视频光端机浅析

【摘要】“可以说，将模拟信号进行数字化处理后再进行传输是光端机技术质的飞跃发展。视频光端机的作用就是把1到多路的模拟视频信号通过各种编码转换成光信号通过光纤介质来传输的设备，传输频带宽，理论可达30亿兆赫，通讯容量大，非常适合视频信号传输，目前监控光端机可实现在一芯光纤上同时传输128路实时非压缩广播级图像。”

【关键词】光端机；视频光端机；红脉；HM-C2V两路光端机

从上个世纪80年代末模拟光端机开始进入中国应用，到2001年开始数字光端机的出现；演绎了经济发展带动科学技术进步，科学技术推动经济发展的过程。最新一代光纤视频传输设备借助于光学传输单元内部的一个模-数转换器或数字信号编码器（编码/解码器），对于输入的模拟基带视频信号（来自CCTV摄像机视频、音频、数据、开关量、以太网等）采用数字解码技术进行处理。然后数字信号又调制到LED或激光发射器上，通过光纤传输到光接收单元，在这里先前的数字信号被一个内部的数-模转换器重新转化为模拟基带视频信号。这样，系统在电气上完全透明地将光发射器的视频输入通过光纤发送到了光接收单元的视频输出，并且能够直接匹配目前使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV摄像机。

可以说，将模拟信号进行数字化处理后再进行传输是光端机技术质的飞跃发展。视频光端机的作用就是把1到多路的模拟视频信号通过各种编码转换成光信号通过光纤介质来传输的设备，光端机的优点首先信号损耗小；噪波与失真小；传输质量高；适合远距离传送。目前监控光端机可以将图像、数据以及语音等信号无中继传输100公里。其次它抗干扰能力强，对于雷击，电磁辐射它不受影响，这是铜轴电缆传输和双绞线传输所不具备的。传输频带宽，理论可达30亿兆赫，通讯容量大，非常适合视频信号传输，目前监控光端机可实现在一芯光纤上同时传输128路实时非压缩广播级图像。

放在光缆的两端，一收一发，顾名思义光端机；所以广义上讲，基于光纤网络用于传输信号的光电转换设备都可以称为光端机.以此分类用于电信上传输信号（也有压缩的视频）的压缩光端机与用于监控和广播电视行业的非压缩的视频光端机。在此我们以视屏光端机为研究对象。视频光端机是一个延长数据传输的光纤通信设备，它主要是通过信号调制、光电转化等技术，利用光传输特性来达到远程传输的目的。光端机一般成对使用，分为光发射机和光接收机，光发射机完成电/光转换，并把光信号发射出去用于光纤传输；光接收机主要是把从光纤接收的光信号再还原为电信号，完成光/电转换。视频光端机作用就是用于远程传输数据。

现在以红脉HM-C2V两路光端机为例：首先将音频信号和视频信号一起送入红脉HM-C2V两路光端发射机，因为它是非压缩数字图像光端机，所以它将模拟视频信号进行A/D变换后和语音、音频、数据等信号进行混合，再通过光纤传输。它用较高的数据速率来保证音视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输质量，达到了广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的；其次混合信号通过光纤送入红脉HM-C2V两路光端接收机，利用光接收机将接收到的光信号通过D/A转化成模拟信号，在经过放大滤波恢复成原始的模拟视频信号；接下来将视频和音频信号一同送入调制解调器，视频信号通过调幅调制方法，音频信号通过调频调制方法，调制成稳定的高频射频振荡信号。最后送入混合器，有线电视信号混合器也称为混频器，混合器是将两套以上的不同频率的射频节目（信号）混合在一起形成一路宽带的射频信号。在有线电视系统前端里混合器是系统信号的集散点，即在混合器输入端集中所有经过技术处理的多频道射频信号，再在混合器输出端将信号输出通过同轴电缆送至用户。至此就完成了整个现场同步转播的传输过程。因为它是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，无延时现象，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。

一、光端机的典型物理接口

BNC接口：BNC接口是指同轴电缆接口，BNC接口用于75欧同轴电缆连接用，提供收（RX）、发（TX）两个通道，它用于非平衡信号的连接；光纤接口：光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、FC等几种类型，它们由日本NTT公司开发。FC是Ferrule Connector的缩写，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用100Base-FX；RJ-45接口：RJ-45接口是以太网最为常用的接口，RJ-45是一个常用名称，指的是由IEC（60）603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8针）的模块化插孔或者插头；RS-232接口：RS-23 2-C接口（又称EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。（目前多用DB9）；RJ-11接口：RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司（Western Electric）开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW这里的x表示“活性”，触点或者打线针。例如WE6W有全部6个触点，编号1到6，WE4W界面只使用4针，最外面的两个触点（1和6）不用，WE2W只使用中间两针（即电话线接口用）

