基本介紹
- 中文名：電視光端機
- 用途：長距離視頻和數據的傳輸
- 傳輸方法：視頻信號轉為數位訊號用光纖傳輸
套用分類,套用範圍,選擇使用,故障,光路問題,數據接口,開關量,危害及措施,
套用分類
按套用領域當前光端機設備有以下幾種：
1. 監控用電視光端機：用來傳輸視頻信號（如普通攝像機輸出的就是視頻信號），並同時能輔助傳輸音頻、控制數據、開關量信號和乙太網信號，主要套用於高速公路、城市交通、社區安防以及需要監控的各個領域；
2. 廣電用電視光端機：用來傳輸射頻信號，其端機非點對點傳輸，它在光路中直接做分支，可由一個發射機對多個接收機，主要套用在有線電視的光傳輸領域；
3. 電信用電視光端機：其端機每個基本通道為2M，又俗稱2M端機，每個2M通道可傳輸30路電話或傳輸2M頻寬的網路信號，它只是一個固定頻寬的通道，用途主要取決於和光端機相連的配套設備，其支持的協定為G.703協定,主要套用於固定頻寬的電信光通訊領域。
4. 電力用電視光端機：變電站基於這幾個領域的不同套用，廣電和電信所使用的電視光端機相對固定，品種也較少。
套用範圍
隨著國內通信網路的發展，發展勢頭強勁，電視光端機套用的監控範圍也越來越廣。目前，電視光端機套用最多的方面就是長距離視頻和數據的傳輸。在高速公路、銀行、電力、電信等的監控領域都要求對視頻信號進行遠程的傳輸，目前主要的解決方法是利用光端機將視頻信號轉化為數位訊號通過光纖進行傳輸。此外光端機在遠程視頻會議、遠程教學、遠程醫療、通訊等諸多領域都有很廣闊的用武之地，未來的光端機將向著數位化、網路化的方向發展。
電視光端機故障維護與指示燈
為方便工程開通和工程維護，電視光端機應標示有含義明確的指示燈。除電源指示燈外，光端機的收發端機都必須具備光信號有無指示燈，指示相應的設備通道有無信號輸入或輸出，工程人員和用戶在工程開通階段和工程維護階段就可以根據指示燈的指示，判斷開通和維護中的情況，定位故障點，儘快地解決可能發生的問題。
另外，對於其他業務部分，也應提供相應的指示燈。簡單的方式是參考電信設備的做法，提供同步指示燈和環路指示燈，工程人員和設備廠家據此可以判斷是設備系統故障，或是接口部分故障，從而做出正確的反應。
對於乙太網接口，應按照數據通信設備的通用要求，提供連線/活動指示燈、全雙工/半雙工指示燈、10M/100M指示燈。
電視光端機還應提供系統指示燈，指示傳送設備是否正常和接收設備是否正常，以方便工程人員區分是設備故障還是光纖鏈路故障。
選擇使用
電視光端機剛進入安防領域時，稱得上是當時的新貴。由於那時光纖通信的套用還未普及，別說行業內許多人沒有看到過光端機，只怕沒聽說過的人也不在少數。那時候的光端機是十分昂貴的，因此也顯得十分神秘。當然，它的性能優劣也大多是在傳說中評論而已了。光端機有了這樣的出場，必然會披掛上時代的裝束。比如，當時的光端機多是多模產品，採用ST活動連線器，多為模擬傳輸產品，而所有這些特徵正代表著當時光纖傳輸技術的一種典型套用的水平。後來，特別是到了二十世紀九十年代，光纖傳輸在電信領域得到了廣泛的套用，有力地促進了光纖通信的迅猛發展。在目前的電信行業，單模光纖基本上取代了多模光纖，發光源及接收器的發展則表現在小型、節能、高速和高靈敏等方面，光無源器件則從原來單一的光纖連線器（分固定連線器和活動連線器）迅速發展成一個大家族，有耦合器、準直器、WDM、CWDM、DWDM、環形器、隔離器、色散補償器、光開關等，關注的指標也不僅僅是光的衰減，而是還有回波損耗、光波長、光色散、光特性與光偏振的相關性等，就是在傳輸方式上也基本上放棄了模擬傳輸（除光纖CATV是為了與以前的系統兼容外），而全部採用了數字傳輸方式。但是，回顧光端機在安防領域的發展，情況就大不一樣了。到上個世紀末，套用於安防領域的光端機基本上沒有變化，有的也只是小型化或功能強化（將原來需要幾套光端機才能實現的功能由一套光端機來完成）。直到最近幾年，光纖數字傳輸技術才開始進入到安防領域。
