光端机系统原理

光传输系统由三部分组成：光源（光发送机），传输介质、检测器（光接收机）。

按传输信号划分，可分为数字传输系统和模拟传输系统。

在模拟传输系统中，是把输入信号变为传输信号的振幅（频率或相位）的连续变化。光纤的模拟传输系统是把光强进行模拟调制，其光源的调制功率随调制信号的幅度变化而变化。但由于光源的非线性较严重，因此其信噪比、传输距离和传输频率都十分有限。

数字传输系统是把输入的信号变换成“1”，“0”表示的脉冲信号，并以它作为传输信号。在接受端再把它还原成原来的信息。这样光源的非线性对数字码流影响很小，再加上数字通信可以采用一些编码纠错的方法，且易于实现多路复用，因此数字传输系统占有很大的优势，并在很多地方得到了广泛的应用。

视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的，视频光端机就是把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，又分为模拟光端机和数字光端机。

光端机模拟光端机

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，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。

光端机数字光端机

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。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。

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。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、128路）。

●视频采用8位数字编码

●彩色图像信号

●高质量实时传输

●10 Hz -24 kHz 声音频宽

●完全兼容NTSC,PAL,SECAM制式图像

●可传输RS232,RS485,RS422标准数据

●可同时传输以太网信号

●指示灯能帮助对系统故障做出快速诊断

●在各种户外条件下的高可靠性

●支持网管功能

光端机视频特性

视频接口数：1-32路视频

视频接口形式：BNC

信号制式： PAL/NTSC/SECAM

标称输入输出电平： 1Vp-p

视频输入/输出阻抗: 75Ω不平衡)

视频输入/输出电压: 1VP - P(峰- 峰值)

视频带宽：8MHz

视频采样：15MHz高速采样

微分增益：（10%-90%APL） DG <1%( 典型值)

微分相位：（10%-90%APL） DP <0.7o( 典型值)

视频信噪比 (加权)：S/N ≥ 70dB （最大光学链路损耗时）

色亮度延时差10ns（典型值）

色亮度增益差：±10%（典型值）

注：支持正向、反向、双向视频。

光端机数据特性

数据通道数：1路反向数据

接口类型：RS232/RS485/RS422/ Manchester码

数据接口端子：标准工业接线端子或RJ45

接口信号： RS-232、RS-422、RS-485 、曼码/ Biphase、开关信号

接口特性： 满足ITU-T V.24标准

连接方式： DCE

码速率： 0～256Kbps

误码率：≤10-9

注：支持正向、反向、双向数据。

国外部分品牌（排名不分先后）：

NTK、INFINOVA、ANV、BOLY、Diview、BIC、CWY、STV、MRD、OSD、OPTILINKS、PELCO、OPTELECOM、Meridian（子午线）、Siemens （西门子）、Alcatel（阿尔卡特）、雅图、Zbang opticfiber等。

国内部分品牌（排名不分先后）

光翔(OFC)、邦联通信、拓宾（TUOBIN）、 光网视（ONV）、欧林克、恩迈斯、英飞泰克、AOPRE（欧柏）、成都哈雷、、安特视讯、博宇（boyu）、讯维、海天星科技（AV-HTX）、惠智光达、安格视、蓝海为（RHW）、天为电信、蛙视（VORX）、北京安邦新创、视桥光网、兆维、中威、微创、华飞时代、博康、新创、诺龙、庄诚、华龙、来特威、微迪、欧迈特、OPT奥普泰、天翼讯通、天地伟业等。

如何选择合适的视频光端机的问题就摆在了大家面前，在此，谨就多年的行业经验与有意于视频光端机选型应用的读者共享。光端机选购注意事项：从发送到光纤上的信号来分，光端机可分为基于模拟技术的模拟光端机和基于数字技术的数字光端机。模拟光端机其工作原理不外乎调制解调、滤波和信号混合等。不论是LED 还是LD，其光电调制特性都不是线性的，在信号传输过程中难免出现失真、干扰等模拟处理中不可避免的问题，且在大容量传输和多业务混合传输方面有难以克服的技术难点。

数字光端机的情况就不同了，光纤中只有“有光”和“无光”两种状态，因而对光源的线性要求不高或几乎没有要求，从而避免了信号在处理过程中的损失。另外，数字光端机比较容易实现多通道、多种信号的混合传输。由于都只转换为数字信号，借助TDM（时分复用）技术就能很容易地实现多通道多种信号的传输。已有光端机生产厂商能够做到在一个波长通道上一次传输10路非压缩实时视频图像。

光纤网络拓扑方式，光纤网络拓扑方式决定了视频光端机类型。根据光纤传输网络拓扑型式除可选择传统的点对点传输光端机外，还有节点式和环网式光端机可供选择。节点式视频光端机将前端各节点组成链网或树型网络，节点机在每个节点首先将信号接收下来，转换成电信号，再和本地节点的信号交换复用，光电转换后采用WDM技术复用到一条光纤上传输。在每个节点不进行模数转换，降低了信号衰减。

环网式光端机将各主要节点连成环网，并且通过光分支的型式还可以有星型分支，可以做到网络拓扑的随意性，做到全网信息的共享等许多独特的功能。多模或单模光缆，光纤网络是由多模或单模光缆组成，这就决定了选用多模端机还是单模端机。如果新建项目，建议优先使用视桥光网综合业务光端机，单模光纤和单模光端机。相对于多模光纤，单模光纤传输距离更远、信息容量更大、速度更快。

光口连接型式，视频光端机与光纤网络的连接头可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT 等型式，按光纤端面形状分有FC、PC（包括SPC 或UPC）和APC 等类型。应用最广的只有FC、SC 和ST 三种。一般长距离或大容量通信大多使用FC或SC 型连接器，其优点是插入损失小、安装容易、稳定性高。其中又以FC连接头更好，由于它采用螺纹紧固，能提供稳定可靠的连接。SC 连接头是插拨式的，多次插拔之后连接头的可靠性会降低。短距离信号传输则较多用ST 型连接器，且多用于多模系统，因为其精度要求不高，成本也就较低。

用户在选择数字视频光端机时应注意它的视频带宽和APL范围。视频带宽要足够宽，视频带宽不足，监视画面细节部分就不够清晰，水平分辨率就低，严重的甚至出现色彩失真或丢失；APL，即图像平均电平，一个测量平均视频亮度电平并表示为最大的白电平的百分比的方法。当APL低时，图像就暗，当APL高时，图像就亮。同时还要注重视频光端机厂家的售后服务。

高清光端机是在普通数字视频光端机的基础上面演化而来的，采用H.264编码方式，一般情况下采用SDI接口。

光端机，就是光信号传输的终端设备。由于目前技术的提高，光纤价格的降低使它在各个领域得到很好的应用，因此各个光端机的厂家就好比是雨后春笋般发展起来。但是这里的厂家大部分技术并不是完全成熟，开发新技术需要耗资和人力、物力等，这就产生厂家多是中小企业，各品牌也先后出现。但是质量上还是差不多的，国外的光端机好但是价格昂贵，因此，国内厂家把生产光端机转型出路了，用来满足国内的需要。

级联光端机应用范围虽没其它类型光端机广泛，但在电“平安城市”、智能交通、铁路、高速公路、公路隧道、社会治安监控、智能交通系统（ITS） 等方面都有应用。