應用于高速公路的光纖網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)

標簽：?jiǎn)蜤1編解碼 視頻信號

高速公路項目中對視頻信號傳輸的要求有以下特點(diǎn)：

1、容量大：在一個(gè)監控分中心通常有幾十路甚至上百路視頻信號。

2、圖像質(zhì)量要求高：圖像要求達到480線(xiàn)，加權信噪比S/N要求不小于57dB;PAL制圖像要求達到25幀(50場(chǎng)/s)、NTSC制圖像要求達到30幀(60場(chǎng)/s)。

3、需要多級控制：目前高速公路項目中對視頻信號的監控和管理自下而上可分為以下站級、路段中心、片區中心、省中心四級監控系統。

(1)站級監控系統：各收費站需要對本地的視頻信號進(jìn)行監控

(2)路段中心監控：一條高速公路通常設置1個(gè)路段分中心，對某一路段進(jìn)行監控和管理。

(3)片區中心監控系統：多條高速公路的統一管理通常根據地域劃分為若干個(gè)片區來(lái)進(jìn)行。

(4)省中心監控系統：各省高速公路管理局需要對省內所有的高速公路進(jìn)行統一監控、管理和調度。目前主流視頻傳輸產(chǎn)品介紹

點(diǎn)對點(diǎn)視頻光端機

點(diǎn)對點(diǎn)視頻光端機是目前使用較為普遍的視頻傳輸設備(使用示意圖參見(jiàn)圖1)，主要可分為模擬光端機和數字光端機(非壓縮)兩種。點(diǎn)對點(diǎn)視頻光端機的優(yōu)點(diǎn)：

1、使用簡(jiǎn)單靈活，視頻質(zhì)量高，實(shí)時(shí)性好。

2、除了可以傳輸多路視頻信號外，還可以傳輸音頻信號、異步數據、以太網(wǎng)數據等多種信號。

點(diǎn)對點(diǎn)視頻光端機主要缺點(diǎn)：

1、無(wú)法組網(wǎng)，不具備保護功能，系統可維護性差。

2、無(wú)法實(shí)現遠距離傳輸。如果距離過(guò)遠，只能采用光端機級連方式。多級光端機的級連會(huì )造成信號的急劇衰減。

模擬光端機

顧名思義，模擬光端機上光頭發(fā)射的光信號是模擬光調制信號，它隨輸入的模擬載波信號的幅度、頻率、相位變化引起光信號幅度、頻率、相位變化而分別稱(chēng)為調幅、調頻、調相光端機。

數字光端機

數字光端機上光頭發(fā)射的光信號是數字信號即0或1對應光信號強、弱兩種狀態(tài)，不同的0和1組合代表不同幅度的視頻、音頻、數據信號。

模擬光端機與數字光端機的性能對比

1、模擬信號傳輸輸入和輸出處理方式不一樣，引起的視頻、音頻、數據信號信號失真、變畸變、干擾不同。

模擬光端機由于要進(jìn)行調幅、調頻、調相，所以模擬信號的幅度的變化與載波信號因調制而引起的幅度、頻率、相位的變化是否為一一對應的線(xiàn)形關(guān)系，成為擬光端機質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，到目前為止，很難做到真正線(xiàn)性調制，非線(xiàn)形必然引起信號失真;同時(shí)調制好的載波信號信號還要調制光信號，光信號的非線(xiàn)性也是一個(gè)非常重要的因素，眾所周知，光器件的非線(xiàn)性與環(huán)境溫度變化、工作電壓的穩定性、光發(fā)射功率有很大的影響，因此光器件在生產(chǎn)時(shí)需進(jìn)行7-10天的熱循環(huán)老化等等工藝篩選、老化、測試也只能以將這種變換控制在一定的范圍;光信號在光纖中長(cháng)距離傳輸，會(huì )引起光信號的功率衰減，傳輸頻率漂移、相位失真，光信號色散效應同樣也會(huì )引起光信號畸變;光信號到達接收端，接收光器件仍然要引起非線(xiàn)性失真，由光電轉換后的模擬信號進(jìn)入解調，解調與調制一樣會(huì )產(chǎn)生非線(xiàn)性畸變。