一提到電視光端機，可能就會讓人想起傳輸距離遠、保密性強、抗干擾能力強、傳輸性能好、容量大等優點，當然也不會忘記價格高這個特點。不管光端機有什麼優缺點，它在系統中其實就是充當一段線纜。比如，將遠端的視頻信號傳送到中心，而將中心的控制信號傳送到遠端等。可正是光端機這種看似簡單的用途和其歷史形成的掩蓋其廬山真面目的神秘面紗，致使人們在選擇和使用光端機時常遇到一些實際上可以避免的困難。為了使光端機得到更好更廣泛的套用，這裡就這些方面談一下本人對光端機的一些粗淺認識。
一、建設什麼樣的光纖網路
要使用電視光端機，首先得有光纖網路。那么用什麼樣的光纖比較好呢？如果是在原來的網路上進行擴容，則最好還是選用同樣的光纖，除非這樣做無法實現預期的功能。如果是一個全新的工程，則最好採用單模光纖。可能有人會問，如果傳輸距離在5公里以內，甚至只有3公里左右，是不是用多模光纖更好一些？單模光纖由於沒有模式色散，能傳輸更高速的信號和更遠的距離，這就是說單模光纖除比多模光纖能傳輸得遠外，還具有更大的傳輸容量。從另外兩個方面說，目前單模光纖的價格已低於多模光纖了，而由於雷射器、PIN和APD等在大量使用，這些用於單模光纖傳輸的有源器件的價格也在不斷下降，與相應的多模器件的價格已無明顯的差異。還有就是在光纖接續方面，目前用於單模光纖熔接的設備已完全自動化和小型化，且接續效果極好，這樣的熔接設備已被廣泛使用。因此，以前在小範圍的工程中選用多模光纖的理由基本上已經不存在了，更何況現在有很多工程覆蓋的範圍達幾十上百公里，只能選用單模光纖。
如果工程已採用了多模光纖，但要求傳輸的距離比較遠且需要傳輸的信息又多，是不是必須換用單模光纖呢？其實，只要距離不是太遠，目前還是有產品可以解決問題的，這樣就不必造成一個工程中使用不同的光纖和設備，給以後的維護帶來困難。如通過採用光電兩邊同時補償的方法，開發出能較常規多模產品傳輸距離長近1倍的產品。
二、選用基於哪種技術的光端機
從傳送到光纖上的信號來分，目前的光端機可分為基於模擬技術的光端機和基於數位技術的光端機，前者簡稱模擬光端機，後者則簡稱數字光端機。模擬光端機可謂是歷史悠久了，從各方面對其進行論述的文章也不少了，其工作原理不外乎調製解調、濾波和信號混合等。不論是LED還是LD，其光電調製特性都不是線性的，如光纖CATV的發射機中就採用了十分複雜的預失真補償電路，這個電路幾乎要占到發射機成本的一半，目的就是要補償LD的非線性，從而儘量少產生高次頻率成份，避免或減少頻道間的干擾。從實際工程中也可以看到，只傳輸1路視頻信號的模擬光端機是能夠傳輸到較遠的距離且獲得比較好的信號質量，但如果是傳輸多路視頻信號的模擬光端機，其傳輸距離和信號質量都有較大幅度的下降。是否可以用背靠背中繼的方式延長傳輸距離呢？由於模擬光端機採用的是模擬的傳輸方式，不可能在中繼的位置對前面已引入的噪聲進行抑制。結果是若兩套同類型的光端機進行這種中繼，則信噪比會下降3dB。
