光端機(jī)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用和市場(chǎng)狀況

    視頻光端機(jī)就是把1到多路的模擬視頻信號(hào)通過(guò)不同方式轉(zhuǎn)換成光信號(hào)再經(jīng)光纖介質(zhì)來(lái)傳輸?shù)脑O(shè)備。視頻光端機(jī)的原理就是把電信號(hào)調(diào)制為光信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，然后又把光信號(hào)解調(diào)還原為視頻電信號(hào)。

    基于傳輸介質(zhì)的不同光端機(jī)可分為單模和多模光端機(jī)。

    多模光纖（Multi Mode Fiber）的中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光（即光以多重路徑通過(guò)這種光纖），但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/Km的光纖在2Km時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x一般只有幾公里。

    單模光纖（Single Mode Fiber）的中心玻璃芯很細(xì)（一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還也存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)在1.31μm波長(zhǎng)處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這就是說(shuō)在1.31μm波長(zhǎng)處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來(lái)看，1.31μm處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31μm波長(zhǎng)區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。

    多模光纜用于視頻圖像傳輸時(shí)只能滿足最遠(yuǎn)3～5km的傳輸距離，并且對(duì)視頻光端機(jī)的帶寬（針對(duì)模擬調(diào)制）和傳輸速率（針對(duì)數(shù)字式）有較大的限制，一般適用于短距、小容量、簡(jiǎn)單應(yīng)用的場(chǎng)合。單模光纜由于有著優(yōu)異的特性和低廉的價(jià)格早已成為光通信傳輸?shù)闹髁�，無(wú)論是遠(yuǎn)距離、大容量、還是多業(yè)務(wù)方面，基本上是針對(duì)單模光纖研制的。

    按照光端機(jī)傳輸?shù)男畔⑹欠褡儞Q為數(shù)字量，可以分為模擬光端機(jī)和數(shù)字式光端機(jī)。

    模擬光端機(jī)的傳輸方式是將基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)調(diào)制在某一載頻上，通過(guò)發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行光纖傳輸，然后通過(guò)另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號(hào)。

    模擬光端機(jī)由于要進(jìn)行調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相，所以模擬信號(hào)幅度的變化與載波信號(hào)因調(diào)制而引起的幅度、頻率、相位的變化很難做到真正線性調(diào)制，非線性必然引起信號(hào)失真；同時(shí)調(diào)制好的載波信號(hào)還要調(diào)制成光信號(hào)，光器件的非線性與環(huán)境溫度變化、工作電壓的穩(wěn)定性有關(guān)，同時(shí)光信號(hào)在光纖中長(zhǎng)距離傳輸會(huì)引起光信號(hào)的功率衰減，傳輸頻率漂移、相位失真，光信號(hào)色散效應(yīng)同樣也會(huì)引起光信號(hào)畸變；光信號(hào)到達(dá)接收端，接收光器件仍然要引起非線性失真，由光電轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)進(jìn)入解調(diào)器，解調(diào)與調(diào)制一樣會(huì)產(chǎn)生非線性畸變。所以模擬光端機(jī)要經(jīng)過(guò)輸入信號(hào)調(diào)制-電光轉(zhuǎn)換-光輸出-光電轉(zhuǎn)換-解調(diào)這五個(gè)過(guò)程，也都會(huì)引起非線形失真，而這些信號(hào)畸變失真是固有的，也必然是不可消除的。因此模擬光端機(jī)傳輸視頻、音頻、數(shù)據(jù)的質(zhì)量難以達(dá)到很滿意的效果。此外，模擬光端機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)容量有限，不能充分利用光纖的帶寬，傳輸?shù)男盘?hào)種類也比較少。數(shù)字光端機(jī)的出現(xiàn)解決了模擬光端機(jī)所出現(xiàn)的問(wèn)題，因此模擬光端機(jī)較快地被數(shù)字光端機(jī)取代，已逐步退出市場(chǎng)。

    數(shù)字式光端機(jī)是將基帶的模擬視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨率數(shù)字化、轉(zhuǎn)換成高速數(shù)字流光信號(hào)，通過(guò)發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行發(fā)射，再通過(guò)另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行接收、解復(fù)用，恢復(fù)成數(shù)字化信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)字模擬變換（A/D轉(zhuǎn)換）恢復(fù)成模擬視頻、音頻。數(shù)字視頻光端機(jī)主要有兩種技術(shù)類型：一種是非壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)，另一種是采用圖象編碼壓縮的數(shù)字光端機(jī)。數(shù)字圖像不經(jīng)過(guò)壓縮進(jìn)行光傳輸可以保證實(shí)時(shí)性與圖像的清晰度。當(dāng)用戶光纖資源足夠，并強(qiáng)調(diào)需要關(guān)注圖像質(zhì)量時(shí)，非壓縮的視頻信號(hào)傳輸是最佳的選擇。視頻壓縮數(shù)字光端機(jī)一般采用H.264圖象壓縮技術(shù)，由于采用了圖象壓縮技術(shù)，它能大大降低信號(hào)傳輸帶寬。

