視頻光端機技術(shù)原理與應用領(lǐng)域

　　目前，安防的視頻監控仍采用同軸電纜作為近距離信號收發(fā)的傳輸介質(zhì);隨著(zhù)IP化的沖擊，TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )傳輸方式也日漸得到應用。但無(wú)論哪些傳輸方式，都無(wú)法滿(mǎn)足現代安防的傳輸需求。光端機作為傳輸介質(zhì)的終端設備，在整個(gè)傳輸中顯得成為重要。

　　光端機分類(lèi)及原理

　　光傳輸系統由三部分組成：光源(光發(fā)送機)、傳輸介質(zhì)、檢測器(光接收機)其中光源和檢測器的工作都是由光端機完成的。光端機就是將多個(gè)E1(一種中繼線(xiàn)路的數據傳輸標準，通常速率為2.048MbPS，此標準為中國和歐洲采用)信號變成光信號并傳輸的設備(它的作用主要就是實(shí)現電-光和光-電轉換)。光端機主要有模擬光端機和數字光端機兩種：

　　1、模擬光端機

　　模擬光端機采用了PFM調制技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸圖像信號，是目前使用較多的一種。發(fā)射端將模擬視頻信號先進(jìn)行PFM調制后(一般有調頻、調相、調幅幾種方式，從而把模擬光端機分成調頻、調相、調幅等幾種光端機)，再進(jìn)行電-光轉換，光信號傳到接收端后，進(jìn)行光-電轉換，然后進(jìn)行PFM解調，恢復出視頻信號。由于采用了PFM調制技術(shù)，其傳輸距離很容易就能達到30Km左右，有些產(chǎn)品的傳輸距離可以達到60Km，甚至上百公里。并且，圖像信號經(jīng)過(guò)傳輸后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非線(xiàn)性失真。通過(guò)使用波分復用技術(shù)，還可以在一根光纖上實(shí)現圖像和數據信號的雙向傳輸。

　　2、數字光端機

　　由于數字技術(shù)與傳統的模擬技術(shù)相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢;所以正如數字技術(shù)在許多領(lǐng)域取代了模擬技術(shù)一樣，光端機的數字化也是一種必然趨勢。目前，數字圖像光端機主要有兩種技術(shù)方式：一種是MPEGII圖像壓縮數字光端機，另一種是非壓縮數字圖像光端機。

　　圖像壓縮數字光端機一般采用MPEGII圖像壓縮技術(shù)，它能將活動(dòng)圖像壓縮成N×2Mbps的數據流通過(guò)標準電信通信接口傳輸或者直接通過(guò)光纖傳輸。

　　由于采用了圖像壓縮技術(shù)，它能大大降低信號傳輸帶寬，以利于占用較少的資源就能傳送圖像信號。同時(shí)，由于采用了N×2Mbps的標準接口，可以利用現有的電信傳輸設備的富裕通道傳輸監控圖像，為工程應用帶來(lái)了方便。不過(guò)，圖像壓縮數字光端機也有其固有的缺點(diǎn)。其致命的弱點(diǎn)就是不能保證圖像傳輸的實(shí)時(shí)性。因為圖像壓縮與解壓縮需要一定的時(shí)間，所以一般會(huì )對所傳輸的圖像產(chǎn)生1-2S的延時(shí)。因此，這種設備只適合用在對實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)所，另外，經(jīng)過(guò)壓縮后圖像會(huì )產(chǎn)生一定的失真，并且這種光端機的價(jià)格也偏高。

　　非壓縮數字圖像光端機的原理就是將模擬視頻信號進(jìn)行A/D變換后和語(yǔ)音、音頻、數據等信號進(jìn)行復接，再通過(guò)光纖傳輸。它用較高的數據速率來(lái)保證視頻信號的傳輸質(zhì)量和實(shí)時(shí)性，由于光纖的帶寬非常大，所以這種高數據速率也并沒(méi)有對傳輸通道提出過(guò)高要求。非壓縮數字圖像光端機能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量(信噪比大于60dB，微分相位失真小于2，微分增益失真小于2%)，達到了廣播級的傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實(shí)時(shí)的。由于采用數字化技術(shù)，在設備中可以利用己經(jīng)很成熟的通信技術(shù)比如復接技術(shù)、光收發(fā)技術(shù)等，提高了設備的可靠性，也降低了成本。

