数字光端机

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數字光端機是一種通過數字電路控制光信號，使用類似於0、1代碼來實現光通信的機器。廣泛應用於光纖通信等領域。

基本介紹

簡介 應用初期，模擬調頻、調幅、調相光端機在市場上占有相當的比例，其傳輸方式是將基帶的視頻、音頻、數據等信號調製在某一載頻上，通過發射光端機進行光纖傳輸，然後通過另一端

的接收光端機進行解調，恢復成相應的基帶視頻、音頻、數據信號。而國內、國外工程上開始大量應用的數字式光端機是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數據進行高分辨率數字化，形成高速數字流，然後將多路數字流進行復用，通過發射光端機進行發射，然後通過另一端的接收光端機進行接收，解復用，恢復成各路數字化信號，再通過數字模擬變換（A/D模數轉換）恢復成模擬視頻、音頻、數據。

從市場情況來看，模擬光端機已逐步退出市場，而數字光端機如雨後春筍般開始在市場上普及，數字代替模擬，這也是光纖通信技術顯著的歷史發展趨勢。由於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交調干擾嚴重、容易受環境干擾影響、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採用數字光端機。

發展 視頻光端機在中國的發展是伴隨着監控發展開始的.

1）、光端機從模擬走向數字 從上個世紀80年代末模擬光端機開始進入中國應用，到2001年開始數字光端機的出現；演繹了經濟發展帶動科學技術進步，科學技術推動經濟發展的過程。

最早出現的模擬光端機主要是採用模擬調頻、調幅、調相的方式將基帶的視頻、音頻、數據等傳輸信號調製到某一載項，通過另一端的接收光端機進行解調，恢復成相應的基帶視頻、音頻、數據信號。

把信號調製到光上，通過光纖進行視頻傳輸，通常使用以下幾種調製方式：

調幅或強調製系統（AM）：全模擬系統，光學發射單元內發光二極管（LED）的亮度或強度隨輸入視頻幅度線性變化。調幅的光信號通過光纖發送給光接收單元，由其將信號轉換為模擬基帶視頻。調頻或脈衝頻率調製（FM）：也是一個模擬系統，射頻載波通過輸入的視頻信號線性調節頻率，經過調製的載波又用於光發射單元的LED或激光發射器，經過頻率調製的信號通過光纖發送給光接收單元，由其將信號轉換為模擬基帶視頻。AM視頻傳輸被廣泛用於工業安全市場上從低端到中端CCTV監視及安全應用場合。

適用於5.5公里（3.5英里）或更短距離的傳輸，這樣一個系統能夠提供的定性視頻性能是相當不錯的，並且總是能夠達到RS-250C長距離傳輸的品質要求。但是，AM視頻傳輸設備僅適合850nm。多模工作波長這就限制了最大可用傳輸距離。更顯著的是，對於每1dB的光學路徑損耗而言，基於調幅系統的信噪比的線性相關衰減為2dB，因此，可接受的視頻傳輸質量僅能在相對較短的光纜距離下獲得。一些生產商的設備可能在初始安裝階段需要接收機增益調節，從而使安裝過程複雜化。

最後一點，AM產品達不到今天ITS及高端工業安全應用中所需達到的RS-250C中短距離視頻傳輸技術要求。FM視頻傳輸是曾廣泛應用於ITS及高端工業安全市場的傳輸方式。能夠提供極高質量的視頻傳輸性能，通常能達到RS-250C中距離傳輸的質量要求並且成本合理。不象AM設備，FM產品適用於1330nm。多模或單模操作，以及1550nm。單模操作，其典型應用的傳輸距離可達66公里（42英里）。

無需為了方便安裝而要求用戶進行調節。儘管FM方式能夠提供高質量傳輸，但是其信噪比在更高水平的光衰減，或者更長的傳輸距離的光纜傳輸過程中會衰減，並且信噪比與光衰減之間不再是線性關係，因此其性能並不是可以完全預測或保持不變的。另外，基於調頻的系統很難達到RS-250C短距離傳輸的技術要求，而且調頻視頻發射與接收單元也容易受到外界電磁源以及來自蜂窩電話和手機等的無線電波的干擾（EMI/RFI），通常出現在野外或路邊環境中。

受技術限制，光端機主要有單路、雙路、四路、八路視頻及帶PTZ控制數據的光端機，在一芯上傳輸實現點對點，傳輸容量嚴重不足對於具有足夠傳輸容量的光纖造成了浪費，複雜的、大容量、高路數的設備則需要多芯傳輸；加上模擬視頻技術的缺陷帶來的易受干擾、易衰減的特點，實現多級中繼、級聯比較困難，傳輸業務的單一化（一般只有視頻及數據信號），模擬視頻傳輸在應用了粗波分復用也同樣受技術條件和波分復用設備價格昂貴的限制，在光纖及光傳輸設備昂貴的年代許多行業即使有明確的需求也望而卻步其應用了。多路信號同傳引起的交調失真。

