概述
通常所說的光端機(jī)是傳輸視頻的非壓縮光端機(jī).
視頻光端機(jī)在中國的發(fā)展是伴隨著監(jiān)控發(fā)展開始的，視頻光端機(jī)就是把1到多路的模擬視頻信號通過各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖介質(zhì)來傳輸?shù)脑O(shè)備，又分為模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)。
視頻光端機(jī)應(yīng)用圖解
模擬光端機(jī)
模擬光端機(jī)采用了PFM調(diào)制技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸圖象信號。發(fā)射端將模擬視頻信號*行PFM調(diào)制后，再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換，光信號傳到接收端后，進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行PFM解調(diào)，恢復(fù)出視頻信號。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù)，其傳輸距離能達(dá)到50Km或者更遠(yuǎn)。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，還可以在一根光纖上實(shí)現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸，滿足監(jiān)控工程的實(shí)際需求。這種模擬光端機(jī)也存在一些缺點(diǎn)：
a）生產(chǎn)調(diào)試較困難；
b）單根光纖實(shí)現(xiàn)多路圖象傳輸較困難，性能會(huì)下降，這種模擬光端機(jī)一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象；
c）抗*力差，受環(huán)境因素影響較大，有溫漂；
d）由于采用的是模擬調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其穩(wěn)定性不夠高，隨著使用時(shí)間的增加或環(huán)境特性的變化，光端機(jī)的性能也會(huì)發(fā)生變化，給工程使用帶來一些不便。
數(shù)字光端機(jī)
由于數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)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(shù)字技術(shù)在許多領(lǐng)域取代了模擬技術(shù)一樣，光端機(jī)的數(shù)字化也是一種必然趨勢。數(shù)字視頻光端機(jī)主要有兩種技術(shù)方式：一種是MPEG II圖象壓縮數(shù)字光端機(jī)，另一種是全數(shù)字非壓縮視頻光端機(jī)。
圖象壓縮數(shù)字光端機(jī)一般采用MPEG II圖象壓縮技術(shù)，它能將活動(dòng)圖象壓縮成N×2Mbps的數(shù)據(jù)流通過標(biāo)準(zhǔn)電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。由于采用了圖象壓縮技術(shù)，它能大大降低信號傳輸帶寬。
全數(shù)字非壓縮視頻光端機(jī)采用全數(shù)字無壓縮技術(shù)，因此能支持任何高分辨率運(yùn)動(dòng)、靜止圖像無失真?zhèn)鬏?；克服了常?guī)的模擬調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅光端機(jī)多路信號同時(shí)傳輸時(shí)交調(diào)干擾嚴(yán)重、容易受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量低劣、*工作穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)。并且支持音頻雙向、數(shù)據(jù)雙向、開關(guān)量雙向、以太網(wǎng)、等信號的并行傳輸，現(xiàn)場接線方便，即插即用。與傳統(tǒng)的模擬光端機(jī)相比，數(shù)字光端機(jī)具有明顯的優(yōu)勢：
1）傳輸距離較長：可達(dá)80Km，甚至更遠(yuǎn)（120Km）；
2）支持視頻無損再生中繼，因此可以采用多級傳輸模式；
3）受環(huán)境干擾較小，傳輸質(zhì)量高；
4）支持的信號容量可達(dá)16路，甚至更多（32路、64路、128路）。
發(fā)展
從上個(gè)世紀(jì)80年代末模擬光端機(jī)開始進(jìn)入中國應(yīng)用，到2001年開始數(shù)字光端機(jī)的出現(xiàn)；演繹了經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程。
zui早出現(xiàn)的模擬光端機(jī)主要是采用模擬調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相的方式將基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)等傳輸信號調(diào)制到某一載項(xiàng)，通過另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號。
把信號調(diào)制到光上，通過光纖進(jìn)行視頻傳輸，通常使用以下幾種調(diào)制方式：