　　光端機應用領(lǐng)域分析

　　視頻光端機進(jìn)入中國市場(chǎng)已有20多年時(shí)間。視頻光端機最早的應用主要集中在公安、軍隊、政府等資金情況較好、對視頻業(yè)務(wù)有迫切需求，以及要求較高傳輸效果的行業(yè)。隨著(zhù)國產(chǎn)光端機隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟和完善，許多領(lǐng)域迫切應用到：

　　平安城市

　　眾所周知，平安城市項目是一個(gè)特大型、綜合性極強的管理系統，其涉及面非常廣，不僅需要滿(mǎn)足城市治安管理、交通管理、應急指揮等需求，還要兼顧災難事故預警、安全生產(chǎn)監控等方面對圖像監控的需求，同時(shí)還需考慮已建立網(wǎng)絡(luò )的政府機關(guān)、單位、企業(yè)等區域的系統聯(lián)動(dòng)需求，與報警、門(mén)禁、對講等配套系統的集成以及與廣播系統的聯(lián)動(dòng)等。在平安城市項目中，視頻光端機所占份額微乎其微，但工程巨大，在一些大型項目中視頻光端機的采購額可達到三、四百萬(wàn)元。

　　高速公路

　　在眾多省份的高速公路項目中都出現了超過(guò)200公里的長(cháng)距離機電工程標段，這些項目中均需采用大量的視頻光端機。所以，就單個(gè)工程而言，光端機的采購量超過(guò)二、三百萬(wàn)已是隨處可見(jiàn)。盡管視頻光端機在高速公路機電工程建設費用中所占的比例仍然很小，但是它的作用不可小視。視頻光端機的產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量直接影響到整個(gè)監控系統的運行，因此，無(wú)論是甲方還是系統集成商對視頻光端機的選擇都非常重視。

　　高速公路領(lǐng)域歷來(lái)都受到主流視頻光端機廠(chǎng)家的重視，在其中的競爭從來(lái)就不缺少“血腥”，但是，由于在技術(shù)、性能、產(chǎn)能、可靠性、售后服務(wù)等環(huán)節要求較高，決定了這個(gè)行業(yè)必定是重品牌、重技術(shù)、重質(zhì)量、重服務(wù)的，所以能夠進(jìn)入高速公路市場(chǎng)的品牌并不多，視頻光端機市場(chǎng)仍然還是真正有實(shí)力的生產(chǎn)廠(chǎng)家的舞臺。

　　城市智能交通

　　在20世紀80年代末、90年代初以后，隨著(zhù)中國工業(yè)化進(jìn)程的加快，大量人口涌進(jìn)城市，交通問(wèn)題日益凸顯。為了保證城市交通的正常運轉，北京、深圳、上海、南京等城市，都紛紛建立了城市交通監控網(wǎng)。而在當前IP網(wǎng)絡(luò )監控還不成熟的情況下，大多數交通信息都是通過(guò)光纖來(lái)傳輸，視頻光端機在其中舉足輕重。視頻光端機在城市道路監控中，主要用于城市各路口的車(chē)流量統計、交通信號燈的切換、違章車(chē)輛的抓拍、交通事故的監控等等，負責將這些視頻信息上傳到交通監控指揮中心，以保證城市交通的正常運轉。

　　城市軌道交通

　　隨著(zhù)我國城市交通和高速公路建設的快速發(fā)展，對監控系統中的設備要求也越來(lái)越高，由于光纖傳輸具有帶寬大、傳輸距離遠、抗干擾的優(yōu)勢被廣泛應用。光端機由于其諸多傳輸優(yōu)勢，加上這幾年的市場(chǎng)需求猛增，光纜成本大幅降低，已經(jīng)進(jìn)入相對良性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌道。

　　目前，平安城市、城市智能交通、高速公路、城市軌道交通項目是光端機的主要市場(chǎng)。據權威機構預測2010-2015年，中國城市軌道交通市場(chǎng)投資額將達到4159億元，年均復合增速為13.8%，其中，軌道交通至少為20-30億元，同期國內智能交通系統每年約200億元的投資規模，視頻監控產(chǎn)品占比約16%，每年新增市場(chǎng)需求約32億元。