光端机的选择和使用 - 传播研究 - 福建省广播影视集团
光端机的选择和使用
责编: 时间:2008-10-30 08:52:36来源: 点击数： 900
光端机刚进入安防领域时，称得上是当时的新贵。由于那时光纤通信的应用还未普及，别说行业内许多人没有看到过光端机，只怕没听说过的人也不在少数。那时候的光端机是十分昂贵的，因此也显得十分神秘。当然，它的性能优劣也大多是在传说中评论而已了。光端机有了这样的出场，必然会披挂上时代的装束。比如，当时的光端机多是多模产品，采用ST活动连接器，多为模拟传输产品，而所有这些特征正代表着当时光纤传输技术的一种典型应用的水平。后来，特别是到了二十世纪九十年代，光纤传输在电信领域得到了广泛的应用，有力地促进了光纤通信的迅猛发展。在目前的电信行业，单模光纤基本上取代了多模光纤，发光源及接收器的发展则表现在小型、节能、高速和高灵敏等方面，光无源器件则从原来单一的光纤连接器（分固定连接器和活动连接器）迅速发展成一个大家族，有耦合器、准直器、WDM、CWDM、DWDM、环形器、隔离器、色散补偿器、光开关等，关注的指标也不仅仅是光的衰减，而是还有回波损耗、光波长、光色散、光特性与光偏振的相关性等，就是在传输方式上也基本上放弃了模拟传输（除光纤CATV是为了与以前的系统兼容外），而全部采用了数字传输方式。但是，回顾光端机在安防领域的发展，情况就大不一样了。到上个世纪末，应用于安防领域的光端机基本上没有变化，有的也只是小型化或功能强化（将原来需要几套光端机才能实现的功能由一套光端机来完成）。直到最近几年，光纤数字传输技术才开始进入到安防领域。
一提到光端机，可能就会让人想起传输距离远、保密性强、抗干扰能力强、传输性能好、容量大等优点，当然也不会忘记价格高这个特点。不管光端机有什么优缺点，它在系统中其实就是充当一段线缆。比如，将远端的视频信号传送到中心，而将中心的控制信号传送到远端等。可正是光端机这种看似简单的用途和其历史形成的掩盖其庐山真面目的神秘面纱，致使人们在选择和使用光端机时常遇到一些实际上可以避免的困难。为了使光端机得到更好更广泛的应用，这里就这些方面谈一下本人对光端机的一些粗浅认识。
一、建设什么样的光纤网络
要使用光端机，首先得有光纤网络。那么用什么样的光纤比较好呢？如果是在原来的网络上进行扩容，则最好还是选用同样的光纤，除非这样做无法实现预期的功能。如果是一个全新的工程，则最好采用单模光纤。可能有人会问，如果传输距离在5公里以内，甚至只有3公里左右，是不是用多模光纤更好一些？单模光纤由于没有模式色散，能传输更高速的信号和更远的距离，这就是说单模光纤除比多模光纤能传输得远外，还具有更大的传输容量。从另外两个方面说，目前单模光纤的价格已低于多模光纤了，而由于激光器、PIN和APD等在大量使用，这些用于单模光纤传输的有源器件的价格也在不断下降，与相应的多模器件的价格已无明显的差异。还有就是在光纤接续方面，目前用于单模光纤熔接的设备已完全自动化和小型化，且接续效果极好，这样的熔接设备已被广泛使用。因此，以前在小范围的工程中选用多模光纤的理由基本上已经不存在了，更何况现在有很多工程覆盖的范围达几十上百公里，只能选用单模光纤。
如果工程已采用了多模光纤，但要求传输的距离比较远且需要传输的信息又多，是不是必须换用单模光纤呢？其实，只要距离不是太远，目前还是有产品可以解决问题的，这样就不必造成一个工程中使用不同的光纤和设备，给以后的维护带来困难。如通过采用光电两边同时补偿的方法，开发出能较常规多模产品传输距离长近1倍的产品。
二、选用基于哪种技术的光端机
