CWDMADM 技术在图像监控中的应用

只用1 根光纤就能传输上百路非压缩数字视频信号吗?只用1 根光纤,更进一步说是只用1 个波长,就能将分布在上百公里沿线上的多达16 路非压缩数字视频信号收集起来吗?答案是肯定的。这里涉及到本文将要具体谈到的两种技术——CWDM 和ADM。

      只用1 根光纤就能传输上百路非压缩数字视频信号吗?只用1 根光纤,更进一步说是只用1 个波长,就能将分布在上百公里沿线上的多达16 路非压缩数字视频信号收集起来吗?答案是肯定的。这里涉及到本文将要具体谈到的两种技术——CWDM 和ADM。

      一、CWDM 技术简介

      CWDM(Coarse Wave Division Multiplexing)意为粗波分复用,是指在1 根光纤上传输多个波长的光信号,并以此来提高光纤传输容量的一种技术。CWDM 是相对于WDM 和DWDM来说的,按照ITU-T 标准,是指在从1310nm 到1610nm 的波长范围内,每隔20nm 划分一个波长,共确定16 个可用波长。与DWDM 比,CWDM 波长间隔比DWDM 为宽,所采用的有源和无源器件也都相对要简单一些,因而也就便宜一些。相对于WDM,则CWDM 主要表现出容量上的优势,因为通常所说的WDM 是指光纤两个长波窗口上的光信号复用。

      CWDM系统从原理上特别类同于CATV系统。用于CWDM中的特定波长的光相当于CATV系统中的特定载波,只不过光载波的频率要比CATV 载波频率高出约5 个数量级。然后是对载波进行调制,CATV 系统采用的是幅度调制(AM);在光纤传输系统中,对光载波的调制也都采用的是AM 方式,只是对光的调制一般叫光强度调制。最后,CATV 系统将调制好的信号通过混合器合成一路,由一根同轴电缆进行传输;在CWDM 中则是采用一种叫合波器的器件将调制好的光信号合成到一起,再通过一根光纤进行传输。在接收端,CATV 系统最典型的代表设备就是电视机,电视机通过高频头从混合的信号选出准备观看的信号,再进行解调等处理,直至得到模拟基带信号;CWDM 系统用分波器将不同波长的光分开,再恢复出各波长所承载的信号。

      图像监控系统中传输的通常都是基带信号,那么,CATV 中的一个载波就可相当于一条电缆,当然,这条“电缆”只实现了单向视频传输,而不可能象真正的电缆那样可以进行同轴视控信号的传输。类似地,通过采用CWDM 技术,一个波长就相当于一条光纤,这条“光纤”也只能承载一个单向的光信号。

      二、CWDM 技术现状及应用

      目前在电信和数据网络等领域推广应用且被市场所接受的主要是1550nm窗口的CWDM系统,因为不管是从技术工艺还是价格两方面,这类系统都已达到商用水平。正是这个原因,部分图象监控工程中也已用到了此类CWDM 系统。

      CWDM 技术可分成两个层面:器件和系统。器件主要指实现CWDM 系统的最根本的单元,主要有两个方面的产品,一是光有源器件,指能发射指定波长且满足谱宽要求的激光的发光源;二是光无源器件,是指能将多个波长的光合并的合波器和能将合并后的光分开的分波器。市场上这两类器件对应的波长为从1470nm 到1610nm 的8 个波长,有源器件已做成了标准封装的光收发一体模块,无源器件已可以从这8 个波长中任选两个或以上的波长进行合并,到目的地后按波长分开。一对这样的合波分波器件对同一波长的插入损耗已能做到在4.5dB 以内。

    CWDM 系统是指采用CWDM 器件实现的光通信系统,又可以分成两种:一种是将非CWDM 产品接入到CWDM 平台上的所谓波长转换产品。这种产品可以将普通的光通信产品转换成为CWDM 产品,并能同时完成波长选择和基于波长的信号提取和接入。另一种是直接将产品做成基于CWDM 器件的产品,设备通过光纤直接连接就能构成CWDM 系统。前者由于进行了波长转换,对接入系统的设备没有波长的要求,波长管理由CWDM 平台来完成,设备的选择几乎不受限制。这样的代价是使用了较多的光器件,特别是有源器件。另外,为了实现波长转换,也要求产品是具有标准传输速率的产品。后者由于在设备中直接使用CWDM 器件,不需要再进行波长转换,因此,对设备除波长和谱宽外几乎没有更多其它特殊要求。这样一来,系统的波长就直接由采用的产品决定,要由工程商来统一管理了,也可以说这将是一套定制的系统,这样换取的是较低一点的成本。后面这种系统可能更适合图象监控工程的要求,到目前为止,图象监控系统中的传输部分还没有明确的标准。

