万悦鹏

（沈阳工程学院，辽宁沈阳，110136）



浅析光纤传输在视频监控的应用

万悦鹏

（沈阳工程学院，辽宁沈阳，110136）

摘要：光纤传输系统通常是以光纤作为传输介质的传输系统，实际上光只是载波。该系统主要有一个光发射端机、光纤传输、光接收端机等组成。前端摄像机是通过一小段同轴电缆连接到光发射端机的，光接收端机也是通过一小段同轴电缆连接到监视器的，而光发射端机与光接收端机之间则是通过光纤连接器连接的光纤光缆，最终组成监控系统。

关键词：光纤；传输；监控

0　引言

在科技日益发达的今天，人们对生活的舒服性和安全性要求越来越高，随着光电技术及信息时代的发展，人们对生活的小区具备视频监控系统以及它的清晰度、覆盖广、可靠性要求越来越高。视频监控系统能容纳的摄像机数量，传输距离有多远，视频信号是否有干扰或失真等很多问题需要解决。光纤传输不但能够有效地提升系统的可靠性和效率性，还具有视频信号失真度小、安全性高等优点。因此，光纤传输系统正在得到越来越普遍的使用，尤其是在传输高质量的视频画面，不希望画质有任何降低的远距离传输时常用光纤传输。

1　光纤传输的特点

由于光纤传输的特性，使得光纤为传输数字高清信号的首选传输介质。光纤传输还具有以下优势：

（1）传输损耗低，可以适用远距离传输，而用光纤可传输几百米甚至几十公里远。

（2）频带宽，通信量大，是传统铜电缆根本无法比拟的。

（3）便于施工维护，由于它重量轻，体积小，其抗张强度好。

（4）光纤是绝缘体材料，抗电磁干扰、无串音干扰，保密性高。

（5）扩展性比较强，只需更换设备进行升级和扩容，而不必更换原有的光纤网络。

综上所述光纤可以提供比铜线高得多的带宽，这使得它被越来越多的用于视频信号、计算机信号和高清信号的传输。

2　光纤传输系统的组成

本系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号是数字信号；调制器将电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。

光发端机将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制（IM）；光接收机完成光信号的解调，采用直接检测（DD），属于非相干解调。光载波由半导体光源产生，由半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。

系统传输部分的原理框图如图1所示。

图1　传输原理框图

2.1光发射机

数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。主要有光源和电路两部分。光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着光发射机的性能。

2.1.1光源

对光源的要求，有半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）可满足不同场合的要求。

2.1.2调制电路和控制电路

直接光强调制的数字光发射机主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路。选用的LD作为光源，所以还需要偏置电路。对调制电路和控制电路的要求如下：

（1）输出光脉冲的通断比应大于10，以保证足够的光接收信噪比。

（2）输出光脉冲的宽度远大于电光延迟，光脉冲的上升、下降、开通延迟应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲准确再现输入电脉冲的波形。

2.2光接收机

直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图示于图3.4，主要包括光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）

（1）光检测器：光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。

目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩二极管（APD）。

（2）放大器：前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。

主放大器一般是多级放大器，它的作用是提供足够的增益，并通过它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号保持恒定。

3　光纤多路电视传输系统

在实际应用中，通常是在一条光纤上同时传输多路视频信号，这种多路复用的光纤传输系统所采用的技术，有光波分复用、光频分复用与光时分复用。

光波分复用（WDM）是在一根光纤中能同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），在接收端又将组合的光信号分开解（复用）并送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。

由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因此可实现多媒体信号混合传输。光WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带新业务、充分挖掘光纤带宽潜力、实现超高速传输通信等具有十分重要的意义。

光频分复用（FDM）技术与光波分复用技术在概念上并无明显区别，只不过是科学家为研究方便起见，对同一项技术所起的二个不同名字而已。

光时分复用（OTDM）是指将通信时间分成相等的间隔，每间隔只传输固定信道的一种技术形式。

随着对传输速率要求的提高，使半导体激光器、调制器及相关电子器件的有限带宽难以胜任，而OTDM可将多路光信号合并在一起，实现超高速的传输通信速率，因此是提高光纤传输通信容量的有效途径之一。

4　系统设计总结

数字光纤通信系统而言，系统设计主要任务是:传输距离和传输容量、分布要求，按照当前位置结构和设备技术水平，经过综合考虑和计算。 技术上，系统设计的主要问题是确定中继的距离和路由的设置，尤其对长途光纤通信系统而言，中继距离的设计是否合理，对整个系统的性能和投资会影响很大。

参考文献

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[4]王俊峰.智能化数字光纤传输系统的设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2003

[5]武国庆.新一代超高速光纤通信--光波分复用WDM系统[J].西部广播电视,2003(5):24-26

Analysis of the application of optical fiber transmission in video surveillance

Wan Yuepeng
（Shenyang Institute of Engineering，Shenyang Liaoning，110136）

Abstract：Optical fiber transmission system based on optical fiber as transmission medium transmission system, light is actually the carrier.The system mainly has a light transmitting terminal machine,optical fiber transmission,optical receiver,etc.The front camera is through a short period of coaxial cable to connect to the light emitting side of machine,light receiving end machine is through a short period of the coaxial cable to connect to the monitor,and between optical transmitter and optical receiver machine is through the optical fiber connector to connect optical fiber cable, of monitoring and control system in the end.

Keywords：optical fiber;Transmission;monitoring