从发送到光纤上的信号来分，目前的光端机可分为基于模拟技术的光端机和基于数字技术的光端机，前者简称模拟光端机，后者则简称数字光端机。模拟光端机可谓是历史悠久了，从各方面对其进行论述的文章也不少了，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，如光纤CATV的发射机中就采用了十分复杂的预失真补偿电路，这个电路几乎要占到发射机成本的一半，目的就是要补偿LD的非线性，从而尽量少产生高次频率成份，避免或减少频道间的干扰。从实际工程中也可以看到，只传输1路视频信号的模拟光端机是能够传输到较远的距离且获得比较好的信号质量，但如果是传输多路视频信号的模拟光端机，其传输距离和信号质量都有较大幅度的下降。是否可以用背靠背中继的方式延长传输距离呢？由于模拟光端机采用的是模拟的传输方式，不可能在中继的位置对前面已引入的噪声进行抑制。结果是若两套同类型的光端机进行这种中继，则信噪比会下降3dB。
数字光端机的情况就不同了。用数字光端机进行传输，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，而只是要求其开关速度。目前最普通的激光器的开关速度也能达到千兆/秒的量级。当光纤传输的速率增高时，接收端的接收灵敏度会下降，这会影响多通道光端机的传输性能。然而，数字光端机是可以进行再生中继的。所谓再生中继，就是在中继点将信号完全还原出来，几乎不产生任何失真，然后再以同样的方式向下传输。由于光纤中只有“有光”和“没光”两种状态，只要不等到接收到的光功率已超出接收灵敏度的范围，要将信号检测且正确恢复出来是可以理解的。这不难从电话通信中得到证实。由于目前的电话网干线传输全部采用了数字传输和数字再生中继技术，不论是在地球的哪两个地方，只要是用有线电话进行通话，话音的质量几乎与市话的相同，有时甚至还会好一些，只是距离越远会引入越长的延时。
数字光端机还有一个特点就是能比较容易实现多通道、多种信号的混合传输。不论是哪种信号，都可以变成数字信号，只不过是信号的带宽（需要传输的速率）不同而已。如未经过压缩的视频信号一般有135Mb/s，音频信号则只有约1.41Mb/s，经过压缩的音频信号可以只有几Kb/s。前面说的是模拟信号，需要经过A/D变换来变成数字信号。如果已经是数字信号，情况又如何呢？如以太网信号可以用125Mb/s的通道进行传输，一个64Kb/s的通道能传输约4个9.6Kb/s的异步数据信号等。由于数字信号只要能在时间上将它们安排下去，就可以在接收端正确地将它们分拣出来，这在数字通信技术里叫TDM技术。这样，如果采用这种TDM技术，就能很容易实现多通道多种信号的传输。如武汉微创公司就已经开发出一种能在一个光波长通道上传输8路视频、8路音频、8路数据和1端口以太网的产品，且能通过适当的适配器借助设备的音频和数据通道实现开关量和普通电话信号的传输。
可见，在小范围或每个点要求传输的信号不多时，可选用模拟光端机，而且最好只用仅传输1路视频的产品。当需要传输的信号多或种类复杂，或传输的距离过长时，选用数字光端机就较好一些。特别是在光纤有限，需要沿光纤插入信号或取出信号时，可以说只有数字光端机才能做到了。
三、确定光纤活动连接器接头类型
光纤活动连接器已有很多种类型了，按连接头结构型式可分为：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，而当前应用最广的结构形式只有FC、SC和ST三种。各种型号的连接器都有自己的特点和用途。一般长距离或大容量通信大多使用FC型或SC型连接器，其优点是插入损失小、安装容易、稳定性高。短距离(≤20km)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。在早期的工程中，几乎全部采用ST连接头，这主要与采用模拟光端机和多模光纤有关。后来，在多路视频光端机广泛应用及数字光端机加入的情况下，如果仍毫不犹豫地选用ST连接头，可能就不合适了。比较理想的选择应该是FC连接头，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，工程中可能会误将光纤接头拨下或拨松，给工程施工带来麻烦。
四、辅助功能的选择
