數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字光端機：光端機從模擬走向數字

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

最早出現的模擬光端機主要是采用模擬調頻、調幅、調相的方式將基帶的視頻、音頻、數據等傳輸信號調制到某一載項，通過另一端的接收光端機進行解調，恢復成相應的基帶視頻、音頻、數據信號。

把信號調制到光上，通過光纖進行視頻傳輸，通常使用以下幾種調制方式：

調幅或強調制系統（AM）：全模擬系統，光學發(fā)射單元內發(fā)光二極管（LED）的亮度或強度隨輸入視頻幅度線性變化。調幅的光信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號轉換為模擬基帶視頻。調頻或脈沖頻率調制（FM）：也是一個模擬系統，射頻載波通過輸入的視頻信號線性調節(jié)頻率，經過調制的載波又用于光發(fā)射單元的LED或激光發(fā)射器，經過頻率調制的信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號轉換為模擬基帶視頻。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長距離傳輸的品質要求。但是，AM視頻傳輸設備僅適合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，基于調幅系統的信噪比的線性相關衰減為2dB，因此，可接受的視頻傳輸質量僅能在相對較短的光纜距離下獲得。一些生產商的設備可能在初始安裝階段需要接收機增益調節(jié)，從而使安裝過程復雜化。最后一點，AM產品達不到今天ITS及高端工業(yè)安全應用中所需達到的RS-250C中短距離視頻傳輸技術要求。FM視頻傳輸是曾廣泛應用于ITS及高端工業(yè)安全市場的傳輸方式。能夠提供極高質量的視頻傳輸性能，通常能達到RS-250C中距離傳輸的質量要求并且成本合理。不象AM設備，FM產品適用于1330nm。多模或單模操作，以及1550nm。單模操作，其典型應用的傳輸距離可達66公里（42英里）。無需為了方便安裝而要求用戶進行調節(jié)。盡管FM方式能夠提供高質量傳輸，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系，因此其性能并不是可以完全預測或保持不變的。另外，基于調頻的系統很難達到RS-250C短距離傳輸的技術要求，而且調頻視頻發(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），通常出現在野外或路邊環(huán)境中。 受技術限制，光端機主要有單路、雙路、四路、八路視頻及帶PTZ控制數據的光端機，在一芯上傳輸實現點對點，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，復雜的、大容量、高路數的設備則需要多芯傳輸；加上模擬視頻技術的缺陷帶來的易受干擾、易衰減的特點，實現多級中繼、級聯比較困難，傳輸業(yè)務的單一化（一般只有視頻及數據信號），模擬視頻傳輸在應用了粗波分復用也同樣受技術條件和波分復用設備價格昂貴的限制，在光纖及光傳輸設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用了。多路信號同傳引起的交調失真。 在現場監(jiān)控應用中，用戶可能有許多各種信號，如視頻圖像、音頻、數據、以太網、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用，以便在一對或一根光纖上傳輸。對調頻、調幅、調相光端機來講，將多路視頻、音頻或數據信號混合調頻、調幅、調相在某一載波上必然會引起各種鏡像、交調干擾。所以目前市場上不乏很多著名國外品牌的調頻、調幅、調相光端機多路視頻、音頻、數據同傳時出現相互干擾的現象，這些不穩(wěn)定的現象都是模擬調制技術長期以來一直所固有的缺點。

數字光端機傳輸的是數字信號，很容易進行大容量復用并且不會出現相互干擾。對于日益發(fā)展的市場需求，模擬光端機已經不能適應大容量、多業(yè)務（視頻、數據、音頻、開關量、以太網、對講、電話等）傳輸的要求，多路串擾、易衰減、易老化的、售后服務麻煩等問題使得模擬光端機逐漸隨著新技術的出現，市場和應用走向了下坡路。

數字光端機的出現解決了模擬光端機所出現的問題。2000年開始通訊技術的發(fā)展使得光傳輸器件技術和數字視頻技術的發(fā)展，數字光端機開始走向了市場及行業(yè)的應用。隨著數字光端機和模擬光端機的的對比發(fā)展，慢慢數字光端機開始逐漸代替模擬光端機，到目前為止已經形成了模擬光端機和數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，那么數字光端機可就是國內和國外競力，國內廠商優(yōu)勢與國外廠商的一個過程。

最新一代光纖視頻傳輸設備借助于光學傳輸單元內部的一個模-數轉換器或數字信號編碼器（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、數據、開關量、以太網等）采用數字解碼技術進行處理。然后數字信號又調制到LED或激光發(fā)射器上，通過光纖傳輸到光接收單元，在這里先前的數字信號被一個內部的數-模轉換器重新轉化為模擬基帶視頻信號。這樣，系統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，將模擬信號進行數字化處理后再進行傳輸是光端機技術質的飛躍發(fā)展。數字光端機解決了模擬光端機的傳輸容量少、業(yè)務能力少、信號易衰減、易串擾等缺點，優(yōu)勢突顯：傳輸容量大、業(yè)務種類多，單纖傳輸容量可達幾十路上百路非壓縮視頻，傳輸的業(yè)務也多樣化的傳輸視頻、音頻、數據、以太網、電話信號、開關量等各種信號。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的參數指標。在級聯技術應用了更是得心應手于模擬光端機。

當我們討論數字解碼視頻傳輸設備時，評價產品與產品之間的性能時所需考慮的性能參數是系統所使用的數字位數。數字位數從根本上定義了系統的電氣動態(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�，F在任何一個分辨率為6位的系統從技術上講都是落后的，不能代表目前的最高技術水準，這樣的系統肯定會產生圖像上可見的非自然信號以及視頻衰減。有鑒于此，在一個數字解碼視頻傳輸系統中所采用的比特數最少應為8位。8位的分辨率或解碼能力能夠使視頻傳輸品質滿足或超過RS-250C短距離傳輸或真正的視頻傳播質量要求。

采用數字非壓縮技術、10位數字式視頻編碼技術（10bit）和15Mhz采樣頻率技術使得視頻數字化過程時的數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調制技術實時傳輸圖象信號，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調制后，再進行電-光轉換，光信號傳到接收端后，進行光-電轉換，然后進行PFM解調，恢復出視頻信號。由于采用了PFM調制技術，其傳輸距離很容易就能達到30 Km左右，有些產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。通過使用波分復用技術，還可以在一根光纖上實現圖象和數據信號的雙向傳輸，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）生產調試較困難；
b）單根光纖實現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制解調技術，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） 數字光端機
由于數字技術與傳統的模擬技術相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢，所以正如數字技術在許多領域取代了模擬技術一樣，光端機的數字化也是一種必然趨勢。目前，數字圖象光端機主要有兩種技術方式：一種是MPEG II圖象壓縮數字光端機，另一種是非壓縮數字圖象光端機。圖象壓縮數字光端機一般采用MPEG II圖象壓縮技術，它能將活動圖象壓縮成N×2Mbps的數據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，它能大大降低信號傳輸帶寬。