在現場監控應用中，用戶可能有許多各種信號，如視頻圖像、音頻、數據、以太網、電話或其它用戶自定義的信號，為了提高光纖的利用效率，降低成本，必須將各種信號在光端機進行復用，以便在一對或一根光纖上傳輸。對調頻、調幅、調相光端機來講，將多路視頻、音頻或數據信號混合調頻、調幅、調相在某一載波上必然會引起各種鏡像、交調干擾。所以市場上不乏很多著名國外品牌的調頻、調幅、調相光端機多路視頻、音頻、數據同傳時出現相互干擾的現象，這些不穩定的現象都是模擬調製技術長期以來一直所固有的缺點。

數字光端機傳輸的是數字信號，很容易進行大容量復用並且不會出現相互干擾。對於日益發展的市場需求，模擬光端機已經不能適應大容量、多業務（視頻、數據、音頻、開關量、以太網、對講、電話等）傳輸的要求，多路串擾、易衰減、易老化的、售後服務麻煩等問題使得模擬光端機逐漸隨着新技術的出現，市場和應用走向了下坡路。

數字光端機的出現解決了模擬光端機所出現的問題。2000年開始通訊技術的發展使得光傳輸器件技術和數字視頻技術的發展，數字光端機開始走向了市場及行業的應用。隨着數字光端機和模擬光端機的的對比發展，慢慢數字光端機開始逐漸代替模擬光端機，市場已經形成了模擬光端機和數字光端機二八分天下的局面。相信不久的將來模擬光端機只能成為監控史上的一個名詞。如果說早期模擬光端機是國外光端機廠商帶來的最早的傳輸市場，那麼數字光端機可就是國內和國外競力，國內廠商優勢與國外廠商的一個過程。

最新一代光纖視頻傳輸設備藉助於光學傳輸單元內部的一個模-數轉換器或數字信號編碼器（編碼/解碼器），對於輸入的模擬基帶視頻信號（來自CCTV攝像機視頻、音頻、數據、開關量、以太網等）採用數字解碼技術進行處理。然後數字信號又調製到LED或激光發射器上，通過光纖傳輸到光接收單元，在這裡先前的數字信號被一個內部的數-模轉換器重新轉化為模擬基帶視頻信號。這樣，系統在電氣上完全透明地將光發射器的視頻輸入通過光纖發送到了光接收單元的視頻輸出，並且能夠直接匹配使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV攝像機。

可以說，將模擬信號進行數字化處理後再進行傳輸是光端機技術質的飛躍發展。數字光端機解決了模擬光端機的傳輸容量少、業務能力少、信號易衰減、易串擾等缺點，優勢突顯：傳輸容量大、業務種類多，單纖傳輸容量可達幾十路上百路非壓縮視頻，傳輸的業務也多樣化的傳輸視頻、音頻、數據、以太網、電話信號、開關量等各種信號。這樣節省了光纖，也提高了光纖帶寬的利用率，提高了性價比；信號質量的提升到更高的層次，視頻圖象的信噪比在10bit編碼量化下可達到67~70db，遠遠超出了遠距離下模擬信號的50~60db的參數指標。在級聯技術應用了更是得心應手於模擬光端機。

當我們討論數字解碼視頻傳輸設備時，評價產品與產品之間的性能時所需考慮的性能參數是系統所使用的數字位數。數字位數從根本上定義了系統的電氣動態範圍以及端到端的信噪比，並且是視頻傳輸性能的主要影響因素。任何一個分辨率為6位的系統從技術上講都是落後的，不能代表當前的最高技術水準，這樣的系統肯定會產生圖像上可見的非自然信號以及視頻衰減。

有鑑於此，在一個數字解碼視頻傳輸系統中所採用的比特數最少應為8位。8位的分辨率或解碼能力能夠使視頻傳輸品質滿足或超過RS-250C短距離傳輸或真正的視頻傳播質量要求。

採用數字非壓縮技術、10位數字式視頻編碼技術（10bit）和15Mhz採樣頻率技術使得視頻數字化過程時的數字採樣點的表示更為精確,得到的圖像效果更逼真,更加完美。

