专家解答：光端机采购安装中常见的8个问题

现阶段的中国光端机市场可谓是缤彩纷呈，有模拟的、数字的……可是，无论是哪种类型的光端机，人们对它的理解都无非就是一光电信号的转换器。可正是这种看似简单的用途掩盖了光端机的庐山真面目，致使人们在选择光端机时常遇到一些困难。那么，针对工程商在挑选光端机时遇到种种问题--应该如何去挑选？我们邀请了武汉微创光电的副总崔广基、北京蛙视的总经理陈瑞军、杭州新创的总经理姜小春、深圳平卓的副总詹昊鹏、天津天地伟业光通讯产品部经理苏涛一起帮你作答。

Q.怎样区别模拟光端机与数字光端机?它们的工作原理及性能有何不同?

A：单从外观上看是很难区分模拟光端机和数字光端机，不过两者在工作原理上有根本的不同：模拟光端机采用的是基带视频信号直接光强度调制(简称AM)或脉冲频率调制(PFM)技术。AM调制的工作原理是在光发射端通过基带视频信号直接调制光源，使输出光的强度随视频信号的幅度线性变化，然后在光接收端通过光电探测器将光信号还原成电信号，经过放大和增益控制电路，得到稳定的视频信号。在接收端，必须具有自动增益控制电路。在该设备中，通常采用线性度较好的发光二极管LED(常用于多模设备)或同轴激光器LD作为光源。一般系统性能指标可以达到：加权信噪比>54dB，微分增益<5%，微分相位<5°。

PFM调制传输方式是目前模拟视频光纤传输方式中传输质量最高的方式之一。PFM是信号光强度调制前的一种预处理过程，信号经过脉冲调制后，频谱会变宽，并以此可以换取传输质量的提高。而PFM处理带来的传输带宽的增加，对于带宽极宽的光纤来说并不存在什么问题，而且由于光源的非线性对系统的影响不大，故光调制深度可以增加，进一步提高系统的信噪比。光源也采用LED或LD，一般系统性能指标可以达到：加权信噪比>56dB，优秀的可以>60dB，微分增益<3%，微分相位<3°。

数字光端机主要指的是非压缩编码视频光端机，严格意义上说，是一种采用数字传输方式的视频光端机，输入和输出仍然是标准模拟视频信号。目前主流数字光端机大多采用的是10bit或8bit量化编码，对应的抽样频率在13.5Mhz或16.6Mhz以上。采用155Mb/s(单路视频)、622Mb/s(4路视频)、1.25G b/s(8路视频)和2.5G b/s(16路视频)四个速率等级的光传输平台。在光器件上一般采用电信设备大量使用的收发一体光模块，具有优异的可靠性和稳定性，特别是具有近乎理想的光学动态范围，可以使传输设备在最大光纤链路损耗范围内无需调整即可正常工作。

由于数字信号的优越性，传输质量大大优于模拟光端机。一般系统性能指标可以达到：加权信噪比>65dB，优秀的可以>70dB，微分增益<1%，微分相位<1°，远高于模拟光端机。特别是多路数字视频光端机每通道的指标具有较好的一致性，量产的设备也具有较高的一致性

Q.基于何种情况，分别选择模拟和数字光端机?

A：对于数字产品来说，高速数字复接技术的应用，使得大容量的视频、音频、低速数据、高速以太网数据、电话以及开关量信号可以轻松地复接到一个高速数字码流上稳定传输，加上数字电路本身在可靠性、稳定性和可重复性方面的优势，利于组织工业化的大规模生产，从而又可大幅度降低生产成本。单从价格上说，目前在1～2路视频光端机上模拟的价格仍然有优势，但在4路以上视频光端机上模拟和数字的差别已经几乎没有了，如果要求需要在视频传输的同时，还要传输音频、低速数据、高速以太网数据等多业务，模拟设备就无法与数字设备比拟了。