现在，光端机除提供视频信号的传输通道外，还能提供丰富的其它信号传输通道，如音频信号、异步数据信号、以太网信号、开关量信号和普通电话信号等。这些信号都可以用电缆直接连接，只是通过光端机连接能传输更远的距离且减少电缆数量，这时光端机在形式上就成了电缆的简单替代。大多数情况确实如此。如一个简单的RS485或RS422的反向控制信号、一个点对点的双向音频信号、一个三线制的用于上位计算机与电子警察连接的RS232信号等，都能通过光端机简单替代电缆实现连接。可是另一些情况就不同了，如普通电话信号中就有-48V的馈电、一些对讲系统除提供供电外，还增加了控制信号。并且有的信号接口形式上看与光端机的类似，实际却不同，如单工RS485和半双工RS485等，这些信号通过电缆直接连接时，系统能正常工作，但如果用光端机的普通功能接口连接，系统就无法正常工作了，这时常常会认为是光端机的接口工作不正常，其实却不然。
因此，在选择配置光端机的辅助功能前先要详细了解系统的连接及各个将要与光端机连接的端口的接口类型、有无通信协议、是单向还是双向、除明确知道的功能外此端口还提不提供如供电等其它功能。要准确的了解这些信息要求对所使用的设备性能有相当充分的掌握。如很多人在选用光端机时提出需要一个数据通道用于传输“曼码”，可是“曼码”只是一种数据格式，或者说是码形，并不能说明所需要的数据接口的类型、传输速率等参数。另外，“曼码”在安防行业内也不是一种标准码，目前AD、PELCO、三星等公司的产品都能提供用“曼码”控制的设备，但这些“曼码”却并不相同。当然，有的光端机厂家明确标示其接口支持特定公司的产品则例外。明确了所需的辅助功能，还要确定选用模拟光端机还是数字光端机，这时基本上可以根据视频通道数及辅助功能的多寡来定，当视频通道数多于2个或辅助功能多于2个或相同辅助功能的通道数多于4个，则最好选用数字光端机，否则也可以用模拟光端机。
五、抓住机会下订单
确定了光端机的类型和功能，就可进入实质性的采购了，可到底什么时候采购是较合适的时间呢？如果不看光端机，安防行业的产品基本上都有着相对稳定的配置或架构，即使算上当下还比较新的一体化快球、DVR和网络摄像机等，这些产品都会做成批量的成品，由众多的经销商向工程商提供。也正是这种情形为大多数工程商所认同，认为工程中所需的产品都能比较容易采购。其实，光端机的情况大不一样，这可以从她在系统中所担当的角色来理解。如果说有一种光端机的最大功能配置能达到4路视频加4路双向音频加4路双向异步数据，则这种产品如果要完全按工程要求（即功能上不能多也不能少）进行生产，则可以衍生出4×4×4×4×4×4多达2048种规格，这些产品包括只传输视频的、传输视频加单向音频的或传输视频加双向数据的等，这么多规格的产品是不可能都大量生产各地经销的。实际工程中的需求比这还要复杂得多，因而期望一买就得是很难实现的。光端机视其复杂程度不同其加工周期也不同，一般可能需要2周时间。因此，下订单的时间至少要早于工程需要两周以上（包含运输时间），过短的订货时间只能指望碰巧厂家正在生产所需产品且有富余了。
六、安装连接简单
光端机作为一种电缆的替代，当确定了位置且安装好了后，就只要将光纤及相关连接线缆接好就可以了，应该比较简单。但是还是有一些问题应该在这里说一下。电连接应该不成问题，只要注意可靠连接就行了，当然也要考虑干扰抑制等问题。然而，光连接需要更多一些的仔细和耐心。单模光纤真正用于传输光的部分只是直径约9μm的纤芯，一个灰尘颗粒就可以将光完全挡住；不小心将光纤折了一个小弯可能就足以让系统没法工作。更何况在光纤线路上还会引入回波、色散等其它影响系统性能的干扰。这时最好要求光纤线路建设的公司提供光纤线路测试报告，在确认了可忽略光纤的回波、接头损耗等因素的情况下，注意清洁与光端机直接连接的光纤活动连接头，有时还需要清洁光端机的光接头。
七、顺利验收
光纤通信经过长时间发展，不论是模拟光端机还是数字光端机，其技术都已相当成熟，因此，只要是按规程进行设计生产的光端机，都应该是稳定可靠的。如果能够在选择和使用光端机时认真注意前面提到的各个方面，就基本能确保光纤工程的顺利完成。