光纤传输系统

　　光纤传输系统是以光纤作为传输介质的传输系统，不但能够有效地提升系统的可靠性和工作效能，还具有视频信号失真度小、安全性高等优点。因此，光纤传输系统已得到越来越普遍的使用，尤其是在传输高质量的视频图像，且不希望图像质量有任何降低的远距离传输时，通常采用这种系统。

　　在光纤传输系统中，实际上光只是载波。由电磁波谱知，光的频率比无线电信号的频率要高几个数量级（约1000倍以上）。而我们知道，载波频率越高，可以调制到电缆上去的信号的带宽也就越宽。由于光纤的带宽实在是太宽了，许多光发射机和光接收机都能够把许多路电视图像信号连同控制信号、双向音频信号一起调制到同一根光纤上去。

　　在使用光纤传输系统时，系统的图像质量只受限于摄像机、环境和监视器这三个因素。而光纤传输系统可以将图像画面传送到非常远的地方，一般几公里远，都不会使信号发生任何形式的畸变，更不会减损图像画面的清晰度或细节。一般，光纤传输系统的基本组成原理框图如图1所示。

　　该系统主要有一个光发射端机，它主要进行电光信号转换与调制，即将摄像机输出的视频电信号转换为光信号，并被调制载在光波上，再经耦合输入到光纤光缆内。该调制光信号，经光缆的长距离传输，被一个光接收端机接收，这个光接收端机主要进行光电信号转换与解调，即将光纤传来的光信号转换为电信号，并解调出所传送的视频电信号，供监视器显示。值得指出，图中箭头未标明的是，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。

　　与铜线和同轴电缆等传输系统相比，光纤传输系统具有下列明显的优势:

　　① 当长距离的传输时，光纤传输系统的保真度和画面清晰度比电线或电缆传输系统要高得多;

　　② 光纤不受电磁辐射与雷击等任何电气干扰的影响，并且光纤是绝缘体，它可与高压电气设备或电力线接触，而不会导致任何问题 ;

　　③ 光纤不存在接地回路问题，也不存在交扰横条、图像撕扯等问题 ;

　　④ 在对光纤进行维护时，不须将发射端机与接收端机断电 ;

　　⑤ 光纤传输非常安全、很难窃听，并能很容易地发现有没有人正在企图窃听 ;

　　⑥ 光纤不会生锈或腐蚀，大部分化学品对玻璃纤维都不会造成不良影响，因此在那些不能使用铜线的地区，可以使用光纤。直埋式光纤可以埋到各种土壤中，或暴露在腐蚀性的大气中（如室外或化工厂内） ;

　　⑦ 光纤没有起火的危险。即使在火灾风险非常高的天气中，也不会对设备和设施构成威胁 ;

　　⑧ 光纤几乎不受天气条件的影响，因此光缆可以铺设到地面或架设到电线杆上，并且光缆比标准的电气线缆、同轴电缆要结实得多，如使用得法，它能耐受风荷载和冰荷载带来的应力;

　　⑨光纤传送视频信号的损耗小、效率高，并且不需要中继器（放大器），所以设备可靠性高、容易维护，是理想的远距离传输设备;

　　⑩不论是单模光纤还是多模光纤，光缆总比同轴电缆细、轻得多，因而在搬动、安装和使用时都容易得多。一般普通光缆每千米的重量是3.6kg，外径仅为4mm; 而普通同轴电缆每千米的重量为150kg，直径约为10.4mm。

　　在对光纤传输系统进行选择评估时，用户不应单单考虑设备本身的投资，而光纤的柔性以及较小的体积和重量等优点，往往可以弥补其价格方面的劣势。只要想一想光纤传输系统能够预防多少无法预见的问题（如上面所列的10条），就可以发现光纤传输系统的价格高是物有所值。

　　因此，既然光纤传输系统有这么多的优势，在需要传输高质量的图像画面，不希望画质有任何降低时，应当把它作为首选的传输手段。

　　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，Wavelength Division Multiplexing）

　　技术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（如音频、视频、数据、文字、图像等）混合传输。

　　光WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带新业务（如CATV，HDTV和BIP-ISDN等）、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。尤其是WDM加上光纤放大EDFA更是对现代电信网具有强大的吸引力。

　　光频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）

　　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。一般，当波长间隔大于1nm时的复用技术称为光WDM，而把极窄的信道间隔（小于1nm）的复用技术称为光FDM，所以，光WDM往往以纳米（nm）为单位描述间隔，而光FDM往往以吉赫（GHz）为单位描述间隔。

　　由于光频分复用比光波分复用的信道间隔要窄很多，所以它具有两个比较突出的优点:

　　①能大大增加复用光信道;

　　②各信道之间的光纤传输变化小。

　　光时分复用（OTDM，Optic Time Division Multiplexing）

　　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。

　　自90年代开始，随着对传输速率要求的日渐提高，尤其是几十至上百吉比特率的超高速光信号的要求，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。