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1、多功能复用光端机在高速公路的升级改造深圳惠盐高速公路有限公司 黄 斌近年来，随着计算机技术、图像处理技术、通信技术的发展，光纤传输技术在高速公路监控系统、收费系统、通信系统等得到了非常广泛的应用，人们对光纤通信以及光端机也越来越熟悉。光纤通信以光纤作为传输介质的通信方式，它具有传输速率高、损耗低、通信容量大、信号干扰小等诸多优点，目前已成为通信传输领域中远距离通信的主要传输方式。光端机是光纤通信系统的核心设备，它分为发射机和接收机。光发射机是将所要传输的图像、语音、数据、控制信号进行数字化处理，再将这些数字信号进行复用处理，使多路低速的数字信号转换成一路高速信号，并将这一信号转换成光信号，通过
2、光纤进行远距离传输。光接收机通过内部的光检测器和放大器将来自光纤的光信号还原出原有的多路低速信号，再经放大、整形等处理后还原输出图像、语音、数字等信号。光端机的性能直接影响到整个监控以及通信系统的质量，一般都能完成几十公里甚至上百公里的相关信号传输。随着光纤通信技术的发展和高速公路建设的快速扩张,利用光端机传输视频、音频、数据、以太网、对讲、电话等在高速公路的机电系统中得到了广泛的应用。然而，不少高速公路建成在 2000 年以前，在高速公路机电系统设计或建设时受到地理条件、资金、技术等方面的影响，多功能复用光端机在当时还是一个高、精、尖的产品，传输容量、集成度、冗余度不是很高，功能也不健全，而
3、国产光端机那时还只是起步阶段，大多数复用光端机都是进口，且价格昂贵。随着近年来高速公路的发展和车辆的迅猛增长，不少高速公路尤其是广东省一些高速公路的实际通车量达到甚至超过设计标准，为了给广大司乘人员提供快速、高效的服务，一些高速公路建设单位通过拓宽收费广场，增加收费车道来减少车辆在收费站区的拥堵，有的已在积极筹划拓宽整条高速公路来缓解交通压力。随着收费广场、收费车道、路面的拓宽和增加，相应的摄像头、可变情报板等设备也在不断增加，而原有的光缆以及光端机已经不能满足需求，因此光端机及光缆的改造就势在必行。一、 我司光端机及光缆使用现状惠盐高速公路深圳段于 1994 年建成通车，是深圳市属第一条高速
4、公路，有盐田、荷坳、龙岗和富地岗等四个收费站。其中盐田收费站至荷坳收费站相距约 11 公里，该路段大部分为开放路段（包括盐田坳隧道及其联接段，另外三站荷坳、龙岗、富地岗为全省联网高速路段） ，监控中心设在盐田收费站。上世纪九十年代初期，由于受当时技术、资金面等影响，当年一对进口 8 路视频+2 路数据的复用光端机价格惊人，且当时单模光缆的价格也很高，因此当初只敷设了一条 6 芯单模光缆。各收费站视频图像大多采用四画面视频输出进入多功能复用光端机的视频接口，然后通过光缆远程传输至监控中心的视频分配器，再通过视频卡将图像呈现在电脑屏幕上，通过定制专门的软硬件将四画面图像还原成单一画面在电脑屏幕上进
5、行监控，同时控制信号用于控制高杆摄像头以及将四画面图像切换成单画面图像。另外通过独立的光纤收发器传输以太网信号。近年来，随着车流量的不断增加，我司收费广场进行了拓宽，同时增加了收费站区的收费车道，视频图像因此也比最初成倍增加；此外，按照深圳经济特区道路交通安全管理条例的要求增加了路面摄像头、可变情报板，再加上市交委、省交通集团视频监控要求以及全省一张网数据传输要求，我司原有的多功能复用光端机资源已无法满足需求，是重新敷设多芯光缆还是改造原有光端机，亦或另辟其他传输途径就摆在我们这些技术人员面前的难题。如果重新敷设多芯光纤，就需要增加大量材料费、人工费，且我司盐田站至荷坳站大部分为开放路段，中间
6、很长一段为市政道路，施工难度极大；如果增加新的光端机，现有的光缆又明显不足，所以最好的办法就是在利用现有的光纤资源前提下，通过光端机的改造，对光纤资源进行整合和合理利用，节省出光纤以备后期传输使用。6 芯光缆及光端机使用现状如下：1、 视频和控制信号荷坳采用 1 对 32V2D 光端机传输到盐田站监控中心，占用 1 芯光纤龙岗使用 1 对 16V2D 光端机传输到盐田站监控中心，占用 1 芯光纤富地岗使用 1 对 16V2D 光端机传输到盐田站监控中心，占用 1 芯光纤2、 收费以太网信号富地岗龙岗荷坳盐田采用光纤收发器传输，占用 1 芯光纤3、程控交换机及内部电话信号：富地岗龙岗荷坳盐田采用
