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1、解决方案为基数，可以对照出采用平台化 解决方案之后，对项目现场的时间和人员 成本的有效控制。 集成商采用非平台化与平台化解决方 案时间成本对比( 单位：周) 集成商采用非平台化与平台化解决方案人 员对比 化解决方案要少的多，节省了大量的项目 好了一个一个的小屋子，把这些屋子组装 现场成本，为那些工期紧、工程量大的项目 起来，盖屋子的过程就很快了。而且也容易 节省了大量的时间和人员投入。 维护、维修。 平台化解决方案使用效果的类似对比 功能性对比 可以将平台化解决方案比喻为计算机 操作系统 计算机操作系统：无论是教育、娱 乐、上网，都用同一个操作系统就可以完 成，他提供了人机交互的平台。 平台化
2、解决方案：高速公路范围内 的业务和产品如联网收费、不停车收费、城 市交通信息管理系统等等都可以基于这个 平台完成，他提供了一个实用的平台。 使用效果对比 由上面两张图我们可以比较出：采用 可以将这套平台化解决方案比喻为建 平台化解决方案，集成商将时间和人力大 造房屋的工程 量投入在设计、编程阶段，而现场安装、调 建造房屋：用砖头一点一点建造，费 试的人员和时间投入都相对于采用非平台 时费力；后来发展为用预制板；如果已经修 平台化解决方案：提供模块化的结 构和标准的接口，拼接出高速公路的软件 系统。实施工期大大降低。而且维护、维修、 升级换代等都容易得多。 高速公路机电系统平台化解决方案是 用规
3、范化的系统设计思想和规范的软件开 发管理流程作指导，系统的所有设计人员严 密分工组织计划的分工协作，做出大量的，创 新的工作以优化整个高速公路机电系统的 品质，具体为以下几点： 设备的适应性广； 功能变更和扩充容易； 现场工作快速； 使用人员易于掌握； 有效减少重复投资。孵； ( 责任编辑：袁绍松) 数字视频光端机在高速公路中的应用优势 从目前高速公路机电工程中的视频图 像监控系统的组网方式看，较远距离的传 输大多采用光缆。光缆传输方式具有损耗 低，保真度高，频带宽，容量大的特点。采 用光缆组网可以取消一连串放大器和供电 环节，使信号的传输质量及系统的可靠性 大为提高。此外光缆还具有抗电磁干扰
4、，无 电磁泄漏，温度稳定性高等优点。 光缆传输的特点 光信号在光纤中传输的损耗是光纤一 个十分重要的光学特性，它决定了发射与 接收端的最大传输距离。光信号损耗包括 吸收损耗，散射损耗和辐射损耗。吸收损耗 是由于光纤材料不纯引起的；散射损耗是 由于材料分子成分的波动以及结构的不均 匀或光纤制造材料的缺陷引起折射率的变 化而产生的( 瑞利散射) ；辐射损耗是由于 光纤被弯曲到一定的曲率而产生的。此外， 光纤之间、光纤与器件之间存在着耦合损 耗，因此，在光纤的装配和接续时应特别注 意工艺技术，使耦合损耗最小。 口深圳诺龙实业有限公司稂洪水 光纤的信息容量通常以带宽和距离的 乘积来衡量。光纤的传输带宽
5、随着传输距 离的增加而减小。限制光纤传输频带的主 要因素是模式色散、材料色散和构造色散。 光纤是由两种不同折射率的石英玻璃 材料制成的，其中芯子材料的折射率比包 层的折射率稍大一些。根据光的折射和反 射定律，光经过两个不同介质面时就要产 生折射和反射，如果两种材料的折射率满 足一定的条件，光就不能穿出这两个介质 面，并完全反射回来，产生全反射，反射的 第五届中国高速公路概电项圈研讨会专彝囊 厂1 F 1 酉矿_ 。 1 。 光束仍以同样的角度通过对面的介质面反 射。所以，光束是在光纤中反复地呈“Z ”字 型向前传输的，一般反射率可达0 9 9 9 5 。 光束以不同的角度射入光纤时将以不 同的
