由于光纖傳輸具有帶寬大、傳輸距離遠、抗干擾的優勢被廣泛應用。光端機由于其諸多傳輸優勢,加上這幾年的市場需求猛增,光纜成本大幅降低,已經進入相對良性的產業發展軌道。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、對視頻業務有迫切需求,以及要求較高傳輸效果的行業。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30-40Km。現視頻光端機設備基本已經實現單模傳輸,多模的光器件基本停產。為適應早年鋪設的多模光纜,部分光端機內部配置單、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展和進步,在常規一芯光纖(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、數據信號。但由于模擬技術自身的局限,單纖傳輸的路數越多,調試難度就越大,頻道之間干擾的可能性越大,模擬光端機的發展遇到了很大瓶頸。隨著寬帶數字光傳輸器件技術以及數字視頻技術的發展,從2001年數字光端機開始進入中國。數字化處理方式徹底解決了模擬光端機通道干擾的問題,數字光端機信噪比可達到67dB,遠遠超出模擬的50dB,信號傳輸質量非常高。數字光端機已經可以單纖傳輸128路非壓縮視頻,同時可以加入以太網、電話語音等信號,極大的豐富了光端機傳輸的信號種類。傳輸容量的提升提高了光纖帶寬的利用率,降低了傳輸系統的成本,提高了性價比。經過幾年的發展數字光端逐步取代了模擬光端機,到了2007年,已經占據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、產品質量、品牌、服務的區別,差異較大。在高速公路、石油、石化等工業視頻監控領域,由于對產品質量、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;而其他安防監控應用領域則對價格更加敏感。以1V1D光端機產品為例,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展和應用的日益普及,使得視頻光端機生產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品,這些產品大多粗制濫造,質量低劣,使用壽命極低,攪亂了國內光端機正常的生產、銷售秩序,不規范的市場操作和惡性的價格競爭影響了行業健康發展。從另一方面看,在大小光端機廠商的共同參與下,國內光端機企業的市場份額不斷上升,國外品牌在國內的市場開始萎縮,國內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省市是國內視頻光端機主要生產基地,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品市場規模在16億元左右。
目前國內視頻光端機生產企業主要有3類。第一類是依靠較強的光通信技術立足的通信企業,這些企業技術基礎較好,企業規模大多數屬于中等(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,他們是這個子行業的核心企業。第二類是一些安防行業中規模較大的綜合性視頻監控廠家,視頻光端機只是其產品鏈中的一環,這類企業規模較大、綜合技術實力較強,視頻光端機在其產值的比重多少不一。第3類是加工型企業,數目最多。由于光端機行業技術門檻較低,一兩個從光通訊企業離職的設計開發人員就能成立一家企業,以小作坊的方式組裝生產視頻光端機,視頻光端機是其主要產品,在這類企業中仿冒產品盛行。
國產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,即自動監測輸入視頻信號的幅度、動態調整增益,使接收機中輸出標準的1Vp-p視頻信號)功能。技術升級還體現在功能的多樣性,如能提供更豐富的業務接口、電池斷電告警、字符迭加、防雷防潮、設備網管等各個方面,體現出產品面向方便應用提升,具備故障預診斷系統的視頻光端機。視頻光端機技術升級也體現在功能模塊化設計,將產品的主要功能,如光電轉換、視頻、數據、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,而不僅僅是數據接口,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節侵入設備,導致設備損壞。
從目前的行業格局來看,光端機剛進入成熟期,隨著安防行業的不斷擴張,未來幾年光端機市場的整體還會繼續保持穩定的增長。
模擬視頻光端機與數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,而數字光端機如雨后春筍般開始在市場上普及,數字代替模擬,這也是光纖通信技術顯著的歷史發展趨勢。由于數字光端機具有傳輸信號質量高,沒有模擬調頻、調相、調幅光端機多路信號同傳時交調干擾嚴重、容易受環境干擾影響、傳輸質量低劣、長期工作穩定性差的缺點,因此許多大型重點工程已普遍采用數字光端機。
模擬視頻光端機與數字光端機究竟有何區別,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:
光纖上傳輸的信號方式不一樣
模擬光端機上光頭發射的光信號是模擬光調制信號,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幅、調頻、調相光端機。
數字光端機上光頭發射的光信號是數字信號即0或1對應光信號強、弱兩種狀態,不同的0和1組合代表不同幅度的視頻、音頻、數據信號。
模擬信號傳輸輸入和輸出處理方式不一樣
無論模擬、數字光端機,對輸入的基帶的視頻、音頻、數據信號都必須進行處理。
模擬調幅光端機,處理方式是將視頻、音頻、數據的幅度對一高頻載波信號進行調制,使高頻載波信號的幅度隨視頻、音頻、數據的幅度變化而變化;而數字式光端機對輸入的基帶的視頻、音頻、數據進行高分辨率的模擬-數字轉換,如1Vp-p幅度范圍的幅度信號利用12bits的數字信號來表示,1V等分成4096,因此模數轉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,各種幅度的電壓數值從0V、1/4096V、2/4096V...最大1V分別對應的數字編碼為000000000000、000000000001、000000000010...111111111111。
數字編碼信號直接控制光頭發射的光信號的強、弱兩種狀態(對應0或1),接收光端機再將數字編碼進行數字-模擬轉換,恢復成原始的基帶的視頻、音頻、數據信號。
處理方式的不同,引起的視頻、音頻、數據信號信號失真、變畸變、干擾不同
模擬光端機由于要進行調幅、調頻、調相,所以模擬信號的幅度的變化與載波信號因調制而引起的幅度、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量好壞的關鍵,到目前為止,很難做到真正線性調制,非線形必然引起信號失真;同時調制好的載波信號還要調制光信號,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境溫度變化、工作電壓的穩定性、光發射功率有很大的影響,因此光器件在生產時需進行7-10天的熱循環老化等等工藝篩選、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,由光電轉換后的模擬信號進入解調,解調與調制一樣會產生非線性畸變。所以綜合模擬光端機,從輸入信號調制-電光轉換-光輸出-光電轉換-解調這五個過程,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、音頻質量、數據的效果很難達到很滿意的效果。
數字式光端機僅只有模數轉換的量化誤差(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失真
在現場監控應用中,用戶可能有許多各種信號,如視頻圖像、音頻、數據、以太網、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。對調頻、調幅、調相光端機來講,傳輸10/100M以太網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頻、調幅、調相在某一載波上必然會引起各種鏡像、交調干擾。所以目前市場上不乏很多著名國外品牌的調頻、調幅、調相光端機多路視頻、音頻、數據同傳時經常出現相互干擾的現象,這些不穩定的現象都是模擬調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。
數字光端機傳輸的是數字信號,很容易進行大容量復用并且不會出現相互干擾。
穩定性不同
模擬調制光端機由于采取載波調制方式,載波及光頭很容易受環境溫度影響。出現傳輸質量隨環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主帶來了很大不滿。所以對一些重要的工程選用數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,模擬光端機與數字光端機的價格略有不同,一般來說,單路視頻、音頻、數據數字光端機較單路模擬光端機價格稍高,四路以上視頻、音頻、數據數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品。所以,數字光端機的性價比要高于模擬光端機。