    图象监控工程中CWDM 产品的使用也可以分成两种情况:一种是点对点的传输,所有波长都在一点合波和分波,主要体现的是扩大光纤传输容量的特点。另一种情况则是用于链型网络传输,即将多个点的信号传输到控制中心,不同波长是在链路上不同的节点一级级插入的。一个点可以只插入一个波长,也可以插入多个波长,这要由这个点所要传输的信息量来决定。链型传输存在一个问题,即最早插入了波长经历最多的节点,在每个节点上都会引入插入损耗,这样不同的波长所引入的插入损耗是不同的,当所有设备的输出光功率一致时,传输距离就要由最早插入的波长来决定,这实际上限制了系统的传输距离。这个问题的解决方法会在文章的后面提到。

    由于CWDM 系统可以看成是由不同波长的光传输设备迭加在一起构成的,这些设备共用光纤和合波分波器件,所以这些设备之间既相互独立,又彼此关联。当系统中共用的光纤或无源器件出现故障时,就会影响到整个系统,严重时整个系统都无法正常工作。但如果故障只出现在某套设备,如一套设备停电了,是不会影响系统中其它设备正常工作的,这也可以说是CWDM 系统的另一大特色。

三、 ADM 技术及应用

    ADM(Add/Drop Multiplexing)从字面上理解就是将信号从干线上取出同时将要发送的信号再插入到干线上的这样一个复接分接过程。只要用到了复用技术,不管是频分(FDM)、时分(TDM)还是波分(WDM),就都可以有ADM。前面提到的链型传输的CWDM 系统实际上就是用到了光ADM,不过节点上只插入波长,并不从干线上分出波长来。在FDM 系统中,由于对载波的维护较复杂(否则系统就可能易受干扰)较少采用ADM。所以本文主要针对TDM来谈一谈。

    在TDM 系统中,不同的低速信号安排在不同的时隙,系统提供一个同步机制,使接收端能正确识别时隙,从而提取出所需的信号。ADM 在这样的系统中就是要将特定时隙的信号提取出来,同时将要发送的信号再插入到相应的时隙中去。所以,ADM 要做的工作可以说就是同步系统、识别时隙,提取和插入信号。由于要同步系统和提取信号,就必然要进行时钟和数据恢复(CDR),也就是信号再生。如果这里提取和插入的是同一个信号,就可以认为这个信号在这个节点上进行了再生中继。现在,ADM 可以这样来理解:在ADM 节点上,可以提取一个或几个时隙的信号,同时插入相应的信号,其它时隙的信号在此节点进行了一次再生中继。如果节点只插入信号,则它相当于除插入信号外,还对前面的信号进行了一次再生中继。

    ADM 的信号插入能力是受系统的容量所限制的。对于非压缩视频传输产品,目前最高的是采用2.5G 传输平台实现的同时传输16 路视频的系统,也就是说,ADM 最多可以插入16 个视频信号。如前面所述,信号是安排在不同的时隙里的,所以,即使某个节点只传输几个甚至是1 个图象信号,不管它是在链路的最前端还是在其它位置,它必须采用同样的传输平台,这样才能在系统中(整条传输链路)对时隙有相同的解释。

    图象监控系统基本上可以说是一个图象信号收集的系统,它是将分布在一定范围内的图象信号收集到控制中心的一个传输网络,因此,这种系统中用到的ADM 更多的是只进行信号插入的ADM。ADM 同时具备的再生中继功能,赋予了基于ADM 的传输网络超长传输距离的特点。

    信号插入和长距传输这两特点似乎直接对准了高速公路的应用。假设一条高速公路上分布着8 个节点(可以是收费站,也可以是桥梁或隧道等到),要求从每个节点抽取(通过远端视频矩阵切换器)两路视频信号传输到控制中心,若采用的是2.5G 传输平台,就可以用1 根光纤来完成传输任务。由于ADM 的再生中继功能,典型地,两个节点可以相距30 公里,那么上述的高速公路就可以长达240 公里!

