由于光纖傳輸具有帶寬大、傳輸距離遠、抗干擾的優(yōu)勢被廣泛應用。光端機由于其諸多傳輸優(yōu)勢,加上這幾年的市場需求猛增,光纜成本大幅降低,已經(jīng)進入相對良性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌道。目前,平安城市、城市智能交通、高速公路、城市軌道交通項目是光端機的主要市場。
視頻光端機進入中國市場已有20多年時間。視頻光端機最早的應用主要集中在公安、政府等資金情況較好、對視頻業(yè)務有迫切需求,以及要求較高傳輸效果的行業(yè)。最早的光纖線路大多是多模,傳輸距離一般僅有2Km,傳輸效果差,容易受干擾。隨著單模光纖和光端機技術的普及,傳輸距離可以輕松實現(xiàn)30-40Km。現(xiàn)視頻光端機設備基本已經(jīng)實現(xiàn)單模傳輸,多模的光器件基本停產(chǎn)。為適應早年鋪設的多模光纜,部分光端機內(nèi)部配置單、多模自適應電路,以便于適應在多模光纜傳輸。
粗波分復用技術(CWDM)的出現(xiàn)使得模擬光端機在傳輸容量、傳輸模式等方面都得到了很大的發(fā)展和進步,在常規(guī)一芯光纖(如G.652)中可同時傳送1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1550nm、1570nm、1590nm、1610nm等八種不同波長,每一波段又可時分復用1--10路視頻信號,即從單芯光纖傳輸一、兩個光波段擴展到七、八個光波段。一根光纖能傳輸更多的音、視頻、數(shù)據(jù)信號。但由于模擬技術自身的局限,單纖傳輸?shù)穆窋?shù)越多,調(diào)試難度就越大,頻道之間干擾的可能性越大,模擬光端機的發(fā)展遇到了很大瓶頸。隨著寬帶數(shù)字光傳輸器件技術以及數(shù)字視頻技術的發(fā)展,從2001年數(shù)字光端機開始進入中國。數(shù)字化處理方式徹底解決了模擬光端機通道干擾的問題,數(shù)字光端機信噪比可達到67dB,遠遠超出模擬的50dB,信號傳輸質(zhì)量非常高。數(shù)字光端機已經(jīng)可以單纖傳輸128路非壓縮視頻,同時可以加入以太網(wǎng)、電話語音等信號,極大的豐富了光端機傳輸?shù)男盘柗N類。傳輸容量的提升提高了光纖帶寬的利用率,降低了傳輸系統(tǒng)的成本,提高了性價比。經(jīng)過幾年的發(fā)展數(shù)字光端逐步取代了模擬光端機,到了2007年,已經(jīng)占據(jù)了光端機的絕大部分市場。
目前,光端機的價格由于應用領域、產(chǎn)品質(zhì)量、品牌、服務的區(qū)別,差異較大。在高速公路、石油、石化等工業(yè)視頻監(jiān)控領域,由于對產(chǎn)品質(zhì)量、品牌、服務的要求較高,可以進入的廠家并不多,因此價格相對較高;而其他安防監(jiān)控應用領域則對價格更加敏感。以1V1D光端機產(chǎn)品為例,價格在高速公路領域可能達到1000元以上,而安防一般應用領域則可能低至500元左右,甚至在網(wǎng)上還能找到200元左右的。
2005年前后,光端機市場需求開始劇增,隨著光端機技術的迅速發(fā)展和應用的日益普及,使得視頻光端機生產(chǎn)銷售準入門檻越來越低,大量的小作坊式公司開始在市場上銷售仿制產(chǎn)品,這些產(chǎn)品大多粗制濫造,質(zhì)量低劣,使用壽命極低,攪亂了國內(nèi)光端機正常的生產(chǎn)、銷售秩序,不規(guī)范的市場操作和惡性的價格競爭影響了行業(yè)健康發(fā)展。從另一方面看,在大小光端機廠商的共同參與下,國內(nèi)光端機企業(yè)的市場份額不斷上升,國外品牌在國內(nèi)的市場開始萎縮,國內(nèi)光端機也開始大批量出口
全國北京、廣東(深圳廣州為主)、湖北、浙江、上海5省市是國內(nèi)視頻光端機主要生產(chǎn)基地,目前攝像機和光端機的使用比例大約為200:1,光端機及相關通信配套產(chǎn)品市場規(guī)模在16億元左右。
目前國內(nèi)視頻光端機生產(chǎn)企業(yè)主要有3類。第一類是依靠較強的光通信技術立足的通信企業(yè),這些企業(yè)技術基礎較好,企業(yè)規(guī)模大多數(shù)屬于中等(年銷售額在5000萬左右),這一類也包括兼營視頻光端機的通信廠家,他們是這個子行業(yè)的核心企業(yè)。第二類是一些安防行業(yè)中規(guī)模較大的綜合性視頻監(jiān)控廠家,視頻光端機只是其產(chǎn)品鏈中的一環(huán),這類企業(yè)規(guī)模較大、綜合技術實力較強,視頻光端機在其產(chǎn)值的比重多少不一。第3類是加工型企業(yè),數(shù)目最多。由于光端機行業(yè)技術門檻較低,一兩個從光通訊企業(yè)離職的設計開發(fā)人員就能成立一家企業(yè),以小作坊的方式組裝生產(chǎn)視頻光端機,視頻光端機是其主要產(chǎn)品,在這類企業(yè)中仿冒產(chǎn)品盛行。
