“十二五”期間光纖寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)方向，主要工作包括：積極推進(jìn)10G無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、復(fù)用型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（WDMPON）等新技術(shù)的試商用，滿(mǎn)足每用戶(hù)100Mbit/s的FTTH（Fiber To The Home，光纖入戶(hù)）接入，打造全球領(lǐng)先的光纖寬帶接入網(wǎng)絡(luò)；研究和開(kāi)發(fā)能夠更好結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和產(chǎn)品，為物聯(lián)網(wǎng)打造強(qiáng)大的接入承載網(wǎng)絡(luò)；不斷提升綠色環(huán)保和節(jié)能減排技術(shù)，努力使光纖接入網(wǎng)中有源設(shè)備的功耗做到國(guó)際領(lǐng)先水平。 光端機(jī)與其他產(chǎn)品的整合也是將來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。隨著光纖和光端機(jī)核心芯片的價(jià)格降低，光端機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，多種安防系統(tǒng)都需要更好的傳輸技術(shù)，客戶(hù)的需求會(huì)進(jìn)一步的多樣化，光端機(jī)產(chǎn)品總體要向多業(yè)務(wù)綜合平臺(tái)發(fā)展?？傊?，數(shù)字化、多功能化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化是當(dāng)前光端機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向。