調(diào)幅或強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)（AM）：全模擬系統(tǒng)，光學(xué)發(fā)射單元內(nèi)發(fā)光二極管（LED）的亮度或強(qiáng)度隨輸入視頻幅度線性變化。調(diào)幅的光信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號轉(zhuǎn)換為模擬基帶視頻。
調(diào)頻或脈沖頻率調(diào)制（FM）：也是一個(gè)模擬系統(tǒng)，射頻載波通過輸入的視頻信號線性調(diào)節(jié)頻率，經(jīng)過調(diào)制的載波又用于光發(fā)射單元的LED或激光發(fā)射器，經(jīng)過頻率調(diào)制的信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號轉(zhuǎn)換為模擬基帶視頻。
AM視頻傳輸被廣泛用于工業(yè)安全市場上從低端到中端CCTV監(jiān)視及安全應(yīng)用場合。適用于5.5公里（3.5英里）或更短距離的傳輸，這樣一個(gè)系統(tǒng)能夠提供的定性視頻性能是相當(dāng)不錯(cuò)的，并且總是能夠達(dá)到RS-250C長距離傳輸?shù)钠焚|(zhì)要求。但是，AM視頻傳輸設(shè)備僅適合850nm。多模工作波長這就限制了zui大可用傳輸距離。更顯著的是，對于每1dB的光學(xué)路徑損耗而言，基于調(diào)幅系統(tǒng)的信噪比的線性相關(guān)衰減為2dB，因此，可接受的視頻傳輸質(zhì)量僅能在相對較短的光纜距離下獲得。一些生產(chǎn)商的設(shè)備可能在初始安裝階段需要接收機(jī)增益調(diào)節(jié)，從而使安裝過程復(fù)雜化。zui后一點(diǎn)，AM產(chǎn)品達(dá)不到今天ITS及工業(yè)安全應(yīng)用中所需達(dá)到的RS-250C中短距離視頻傳輸技術(shù)要求。
FM視頻傳輸是曾廣泛應(yīng)用于ITS及工業(yè)安全市場的傳輸方式。能夠提供*質(zhì)量的視頻傳輸性能，通常能達(dá)到RS-250C中距離傳輸?shù)馁|(zhì)量要求并且成本合理。不象AM設(shè)備，F(xiàn)M產(chǎn)品適用于1330nm。多模或單模操作，以及1550nm。單模操作，其典型應(yīng)用的傳輸距離可達(dá)66公里（42英里）{客戶需要可達(dá)80KM}。無需為了方便安裝而要求用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管FM方式能夠提供高質(zhì)量傳輸，但是其信噪比在更高水平的光衰減，或者更長的傳輸距離的光纜傳輸過程中會(huì)衰減，并且信噪比與光衰減之間不再是線性關(guān)系，因此其性能并不是可以*預(yù)測或保持不變的。
另外，基于調(diào)頻的系統(tǒng)很難達(dá)到RS-250C短距離傳輸?shù)募夹g(shù)要求，而且調(diào)頻視頻發(fā)射與接收單元也容易受到外界電磁源以及來自蜂窩和手機(jī)等的無線電波的干擾（EMI/RFI），通常出現(xiàn)在野外或路邊環(huán)境中。受技術(shù)限制，光端機(jī)主要有單路、雙路、四路、八路視頻及帶PTZ控制數(shù)據(jù)的光端機(jī)，在一芯上傳輸實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)，傳輸容量嚴(yán)重不足對于具有足夠傳輸容量的光纖造成了浪費(fèi)，復(fù)雜的、大容量、高路數(shù)的設(shè)備則需要多芯傳輸；加上模擬視頻技術(shù)的缺陷帶來的易受干擾、易衰減的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多級中繼、級聯(lián)比較困難，傳輸業(yè)務(wù)的單一化（一般只有視頻及數(shù)據(jù)信號），模擬視頻傳輸在應(yīng)用了粗波分復(fù)用也同樣受技術(shù)條件和波分復(fù)用設(shè)備價(jià)格昂貴的限制，在光纖及光傳輸設(shè)備昂貴的年代許多行業(yè)即使有明確的需求也望而
光傳輸設(shè)備
卻步其應(yīng)用了。多路信號同傳引起的交調(diào)失真。
在現(xiàn)場監(jiān)控應(yīng)用中，用戶可能有許多各種信號，如視頻圖像、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、或其它用戶自定義的信號，為了提高光纖的利用效率，降低成本，必須將各種信號在光端機(jī)進(jìn)行復(fù)用，以便在一對或一根光纖上傳輸。對調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相光端機(jī)來講，將多路視頻、音頻或數(shù)據(jù)信號混合調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相在某一載波上必然會(huì)引起各種鏡像、交調(diào)干擾。所以市場上不乏很多國外品牌的調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相光端機(jī)多路視頻、音頻、數(shù)據(jù)同傳時(shí)出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象，這些不穩(wěn)定的現(xiàn)象都是模擬調(diào)制技術(shù)*以來一直所固有的缺點(diǎn)。