數字光端機的情況就不同了。用數字光端機進行傳輸，光纖中只有“有光”和“無光”兩種狀態，因而對光源的線性要求不高或幾乎沒有要求，而只是要求其開關速度。目前最普通的雷射器的開關速度也能達到千兆/秒的量級。當光纖傳輸的速率增高時，接收端的接收靈敏度會下降，這會影響多通道光端機的傳輸性能。然而，數字光端機是可以進行再生中繼的。所謂再生中繼，就是在中繼點將信號完全還原出來，幾乎不產生任何失真，然後再以同樣的方式向下傳輸。由於光纖中只有“有光”和“沒光”兩種狀態，只要不等到接收到的光功率已超出接收靈敏度的範圍，要將信號檢測且正確恢復出來是可以理解的。這不難從電話通信中得到證實。由於目前的電話網幹線傳輸全部採用了數字傳輸和數字再生中繼技術，不論是在地球的哪兩個地方，只要是用有線電話進行通話，話音的質量幾乎與市話的相同，有時甚至還會好一些，只是距離越遠會引入越長的延時。
數字光端機還有一個特點就是能比較容易實現多通道、多種信號的混合傳輸。不論是哪種信號，都可以變成數位訊號，只不過是信號的頻寬（需要傳輸的速率）不同而已。如未經過壓縮的視頻信號一般有135Mb/s，音頻信號則只有約1.41Mb/s，經過壓縮的音頻信號可以只有幾Kb/s。前面說的是模擬信號，需要經過A/D變換來變成數位訊號。如果已經是數位訊號，情況又如何呢？如乙太網信號可以用125Mb/s的通道進行傳輸，一個64Kb/s的通道能傳輸約4個9.6Kb/s的異步數據信號等。由於數位訊號只要能在時間上將它們安排下去，就可以在接收端正確地將它們分揀出來，這在數字通信技術里叫TDM技術。這樣，如果採用這種TDM技術，就能很容易實現多通道多種信號的傳輸。如武漢微創公司就已經開發出一種能在一個光波長通道上傳輸8路視頻、8路音頻、8路數據和1連線埠乙太網的產品，且能通過適當的適配器藉助設備的音頻和數據通道實現開關量和普通電話信號的傳輸。
可見，在小範圍或每個點要求傳輸的信號不多時，可選用模擬光端機，而且最好只用僅傳輸1路視頻的產品。當需要傳輸的信號多或種類複雜，或傳輸的距離過長時，選用數字光端機就較好一些。特別是在光纖有限，需要沿光纖插入信號或取出信號時，可以說只有數字光端機才能做到了。
故障
沒有視頻信號
1檢查各設備是否供電正常。 2檢查接收端對應通道視頻指示燈是否點亮， A：若指示燈點亮(燈亮證明此時該通道已有視頻信號輸出)。則檢查接收端到監視器或DVR等終端設備間的視頻電纜是否連線好，視頻接口連線是否鬆動或有虛焊等情況。 B：接收端視頻指示燈不亮，檢查前端對應通道視頻指示燈是否點亮。(建議對光接收機重新上電以保證視頻信號的同步性) a：燈亮(燈亮表示攝像機採集的視頻信號已送入光端機前端)，檢查光纜是否連通，光端機以及光纜終端盒的光接口是否鬆動。建議重新插拔一次光纖接口(如尾纖頭太髒建議先用棉花酒精清洗待乾後再插入)。 b ：燈不亮，檢查攝像機是否工作正常，及攝像機到前端發射機的視頻電纜是否連線可靠。視頻接口是否鬆動或有虛焊等情況。 若以上方法不能排除故障且有同型號的設備時，可以採用替換檢查法(要求設備具有互換性)，即將光纖接到另一端工作正常的接收機或更換遠端的發射機可以準確地判斷故障設備。
畫面出現干擾雪花