二、简单故障处理

数字视频光端机主要用于传输视频信号，用户在使用过程中可能出现图像不清晰，有雪花的情况，这种情况的出现多半是由于光纤链路衰减过大或前端视频线缆过长受交流电磁干扰所致，首先检查尾纤是否弯折过度了，若过度弯折则打直；其次检查光口和终端盒法兰盘连接处是否连接可靠，法兰磁芯是否破损等；如果没问题再次检查光口和尾纤是否过脏，如果过脏应用酒精和棉花清洁待干后再插入；最后检查视频传输线路是否有会引起电磁干扰的物体，如果有去掉干扰。还有可能就是根本没得视频信号，这时我们就按照光端机的视频指示灯来做检查，（1）如果POW指示灯亮标示电源已接上并且工作正常；如果POW指示灯不亮，标示电源没有接上或是电源已损坏；（2）LOF指示灯亮标示光线路接收正常；如果LOF指示灯不亮标示光线路接收不正常；（3）分路指示灯亮标示本路视频发送或是接收正常；如果指示灯不亮标示本路视频没有接入光端机或是没有接收到视频数据；（4）TX指示灯闪烁标示RS485数据发送指示，闪烁标示有数据发送；（5）RX指示灯闪烁标示RS485数据发送指示，闪烁标示有数据接收；（6）接收端通道指示灯亮则检查接收端到监视器或DVR等终端设备间的视频电缆是否连接好，视频接口连接是否松动或有虚焊等情况；如果接收端视频指示灯不亮，就检查前端对应通道视频指示灯是否点亮；灯亮的话检查光缆是否连通，光端机以及光缆终端盒的光接口是否松动，如果不亮则检查摄像机是否工作正常，及摄像机到前端发射机的视频电缆是否连接可靠；（7）如果我们观看的视频突然出现了黑屏，我们可以通过以下的方法查明原因；可以先拔下光纤的信号，这时候，如果观看的视频出现了雪花状的视频，我们可以判断出光纤是没有问题的，这时候我们再把光纤接上，同时再观看屏幕的情况，如果屏幕还是黑的，可能就是发射机有问题，我们再来观察发射机的问题，我们还是以前的方法，把信号从光发射机上断开，再连接到一个正常的视频显示器上，如果可以看到视频的画面，就是我们的光端机出现了问题，应该及时更换光端机；（8）铺设线路时视频传输线缆尽量选用屏蔽性好传输质量较好的75-5电缆且应尽量避开交流线路以及其他容易引起电磁干扰的物体。没有控制信号或者控制信号不正常检查光端机数据信号指示灯是否正确。

三、光端机的瞬态干扰的危害及应对措施

1.瞬态干扰的产生：瞬态干扰产生于大型感性负载，如电机、变压器、继电器等设备的开关转换，以及雷电的发生过程中，它往往以静电感应的方式入侵光端机。

2.瞬态干扰的危害：由于它干扰频率高、持续时间短、干扰幅度大（成百上千伏）、它可以烧坏光端机的RS-485接口芯片、主芯片等关键部位，却不留痕迹，尤其是夏季雷雨季节，这种破坏力影响很大，使用户、商家和厂家都十分伤脑筋。

3.应对措施：尽管光端机制造商采用了各种保护手段，如旁路法（自恢复二极管）、吸收法（双向抑制二极管等）、隔离法（光耦隔离），但是仍不能完全消除瞬态干扰造成的破坏，RS-485接口损坏频繁，给用户和厂家都造成很大的压力。

四、视频光端机的日常清洁

通常状况光端机的工作环境相当恶劣，使用时要注意保持光纤头的清洁。光端机对灰尘非常敏感，而由于光端机运输过程中或是客户使用一段时间后，都有可能在光纤口处出现灰尘或杂物造成堵塞，从而影响视频及数据的正常传输，此时可使用工业无水酒精和无尘纸对光纤头进行清洗，避免粘附灰尘。

五、视频光端机的日常监测维护

第一，用视频监控综合测试仪的万用表测量光端机的供电是否正常？一般电源输入是直流5V2A；或者5V3A。第二，测量光端机的光纤输出功率是否正常，发射端发射波长是1310n接收波长1510n，20KM的光端机一般发射功率是-9dBm左右；如果光功率损耗过大，会引起通信异常。第三，测试光端机的视频端口和RS485/RS232通信是否正常。监控综合测试仪发送标准彩色图型条图像信号到视频光端机，监控中心收到视频光端机送来的测试彩色条，说明视频传输部份正常；用仪表的RS485/RS232数据捕捉功能接收光端机的控制信号，如果接收到监控中心发送过来的控制代码，说明光端机的RS485/RS232通信传输正常。第四，光端机的使用中要保证连续、正常供电光端机的激光器组件和光电转换模块最忌瞬时脉冲电流的冲击，因此不宜频繁开关机。第五，光端机的使用中要保持有一个通风、散热、防潮、整洁的工作环境.光发射机的激光器组件是设备的心脏，对工作条件要求较高，为了保证设备正常工作，生产厂家在设备内设置了制冷、排热系统，但当周围环境温度超过允许范围时，设备就不能正常工作，因此在炎热的季节，当中心机房发热设备多，通风散热条件又差时，最好安装空调系统以保证光端机正常工作

视频光端机的技术发展与视频监控行业及整个光纤传输技术的发展是密不可分的。视频光端机进入中国市场已有20多年时间。最早的光纤线路大多是多模，传输距离一般仅有2Km，传输效果差，容易受干扰。随着单模光纤和光端机技术的普及，传输距离可以轻松实现30-40Km。“十二五”发展期间将是光纤宽带接入网发展的关键时期。根据国家的发展要求，三网融合、宽带提速、物联网、节能减排等都将是“十二五”期间光纤宽带接入网发展的重点方向，主要工作包括：积极推进10G无源光网络（PON）、复用型无源光网络（WDMPON）等新技术的试商用，满足每用户100Mbit/s的FTTH（Fiber To The Home，光纤入户）接入，打造全球领先的光纤宽带接入网络；研究和开发能够更好结合物联网的技术和产品，为物联网打造强大的接入承载网络；不断提升绿色环保和节能减排技术，努力使光纤接入网中有源设备的功耗做到国际领先水平。 光端机与其他产品的整合也是将来的一个发展方向。随着光纤和光端机核心芯片的价格降低，光端机的应用越来越广泛，多种安防系统都需要更好的传输技术，客户的需求会进一步的多样化，光端机产品总体要向多业务综合平台发展。总之，数字化、多功能化、智能化、标准化、集成化是当前光端机技术发展的方向。