數(shù)字光端機(jī)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，很容易進(jìn)行大容量復(fù)用并且不會(huì)出現(xiàn)相互干擾。對于日益發(fā)展的市場需求，模擬光端機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)大容量、多業(yè)務(wù)（視頻、數(shù)據(jù)、音頻、開關(guān)量、以太網(wǎng)、對講、等）傳輸?shù)囊螅嗦反當(dāng)_、易衰減、易老化的、售后服務(wù)麻煩等問題使得模擬光端機(jī)逐漸隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，市場和應(yīng)用走向了下坡路。
數(shù)字光端機(jī)的出現(xiàn)解決了模擬光端機(jī)所出現(xiàn)的問題。2000年開始通訊技術(shù)的發(fā)展使得光傳輸器件技術(shù)和數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字光端機(jī)開始走向了市場及行業(yè)的應(yīng)用。隨著數(shù)字光端機(jī)和模擬光端機(jī)的的對比發(fā)展，慢慢數(shù)字光端機(jī)開始逐漸代替模擬光端機(jī)，到目前為止已經(jīng)形成了模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)二八分天下的局面。相信不久的將來模擬光端機(jī)只能成為監(jiān)控*的一個(gè)名詞。如果說早期模擬光端機(jī)是國外光端機(jī)廠商帶來的zui早的傳輸市場，那么數(shù)字光端機(jī)可就是國內(nèi)和國外競力，國內(nèi)廠商優(yōu)勢與國外廠商的一個(gè)過程。
一代光纖視頻傳輸設(shè)備借助于光學(xué)傳輸單元內(nèi)部的一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器或數(shù)字信號編碼器（編碼/解碼器），對于輸入的模擬基帶視頻信號（來自CCTV攝像機(jī)視頻、音頻、數(shù)據(jù)、開關(guān)量、以太網(wǎng)等）采用數(shù)字解碼技術(shù)進(jìn)行處理。然后數(shù)字信號又調(diào)制到LED或激光發(fā)射器上，通過光纖傳輸?shù)焦饨邮諉卧?，在這里先前的數(shù)字信號被一個(gè)內(nèi)部的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器重新轉(zhuǎn)化為模擬基帶視頻信號。這樣，系統(tǒng)在電氣上*透明地將光發(fā)射器的視頻輸入通過光纖發(fā)送到了光接收單元的視頻輸出，并且能夠直接匹配使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV攝像機(jī)。
可以說，將模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理后再進(jìn)行傳輸是光端機(jī)技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。數(shù)字光端機(jī)解決了模擬光端機(jī)的傳輸容量少、業(yè)務(wù)能力少、信號易衰減、易串?dāng)_等缺點(diǎn)，優(yōu)勢突顯：傳輸容量大、業(yè)務(wù)種類多，單纖傳輸容量可達(dá)幾十路上百路非壓縮視頻，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)也多樣化的傳輸視頻、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、信號、開關(guān)量等各種信號。這樣節(jié)省了光纖，也提高了光纖帶寬的利用率，提高了性價(jià)比；信號質(zhì)量的提升到更高的層次，視頻圖象的信噪比在10bit編碼量化下可達(dá)到67~70db，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了遠(yuǎn)距離下模擬信號的50~60db的參數(shù)指標(biāo)。在級聯(lián)技術(shù)應(yīng)用了更是得心應(yīng)手于模擬光端機(jī)。
數(shù)字光端機(jī)
當(dāng)我們討論數(shù)字解碼視頻傳輸設(shè)備時(shí)，評價(jià)產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的性能時(shí)所需考慮的性能參數(shù)是系統(tǒng)所使用的數(shù)字位數(shù)。數(shù)字位數(shù)從根本上定義了系統(tǒng)的電氣動(dòng)態(tài)范圍以及端到端的信噪比，并且是視頻傳輸性能的主要影響因素。任何一個(gè)分辨率為6位的系統(tǒng)從技術(shù)上講都是落后的，不能代表的zui高技術(shù)水準(zhǔn)，這樣的系統(tǒng)肯定會(huì)產(chǎn)生圖像上可見的非自然信號以及視頻衰減。有鑒于此，在一個(gè)數(shù)字解碼視頻傳輸系統(tǒng)中所采用的比特?cái)?shù)zui少應(yīng)為8位。8位的分辨率或解碼能力能夠使視頻傳輸品質(zhì)滿足或超過RS-250C短距離傳輸或真正的視頻傳播質(zhì)量要求。
采用數(shù)字非壓縮技術(shù)、10位數(shù)字式視頻編碼技術(shù)（10bit）和15Mhz采樣頻率技術(shù)使得視頻數(shù)字化過程時(shí)的數(shù)字采樣點(diǎn)的表示更為，得到的圖像效果更逼真，更加。
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