此種情況多是由於光纖鏈路衰減過大或前端視頻線纜過長受交流電磁干擾所致。 1:檢查尾纖是否有彎折過度的地方(特別是多模傳輸的時候應儘量讓尾纖舒展開切勿過度彎折)。2：檢測光口和終端盒法蘭盤連線處是否連線可靠法蘭磁芯是否破損等。3：光口和尾纖是否過髒套用酒精和棉花清潔待乾後再插入。4：鋪設線路時視頻傳輸線纜儘量選用禁止性好傳輸質量較好的75-5電纜且應儘量避開交流線路以及其他容易引起電磁干擾的物體。 沒有控制信號或者控制信號不正常 檢查光端機數據信號指示燈是否正確。 a:對照產品手冊數據連線埠定義檢查數據線是否連線正確且牢固可靠。特別是控制線的正負極有沒有接反。 :檢查控制設備(計算機,鍵盤或DVR等)所發出的控制數據信號格式是否和光端機所支持的數據格式一致(數據通信格式詳細介紹見本手冊**頁),波特率是否超過光端機所支持的範圍(0-100Kbps)。 b:對照產品手冊數據連線埠定義檢查數據線是否連線正確且牢固可靠。特別是控制線的正負極是否接反。
光路問題
安防監控工程中，光纜大多數都由用戶自行敷設，一般為G652單模光纖。由於系統覆蓋範圍一般都不大，用標配(≤20KM)設備光鏈路損耗都很富裕，因此，光端機對光路損耗沒有過高的要求，但是用戶常會遇到無圖像、圖像跳動、圖像質量差等問題，這時多數問題都出在光路兩端的尾纖、跳線或適配器上，而極少與主幹光路有關。常見的問題有：1、光纖活動連線器插入不正確;2、光纖活動連線器纖芯(陶瓷管)被污染。解決辦法是：1、重新插入活動連線器或調換光纖跳線;2、用99.9%無水乙醇擦拭插頭，插座纖芯;3、用萬用表檢查攝像機視頻纜，判斷有無視頻信號。
數據接口
為適應安防監控的需要，系統各種設備(矩陣，硬錄，解碼器)都提供RS-485方式的數據接口，此格式的數據接口的優點是傳輸距離長，負載能力強，並能組成四線全雙工通信匯流排，線上任何兩台設備都能實現雙向通信，而四線RS-422匯流排則只能實現主、從機之間的雙向通信，從機之間則不能。它的缺點是有一個使能端，呈三態形式，給通信帶來不穩定甚至“卡死”現象。如果出現不能通信(失控)，應從以下幾方面查找原因： 1.檢測有無控制信號用萬用表交流10V檔測控制器(矩陣、硬錄等)輸出RS-485口，看其有無控制信號輸出。 2.判斷光端機RS-485接口是否正常，若UA-B電壓為零則視為不正常。 雲台亂轉不能控，這種現象是兩個原因造成：a)RS-485連線埠A+，B-接反;b)系統阻抗嚴重不匹配。
開關量
開關量信號是TTL電平的脈衝串，它能控制警燈、警鈴、繼電器等工作，開關量接口的負載能力以所控制的電流大小來衡量，如EW系列光端機的開關量負載能力為≤1.5A。 1.EW系列光端機開關量接口支持常開按鈕，但是如下圖接法時，則常開、常閉形式均支持： 2.開關量接口不能直接並聯使用，如有需要只能通過分配電路接入。 3.有些客戶用RS-485匯流排傳輸開關量，根據我們的實踐經驗證明，這種方式不可取，常會出現工作一段時間(如3~4天)即當機現象。開關量轉RS-485的轉換器製作有缺陷可能是問題所在。
危害及措施
瞬態干擾的產生：瞬態干擾產生於大型感性負載，如電機、變壓器、繼電器等設備的開關轉換，以及雷電的發生過程中，它往往以靜電感應的方式入侵光端機。 2.瞬態干擾的危害：由於它干擾頻率高、持續時間短、干擾幅度大(成百上千伏)、它可以燒壞光端機的RS-485接口晶片、主晶片等關鍵部位，卻不留痕跡，尤其是夏季雷雨季節，這種破壞力影響很大，使用戶、商家和廠家都十分傷腦筋。 3.應對措施：儘管光端機製造商採用了各種保護手段，如旁路法(自恢復二極體)、吸收法(雙向抑制二極體等)、隔離法(光耦隔離)，但是仍不能完全消除瞬態干擾造成的破壞，RS-485接口損壞頻繁，給用戶和廠家都造成很大的壓力。