國產(chǎn)光端機隨著技術的不斷成熟和完善,在功能和性能方面也在不斷進步。比如視頻的AGC(自動增益控制,即自動監(jiān)測輸入視頻信號的幅度、動態(tài)調(diào)整增益,使接收機中輸出標準的1Vp-p視頻信號)功能。技術升級還體現(xiàn)在功能的多樣性,如能提供更豐富的業(yè)務接口、電池斷電告警、字符迭加、防雷防潮、設備網(wǎng)管等各個方面,體現(xiàn)出產(chǎn)品面向方便應用提升,具備故障預診斷系統(tǒng)的視頻光端機。視頻光端機技術升級也體現(xiàn)在功能模塊化設計,將產(chǎn)品的主要功能,如光電轉(zhuǎn)換、視頻、數(shù)據(jù)、音頻等功能模塊設計為完全獨立可插拔的,把安防里涉及的信號都融合到一臺光端機里。
防雷設計也是現(xiàn)今光端機提升功能的重要課題。防雷需要在光端機的所有外部接口上進行考慮,而不僅僅是數(shù)據(jù)接口,還應該考慮視頻、音頻等所有外部接口和電源輸入接口,不然雷電在很多時候是從防護最薄弱的環(huán)節(jié)侵入設備,導致設備損壞。
從目前的行業(yè)格局來看,光端機剛進入成熟期,隨著安防行業(yè)的不斷擴張,未來幾年光端機市場的整體還會繼續(xù)保持穩(wěn)定的增長。
模擬視頻光端機與數(shù)字光端機的六大不同點
從目前市場情況來看,模擬光端機已逐步退出市場,而數(shù)字光端機如雨后春筍般開始在市場上普及,數(shù)字代替模擬,這也是光纖通信技術顯著的歷史發(fā)展趨勢。由于數(shù)字光端機具有傳輸信號質(zhì)量高,沒有模擬調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅光端機多路信號同傳時交調(diào)干擾嚴重、容易受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量低劣、長期工作穩(wěn)定性差的缺點,因此許多大型重點工程已普遍采用數(shù)字光端機。
模擬視頻光端機與數(shù)字光端機究竟有何區(qū)別,這也是眾多用戶所關心的確問題,本文從以下幾個方面進行如下論述:
光纖上傳輸?shù)男盘柗绞讲灰粯?/p>
模擬光端機上光頭發(fā)射的光信號是模擬光調(diào)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、相位變化而分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相光端機。
數(shù)字光端機上光頭發(fā)射的光信號是數(shù)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(shù)據(jù)信號。
模擬信號傳輸輸入和輸出處理方式不一樣
無論模擬、數(shù)字光端機,對輸入的基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號都必須進行處理。
模擬調(diào)幅光端機,處理方式是將視頻、音頻、數(shù)據(jù)的幅度對一高頻載波信號進行調(diào)制,使高頻載波信號的幅度隨視頻、音頻、數(shù)據(jù)的幅度變化而變化;而數(shù)字式光端機對輸入的基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進行高分辨率的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換,如1Vp-p幅度范圍的幅度信號利用12bits的數(shù)字信號來表示,1V等分成4096,因此模數(shù)轉(zhuǎn)換后引起的最大電壓幅度誤差為1/4096V(約2.5mV),此誤差電壓稱為量化誤差電壓,各種幅度的電壓數(shù)值從0V、1/4096V、2/4096V...最大1V分別對應的數(shù)字編碼為000000000000、000000000001、000000000010...111111111111。
