目前在高速公路、交通、电子警察、监控、安防、工业自动化、电力、海关、水利、银行等监控领域,光端机已经普遍大量应用。最初模拟光端机在市场上占有相当大的比例,其传输方式是将基带的视频、音频、数据等信号调制在某一载频上,通过发射光端机进行光纤传输,然后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。而国内、国外工程上开始大量应用的数字式光端机是将多路模拟基带的视频、音频、数据进行高分辨率数字化,形成高速数字流,然后将多路数字流进行复用,通过发射光端机进行发射,然后通过另一端的接收光端机进行接收,解复用,恢复成各路数字化信号,再通过数字模拟变换恢复成模拟视频、音频、数据。
从市场发展趋势来看,模拟光端机正逐步退出市场,数字光端机如雨后春笋般开始在市场上普及,数字代替模拟,这也是光纤通信技术的历史发展趋势。由于数字光端机具有传输信号质量高,没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点,因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。
模拟视频光端机与数字光端机究竟有何区别,这也是众多用户所关心的问题,本文从以下几个方面进行如下论述:
1、 光纤链路上信号传输的格式不同
模拟光端机上光信号是模拟光调制信号,它随输入的模拟载波信号的幅度、频率、相位变化引起光信号幅度、频率、相位变化而分别称为调幅、调频、调相光端机。而数字光端机上上光信号是数字信号,即0或1对应光信号强、弱两种状态,不同的0和1组合代表不同幅度的视频、音频、数据信号。
2、 对信号的技术处理方式不一样
无论模拟、数字光端机,对输入的基带的视频、音频、数据信号都必须进行处理。对于模拟光端机,处理方式是将基带视频、音频、数据等信号进行幅度,频率,相位调制,使之调制成高频载波信号,并使其频率随视频、音频、数据的幅度变化而变化;而数字式光端机则是对输入的基带视频、音频、数据进行高分辨率的AD转换,如1Vp-p幅度范围的信号利用12bits的数字信号来表示,1V等分成4096,因此模数转换后引起的最大电压幅度误差为1/4096V(约2.5mV),此误差电压称为量化误差电压,各种幅度的电压数值从0V、1/4096V、2/4096V...最大1V分别对应的数字编码为000000000000、000000000001、000000000010...111111111111。数字编码信号直接控制激光器发射的光信号的强、弱两种状态(对应0或1),接收光端机再将数字编码进行DA转换,恢复成原始的基带的视频、音频、数据信号。
3、 信号传输质量不同
模拟光端机由于要进行调幅、调频、调相,所以模拟信号的幅度的变化与载波信号因调制而引起的幅度、频率、相位的变化是否为一一对应的线形关系成为拟光端机质量好坏的关键,由于技术原因,不能做到真正线性调制,非线形必然引起信号失真;同时调制好的载波信号还要调制光信号,光信号的非线性也是一个非常重要的因素,众所周知,光器件的非线性与环境温度变化、工作电压的稳定性、光发射功率有很大的影响,因此光器件在生产时需进行7-10天的热循环老化等等工艺筛选、老化、测试也只能以将这种变换控制在一定的范围;光信号在光纤中长距离传输,会引起光信号的功率衰减,传输频率漂移、相位失真,光信号色散效应同样也会引起光信号畸变;光信号到达接收端,接收光器件仍然要引起非线性失真,由光电转换后的模拟信号进入解调,解调与调制一样会产生非线性畸变。所以综合模拟光端机,从输入信号调制-电光转换-光输-光电转换-解调这五个过程,都会引起非线形失真,而这些信号畸变失真是固有的、所以是不可消除的,所以模拟光端机传输视频图象、音频质量、数据的效果很难达到很满意的效果。数字式光端机仅只有模数转换的量化误差(如1V视频信号12bits时仅为2.5mv),不足以引起信号畸变。
4、 调制多路信号引起交调失真