優勢 有多種視頻傳輸方案可供選擇,但是在構建小城市 ,城鎮的安防視頻監控網方案時,我們還是建議業主採用光纖加數字光端機來構建傳輸平台

廣電,電信,網通等都能租用電路,但是E1專線,VLAN專線業務比較貴,普通寬帶電路是為數字業務服務為主的,傳視頻有QOS、清晰度等問題

中小城市,城鎮拉光纖的成本不高,光纖的價格下降比較快. 光纖上用數字光端機傳輸視頻能達到中距離廣播級的水平,是MPEG2,MPEG4,JPEG 都無法比擬的

光纖上用數字光端機傳輸視頻的方案所用的傳輸設備就是光端機.數字光端機無需任何的設置,調正. 沒有專業背景的人員都會安裝。

產品區別

模擬視頻光端機與數字光端機究竟有何區別，本文從以下幾個方面進行如下論述：

1、光纖上傳輸的信號方式不一樣 模擬光端機上光頭髮射的光信號是模擬光調製信號，它隨輸入的模擬載波信號的幅度、頻率、相位變化引起光信號幅度、頻率、相位變化而分別稱為調幅、調頻、調相光端機。而數字光端機上光頭髮射的光信號是數字信號即0或1對應光信號強、弱兩種狀態，不同的0和1組合代表不同幅度的視頻、音頻、數據信號。

2、模擬信號傳輸輸入和輸出處理方式不一樣 無論模擬、數字光端機，對輸入的基帶的視頻、音頻、數據信號都必須進行處理。對於模擬調幅光端機，處理方式是將視頻、音頻、數據的幅度對一高頻載波信號進行調製，使高頻載波信號的幅度隨視頻、音頻、數據的幅度變化而變化；而數字式光端機對輸入的基帶的視頻、音頻、數據進行高分辨率的模擬-數字轉換，如1Vp-p幅度範圍的幅度信號利用12bits的數字信號來表示，1V等分成4096，因此模數轉換後引起的最大電壓幅度誤差為1/4096V（約2.5mV）,此誤差電壓稱為量化誤差電壓，各種幅度的電壓數值從0V、1/4096V、2/4096V...最大1V分別對應的數字編碼為000000000000、000000000001、000000000010...111111111111。數字編碼信號直接控制光頭髮射的光信號的強、弱兩種狀態（對應0或1），接收光端機再將數字編碼進行數字-模擬轉換，恢復成原始的基帶的視頻、音頻、數據信號。

3、 處理方式的不同 引起的視頻、音頻、數據信號信號失真、變畸變、干擾不同 模擬光端機由於要進行調幅、調頻、調相，所以模擬信號的幅度的變化與載波信號因調製而引起的幅度、頻率、相位的變化是否為一一對應的線形關係成為擬光端機質量好壞的關鍵，到目前為止，很難做到真正線性調製，非線形必然引起信號失真；同時調製好的載波信號還要調製光信號，光信號的非線性也是一個非常重要的因素，眾所周知，光器件的非線性與環境溫度變化、工作電壓的穩定性、光發射功率有很大的影響，因此光器件在生產時需進行7-10天的熱循環老化等等工藝篩選、老化、測試也只能做到將這種變換控制在一定的範圍；光信號在光纖中長距離傳輸，會引起光信號的功率衰減，傳輸頻率漂移、相位失真，光信號色散效應同樣也會引起光信號畸變；光信號到達接收端，接收光器件仍然要引起非線性失真，由光電轉換後的模擬信號進入解調，解調與調製一樣會產生非線性畸變。所以綜合模擬光端機，從輸入信號調製-電光轉換-光輸出-光電轉換-解調這五個過程，都會引起非線形失真，而這些信號畸變失真是固有的，所以也必然是不可消除的，因此模擬光端機傳輸視頻圖象、音頻質量、數據的效果很難達到很滿意的效果。數字式光端機僅只有模數轉換的量化誤差（如1V視頻信號12bits時僅為2.5mv），不足以引起信號畸變。

4、 多路信號同傳引起的交調失真 在現場監控應用中，用戶可能有許多各種信號，如視頻圖像、音頻、數據、以太網、電話或其它用戶自定義的信號，每種信號分別用一對光端機來傳輸，必然價格昂貴，所以為了提高光纖的利用效率，降低成本，必須的各種信號在光端機進行復用，以便在一對或一根光纖上傳輸。對調頻、調幅、調相光端機來講，傳輸10/100M以太網信號或多路電話等高速信號是難以做到的，將多路視頻或音頻信號混合調頻、調幅、調相在某一載波上必然會引起各種鏡像、交調干擾。所以市場上不乏很多著名國外品牌的調頻、調幅、調相光端機多路視頻、音頻、數據同傳時經常出現相互干擾的現象，這些不穩定的現象都是模擬調製技術長期以來一直所固有且難以解決的問題和缺點。所以模擬光端機傳輸信號容量有限，一般不會超過4路信號同傳。而數字光端機傳輸的是數字信號，很容易進行大容量復用並且不會出現相互干擾。如深圳市南華偉業科技有限公司的全數字光端機，最多可以實現128路視頻、音頻、數據、以太網、電話在同一根光纖上傳輸而無任何交調干擾。

