數字視頻光端機的原理及其應用

一、 概述

當今世界，光纖通信已成為通信的主要手段。同時，光纖通訊技術也在飛速的發展，使得光纖傳輸系統以其眾多的優點，贏得了大家的青睞。

光纖傳輸系統具有以下顯著優點：容量大、傳輸距離遠。光纖理論帶寬可達20000GHz，無中繼傳輸距離可達50-80公里。由玻璃制成，抗電磁干擾、傳輸質量好，可用于電力網和變電所內等強電磁環境中。光纖重量輕，可以彎曲，易于鋪設?？晒澕s貴重金屬，且抗腐蝕能力很強。制作光纖的原料豐富，隨著工藝的進步、規模的擴大，其成本進一步下降，整個傳輸系統的成本也低。

二、 光纖傳輸系統簡介

光纖傳輸即是以光波為載頻，以光導纖維為傳輸介質的一種通信方式，因其擁有傳輸頻帶寬、信號損耗低、抗干擾能力強、重量輕等優點。光纖通信在近二十年來得到了飛速的發展。

1、光纖的結構：光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm)，中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm)，最外是加強用的樹脂涂層。

2、光纖的分類：

1) 按傳輸模式來劃分：

單模光纖(Single-mode)：單模光纖只傳輸主模，由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量、長距離的傳輸系統。

多模光纖(Multi-mode：多模光纖有多個模式在光纖中傳輸，由于色散和相差，其傳輸性能較差、頻帶較窄、容量小、距離也較短。

2) 按折射率分布來劃分：

多模光纖可分為：階躍型(突變型)和梯度型(漸變型、自聚焦型)。

單模光纖則為階躍型。

3、常用光纖規格：

單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm 歐洲標準;62.5/125μm 美國標準

工業，醫療和低速網絡：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm 用于汽車控制。

4、光纖的衰減

造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。

本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉，造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質：光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對接：光纖對接時產生的損耗，如：不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm)，端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質量差等。

5、光纖傳輸系統原理

光傳輸系統由三部分組成：光源(光發送機)，傳輸介質、檢測器(光接收機)。

按傳輸信號劃分，可分為數字傳輸系統和模擬傳輸系統。

在模擬傳輸系統中，是把輸入信號變為傳輸信號的振幅(頻率或相位)的連續變化。光纖的模擬傳輸系統是把光強進行模擬調制，其光源的調制功率隨調制信號的幅度變化而變化。但由于光源的非線性較嚴重，因此其信噪比、傳輸距離和傳輸頻率都十分有限。

數字傳輸系統是把輸入的信號變換成“1”，“0”表示的脈沖信號，并以它作為傳輸信號。在接受端再把它還原成原來的信息。這樣光源的非線性對數字碼流影響很小，再加上數字通信可以采用一些編碼糾錯的方法，且易于實現多路復用，因此數字傳輸系統占有很大的優勢，并在很多地方得到了廣泛的應用。

三、數字視頻光傳輸簡介

目前在高速公路、交通、電子警察、監控、安防、工業自動化、電力、海關、水利、銀行等領域視頻圖像、音頻、數據、以太網、電話等光端機開始普遍大量應用。初期主要以模擬調頻、調幅、調相的模擬光端機為主，但數字代替模擬是光纖通信技術的發展趨勢。由于數字光端機具有傳輸信號質量高，沒有模擬調頻、調相、調幅光端機多路信號同傳時的交調干擾嚴重、容易受環境影響、傳輸質量低劣、長期工作穩定性差的缺點，因此許多大型重點工程已普遍采用數字光端機。

人們早就知道數字通信具有許多優點，它最適于長途通信。由于數字信號在傳輸過程中可以不斷地通過整形和判決再生，因此它可以實現無噪聲積累和無非線性失真的高質量長途傳輸。光纖所具有的極寬傳輸帶寬和極小傳輸損耗，使數字通信的廣泛應用成為可能。數字視頻光傳輸與傳統的模擬光傳輸相比，具有如下顯著特性：

1) 可級聯，隨距離的增加，SNR信噪比不會下降。

2) 由于是數字傳輸方式，采用數字編碼糾錯方式，具有高穩定性和高可靠性。

3) 多路信號同傳時，采用數字時分復用技術(TMD)，不會產生模擬傳輸時的交調失真。

4) 穩定性好，環境適應性高，比模擬傳輸系統易于維護與調節。

5) 易于實現大容量傳輸，且性價比高。

6) 采用無壓縮編碼，圖像信號質量高，達廣播級。

STF系列數字視頻光端機采用國際最先進的10位數字視頻編碼技術，圖像信號可達廣播級質量。視頻格式兼容PAL、NTSC、SECAM制式?？刹捎锚毩⑹?，插卡式(配插卡機箱)安裝方式。STF系列數字視頻光端機可使用一根光纖同時傳輸多達8路視頻(采用CWDM可達64路)以及多路雙向音頻和多路雙向數據。數據格式有：RS-232、RS-422、RS-485、Manchester碼。其前面板上有電源指示及工作狀態指示。該系列數字視頻光端機性能優異，是一種可靠性高、性價比好的遠距離光傳輸系統。

四、 應用示例

TF系列數字視頻光端機型號齊全、配置靈活，可廣泛應用于社會的各行各業。其主要應用的行業有：智能交通監控系統(ITS)、安防系統、智能樓宇/智能小區、校園網、工業監控(電力、化工、鋼鐵、鐵路等等)、軍事監控(邊防、守衛等)和體育場館(現場直播音視頻傳輸)。