視頻光端機淺析

【摘要】“可以說，將模擬信號進行數(shù)字化處理后再進行傳輸是光端機技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。視頻光端機的作用就是把1到多路的模擬視頻信號通過各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖介質(zhì)來傳輸?shù)脑O(shè)備，傳輸頻帶寬，理論可達30億兆赫，通訊容量大，非常適合視頻信號傳輸，目前監(jiān)控光端機可實現(xiàn)在一芯光纖上同時傳輸128路實時非壓縮廣播級圖像。”

【關(guān)鍵詞】光端機；視頻光端機；紅脈；HM-C2V兩路光端機

從上個世紀80年代末模擬光端機開始進入中國應(yīng)用，到2001年開始數(shù)字光端機的出現(xiàn)；演繹了經(jīng)濟發(fā)展帶動科學技術(shù)進步，科學技術(shù)推動經(jīng)濟發(fā)展的過程。最新一代光纖視頻傳輸設(shè)備借助于光學傳輸單元內(nèi)部的一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器或數(shù)字信號編碼器（編碼/解碼器），對于輸入的模擬基帶視頻信號（來自CCTV攝像機視頻、音頻、數(shù)據(jù)、開關(guān)量、以太網(wǎng)等）采用數(shù)字解碼技術(shù)進行處理。然后數(shù)字信號又調(diào)制到LED或激光發(fā)射器上，通過光纖傳輸?shù)焦饨邮諉卧谶@里先前的數(shù)字信號被一個內(nèi)部的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器重新轉(zhuǎn)化為模擬基帶視頻信號。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。

可以說，將模擬信號進行數(shù)字化處理后再進行傳輸是光端機技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。視頻光端機的作用就是把1到多路的模擬視頻信號通過各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖介質(zhì)來傳輸?shù)脑O(shè)備，光端機的優(yōu)點首先信號損耗小；噪波與失真小；傳輸質(zhì)量高；適合遠距離傳送。目前監(jiān)控光端機可以將圖像、數(shù)據(jù)以及語音等信號無中繼傳輸100公里。其次它抗干擾能力強，對于雷擊，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30億兆赫，通訊容量大，非常適合視頻信號傳輸，目前監(jiān)控光端機可實現(xiàn)在一芯光纖上同時傳輸128路實時非壓縮廣播級圖像。

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

現(xiàn)在以紅脈HM-C2V兩路光端機為例：首先將音頻信號和視頻信號一起送入紅脈HM-C2V兩路光端發(fā)射機，因為它是非壓縮數(shù)字圖像光端機，所以它將模擬視頻信號進行A/D變換后和語音、音頻、數(shù)據(jù)等信號進行混合，再通過光纖傳輸。它用較高的數(shù)據(jù)速率來保證音視頻信號的傳輸質(zhì)量和實時性，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)字圖像光端機能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量，達到了廣播級的傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實時的；其次混合信號通過光纖送入紅脈HM-C2V兩路光端接收機，利用光接收機將接收到的光信號通過D/A轉(zhuǎn)化成模擬信號，在經(jīng)過放大濾波恢復成原始的模擬視頻信號；接下來將視頻和音頻信號一同送入調(diào)制解調(diào)器，視頻信號通過調(diào)幅調(diào)制方法，音頻信號通過調(diào)頻調(diào)制方法，調(diào)制成穩(wěn)定的高頻射頻振蕩信號。最后送入混合器，有線電視信號混合器也稱為混頻器，混合器是將兩套以上的不同頻率的射頻節(jié)目（信號）混合在一起形成一路寬帶的射頻信號。在有線電視系統(tǒng)前端里混合器是系統(tǒng)信號的集散點，即在混合器輸入端集中所有經(jīng)過技術(shù)處理的多頻道射頻信號，再在混合器輸出端將信號輸出通過同軸電纜送至用戶。至此就完成了整個現(xiàn)場同步轉(zhuǎn)播的傳輸過程。因為它是非壓縮視頻光端機采用全數(shù)字無壓縮技術(shù)，因此能支持任何高分辨率運動；靜止圖像無失真?zhèn)鬏敚瑹o延時現(xiàn)象，克服了常規(guī)的模擬調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅光端機多路信號同時傳輸時交調(diào)干擾嚴重、容易受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量低劣、長期工作穩(wěn)定性不高等缺點。

一、光端機的典型物理接口

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）兩個通道，它用于非平衡信號的連接；光纖接口：光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。通常有SC、ST、FC等幾種類型，它們由日本NTT公司開發(fā)。FC是Ferrule Connector的縮寫，其外部加強方式是采用金屬套，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是一個常用名稱，指的是由IEC（60）603-7標準化，使用由國際性的接插件標準定義的8個位置（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年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。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）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”。該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。（目前多用DB9）；RJ-11接口：RJ-11接口就是我們平時所說的電話線接口。RJ-11是用于西部電子公司（Western Electric）開發(fā)的接插件的通用名稱。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”，觸點或者打線針。例如WE6W有全部6個觸點，編號1到6，WE4W界面只使用4針，最外面的兩個觸點（1和6）不用，WE2W只使用中間兩針（即電話線接口用）