从稳定性和可维护性上说，模拟设备在温度漂移特性，老化特性和长期工作稳定性上是显然不如数字设备。大量工程商在使用光端机过程中反映的如光端机要按出厂序列号收、发配对使用;控制时有时无;某一端故障时必须全套更换等问题，就是指的这一类问题。无论是工程商还是最终用户，设备的长期维护费用也是应该认真考虑的。作为从一次投资长期受益的角度出发，数字设备明显优于模拟设备。从技术角度来看，数字取代模拟是必然趋势，更何况制约模拟光端机的一些瓶颈也只能通过数字化来打破。高质量、远距离、超远距离传输、多功能、多业务要求和复杂的组网结构只能用数字光端机来实现。

Q.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。在选择配置光端机的这些辅助功能时，需要考虑哪些因素?

A：光端机的音频接口一般都是线路电平，即电压型小信号。输入端必须接前置音频放大器才能接麦克风，输出端必须接音频功放才能推动音箱，因此有监听要求时应注意光端机的前后配置。异步数据信号一般为RS232或RS485，必须明确需要传输的最高速率是否支持。对于RS485信号还存在半双工应用模式，也必须明确。需要注意的是由于一般低端模拟光端机产品在数据通道上仅配置1路RS485反向数据，而且一般只支持19.2Kb的最高速率(甚至更低)，当碰到一些只能以标准的RS485半双工方式操控的矩阵键盘、高速球机(也是两线控制，极易混淆)，以及采用Manchester编码即曼码时，将无法正常工作。开光量信号不但有控制方向，还有常开或常闭的选择问题。光端机的以太网接口一般都是10/100M自适应接口，但并非都保证100M的线速，大多都是10M线速，如果用于一般办公自动化网络连接问题不大，但需要传输数据流量较大的媒体流时就会出现问题。电话信号与普通双向对讲信号有本质的区别，不但有馈电功能，还能承载高达90V以上的铃流信号，除非具有电话接口的光端机，一般光端机的双向音频功能接口是不能直接与电话线相连的。

Q.视频带宽对对图像的质量会产生怎样的影响?应怎样去判别光端机产品的真实的视频带宽?

A：这里的视频带宽据问题本意应该是说输入带宽或者是基带带宽，是摄像机到数字光端机视频输入口之间的模拟传输带宽。\r\n视频带宽不足，监视画面细节部分就不够清晰，水平分辨率就低，严重的甚至出现了色彩失真或丢失。输入带宽如果过低，也会造成视频信号中高频信息的丢失。可以从光端机采样频率上来判断光端机的实际最大带宽(光端机的输入带宽实际是一个范围)。按照奈奎斯特采样定律，要真实地还原信号，其采样频率至少应该是信号频率的两倍。如某光端机标称采样频率为16MHz，可以感性判断其输入带宽最大为 8M。在数字非压缩光端机中数字图像的实际传输带宽一般受传输器件通道带宽的制约，由该通道带宽和编码精度(8位或10位编码)即可逆向推算出其实际模拟视频信号的采样带宽。对于一般的工程商和用户通过比较观察图像的细节，可以粗略判断设备的视频带宽相对大小。

Q.在监控工程中，应选用何种供电方式的光端机?另外，对光端机的输入电源范围有何要求?

A：供电是保证数字视频光端机可靠性的首要考虑要素，供电不能保证可靠、合理，谈数字视频光端机的可靠性就成了一句空话。采用220VAC供电的视频光端机取电比较方便，可靠性也较高，工程中应视情况尽量选择220VAC供电的光端机。这种光端机目前主要有两种供电方式，一种是电源外置式，一种是电源内置式，即电源和光端机一体化。从工程应用来看，电源内置安装调试较为方便，但不便于更换维修。但是电源外置式光端机的模块化设计思想也从维护上对光端机的可靠性提出保障，在电源模块故障时便于更换。工程中选取光端机时，应该综合衡量做出选择。\r\n基于国内电网情况，结合工程场地实际，应尽量选择输入电源范围宽的多路数字视频光端机。输入电源电压范围越大，表示光端机对电源的适应性越好。

Q.光端机在接地上的考虑对设备的可靠性有何影响?一个好的接地要从哪些方面去考虑?