实际应用当中,用户可能有许多各种信号,如视频图像、音频、数据、以太网、电话等其它信号。为了提高光纤的利用效率,降低成本,需将各种信号进行复用,以便在一对或一根光纤上传输。对模拟光端机来讲,同时在一套设备里传输视频图像、音频、数据、以太网、电话等高速信号是难以做到的,将多路视频或音频信号混合调频、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、数据同传时经常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。所以模拟光端机传输信号容量有限。而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。如东方视信(北京)数字技术有限公司的全数字光端机,最多可以实现128路视频、音频、数据、以太网、电话在同一根光纤上传输而无任何交调干扰。
5、 稳定性不同
模拟调制光端机由于采取载波调制方式,载波及激光器件很容易受环境温度影响。出现传输质量随环境变化而变化的缺点。正因为这种缺点,对一些大型、重要工程来讲,模拟光端机的维护成了很令人头疼的问题,由此也给很多工程承包商或业主带来了很大不满。数字光端机则不存在这个问题。
6、可扩容性不同
模拟光端机由于采用载波调制方式,只要涉及到产品功能的增加,一般要重新修改电路,原有设备便不能使用。而数字光端机则不同,其采用模块化方式来实现,增加功能只需原有电路上增加相应模块即可。
7、性价比不同
由于体系结构不一样,模拟光端机与数字光端机的价格略有不同,一般来说,纯视频数字光端机较单路模拟光端机价格稍高,四路以上视频、音频、数据数字光端机相反比模拟光端机便宜得多。所以,数字光端机的性价比要高于模拟光端机。
ITS的建设,离不开光纤通信网络的支持,这已是不争的事实。只是,光纤通信方式和网络结构选择得不同,可能会造成ITS系统效率和投资的不同,有时甚至会是巨大的不同。
附:光端机的技术趋势:从模拟市场到数字时代
凭着领先的技术研发优势,2003年大部分的进口品牌都放弃了模拟市场,全力投入数字光端机市场的推广。一些具有研发实力的国内厂家已逐渐掌握模拟光端机和数字光端机的核心技术,他们的数字光端机已经可以做到在一根光纤上实现多路视频、音频、以太网、数据、电话、开关量等综合传输。数字光端机已经迅速且全面地取代模拟光端机。目前进口和国产的数字光端机分别占有高端和地端的市场。
模拟光端机主要使用AM和PFM两种调制技术,目前这两种模拟光端机的安装量大致持平。模拟光端机的稳定性和图像质量基本能满足四路以下的监控系统使用模拟光端机的性价比较高,工程商不要为了一味追求新技术而盲目采用数字光端机,要看工程的实际需求而定。但由于调试和实现多路图像传输较困难、模拟调制解调技术稳定性不高等原因,模拟光端机已经满足不了四路以上(含四路)视频传输系统的图象要求。据北京蛙视通信技术有限责任公司的陈瑞军表示,在目前的监控系统中,低端市场1-4路的光端机需求量最大。因此也有人认为,目前模拟光端机的用量最大。因此也有人认为,目前模拟光端机的用量仍占整个市场的20-30%。
顺应近年数字化发展的潮流,数字光端机最近两三年被炒得非常火热。的确,与模拟光端机相比,数字光端机在多路视频传输、网络整合等方面具有无可取代的优势,数字光端机有分为压缩和非压缩两种,数字压缩光端机可将图象压缩后通过公网的标准接口进行传输,所以传输距离可达几百甚至上千公里,但它不能保证传输的实时性,会出现图象延时现象,所以一般只在超远程传输时才用到。数字非压缩光端机能提供广播级的图象传输质量,且图象传输是全实时的,因此成为了目前市场的主流。据了解,传输四路以上图象模拟光端机对现场输入的图象要求很高,价格反而比数字光端机要昂贵,所以四路以上的视频传输采用数字光端机性价比更高。只不过由于目前真正具有数字光端机研发技术的国内厂家不超过十家,用于数字光端机的核心芯片价格仍比较昂贵,加上前期开发费用较高,使得数字光端机的价格一直比模拟光端机高。目前,四路以上(含四路)的视频监控已逐渐被数字光端机所取代。
谈及数字光端机和模拟光端机各自的优势,美国英飞拓有限公司(原美国洛泰克有限公司)全球市场和营销总监Joseph Moore表示,“数字技术可实现远距离站点间信号的传输而无信号品质的衰减,也可增加多路信号传输系统中视频和数据的传输路数。有些类型的信号,如IP数据,信号类型本质上就属于数字式。有些数据类型,如RS485能在数字形式下被处理的更好。”
以上阐述为天翼产品经理石天啸
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