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光端机的基本知识
发布时间:2011年06月20日 点击次数:
一、什么是光端机?
光端机是光通信系统中的传输设备,主要是进行光电转换及传输功用。一般用于电信、电力、监控、工业控制、视频传输等功能。目前在高速公路、交通、电子警察、监控、安防、工业自动化、电力、海关、水利、银行等领域,视频、音频、数据、以太网、电话等光端机已开始普遍大量应用。
 
二、光端机的分类
(一)按应用领域分
1.监控用光端机:
用来传输视频信号(如普通摄像机输出的就是视频信号),并同时能辅助传输音频、控制数据、开关量信号和以太网信号,主要应用于高速公路、城市交通、社区安防以及需要监控的各个领域。常说的光端机指的就是用于监控系统用来传输视频、音频、数据、以太网、电话等综合信息的光端机。
2.广电用光端机:
用来传输射频信号,其端机非点对点传输,它在光路中直接做分支,可由一个发射机对多个接收机,主要应用在有线电视的光传输领域;
3.电信用光端机:
其端机每个基本通道为2M,又俗称2M端机,每个2M通道可传输30路电话或传输2M带宽的网络信号,它只是一个固定带宽的通道,用途主要取决于和光端机相连的配套设备,其支持的协议为G.703协议,主要应用于固定带宽的电信光通讯领域。
(二)按信号处理技术分
1.模拟光端机
模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图象信号。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后,再进行电-光转换,光信号传到接收端后,进行光-电转换,然后进行PFM解调,恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术,其传输距离能达到50Km或者更远。通过使用波分复用技术,还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输,满足监控工程的实际需求。这种模拟光端机也存在一些缺点:
a)生产调试较困难;
b)单根光纤实现多路图象传输较困难,性能会下降,目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输4路图象;
c)抗干扰能力差,受环境因素影响较大,有温漂;
d)由于采用的是模拟调制解调技术,其稳定性不够高,随着使用时间的增加或环境特性的变化,光端机的性能也会发生变化,给工程使用带来一些不便。
2.数字光端机
由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势,所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样,光端机的数字化也是一种必然趋势。目前,数字视频光端机主要有两种技术方式:一种是MPEG II图象压缩数字光端机,另一种是全数字非压缩视频光端机。
图象压缩数字光端机一般采用MPEG II图象压缩技术,它能将活动图象压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术,它能大大降低信号传输带宽。
通常所说的光端机就是传输视频的全数字非压缩视频光端机。全数字非压缩视频光端机采用全数字无压缩技术,因此能支持任何高分辨率运动、静止图像无失真传输;克服了常规的模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同时传输时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性不高等缺点。并且支持音频双向、数据双向、开关量双向、以太网、电话等信号的并行传输,现场接线方便,即插即用。
数字光端机的原理是将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理,再将这些数字信号进行复用处理,使多路低速的数字信号转换成一路高速信号,并将这一信号转换成光信号。在接收端将光信号还原成电信号,还原的高速信号分解出原来的多路低速信号,最后再将这些数据信号还原成图像、语音以及数据信号。
 
与传统的模拟光端机相比,数字光端机具有明显的优势:
1)传输距离较长:可达80Km,甚至更远(120Km);
2)支持视频无损再生中继,因此可以采用多级传输模式;
3)受环境干扰较小,传输质量高;
4)支持的信号容量可达16路,甚至更多(32路、64路)。
(三)按容量分
1.PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字系列)光端机是小容量光端机,一般是成对应用,也叫点到点应用,容量一般为4E1,8E1,16E1。
2.SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字系列)光端机容量较大,一般是16E1到4032E1。
3.SPDH(Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy)光端机,介于PDH和SDH之间。SPDH是带有SDH(同步数字系列)特点的PDH传输体制(基于PDH的码速调整原理,同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术)。
(四)按传输介质分
1.单模光端机
单模光端机就是用单模光纤进行传输的光端机。
2.多模光端机
多模光端机就是用多模光纤进行传输的光端机。
 
