光端机工作原理图

光端机工作原理图

光端机的原理

光端机是用来将光信号和电信号互相转换的一种设备, 它对所传信号不会进行任何压缩. 它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。电信非压缩光端机，就是将多个E1（一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps ，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。 工程应用中一般也把视频光端机称为光端机。

光端机的种类

光端机分3类：PDH ，SPDH ，SDH 。

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。

SDH （Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。

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）。

监控术语的话, 那就是视频光端机, 传输视频为主及其他数据, 音频, 开关量, 以太网电话等信号的光电转换传输设备, 他的本质是:光电转换传输设备; 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.

通常所说的光端机是传输视频的非压缩光端机.

视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.

光端机从模拟走向数字

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。

最早出现的模拟光端机主要是采用模拟调频、调幅、调相的方式将基带的视频、音频、数据等传输信号调制到某一载项，通过另一端的接收光端机进行解调，恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。

把信号调制到光上，通过光纤进行视频传输，通常使用以下几种调制方式：

调幅或强调制系统（AM ）：全模拟系统，光学发射单元内发光二极管（LED ）的亮度或强度随输入视频幅度线性变化。调幅的光信号通过光纤发送给光接收单元，由其将信号转换为模拟基带视频。

调频或脉冲频率调制（FM ）：也是一个模拟系统，射频载波通过输入的视频信号线性调节频率，经过调制的载波又用于光发射单元的LED 或激光发射器，经过频率调制的信号通过光纤发送给光接收单元，由其将

信号转换为模拟基带视频。

AM 视频传输被广泛用于工业安全市场上从低端到中端CCTV 监视及安全应用场合。适用于5.5公里（3.5英里）或更短距离的传输，这样一个系统能够提供的定性视频性能是相当不错的，并且总是能够达到RS-250C 长距离传输的品质要求。但是，AM 视频传输设备仅适合850nm 。多模工作波长这就限制了最大可用传输距离。更显著的是，对于每1dB 的光学路径损耗而言，基于调幅系统的信噪比的线性相关衰减为2dB ，因此，可接受的视频传输质量仅能在相对较短的光缆距离下获得。一些生产商的设备可能在初始安装阶段需要接收机增益调节，从而使安装过程复杂化。最后一点，AM 产品达不到今天ITS 及高端工业安全应用中所需达到的RS-250C 中短距离视频传输技术要求。

FM 视频传输是曾广泛应用于ITS 及高端工业安全市场的传输方式。能够提供极高质量的视频传输性能，通常能达到RS-250C 中距离传输的质量要求并且成本合理。不象AM 设备，FM 产品适用于1330nm 。多模或单模操作，以及1550nm 。单模操作，其典型应用的传输距离可达66公里（42英里）{客户需要可达80KM ｝。

无需为了方便安装而要求用户进行调节。尽管FM 方式能够提供高质量传输，但是其信噪比在更高水平的光衰减，或者更长的传输距离的光缆传输过程中会衰减，并且信噪比与光衰减之间不再是线性关系，因此其性能并不是可以完全预测或保持不变的。

另外，基于调频的系统很难达到RS-250C 短距离传输的技术要求，而且调频视频发射与接收单元也容易受到外界电磁源以及来自蜂窝电话和手机等的无线电波的干扰（EMI/RFI），通常出现在野外或路边环境中。 受技术限制，光端机主要有单路、双路、四路、八路视频及带PTZ 控制数据的光端机，在一芯上传输实现点对点，传输容量严重不足对于具有足够传输容量的光纤造成了浪费，复杂的、大容量、高路数的设备则需要多芯传输；加上模拟视频技术的缺陷带来的易受干扰、易衰减的特点，实现多级中继、级联比较困难，传输业务的单一化（一般只有视频及数据信号），模拟视频传输在应用了粗波分复用也同样受技术条件和波分复用设备价格昂贵的限制，在光纤及光传输设备昂贵的年代许多行业即使有明确的需求也望而却步其应用了。多路信号同传引起的交调失真。

在现场监控应用中，用户可能有许多各种信号，如视频图像、音频、数据、以太网、电话或其它用户自定义的信号，为了提高光纤的利用效率，降低成本，必须将各种信号在光端机进行复用，以便在一对或一根光纤上传输。对调频、调幅、调相光端机来讲，将多路视频、音频或数据信号混合调频、调幅、调相在某一载波上必然会引起各种镜像、交调干扰。所以目前市场上不乏很多著名国外品牌的调频、调幅、调相光端机多路视频、音频、数据同传时出现相互干扰的现象，这些不稳定的现象都是模拟调制技术长期以来一直所固有的缺点。

