基于多信號(hào)光纖傳輸?shù)臅?huì)議系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

李秀強(qiáng) 劉小寶 魏曉光 李茜

【摘要】光纖通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸損耗低、抗電磁干擾性能強(qiáng)、保密性好、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文介紹多信號(hào)光纖傳輸?shù)默F(xiàn)狀，提出多信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的必要性，重點(diǎn)闡述了多信號(hào)光纖傳輸在公司會(huì)議系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)途徑、以及不同信號(hào)的傳輸方案。

【關(guān)鍵詞】多信號(hào)光纖傳輸；會(huì)議系統(tǒng)

1.公司會(huì)議系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

公司從2008年開(kāi)始會(huì)議系統(tǒng)建設(shè)以來(lái)，已建設(shè)大中小型會(huì)議共 6個(gè)，其中報(bào)告廳1個(gè)、大型會(huì)議室1個(gè)、中型會(huì)議室3個(gè)，小型會(huì)議室1個(gè)，遠(yuǎn)程分會(huì)場(chǎng)9個(gè)，承擔(dān)著公司內(nèi)部各種會(huì)議的召開(kāi)。

隨著公司“三集五大”建設(shè)要求的提出，電力行業(yè)各級(jí)部門(mén)之間溝通聯(lián)絡(luò)日益緊密，日常會(huì)議及重大會(huì)議越來(lái)越多，這就要求多媒體會(huì)議的系統(tǒng)功能也越來(lái)越多，才能滿足日益增長(zhǎng)的功能需求。為了增加各會(huì)議室之間的多種信號(hào)的互通互聯(lián)，公司于2009年鋪設(shè)了以18樓會(huì)議室為中心到各樓層會(huì)議室的光纖傳輸通道，光纖芯數(shù)以12芯、24芯為主，以星型結(jié)構(gòu)把所有會(huì)議室連接在一起，不僅實(shí)現(xiàn)了標(biāo)清信號(hào)的音視頻互通，更實(shí)現(xiàn)了高清及數(shù)字信號(hào)的的互通互聯(lián)。

2.建立多信號(hào)光纖傳輸?shù)谋匾?/p>

由于開(kāi)會(huì)的內(nèi)容不同，會(huì)議室需要扮演的角色也不同，因此在召開(kāi)不同議的情況下，需要不同的功能， 而如果所有會(huì)議室都實(shí)現(xiàn)一樣的功能，就需要投入大量的資金重復(fù)建設(shè)同樣的設(shè)備，所以必須提供一種高效率低成本的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所有會(huì)議室的資源共享。

3.多信號(hào)光纖傳輸在會(huì)議室的應(yīng)用

通過(guò)光纖傳輸多種音視頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)不同樓層的不同會(huì)議室之間信號(hào)的相互觀看、收聽(tīng)、對(duì)話的功能，從而增加了整個(gè)會(huì)議系統(tǒng)的靈活性。

圖1為多種信號(hào)從18樓到各樓層的連接示意圖，18樓信號(hào)通過(guò)矩陣輸出后到達(dá)各信號(hào)光纖傳輸器，然后通過(guò)光纖傳輸至各樓層相對(duì)應(yīng)的信號(hào)接收器，最后到達(dá)顯示設(shè)備，各樓層傳送至18樓主會(huì)場(chǎng)的信號(hào)也是同一原理。

4.多信號(hào)光纖傳輸技術(shù)分析

光纖傳輸，即以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸。光導(dǎo)纖維，不僅可用來(lái)傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，而且可以滿足視頻傳輸?shù)男枨?。光纖傳輸一般使用光纜進(jìn)行，單根光導(dǎo)纖維的數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)幾Gbps，在不使用中繼器的情況下，傳輸距離能達(dá)幾十公里[1]。