三、光端机的技术指标
1.带宽
光端机的带宽(Bandwidth)是指光端机的实际可正常工作的频率范围。单位通常是Hz(赫兹)。通常,这个范围越大,就说明光端机的理论适应性能越强。例如,某视/音频光端机的视频带宽是2Hz~10MHz,音频带宽为40Hz~20KHz,体现了较强的动态范围宽度。
2.信噪比
光端机信噪比是指光端机音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出的噪音强度之间的比率,通常以S/N表示,一般用分贝(dB)为单位。信噪比越高表示音频质量越好,一般音频光端机的信噪应该在60dB以上。
3.误码率
误码率(BER:bit error)是衡量数据在规定时间内数?音频双向光端机的误码率应该在:(BER)≤10E-9。
4.信号电平
信号电平是指设备输出信号和输入信号的功率比然后取对数值,通常用P表示,P=lgP2/P1。
5。信号阻抗
光端机信号阻抗是指输入信号的电压与电流的比值。单位通常是Ω(欧姆)。由于单位是欧姆,所以同样适用于欧姆定律,即在相同电压下,阻抗愈高将流过愈少的电流,阻抗愈低会流过愈多的电流。常用的是75Ω。
6.平均图像电平APL(average picture level)
有些工程中遇到的这么一个问题:视频信号经过光端机传输,当画面中有大面积的白色时(如摄像机被强光照射时)监视器上的画面就会水平抖动,这就是因为视频光端机的APL范围太窄,当图像信号中有大面积白色时,每行图像信号中的直流分量增大,APL将会升高,从而造成行同步信号幅度减小或丢失,监视器无法检测到行同步而发生画面抖动。所以要求APL范围足够宽。当APL低时图像就暗;当APL高时,图像就亮。
7.全双工和半双工
全双工即Full duplex Communication,是指在通信的任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟,这对那些不能有时间延误的交互式应用(例如远程监测和控制系统)十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器,同时,需要2根数据线传送数据信号。(可能还需要控制线和状态线,以及地线)。
半双工即Half duplex Communication,是指在通信过程的任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在。采用半双工方式时,通信系统每一端的发送器和接收器,通过收/发开关转接到通信线上,进行方向的切换,因此,会产生时间延迟。收/发开关实际上是由软件控制的电子开关。
8.SMT表面贴装技术
SMT就是表面组装技术(表面贴装技术)(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT有何特点:
组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。
9。微分增益(DG)
微分增益:微分增益是指色度信号的幅度变化随有关亮度信号幅度变化的函数关系,它对图象的影响是彩色饱和度(饱和度指颜色的纯度,即鲜艳度)的变化。简单的说:微分增益是亮度信号幅值的变化对彩色饱和度的影响。DG用%比表示如HOE8613的微分增益:< 2%(典型值)
10.微分相位(DP)
微分相位:微分相位是指与色度有关的亮度信号幅度变化所引起的彩色载波分量的相位变化。在NTSC系统中,彩色信号矢量角的变化代表了色调的变化,所以微分相位对信号的影响是很严重的。而PAL系统因为采用了逐行倒相技术,所以自身补偿作用使得用色饱和度的变化代替了色调的变化。总的来说,微分相位是用来描述亮度信号的幅度变化对彩色色调(即颜色的冷暖)影响的一个参数。DP用°表示。如HOE8613的微分相位:< 2°(典型值)。
11.采样率
采样率(也称为采样速度或者采样频率)定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,它用赫兹(Hz)来表示。采样率越高还原性越好。按照奈奎斯特采样定律,要真实地还原信号,其采样频率至少应该是信号频率的两倍。目前采用的基本都是8bit/13.5MHz、8bit/16.5MHz、8bit/18MHz、10bit/27MHz。
12.1U、3U、4U机箱
U表示机箱的高度,1U=4。45cm(外型尺寸:485mm(长),250(宽),45mm(高),3U=13。35cm,4U=17。80cm。
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