5、 穩定性不同 模擬調製光端機由於採取載波調製方式，載波及光頭很容易受環境溫度影響。出現傳輸質量隨環境變化而變化的缺點。正因為這種缺點，對一些大型、重要工程來講，模擬光端機的維護成了很令人頭疼的問題，由此也給很多工程承包商或業主帶來了很大不滿。所以對一些重要的工程選用數字光端機是一種明智的選擇。

6、 模擬視頻光端機與數字光端機價格不同 由於體系結構不一樣，模擬光端機與數字光端機的價格略有不同，一般來說，單路視頻、音頻、數據數字光端機較單路模擬光端機價格稍高，四路以上視頻、音頻、數據數字光端機相反比模擬光端機便宜得多，而傳輸後的視頻效果遠高於模擬產品。所以，數字光端機的性價比要高於模擬視頻光端機。 [1] 常見問題編輯 以數字光端機為例子，以下情況以四路視頻一路反向數據光端機為例，其他機型 原理同。

1. 無視頻圖像，也無法對雲台控制

可能故障原因： ·視頻沒有輸入，數據線沒有接通。 測試方法：當視頻信號接入發射光端機時，相對應的視頻通道指示燈會亮，如不亮，說明視頻沒有正常輸入，檢查數據線的接法是否正確，如是485數據，請接1號接線柱（485A）和2號接線柱（485B）。 ·光纖線路不通或衰減太大。

測試方法：用光功率計可以直接測出光纖線路通斷及衰減情況。實測光功率如在－4dB—－21dB以內為正常。在不使用光功率計的情況下，可以通過觀察光端機指示燈的狀態識別線路通斷，在發射光端機不加任何視頻信號時，如果接收光端機所有的狀態指示燈均亮，則說明光纖線路不通或衰減太大，正常情況為如果發射機第一路接入視頻（指示燈亮），光纖線路正常連通時，接收機第一路的視頻指示燈也同時亮，其餘燈不亮，同時也說明光端機自身工作正常。 ·兩端光端機沒有正常供電。 測試方法：檢測供電情況。 ·發射機和接收機顛倒 測試方法：發射機為T，視頻入為VIDEO IN，接收機為R，視頻出為VIDEO OUT。

2. 有視頻圖像，但無法對雲台控制

可能故障原因： ·光纖線路衰減到達臨界值。 測試方法：用光功率計檢測，如果衰減在20dB以上，或光功率計測量值為－20dB左右。 ·解碼器的撥碼地址是否和主控設備所選擇的地址選擇一致。 測試方法：參照說明書，對照解碼器撥碼與主機選擇通道是否一致。 ·主控設備的協議是否選擇和解碼器一致。 測試方法：參照說明書，檢查協議是否一致。 ·檢查數據線是否接反。 測試方法：485的A和B以及TD總線的MS和GND是否接反，參照說明書的數據口定義。

前端數據線的距離超過150米。 測試方法：檢查前端監控點光端機距離解碼器的距離是否超過150米，如數據線過長，很可能會造成帶載能力不夠。 ·一對光端機所接解碼器過多。 測試方法：一對光端機所帶解碼器的數量不應超過光端機的視頻路數。

3. 視頻圖像出現花屏現象

滾屏、黑色條紋干擾、花屏等現象　可能故障原因： ·光纖線路衰減太大，可用光功率計測量。 測試方法：用光功率計檢測，<－18dB為正常。 ·光端機受到強信號源的干擾，如強電場、磁場等。 測試方法：確認現場周圍是否有這樣的干擾源，挪動地點調試。 ·光端機電源故障。 測試方法：更換電源調試，並加裝穩壓電源，在主控室內，有條件的情況下，請加裝UPS電源。

4. 數據控制時有時無，或雲台自動旋轉

（485數據接口） 可能故障原因： ·485阻抗匹配不好，帶載過多或控制線距離過長（超過150米）或沒有按照總線制布線。 測試方法：由於485協議對阻抗匹配的要求很高，所以在很多工程現場，由於施工布線的不同，阻抗匹配也不完全相同，請儘量採用總線方式連接解碼器，如選用星型接法，建議加裝TC-3001的485隔離器。