數(shù)字編碼信號直接控制光頭發(fā)射的光信號的強、弱兩種狀態(tài)(對應0或1),接收光端機再將數(shù)字編碼進行數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換,恢復成原始的基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號。
處理方式的不同,引起的視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號信號失真、變畸變、干擾不同
模擬光端機由于要進行調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相,所以模擬信號的幅度的變化與載波信號因調(diào)制而引起的幅度、頻率、相位的變化是否為一一對應的線形關系成為擬光端機質(zhì)量好壞的關鍵,到目前為止,很難做到真正線性調(diào)制,非線形必然引起信號失真;同時調(diào)制好的載波信號還要調(diào)制光信號,光信號的非線性也是一個非常重要的因素,眾所周知,光器件的非線性與環(huán)境溫度變化、工作電壓的穩(wěn)定性、光發(fā)射功率有很大的影響,因此光器件在生產(chǎn)時需進行7-10天的熱循環(huán)老化等等工藝篩選、老化、測試也只能做到將這種變換控制在一定的范圍;光信號在光纖中長距離傳輸,會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性失真,由光電轉(zhuǎn)換后的模擬信號進入解調(diào),解調(diào)與調(diào)制一樣會產(chǎn)生非線性畸變。所以綜合模擬光端機,從輸入信號調(diào)制-電光轉(zhuǎn)換-光輸出-光電轉(zhuǎn)換-解調(diào)這五個過程,都會引起非線形失真,而這些信號畸變失真是固有的,所以也必然是不可消除的,因此模擬光端機傳輸視頻圖象、音頻質(zhì)量、數(shù)據(jù)的效果很難達到很滿意的效果。
數(shù)字式光端機僅只有模數(shù)轉(zhuǎn)換的量化誤差(如1V視頻信號12bits時僅為2.5mv),不足以引起信號畸變。
多路信號同傳引起的交調(diào)失真
在現(xiàn)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(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、電話或其它用戶自定義的信號,每種信號分別用一對光端機來傳輸,必然價格昂貴,所以為了提高光纖的利用效率,降低成本,必須的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(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相光端機來講,傳輸10/100M以太網(wǎng)信號或多路電話等高速信號是難以做到的,將多路視頻或音頻信號混合調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相在某一載波上必然會引起各種鏡像、交調(diào)干擾。所以目前市場上不乏很多著名國外品牌的調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相光端機多路視頻、音頻、數(shù)據(jù)同傳時經(jīng)常出現(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)制技術長期以來一直所固有且難以解決的問題和缺點。所以模擬光端機傳輸信號容量有限,一般不會超過4路信號同傳。
數(shù)字光端機傳輸?shù)氖菙?shù)字信號,很容易進行大容量復用并且不會出現(xiàn)相互干擾。
穩(wěn)定性不同
模擬調(diào)制光端機由于采取載波調(diào)制方式,載波及光頭很容易受環(huán)境溫度影響。出現(xiàn)傳輸質(zhì)量隨環(huán)境變化而變化的缺點。正因為這種缺點,對一些大型、重要工程來講,模擬光端機的維護成了很令人頭疼的問題,由此也給很多工程承包商或業(yè)主帶來了很大不滿。所以對一些重要的工程選用數(shù)字光端機是一種明智的選擇。
價格有所不同
由于體系結構不一樣,模擬光端機與數(shù)字光端機的價格略有不同,一般來說,單路視頻、音頻、數(shù)據(jù)數(shù)字光端機較單路模擬光端機價格稍高,四路以上視頻、音頻、數(shù)據(jù)數(shù)字光端機相反比模擬光端機便宜得多,而傳輸后的視頻效果遠高于模擬產(chǎn)品。所以,數(shù)字光端機的性價比要高于模擬光端機。