數(shù)字光端機(jī)與模擬光端機(jī)有何不同

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

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。

最早出現(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(hào)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(hào)。

把信號(hào)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(hào)通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號(hào)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(hào)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(hào)通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號(hào)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(chǎng)上從低端到中端CCTV監(jiān)視及安全應(yīng)用場(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)這就限制了最大可用傳輸距離。更顯著的是，對(duì)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?jī)H能在相對(duì)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。最后一點(diǎn)，AM產(chǎn)品達(dá)不到今天ITS及高端工業(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及高端工業(yè)安全市場(chǎng)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(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）。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(zhǎng)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完全預(yù)測(cè)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電話和手機(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(duì)點(diǎn)，傳輸容量嚴(yán)重不足對(duì)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(jí)中繼、級(jí)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(hào)），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卻步其應(yīng)用了。多路信號(hào)同傳引起的交調(diào)失真。 在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控應(yīng)用中，用戶可能有許多各種信號(hào)，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(hào)，為了提高光纖的利用效率，降低成本，必須將各種信號(hào)在光端機(jī)進(jìn)行復(fù)用，以便在一對(duì)或一根光纖上傳輸。對(duì)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(hào)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。所以目前市場(chǎng)上不乏很多著名國外品牌的調(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)長(zhǎng)期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(hào)，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(duì)于日益發(fā)展的市場(chǎng)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(duì)講、電話等）傳輸?shù)囊�求，多路串�(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(chǎng)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(chǎng)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(duì)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)控史上的一個(gè)名詞。如果說早期模擬光端機(jī)是國外光端機(jī)廠商帶來的最早的傳輸市場(chǎng)，那么數(shù)字光端機(jī)可就是國內(nèi)和國外競(jìng)力，國內(nèi)廠商優(yōu)勢(shì)與國外廠商的一個(gè)過程。

最新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(hào)編碼器（編碼/解碼器），對(duì)于輸入的模擬基帶視頻信號(hào)（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(hào)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(hào)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(hào)。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(jī)。

可以說，將模擬信號(hào)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(hào)易衰減、易串?dāng)_等缺點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)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)、電話信號(hào)、開關(guān)量等各種信號(hào)。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(hào)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(hào)的50~60db的參數(shù)指標(biāo)。在級(jí)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用了更是得心應(yīng)手于模擬光端機(jī)。

當(dāng)我們討論數(shù)字解碼視頻傳輸設(shè)備時(shí)，評(píng)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�，F(xiàn)在任何一個(gè)分辨率為6位的系統(tǒng)從技術(shù)上講都是落后的，不能代表目前的最高技術(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(hào)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)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(shí)的數(shù)字采樣點(diǎn)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(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(hào)，是目前使用較多的一種。發(fā)射端將模擬視頻信號(hào)先進(jìn)行PFM調(diào)制后，再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換，光信號(hào)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(hào)。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù)，其傳輸距離很容易就能達(dá)到30 Km左右，有些產(chǎn)品的傳輸距離可以達(dá)到60 Km，甚至上百公里。并且，圖象信號(hào)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(shí)現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號(hào)的雙向傳輸，滿足監(jiān)控工程的實(shí)際需求。不過，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，目前這種模擬光端機(jī)一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象；
c）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。
2） 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(shì)，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(shì)。目前，數(shù)字圖象光端機(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)，另一種是非壓縮數(shù)字圖象光端機(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(hào)傳輸帶寬。