6、轨迹传输，形成不同的传输模式。依据 光纤的折射特性和传输模式，可将光纤分 为多模阶跃型光纤、多模渐变型光纤和单 模光纤。 光缆传输C C T V 信号所用的调制 方式 为了使C C T V 信号能在光纤中传输，必 须把C C T V 信号调制到光频。目前，光调制 方式均采用直接光强度调希4 ，而电调制方 式则有副载波模拟残留边带调幅、副载波 模拟调频和时分复用数字调制几种。 一、调幅一光强度调制方式( A M I M ) 按副载波残留边带调幅方式组合起来 的一路或多路射频电视信号对激光管的发 光强度直接进行调制即为A M I M 调制方 式。用这种方式调制的信号经传输后，由光 检测器进行解调，
7、解调后的射频电视信号 无需变换，通过电缆直接视频终端设备。这 种调制方式的优点是简捷、经济和容量大。 缺点是接收灵敏度较低，所以为保证输出 载噪比，要求接收功率不应低于一9 d B m , 传 输距离较短，这是因为D B F 激光器输出功 率因散射而受到限制，所以为达到一定的 传输距离，要求发射机有较大的输出功率。 二、调频一光强度调制方式( F M I M ) 将一路或多路视频信号、音频信号分别 对不同频率的副载波调频，然后混合起来再 去调制光波强度，即为F M I M 调制方式。 在接收端调制信号先被还原为一路或多路调 频信号，然后再分路鉴频，恢复出视频和音 频信号。这种调制方式具有较高的
8、灵敏度， 能获得较好的载噪比，传输距离远。缺点是 调频制式不能与现有的电视机( 监视器) 兼容， 所以光接收机输出的信号需经A M V S B 户；在多路视频信号、音频信号同时传输时， 调频信号占有频带宽，相邻副载波需间隔 4 0 M H z ，这使得同一频段内所传输的节目路 数仅为调幅制式的四分之一。 三、脉冲编码一光强度调制方式( P C M I M ) P C M I M 是一种差分脉冲编码调制 技术。它首先对视频、音频信号进行数字化 处理，然后用数字信号去调制光强度。即将 多路模拟基带的视频、音频、数据进行高分 辨率数字化，形成高速数字流，然后将多路 数字流进行复用，复用后的数字流去调
9、制 光端机上的光头，光头发射的光信号是数 字信号即0 或1 对应光信号强、弱两种状态， 不同的0 和1 组合代表不同幅度的视频、音 频、数据信号。然后通过另一端的接收光端 机进行接收，解复用，恢复成各路数字化信 号，再通过数字模拟变换恢复成模拟视频、 音频、数据。目前数字光端机一般使用8 10 b i tA D 变换，一路视频信号需要的速率 为7 0 M b i t S ，一般用一根单模光纤的一个 波长传输一组8 1 2 路的视频信号，占用 7 0 0 9 0 0 M H z 带宽。如果采用数字压缩技 术和副载波多进制数字调制，一路节目占 有的带宽可压缩至I | 8 M H z 以下。但是这样
10、的 话，对视频图像会造成损伤和时延。 数字光端机的特点 现以O T S 数字光端机为例，来描述这 一类光端机的优良特性。该光端机是采用 1 0 位数字视频编码方式和2 4 位数字立体声 数码技术的全数字方式，在一根光纤上传 输多达6 4 路非压缩式的数字视频、1 2 8 路双 向音频、3 2 路双向低速数据信号、1 6 路双 向1 0 M 1 0 0 M 以太网数据和几百路报警开 关量信号。而且它在如此多数据量的情况 下，能做到7 0 d B 的信噪比达到广播级的标 准，这是采用普通模拟视频传输光端机很 难做到的。因为数字式光端机是对输入的 拟一数字转换，如1 V p P 幅度范围的幅度 信号
11、利用1 2 b i t s 的数字信号来表示，l V 等 分成4 0 9 6 ，因此模数转换后引起的最大电 压幅度误差为1 4 0 9 6 V ( 约2 5 m V ) ，此误 差电压称为量化误差电压，各种幅度的电 压数值从0 V 、1 4 0 9 6 V 、2 4 0 9 6 V 最大 lV 分别对应的数字编码为0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 、0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 。 数字编码信号直接控制光头发射的光信号 的强、弱两种状态( 对应O 或1 ) ，接收光端 机再将数字编码进行数字一模