二、簡單故障處理

數(shù)字視頻光端機主要用于傳輸視頻信號，用戶在使用過程中可能出現(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大或前端視頻線纜過長受交流電磁干擾所致，首先檢查尾纖是否彎折過度了，若過度彎折則打直；其次檢查光口和終端盒法蘭盤連接處是否連接可靠，法蘭磁芯是否破損等；如果沒問題再次檢查光口和尾纖是否過臟，如果過臟應(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得視頻信號，這時我們就按照光端機的視頻指示燈來做檢查，（1）如果POW指示燈亮標示電源已接上并且工作正常；如果POW指示燈不亮，標示電源沒有接上或是電源已損壞；（2）LOF指示燈亮標示光線路接收正常；如果LOF指示燈不亮標示光線路接收不正常；（3）分路指示燈亮標示本路視頻發(fā)送或是接收正常；如果指示燈不亮標示本路視頻沒有接入光端機或是沒有接收到視頻數(shù)據(jù)；（4）TX指示燈閃爍標示RS485數(shù)據(jù)發(fā)送指示，閃爍標示有數(shù)據(jù)發(fā)送；（5）RX指示燈閃爍標示RS485數(shù)據(jù)發(fā)送指示，閃爍標示有數(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，就檢查前端對應(yīng)通道視頻指示燈是否點亮；燈亮的話檢查光纜是否連通，光端機以及光纜終端盒的光接口是否松動，如果不亮則檢查攝像機是否工作正常，及攝像機到前端發(fā)射機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，我們可以通過以下的方法查明原因；可以先拔下光纖的信號，這時候，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有問題的，這時候我們再把光纖接上，同時再觀看屏幕的情況，如果屏幕還是黑的，可能就是發(fā)射機有問題，我們再來觀察發(fā)射機的問題，我們還是以前的方法，把信號從光發(fā)射機上斷開，再連接到一個正常的視頻顯示器上，如果可以看到視頻的畫面，就是我們的光端機出現(xiàn)了問題，應(yīng)該及時更換光端機；（8）鋪設(shè)線路時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)盡量避開交流線路以及其他容易引起電磁干擾的物體。沒有控制信號或者控制信號不正常檢查光端機數(shù)據(jù)信號指示燈是否正確。

三、光端機的瞬態(tài)干擾的危害及應(yīng)對措施

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

2.瞬態(tài)干擾的危害：由于它干擾頻率高、持續(xù)時間短、干擾幅度大（成百上千伏）、它可以燒壞光端機的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、商家和廠家都十分傷腦筋。

3.應(yīng)對措施：盡管光端機制造商采用了各種保護手段，如旁路法（自恢復二極管）、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，給用戶和廠家都造成很大的壓力。

四、視頻光端機的日常清潔

通常狀況光端機的工作環(huán)境相當惡劣，使用時要注意保持光纖頭的清潔。光端機對灰塵非常敏感，而由于光端機運輸過程中或是客戶使用一段時間后，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，此時可使用工業(yè)無水酒精和無塵紙對光纖頭進行清洗，避免粘附灰塵。

五、視頻光端機的日常監(jiān)測維護

第一，用視頻監(jiān)控綜合測試儀的萬用表測量光端機的供電是否正常？一般電源輸入是直流5V2A；或者5V3A。第二，測量光端機的光纖輸出功率是否正常，發(fā)射端發(fā)射波長是1310n接收波長1510n，20KM的光端機一般發(fā)射功率是-9dBm左右；如果光功率損耗過大，會引起通信異常。第三，測試光端機的視頻端口和RS485/RS232通信是否正常。監(jiān)控綜合測試儀發(fā)送標準彩色圖型條圖像信號到視頻光端機，監(jiān)控中心收到視頻光端機送來的測試彩色條，說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的控制信號，如果接收到監(jiān)控中心發(fā)送過來的控制代碼，說明光端機的RS485/RS232通信傳輸正常。第四，光端機的使用中要保證連續(xù)、正常供電光端機的激光器組件和光電轉(zhuǎn)換模塊最忌瞬時脈沖電流的沖擊，因此不宜頻繁開關(guān)機。第五，光端機的使用中要保持有一個通風、散熱、防潮、整潔的工作環(huán)境.光發(fā)射機的激光器組件是設(shè)備的心臟，對工作條件要求較高，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)，但當周圍環(huán)境溫度超過允許范圍時，設(shè)備就不能正常工作，因此在炎熱的季節(jié)，當中心機房發(fā)熱設(shè)備多，通風散熱條件又差時，最好安裝空調(diào)系統(tǒng)以保證光端機正常工作

視頻光端機的技術(shù)發(fā)展與視頻監(jiān)控行業(yè)及整個光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。視頻光端機進入中國市場已有20多年時間。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技術(shù)的普及，傳輸距離可以輕松實現(xiàn)30-40Km。“十二五”發(fā)展期間將是光纖寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵時期。根據(jù)國家的發(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)展的重點方向，主要工作包括：積極推進10G無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、復用型無源光網(wǎng)絡(luò)（WDMPON）等新技術(shù)的試商用，滿足每用戶100Mbit/s的FTTH（Fiber To The Home，光纖入戶）接入，打造全球領(lǐng)先的光纖寬帶接入網(wǎng)絡(luò)；研究和開發(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)備的功耗做到國際領(lǐng)先水平。 光端機與其他產(chǎn)品的整合也是將來的一個發(fā)展方向。隨著光纖和光端機核心芯片的價格降低，光端機的應(yīng)用越來越廣泛，多種安防系統(tǒng)都需要更好的傳輸技術(shù)，客戶的需求會進一步的多樣化，光端機產(chǎn)品總體要向多業(yè)務(wù)綜合平臺發(fā)展。總之，數(shù)字化、多功能化、智能化、標準化、集成化是當前光端機技術(shù)發(fā)展的方向。