    視頻光端機(jī)從最早以視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸為主，現(xiàn)在部分視頻光端機(jī)的傳輸功能已經(jīng)擴(kuò)展到支持包括電話、以太網(wǎng)、E1、對(duì)講等其它多種業(yè)務(wù)，因此多業(yè)務(wù)光端機(jī)具有傳輸多種業(yè)務(wù)的不同接口。多業(yè)務(wù)光端機(jī)（綜合業(yè)務(wù)光端機(jī)）是光纖綜合接入的一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，它在一芯或二芯光纖上混合傳輸視頻、音頻、E1、以太網(wǎng)、電話、數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)量等業(yè)務(wù)，纖芯的利用率非常高，被稱為"一纖通"設(shè)備。例如智能交通系統(tǒng)中的一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)備由控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、智能交通卡口系統(tǒng)等組成。一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要傳輸?shù)男畔⒅饕�有：監(jiān)控視頻信號(hào)；對(duì)攝像機(jī)的反向PTZ控制信號(hào)；紅燈信號(hào)檢測(cè)器、車檢器、雷達(dá)等數(shù)據(jù)信號(hào)；電子警察等系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)信號(hào)；語(yǔ)音對(duì)講信號(hào)；信號(hào)機(jī)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號(hào)；可變情報(bào)板聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號(hào)等。這些信號(hào)中除視頻信號(hào)外，其余都是各種各樣的數(shù)據(jù)信號(hào)，有低速的串行數(shù)據(jù)，也有高速的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。采用多業(yè)務(wù)光端機(jī)可以將上述所有信號(hào)進(jìn)行單/雙向?qū)崟r(shí)傳輸，且僅僅采用一芯光纖，這就大大簡(jiǎn)化了通信及傳輸系統(tǒng)的組成，不但降低了系統(tǒng)投資和維護(hù)成本，而且由于租用光纖及電信信道數(shù)量的減少，使得系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用也大幅降低。

    光端機(jī)還可以根據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式，節(jié)點(diǎn)式和有源匯聚式三類。就目前而言，使用最多的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)。節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)首先將信號(hào)接收下來(lái)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再和本地節(jié)點(diǎn)的信號(hào)交叉復(fù)用，光電轉(zhuǎn)換后采用WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分多路復(fù)用）技術(shù)復(fù)用到一條光纖上傳輸。節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)組網(wǎng)方式采用鏈網(wǎng)或樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)，靈活方便；可適應(yīng)各種不同的系統(tǒng)要求。節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)多用在高速路工程上。由于在這個(gè)線路上不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于前者而言，大大節(jié)省了光纖的使用。有源匯聚式光端機(jī)的組網(wǎng)方式是前端匯聚部分為星型網(wǎng)絡(luò)，后端為鏈型網(wǎng)絡(luò)或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，工作方式是由多個(gè)前端設(shè)備分別將信號(hào)傳輸至匯聚端，再通過(guò)一芯光纖傳輸至后端監(jiān)控中心，此種方式可節(jié)省主干的光纖。

    視頻光端機(jī)還可以根據(jù)傳輸視頻圖像的路數(shù)多少分為1路、2路、4路或更多路數(shù)的光端機(jī)。

    在電信交換平臺(tái)日臻完善的條件下，基于網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸應(yīng)用更加靈活，光端機(jī)也需要在多業(yè)務(wù)接入能力、大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用方面進(jìn)行提高。多業(yè)務(wù)視頻光端機(jī)可以提供集視頻、音頻、數(shù)據(jù)、電話、以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)接口的一個(gè)綜合光傳輸平臺(tái)，不僅完成數(shù)據(jù)的傳輸，還能實(shí)現(xiàn)矩陣、管理的功能，組網(wǎng)應(yīng)用十分靈活。隨著光端機(jī)的大量使用，對(duì)光端機(jī)的管理也迫在眉捷，針對(duì)該狀況，不少?gòu)S商研發(fā)了網(wǎng)管系統(tǒng)。環(huán)網(wǎng)型光端機(jī)不僅僅是在硬件和軟件設(shè)計(jì)上運(yùn)用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，而且在產(chǎn)品構(gòu)造和結(jié)構(gòu)形式上也具有先進(jìn)性。網(wǎng)管型光端機(jī)都采用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，以功能機(jī)盤(pán)為設(shè)備基本單元，功能機(jī)盤(pán)通過(guò)背板總線連接，完成用戶需要的各種信號(hào)傳輸功能。