A：在安防监控工程中，保证设备的良好接地是保证设备可靠性的重要环节。良好的接地，对设备抵御浪涌冲击、防静电和防雷击都有好处，从而高度保证设备的可靠性。一个好的接地方案应有以下方面的考虑：

1.光端机的电源必须接地。作为工业级产品，为了设备和人员的安全，多路数字视频光端机应采用国标220VAC电源线与电源插座相连，而不能为了省事采用两芯电源线与电源插座相连。而且，工程中应保证电源插座的地线与大地可靠连接。

2.光端机的信号地应与机壳地、大地相连。这样可以为积累的静电荷提供泄放回路，防止静电荷积累而损坏设备的问题。光端机的信号地与机壳地、大地间的良好连接，可有效地预防感应雷对设备造成的损坏。

3.多路数字视频光端机的RS485数据端子也应提供接地线。\r\n这样在工程中与对端设备的地线端子相连，避免因RS485通道两端设备间的地电位差损坏数据端口。

Q.在有的工程中需要多路视频传到中心，有的则需一路或多路信号传到各个点上，或者有的信号需要传到很远的距离，对于这些复杂的需求，需要光端机具备哪些功能?

A.有的安防监控工程，一根光纤沿途有多路视频要传输到中心监控机房;而有的安防监控工程，和前者正好相反，一路或多路视频信号要传输到光纤沿途的各个接收点上;还有的安防监控工程，多路视频信号需要传输很远的距离，中间可能要用到几级中继。这样就要求多路数字视频光端机具备视频信号的插入和提取功能及无损中继功能(直接在传输层中继信号而不是在用户接口层中继信号，后者将劣化视频信号的技术指标)。通过时隙配置可以实现图像的全网交叉，使用极为方便，且有组网灵活，扩展方面的特点。在工程中若有这类需求，应该优先考虑采用此类设备，不仅减少了故障点，提高了系统的可靠性，保证了技术指标，并且减少了工程费用，节约了用户投资。

Q.怎样利用光端机分别搭建总线、星型、环型传输系统?在构建系统时需要从哪些方面考虑?

A：星型传输系统是最常用的系统，特点是每一个监控点都有至少一芯光纤与中心控制端相连。这样实际上就是大量独立的点对点光端机的集成使用。每一个光线链路方向都由一对独立的，甚至是功能各异的光端机。只是在控制中心为了集中安装、供电和维护，将其插在专门提供的密集安装子架上。该系统设计、安装和维护简单，设备造价最低，系统工作可靠性不因某一条光链路故障而瘫痪。系统升级和扩容的代价较小，也相对容易一些。该系统占用光纤资源较多，光缆工程造价会相对高一些。另外，一些采用多芯光缆逐段敷设，沿途设点的设计方式实际上也是一种特殊的星型结构。

总线型光端机更准确的定义是采用单/双纤链路式组网形式的图像传输系统，也被称为节点式光端机。采用的技术是电信中常用的粗波分复用技术(CWDM)和分插复用技术(ADM)，具有节省光纤资源，延长传输距离等优点。由于采用ADM技术的链路式光端机在传输容量上受到较大限制，一般将CWDM与ADM结合使用。在没有富余光纤资源的情况下，更多的是采用CWDM技术，这样可以使不同业务平台的光通信系统完全在物理上隔绝的一芯光纤上传输。该系统造价较高，一般使用在高速公路、银行联网等高端应用场合。

环形传输系统源于同步高速光通信SDH系统，采用双纤或4纤将远端监控点组成一个封闭的环。该系统的最大优势是具有线路保护能力，也即"自愈"功能。该系统目前大多直接采用SDH传输平台(也有采用IP方式)，考虑到传输容量问题，主要以视频压缩编解码方式传输，造价昂贵。