數(shù)字光端機與模擬光端機有何不同

光端機又分為模擬光端機和數(shù)字光端機：光端機從模擬走向數(shù)字

從上個世紀80年代末模擬光端機開始進入中國應(yīng)用，到2001年開始數(shù)字光端機的出現(xiàn)；演繹了經(jīng)濟發(fā)展帶動科學技術(shù)進步，科學技術(shù)推動經(jīng)濟發(fā)展的過程。

最早出現(xiàn)的模擬光端機主要是采用模擬調(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，通過另一端的接收光端機進行解調(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，通過光纖進行視頻傳輸，通常使用以下幾種調(diào)制方式：

調(diào)幅或強調(diào)制系統(tǒng)（AM）：全模擬系統(tǒng)，光學發(fā)射單元內(nèi)發(fā)光二極管（LED）的亮度或強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，這樣一個系統(tǒng)能夠提供的定性視頻性能是相當不錯的，并且總是能夠達到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最大可用傳輸距離。更顯著的是，對于每1dB的光學路徑損耗而言，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增益調(diào)節(jié)，從而使安裝過程復(fù)雜化。最后一點，AM產(chǎn)品達不到今天ITS及高端工業(yè)安全應(yīng)用中所需達到的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及高端工業(yè)安全市場的傳輸方式。能夠提供極高質(zhì)量的視頻傳輸性能，通常能達到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�；騿文２僮�，以及1550nm。單模操作，其典型應(yīng)用的傳輸距離可達66公里（42英里）。無需為了方便安裝而要求用戶進行調(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完全預(yù)測或保持不變的。另外，基于調(diào)頻的系統(tǒng)很難達到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電話和手機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，在一芯上傳輸實現(xiàn)點對點，傳輸容量嚴重不足對于具有足夠傳輸容量的光纖造成了浪費，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，實現(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)、電話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進行復(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引起各種鏡像、交調(diào)干擾。所以目前市場上不乏很多著名國外品牌的調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相光端機多路視頻、音頻、數(shù)據(jù)同傳時出現(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)長期以來一直所固有的缺點。

數(shù)字光端機傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，很容易進行大容量復(fù)用并且不會出現(xiàn)相互干擾。對于日益發(fā)展的市場需求，模擬光端機已經(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、電話等）傳輸?shù)囊�求，多路串擾、易衰減、易老化的、售后服務(wù)麻煩等問題使得模擬光端機逐漸隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，市場和應(yīng)用走向了下坡路。

數(shù)字光端機的出現(xiàn)解決了模擬光端機所出現(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)字光端機開始走向了市場及行業(yè)的應(yīng)用。隨著數(shù)字光端機和模擬光端機的的對比發(fā)展，慢慢數(shù)字光端機開始逐漸代替模擬光端機，到目前為止已經(jīng)形成了模擬光端機和數(shù)字光端機二八分天下的局面。相信不久的將來模擬光端機只能成為監(jiān)控史上的一個名詞。如果說早期模擬光端機是國外光端機廠商帶來的最早的傳輸市場，那么數(shù)字光端機可就是國內(nèi)和國外競力，國內(nèi)廠商優(yōu)勢與國外廠商的一個過程。

最新一代光纖視頻傳輸設(shè)備借助于光學傳輸單元內(nèi)部的一個模-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)在電氣上完全透明地將光發(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，并且能夠直接匹配目前使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV攝像機。

可以說，將模擬信號進行數(shù)字化處理后再進行傳輸是光端機技術(shù)質(zhì)的飛躍發(fā)展。數(shù)字光端機解決了模擬光端機的傳輸容量少、業(yè)務(wù)能力少、信號易衰減、易串擾等缺點，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)、電話信號、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編碼量化下可達到67~70db，遠遠超出了遠距離下模擬信號的50~60db的參數(shù)指標。在級聯(lián)技術(shù)應(yīng)用了更是得心應(yīng)手于模擬光端機。

當我們討論數(shù)字解碼視頻傳輸設(shè)備時，評價產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的性能時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。現(xiàn)在任何一個分辨率為6位的系統(tǒng)從技術(shù)上講都是落后的，不能代表目前的最高技術(shù)水準，這樣的系統(tǒng)肯定會產(chǎn)生圖像上可見的非自然信號以及視頻衰減。有鑒于此，在一個數(shù)字解碼視頻傳輸系統(tǒng)中所采用的比特數(shù)最少應(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)字化過程時的數(shù)字采樣點的表示更為精確,得到的圖像效果更逼真,更加完美。
1） 模擬光端機
模擬光端機采用了PFM調(diào)制技術(shù)實時傳輸圖象信號，是目前使用較多的一種。發(fā)射端將模擬視頻信號先進行PFM調(diào)制后，再進行電-光轉(zhuǎn)換，光信號傳到接收端后，進行光-電轉(zhuǎn)換，然后進行PFM解調(diào)，恢復(fù)出視頻信號。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù)，其傳輸距離很容易就能達到30 Km左右，有些產(chǎn)品的傳輸距離可以達到60 Km，甚至上百公里。并且，圖象信號經(jīng)過傳輸后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非線性失真。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，還可以在一根光纖上實現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸，滿足監(jiān)控工程的實際需求。不過，這種模擬光端機也存在一些缺點：
a）生產(chǎn)調(diào)試較困難；
b）單根光纖實現(xiàn)多路圖象傳輸較困難，性能會下降，目前這種模擬光端機一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象；
c）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，隨著使用時間的增加或環(huán)境特
性的變化，光端機的性能也會發(fā)生變化，給工程使用帶來一些不便。
2） 數(shù)字光端機
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，光端機的數(shù)字化也是一種必然趨勢。目前，數(shù)字圖象光端機主要有兩種技術(shù)方式：一種是MPEG II圖象壓縮數(shù)字光端機，另一種是非壓縮數(shù)字圖象光端機。圖象壓縮數(shù)字光端機一般采用MPEG II圖象壓縮技術(shù)，它能將活動圖象壓縮成N×2Mbps的數(shù)據(jù)流通過標準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。