四、 两种技术的结合应用

      TDM 中的ADM 可以解决长距离传输,但容量偏小,最多只能传输16 路视频信号。WDM中的ADM 可以解决大容量问题,最大可传输128 路视频信号,但传输距离受限。假设一个链路有8 个光插入点,每个点插入1 个波长,插入损耗为1.3dB,设备的输出光功率为-2dB,接收灵敏度为-25dB,则最大链路损耗只有约10dB,按1550nm 波长进行计算,传输距离也只能达到约40 公里,平均到每个插入段只有5 公里!如果能将两种技术结合起来应用,就有可能提供一个较完善的解决方案。

      如何同时采用这两种技术呢?在方案设计时分两步进行。第一步是将链路上需要传输的视频信号尽可能均匀地分配给各个波长,第二步在每个波长上采用ADM 方式插入分配的信号。如果有节点分配不到(否则会增加光纤和设备)需要插入的信号,而传输距离又达不到要求,则可在适当的位置安排零插入ADM 节点,即再生中继节点,来完成这个波长的传输。这种链路对于单向传输仍比较简洁,但如果是一个双向系统(含控制信号等),则光路会变得异常复杂,这时可以考虑将双向系统分成两个单向系统来设计,这时就要多用1 根光纤,但设备的复杂性的降低应该能带来较高的可靠性。

      五、结语

      CWDM 和ADM 在

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  • <strong>数字校园一卡通“一站式服务模式”</strong>

    数字校园一卡通“一站式服务模式”

    2007年6月16日至18日,新中新集团第一产品线事业部参加了“2007’中国教育信息化创新与发展论坛暨中国教育信息化理事会年会”,总经理李勇龙先生介绍了在数字校园和...

    2020-01-07 来源:网络整理 浏览:109 次

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  • 2007国内安防行业分析

    2007国内安防行业分析

    中国安全防范事业开始于20世纪七十年代末期,安全技术防范作为一个专业领域,在我国经历了二十几年的发展历程。由于统计资料不够完善,统计数据中安防领域覆盖的...

    2020-01-03 来源:网络整理 浏览:124 次

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  • 智能楼宇中安全防范技术的现状及发

    智能楼宇中安全防范技术的现状及发

    众所周知,智能楼宇技术包括通信网络技术、计算机技术、自动控制技术、消防与安全防范技术、声频与视频应用技术、综合布线和系统集成技术。它是现代建筑技术、通...

    2019-12-28 来源:网络整理 浏览:140 次

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  • 智能小区的联网报警系统

    智能小区的联网报警系统

    随着智能建筑的快速发展和人们安全防范观念的不断变化,如何建立一个高效完善的联网报警系统成为必须解决的问题。本文主要谈谈智能小区报警系统的建设方案,分别...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:191 次

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  • 夜视监控技术发展的探讨

    夜视监控技术发展的探讨

    安全系统的重要性永不会高估!据某安防权威杂志期刊预测: 随着未来5年经济的持续增长及人民生活水平的提高。 安全系统的重要性永不会高估!据某安防权威杂志期刊...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:108 次

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  • 治安卡口智能车管检测线监测系统新

    治安卡口智能车管检测线监测系统新

    随着我国城市化进程的加快和汽车普及率的不断提高,交警日常车辆管理技术手段的相对滞后与机动车数量的急剧增长的矛盾逐渐突显出来;同时作为各地车辆管理主体的...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:113 次

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  • 生物识别——安全领域的“诺亚方舟

    生物识别——安全领域的“诺亚方舟

    现今,生物识别已经逐渐在政府、企业和金融领域得到了广泛的应用,而对于这种区别于传统的身份鉴定方法的高科技手段,其技术的可行、市场前景的广阔已被众多国内...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:151 次

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  • 楼宇对讲系统的安装调试

    楼宇对讲系统的安装调试

    一、设备安装前的准备1、安装设备前需对系统所有线路进行全面检查,是否存在断线或短路现象;2、确认整个系统的线路无任何故障后,方可安装设备,接线的各接点必...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:64 次

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