所以綜合模擬光端機，從輸入信號調制-電光轉換-光輸-光電轉換-解調這五個(gè)過(guò)程，都會(huì )引起非線(xiàn)形失真，而這些信號畸變失真是固有的所以是不可消除的，所以模擬光端機傳輸視頻圖象、音頻質(zhì)量、數據的效果很難達到很滿(mǎn)意的效果。

數字式光端機僅只有模數轉換的量化誤差(如1V視頻信號12bits時(shí)僅為2.5mv)，不足以引起信號畸變。因此不存在上述缺陷。

2、多路信號同傳引起的交調失真。

在現場(chǎng)監控應用中，用戶(hù)可能有許多各種信號，如視頻圖像、音頻、數據、以太網(wǎng)、電話(huà)或其它用戶(hù)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(jìn)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(lái)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(huì )引起各種鏡像、交調干擾。所以目前市場(chǎng)上不乏很多著(zhù)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(shí)出現相互干擾的現象，這些不穩定的現象都是模擬調制技術(shù)長(cháng)期以來(lái)一直所固有的缺點(diǎn)。

數字光端機傳輸的是數字信號，很容易進(jìn)行大容量復用并且不會(huì )出現相互干擾。

3、穩定性不同

模擬調制光端機由于采取載波調制方式，載波及光頭很容易受環(huán)境溫度影響。出現傳輸質(zhì)量隨環(huán)境變化而變化的缺點(diǎn)。同時(shí)模擬光端機經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間使用后，隨著(zhù)元件的老化和環(huán)境的變化，經(jīng)常會(huì )出現視頻質(zhì)量明顯下降的現象。正因為這種缺點(diǎn)，對一些大型、重要工程來(lái)講，模擬光端機的維護成了很令人頭疼的問(wèn)題。節點(diǎn)式視頻光端機

節點(diǎn)式光端機是一種新型的光纖傳輸系統，通常使用2芯光纖將各節點(diǎn)連接形成環(huán)網(wǎng)、鏈網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )結構，視頻和數據可以在任意節點(diǎn)上下。同時(shí)網(wǎng)絡(luò )中還可以傳輸音頻、雙向數據、以太網(wǎng)數據等信號。節點(diǎn)式光端機組網(wǎng)示意圖參見(jiàn)圖2。節點(diǎn)式光端機根據信號調制方式的不同分為模擬傳輸方式和數字傳輸方式。

模擬傳輸方式

節點(diǎn)式光端機如采用模擬方式調制信號，與模擬點(diǎn)對點(diǎn)光端機同樣存在頻間串擾、信號衰減畸變的問(wèn)題。這是模擬調制方式所帶來(lái)的必然問(wèn)題。因此如采用模擬方式，對節點(diǎn)式光端機的傳輸容量、傳輸距離都有很大的限制。

數字傳輸方式

全數字的節點(diǎn)式光端機采用數字方式調制視頻信號，并對視頻信號進(jìn)行編碼壓縮傳輸。通常采用的編碼方式有M-JPEG、MPEG-2等。具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

1、節省光纖資源。所有收費站通過(guò)2芯光纖與路段中心組成環(huán)網(wǎng)或鏈網(wǎng)即可。

2、視頻容量大。目前北京蛙視公司的VOX全數字音視頻傳輸平臺可在2芯光纖上傳輸多達126路高質(zhì)量音視頻信號。

3、節點(diǎn)數量基本不受限制，圖像質(zhì)量全程一致。因為采用數字編碼傳輸，信號無(wú)畸變;且不同于光端機級連方式，在各節點(diǎn)不經(jīng)過(guò)2次編碼調制，因此圖像質(zhì)量可保持全程一致。

4、如組成雙纖環(huán)網(wǎng)，可實(shí)現自愈保護功能。當某一段光纖或某一節點(diǎn)設備故障，不影響整個(gè)系統的傳輸。