淺析光纖傳輸在視頻監控的應用

萬悅鵬

（沈陽工程學院，遼寧沈陽，110136）

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淺析光纖傳輸在視頻監控的應用

萬悅鵬

（沈陽工程學院，遼寧沈陽，110136）

摘要：光纖傳輸系統通常是以光纖作為傳輸介質的傳輸系統，實際上光只是載波。該系統主要有一個光發射端機、光纖傳輸、光接收端機等組成。前端攝像機是通過一小段同軸電纜連接到光發射端機的，光接收端機也是通過一小段同軸電纜連接到監視器的，而光發射端機與光接收端機之間則是通過光纖連接器連接的光纖光纜，最終組成監控系統。

關鍵詞：光纖；傳輸；監控

0　引言

在科技日益發達的今天，人們對生活的舒服性和安全性要求越來越高，隨著光電技術及信息時代的發展，人們對生活的小區具備視頻監控系統以及它的清晰度、覆蓋廣、可靠性要求越來越高。視頻監控系統能容納的攝像機數量，傳輸距離有多遠，視頻信號是否有干擾或失真等很多問題需要解決。光纖傳輸不但能夠有效地提升系統的可靠性和效率性，還具有視頻信號失真度小、安全性高等優點。因此，光纖傳輸系統正在得到越來越普遍的使用，尤其是在傳輸高質量的視頻畫面，不希望畫質有任何降低的遠距離傳輸時常用光纖傳輸。

1　光纖傳輸的特點

由于光纖傳輸的特性，使得光纖為傳輸數字高清信號的首選傳輸介質。光纖傳輸還具有以下優勢：

（1）傳輸損耗低，可以適用遠距離傳輸，而用光纖可傳輸幾百米甚至幾十公里遠。

（2）頻帶寬，通信量大，是傳統銅電纜根本無法比擬的。

（3）便于施工維護，由于它重量輕，體積小，其抗張強度好。

（4）光纖是絕緣體材料，抗電磁干擾、無串音干擾，保密性高。

（5）擴展性比較強，只需更換設備進行升級和擴容，而不必更換原有的光纖網絡。

綜上所述光纖可以提供比銅線高得多的帶寬，這使得它被越來越多的用于視頻信號、計算機信號和高清信號的傳輸。

2　光纖傳輸系統的組成

本系統主要由三部分組成：光發射機、傳輸光纖和光接收機。其電/光和光/電變換的基本方式是直接強度調制和直接檢波。實現過程如下：輸入電信號是數字信號；調制器將電信號轉換成適合驅動光源器件的電流信號并用來驅動光源器件，對光源器件進行直接強度調制，完成電/光變換的功能；光源輸出的光信號直接耦合到傳輸光纖中，經一定長度的光纖傳輸后送達接收端；在接收端，光電檢測器對輸入的光信號進行直接檢波，將光信號轉換成相應的電信號，再經過放大恢復等處理過程，以彌補線路傳輸過程中帶來的信號損傷（如損耗、波形畸變），最后輸出和原始輸入信號相一致的電信號，從而完成整個傳送過程。

光發端機將電信號直接調制至光載波上去，采用強度調制（IM）；光接收機完成光信號的解調，采用直接檢測（DD），屬于非相干解調。光載波由半導體光源產生，由半導體光檢測器將光信號轉換成電信號從而達到傳輸信號的目的。

系統傳輸部分的原理框圖如圖1所示。

圖1　傳輸原理框圖

2.1光發射機

數字光發射機的功能是把電端機輸出的數字基帶信號轉換為光信號，并用耦合技術有效注入光纖線路。主要有光源和電路兩部分。光源是實現電/光轉換的關鍵器件，在很大程度上決定著光發射機的性能。

2.1.1光源

對光源的要求，有半導體激光器（LD）和發光二極管（LED）可滿足不同場合的要求。

2.1.2調制電路和控制電路

直接光強調制的數字光發射機主要電路有調制電路、控制電路和線路編碼電路。選用的LD作為光源，所以還需要偏置電路。對調制電路和控制電路的要求如下：

（1）輸出光脈沖的通斷比應大于10，以保證足夠的光接收信噪比。

（2）輸出光脈沖的寬度遠大于電光延遲，光脈沖的上升、下降、開通延遲應足夠短，以便在高速率調制下，輸出的光脈沖準確再現輸入電脈沖的波形。

2.2光接收機

直接強度調制、直接檢測方式的數字光接收機方框圖示于圖3.4，主要包括光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制（AGC）

（1）光檢測器：光檢測器是光接收機實現光/電轉換的關鍵器件，其性能特別是響應度和噪聲直接影響光接收機的靈敏度。

目前，適合于光纖通信系統應用的光檢測器有PIN光電二極管和雪崩二極管（APD）。

（2）放大器：前置放大器應是低噪聲放大器，它的噪聲對光接收機的靈敏度影響很大。

主放大器一般是多級放大器，它的作用是提供足夠的增益，并通過它實現自動增益控制（AGC），以使輸入光信號在一定范圍內變化時，輸出電信號保持恒定。

3　光纖多路電視傳輸系統

在實際應用中，通常是在一條光纖上同時傳輸多路視頻信號，這種多路復用的光纖傳輸系統所采用的技術，有光波分復用、光頻分復用與光時分復用。

光波分復用（WDM）是在一根光纖中能同時傳輸多波長光信號的一項技術。其基本原理是在發送端將不同波長的光信號組合起來（復用），在接收端又將組合的光信號分開解（復用）并送入不同的終端，因此將此項技術稱為光波長分割復用，簡稱光波分復用（WDM）技術。

由于WDM技術中使用的各波長相互獨立，因此可實現多媒體信號混合傳輸。光WDM技術對網絡的擴容升級、發展寬帶新業務、充分挖掘光纖帶寬潛力、實現超高速傳輸通信等具有十分重要的意義。

光頻分復用（FDM）技術與光波分復用技術在概念上并無明顯區別，只不過是科學家為研究方便起見，對同一項技術所起的二個不同名字而已。

光時分復用（OTDM）是指將通信時間分成相等的間隔，每間隔只傳輸固定信道的一種技術形式。

隨著對傳輸速率要求的提高，使半導體激光器、調制器及相關電子器件的有限帶寬難以勝任，而OTDM可將多路光信號合并在一起，實現超高速的傳輸通信速率，因此是提高光纖傳輸通信容量的有效途徑之一。

4　系統設計總結

數字光纖通信系統而言，系統設計主要任務是:傳輸距離和傳輸容量、分布要求，按照當前位置結構和設備技術水平，經過綜合考慮和計算。 技術上，系統設計的主要問題是確定中繼的距離和路由的設置，尤其對長途光纖通信系統而言，中繼距離的設計是否合理，對整個系統的性能和投資會影響很大。

參考文獻

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Analysis of the application of optical fiber transmission in video surveillance

Wan Yuepeng
（Shenyang Institute of Engineering，Shenyang Liaoning，110136）

Abstract：Optical fiber transmission system based on optical fiber as transmission medium transmission system, light is actually the carrier.The system mainly has a light transmitting terminal machine,optical fiber transmission,optical receiver,etc.The front camera is through a short period of coaxial cable to connect to the light emitting side of machine,light receiving end machine is through a short period of the coaxial cable to connect to the monitor,and between optical transmitter and optical receiver machine is through the optical fiber connector to connect optical fiber cable, of monitoring and control system in the end.

Keywords：optical fiber;Transmission;monitoring