12、拟转换，恢复 成原始的基带的视频、音频、数据信号。 在信噪比上我们可以参看下图，很容 易就能看出来A M 模拟调制方式下的信噪 比与传输距离是成线性方式下降的，F M 模 拟调制方式虽然与A M 模拟调制方式相比 要好一点，但是随着距离的增加其信噪比 下降也很快，大约在2 0 公里左右就很难以 达到要求了。而l O b i t 的数字视频编码方式 的信噪比基本没有多大变化。 僧嚏比西) 我们还可以把O T S 数字光端机与传统 模拟光端机的系统参数做一个比较，如下 表： 从上面的对比可以看出许多能影响普 通模拟光端机图像质量的因素，对数字光 端机的应用是没有影响的。 调制，才能转变为调幅视频信
13、号传输给用基带的视频、音频、数据进行高分辨率的模 9 5 数字光端机在工程实例中的应用 现假设一条高速公路要采用一根光纤 传输线。沿线大约5 个站点的4 0 路视频图 像到监控中心的简单传输系统。我们可以 用O T S 光端和普通F M 多路数模拟光端机 两种传输系统来这完成这一工程。我们很 容易就能看出来，在同样的环境条件下，无 论是从系统的复杂程度，还是设备的种类 数量上来比较，数字视频光湍机都要比模 拟视频光端机优越。如下图： 一、从系统工程的观点来分析： 一个系统的可行性主要由所有组成系 统的各个功能子系统的可行性所决定。也 就是说：一个系统要可行，首先它的各个组 成子系统要可行，除能
14、完成本子系统所要 达到的功能外，而且各个子系统还要能互 相配合以完成整个系统最终所要达到的功 能。由此可以看出一个系统它的子系统越 多，功能组合就越复杂，可能出现的问题也 就越多，这样使得系统的造价和运营维护 费用相对增加。所以在同等条件下，系统的 组成越简单越可靠，性价比也相对提高，这 就是我们通常所讲的最佳解决方案。 二、从视频的传输技术上来分析： 模拟视频光端机采用的是先把不同的 视频信号调制在不同的频段上，再加以混 合，然后通过宽带视频光端机发射出去。到 了不同的站点，还需变成电信号与本站调 制在不同频段上的视频信号混合再转换成 光信号往下转。这样做，每增加一个站点就 增加了一个噪声侵
15、入点，最后全线所有接 入站点的噪声汇聚到一起传人中心，这就 是我们通常所讲的噪声漏斗效应。而且传 输的视频图像越多，各频段之间的间隔频 带就越窄，这样容易产生频率窜扰。随着传 输距离的增加，高低频率的衰减不一致会 导致交调、互调等于扰。除此之外还有温度 因素的影响，随着温度的增加一些线性电 子元器件会产生非线性失真，导致频率的 漂移或图像不同步等现象，这时传上来的 图像可能会在阴雨天出现雪花，高温天出 现图像上下滚动。 数字视频光端机采用的是光复用技术， 即把不同的视频图像组用不同的光波来传 送，不同波长的光波同时复用在同一根光 纤上。也就是说所有视频图像组实际上是 用一根光纤来传的，在整个传
16、输过程中，所 有视频组都只完成一次光电和电光的转 换过程，与端到端传输是等同的。这样做就 大大减少了噪声的入侵点，同时各个接入 视频组本身所带的噪声不会累加，也不会 相互影响。而数字视频光端机采用的是对 离散的数字基带信号进行时分复用后再传 输的，所以不会像模拟视频光端机那样，因 线性元器件特性所限带来的不利影响。而 且数字视频光纤传输系统采用的是全光纤 网络的传输方式，这是当今时代网络发展 的方向，它直接就把我们引入了光纤接入 网和光纤交换网的新时代。 三、性价比来分析： 模拟视频光端机采用的是F M 的射频 调制方式，每一路视频信号必须要用一套 不同频率的F M 射频调制器，随着频率的增 加F M 射频调制器的价格也随之增加。每传 一个站点都得增加一个多路射频混合器和 一套宽带射频光端机，通常射频光端机的 发射功率都很高，所以其制造成本比普通 光端机都要高。而且宽带射频光端机的接 收通常都要求+ I d B 接收，目前所用的光发 射模块的最大功率一般都是2 4 d B ，那么在 不加