数字光端机传输的是数字信号，很容易进行大容量复用并且不会出现相互干扰。对于日益发展的市场需求，模拟光端机已经不能适应大容量、多业务（视频、数据、音频、开关量、以太网、对讲、电话等）传输的要求，多路串扰、易衰减、易老化的、售后服务麻烦等问题使得模拟光端机逐渐随着新技术的出现，市场和应用走向了下坡路。

数字光端机的出现解决了模拟光端机所出现的问题。2000年开始通讯技术的发展使得光传输器件技术

和数字视频技术的发展，数字光端机开始走向了市场及行业的应用。随着数字光端机和模拟光端机的的对比发展，慢慢数字光端机开始逐渐代替模拟光端机，到目前为止已经形成了模拟光端机和数字光端机二八分天下的局面。相信不久的将来模拟光端机只能成为监控史上的一个名词。如果说早期模拟光端机是国外光端机厂商带来的最早的传输市场，那么数字光端机可就是国内和国外竞力，国内厂商优势与国外厂商的一个过程。

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。数字光端机解决了模拟光端机的传输容量少、业务能力少、信号易衰减、易串扰等缺点，优势突显：传输容量大、业务种类多，单纤传输容量可达几十路上百路非压缩视频，传输的业务也多样化的传输视频、音频、数据、以太网、电话信号、开关量等各种信号。这样节省了光纤，也提高了光纤带宽的利用率，提高了性价比；信号质量的提升到更高的层次，视频图象的信噪比在10bit 编码量化下可达到67~70db，远远超出了远距离下模拟信号的50~60db的参数指标。在级联技术应用了更是得心应手于模拟光端机。

当我们讨论数字解码视频传输设备时，评价产品与产品之间的性能时所需考虑的性能参数是系统所使用的数字位数。数字位数从根本上定义了系统的电气动态范围以及端到端的信噪比，并且是视频传输性能的主要影响因素。现在任何一个分辨率为6位的系统从技术上讲都是落后的，不能代表目前的最高技术水准，这样的系统肯定会产生图像上可见的非自然信号以及视频衰减。有鉴于此，在一个数字解码视频传输系统中所采用的比特数最少应为8位。8位的分辨率或解码能力能够使视频传输品质满足或超过RS-250C 短距离传输或真正的视频传播质量要求。

采用数字非压缩技术、10位数字式视频编码技术（10bit ）和15Mhz 采样频率技术使得视频数字化过程时的数字采样点的表示更为精确, 得到的图像效果更逼真, 更加完美。

光端机的传输距离

传输距离是指光端机实际可传输光信号的最大距离。这是个标称数值，它取决于设备和实际环境等多种因素, 双纤的光端机一般可传输1到120KM, 单纤的一般可什么1到80KM 。

光端机现在出现电话光端机，其目的是通过光纤来传输电话语音的光通信设备，设备可通过一对光缆传输1-720路电话，是远距离传输电话，屏蔽机房，电话超市，小区放号的最佳选择。

光端机接口类型

光端机的典型物理接口如下：

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 接口通常用于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-232-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）

PDH 光端机介绍

PDH 光端机是以超大规模集成电路构成的120路光电合一传输设备。可提供4个E1，。适用于小容量交换机组网、用户环路网，移动通信（基站）、专网、DDN 网等。特点是体积小，使用方便。

主要特点

采用超大规模集成芯片，具有功耗低，可靠性高的特点。

提供E1的远端环回测试功能，维护方便。

120提供4个E1通道；

具有完备的告警功能，可显示本端和远端告警。

告警信息（包括掉电告警）可通过网管通道上报到对端。

采用收发一体光器件，工作性能稳定可靠。

整机单板设计体积小巧，使用方便。

光端机品牌

国外部分品牌（排名不分先后）：

AB 、AD 、BIC 、OSD 、OPTELECOM 、英飞拓、子午线、西门子、阿尔卡特、雅图等。

国内部分品牌（排名不分先后）：

蛙视、中威、微创、博康、邮科、GVT 视拓，新创、诺龙、庄诚、华龙、来特威、天地伟业、北网通信等。

视频光端机的选型

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模拟信号; 数字信号<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模拟光端机。 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。现在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*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。目前应用最广的只有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*的连接。SC 连接头是插拨式的，多次插拔之后连接头的可*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。