5. 某一路或幾路視頻圖像沒有，但可對雲台控制　可能故障原因： ·輸入視頻信號不正常。 測試方法：檢查發射光端機相對應的視頻輸入通道指示燈是否亮，如果視頻信號輸入正常，則對應指示燈會亮，如指示燈不亮，則說明前端信號源存在問題。

6.光端機接多個解碼器時，某些不能動可能故障原因： ·不能動解碼器控制線接錯。 測試方法：檢查控制線。 ·不能動解碼器撥碼設置錯誤。

應用範圍

數字光端機經過多年的發展，已經成為繼音頻之後的一個重要的交流方式，已經成為提高辦公提高效率的重要技術手段，並在很多方面擁有成熟的應用：　遠程商務會議應用 普遍意義上的視頻會議應用，支持公司在商務活動猛增的情況下，逐步利用視訊會議方式組織部分商務談判、業務管理、產品展示、遠程業務指導和遠程公司內部會議等。

遠程教育應用 利用視頻會議系統開展教育教學活動，使更多、更大範圍的學生能夠聆聽優秀教師的教學。另外，遠程培訓的應用在各大企業中也越來越受到關注，政府、行業和企業內部組織員工通過Internet或局域網開展網上學習、在線培訓、調查、交流等活動，同時也可以滿足企業組織各種考試、競賽和績效考核等。

遠程醫療應用 利用視頻會議系統業務實現中心醫院與基層醫院就疑難病症進行會診、指導治療與護理、對基層醫務人員的醫學培訓等。高質量的視頻會議使醫生、護士在不同地方同時協同工作成為可能。

項目協同工作應用 也是進行遠程項目管理的非常好的工具，突出特點是資源共享。項目組的成員能進行遠程協作，使地理上分開的工作組以更高的速率和靈活性組織起來。

政府行政會議應用 視頻會議系統是一種現代化召開會議的多快好省的方法，它可使上級文件內容即時下達，使下級與會者面對面地討論和深刻領會上級精神，使上級指示及時得到貫徹執行。

視頻通信如此廣泛的應用，使得基於視頻的統一通信系統能夠輕鬆地在這些成熟的領域進行普及，以視頻來拉動統一通信平台的銷售，可以大大降低市場推廣和客戶教育的成本，從而引領統一通信業務走向一個新的高度。因此，以視頻為核心，以語音、IM、呼叫中心等其他應用為增值業務點，將會是中國的統一通信市場最為理想的發展模式。

安防工程應用，數字光端機包含多種型號，HPN視頻光端機還可以提供反向數據，左右一種常規監控手段，視頻光端機正越來越廣泛的應用到安防工程項目中。

產品特性

●數字非壓縮傳輸

●視頻採用8位數字編碼

●彩色圖像信號

●高質量實時傳輸

●10 Hz -24 kHz 聲音頻寬

●完全兼容NTSC, PAL,SECAM制式圖像

●可傳輸RS232, RS485, RS422標準數據

●可同時傳輸以太網信號

●指示燈能幫助對系統故障做出快速診斷

●在各種戶外條件下的高可靠性

●支持網管功能

●安裝簡易，無需調節

注意事項

（1）光端機的使用中要保證連續、正常供電 光端機的激光器組件和光電轉換模塊最忌瞬時脈衝電流的衝擊，因此不宜頻繁開關機。在光端機集中的中心前端機房與1 550 nm光發射機光放大器設置點應配置UPS電源，以保護激光組件，使光電轉換模塊免受脈衝大電流的損害。

（2）光端機的使用中要保持有一個通風、散熱、防潮、整潔的工作環境 光發射機的激光器組件是設備的心臟，對工作條件要求較高，為了保證設備正常工作，生產廠家在設備內設置了製冷、排熱系統，但當周圍環境溫度超過允許範圍時，設備就不能正常工作，因此在炎熱的季節，當中心機房發熱設備多，通風散熱條件又差時，最好安裝空調系統以保證光端機正常工作。

光纖纖芯工作直徑為微米級，細小的塵埃進入尾纖活動接口內就會阻擋光信號的傳播，引起光功率大幅度下降，系統信噪比降低，這類故障率約為50%，因此機房的清潔衛生也很重要。

（3）光端機的使用中要運行監測與記錄 光端機設備內設置有微處理器，監測系統內部工作狀態採集模塊的各種工作參數，並通過LED和VFD顯示系統直觀顯示，為了及時提醒值機人員，光發射機內設置了聲光報警系統，維護人員只要根據運行參數確定故障原因，並及時進行處理，就能保障系統正常運行。