7、专用通信光端机传输，占用 2 芯光纤改造目标：通过光端机改造，整合视频信号、控制信号和以太网信号，节余出盐田至荷坳 23 芯光纤做为后期使用（说明：电话信号可不必整合；荷坳至龙岗、富地岗之间的光缆在 2004 年区域联网时进行了更新改造，富余量较大） 。二、 改造方案比选：针对目前市场上比较主流的两种不同传输方式的光端机，我们进行了方案比较。方案一、节点光端机传输方案：节点式光端机又称总线型光端机，它是采用单/双纤链路式组网形式的图像传输系统，也被称为链路式光端机。采用节点方案，可将富地岗、龙岗两站的 16 路视频+2路控制信号+以太网信号以及荷坳 32 路视频+2 路控制信号+以太网信号通过
8、一芯光纤传输到盐田，远端需配置 3 台节点机，在盐田中心机房配置一台局端机，接收联网 3站上传的 64 路视频+6 路控制数据+以太网信号。节 点 光 端 机 传 输 拓 扑 图视频信号控制信号富 地 岗 机 房视频矩阵电视墙视频分配器D V R局端机控制信号盐 田 中 心 机 房网络信号视频信号光纤远端节点机 1控制信号16路视频以太网龙 岗 机 房远端节点机 2控制信号16路视频以太网远端节点机 3控制信号32路视频以太网荷 坳 机 房以太网优点：三个站的视频信号、控制信号和以太网信号传输占用 1 芯光纤，可以省出 3 芯光纤，达到我们节约光纤的目的。缺点：1) 造价高：此次设计的节点式光
9、端机为多路图像、多路控制信号和以太网信号，需要用密集波分复用技术，成本较高。由于传输业务非常重要，为了保证应急需要，建议每个点都配置一台备件，整体就可能需要 2 套节点机，造价更高。2) 不能有效利用前期投资：前期使用的 2 对 16 路点对点光端机和 1 对 32 路光端机改造后可能不再使用。方案二、点对点的传输模式将原来富地岗、龙岗到盐田中心机房的 16 路复用光端机的接收机全部移至荷坳收费站机房，再将富地岗、龙岗、荷坳的视频信号、控制信号和以太网信号在荷坳收费站机房汇总后，通过 1 台 80 路视频+8 路 RS232 信号+8 路 RS485 信号+以太网信号的多功能复用光端机传输到盐
10、田中心机房。这样荷坳到盐田的光纤就由原来占用 4 芯变为改造后只占用 1 芯，省出 3 芯光纤做为后期传输使用和备份。视 频 信 号网 络 信 号光 纤视频矩阵电视墙D V R1 6 路 数 字 光 端机 （ 发 射 机 ）1 6 路 数 字 光 端机 （ 接 收 机 ）1 6 路 数 字 光 端机 （ 发 射 机 ）1 6 路 数 字 光 端机 （ 接 收 机 ）8 0 路数字光端机 （ 发射机 ）8 0 路数字光端机 （ 接收机 ）荷 坳 本 地 3 2 路 视 频8路RS485数据8路双向RS232数据4路百兆以太网数据8路RS485数据8路双向RS232数据4路百兆以太网数据控 制 信
11、 号龙 岗 机 房富 地 岗 机 房荷 坳 机 房盐 田 中 心 机 房1 1 K M点对点多功能光端机传输拓扑图1 6 路视频控制信号1 6 路视频控制信号视频分配器优点：1) 节省出了荷坳-盐田的 3 芯光纤,解决了富地岗、龙岗、荷坳的图像、控制、网络数据上传，且视频及控制信号进行了充足的富余配置。2) 有效利用了前期投入设备，避免浪费。3) 在整体的价格方面，点对点光端机比节点光端机性价比更具有优势。缺点：龙岗、富地岗的图像在荷坳站汇总时视频图像要进行背靠背连接，有可能对图像质量有影响。比选结论综合以上两种方案对比，在满足功能需求之外，从利用前期设备节省投资，保证系统稳定性以及后期维护方
12、便等因素综合考虑，最后我们选择采用华天成点对点的 80 路视频多功能复用光端机。实施结果：目前该多功能复用光端机使用已过半年，设备使用正常，性能良好，未出现任何故障现象。实施总结：1、 多功能复用光端机改造时要充分考虑实际需求和今后的预留；2、 考虑到本次改造的多功能复用光端机牵涉面广，有视频传输、数据传输、球机控制、情报板控制、四画面控制等，因此施工前要做好充分准备，尽可能把对现场的影响控制到最低程度，并要求施工单位事先准备备用光端机，一旦原有光端机切换时不顺利就尽快还原或利用施工单位的备用光端机顶上；3、 本次光端机改造牵涉多路视频图像、控制信号等，因此工程完工时一定要在每条连线上做好标识，并要求施工单位将光端机的接线图张贴在机柜或墙面上，已便今后维护；4、 为保证光端机的供电质量，请使用 UPS 电源供电及做好设备的可靠接地；5、 考虑到本光端机的重要性，如果资金允许，尽量能够备用一对光端机，以便出现问题能及时将备用光端机顶上去而不影响正常工作。