信號(hào)傳輸過(guò)程一般是由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號(hào)沿光媒體傳播，在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號(hào)。對(duì)光載波的調(diào)制為移幅鍵控法，又稱亮度調(diào)制（Intensity Modulation）。典型的做法是在給定的頻率下，以光的出現(xiàn)和消失來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號(hào)都可以用這種方法調(diào)制，PIN和ILD檢波器直接響應(yīng)亮度調(diào)制。

為了將信號(hào)傳輸更遠(yuǎn)一般將光放大器置于光發(fā)送端之前，以提高入纖的光功率。使整個(gè)線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大：建筑群較大或樓間距離較遠(yuǎn)時(shí)，可起中繼放大作用，提高光功率。前置放大：在接收端的光電檢測(cè)器之后將微信號(hào)進(jìn)行放大，以提高接收能力。

5.光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)

1）幾乎不存在任何衰減

光纖幾乎不存在任何衰減，只有LC或SC頭自身略有衰減，而且這并不會(huì)造成距離上的影響，通常在20dB以內(nèi)，完全忽略不計(jì)。除非這條光纖距離太長(zhǎng)，例如長(zhǎng)達(dá)2.2公里的多模光纖，在傳輸中就徹底沒(méi)信號(hào)了，否則只要有信號(hào)，速度就是與發(fā)送端相當(dāng)?shù)摹?/p>

2）抗干擾性強(qiáng)、零掉包率

無(wú)論在光纖周?chē)P(pán)繞著多么復(fù)雜的強(qiáng)電，傳輸速度始終保持一致。此外，傳輸過(guò)程中掉包現(xiàn)象的概率幾乎為零，測(cè)試時(shí)200成品多模跳線作為干線，電信的軟件在滿機(jī)時(shí)是測(cè)不出來(lái)。

3）使用壽命很長(zhǎng)、兼容性高

市場(chǎng)上一般的光纖可以用到10年甚至更久，這一點(diǎn)銅纜網(wǎng)線是無(wú)法相比的。而且兼容性很高，光纖在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)高速提升中，無(wú)論是1兆10兆甚至未來(lái)的萬(wàn)兆，10萬(wàn)兆，任何一條跳線都是通用的，不會(huì)像銅纜網(wǎng)線那樣有5類6類甚至10幾類，不會(huì)存在淘汰的問(wèn)題。

4）成本上有優(yōu)勢(shì)

依照市場(chǎng)上一般的光纖20元每端，2元/米計(jì)算，成本不高，和優(yōu)質(zhì)的6類線相比有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

6.公司多信號(hào)光纖傳輸方案

1）模擬信號(hào)傳輸

現(xiàn)在的模擬光纖設(shè)備可傳輸頻率在0～ 2MHz之間的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)我們可以使用模擬光端設(shè)備來(lái)傳輸信號(hào)。

模擬光端機(jī)通信系統(tǒng)構(gòu)建比較簡(jiǎn)單，成本也不高，但是它也有著自身的一些缺點(diǎn)，模擬光端機(jī)由于采取載波調(diào)制方式載波及光頭很容易受環(huán)境溫度影響而出現(xiàn)傳輸質(zhì)量隨環(huán)境變化而變化的現(xiàn)象。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控應(yīng)用中，用戶可能有許多各種信號(hào)，必須把各種信號(hào)在光端機(jī)進(jìn)行復(fù)用，以便在一對(duì)或一根光纖上傳輸，目前市場(chǎng)上很多著名國(guó)外品牌的光端機(jī)多路數(shù)據(jù)同傳時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象，這些不穩(wěn)定的現(xiàn)象都是模擬調(diào)制技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直所固有的缺點(diǎn)。所以模擬光端機(jī)傳輸信號(hào)容量有限，一般不會(huì)超4路信號(hào)同傳[2]。

根據(jù)以上原則，我們選用的是單收單發(fā)的模擬光端機(jī)，以18樓控制室為主會(huì)場(chǎng)，通過(guò)光纖傳輸至各樓層?？梢詫?shí)現(xiàn)單路模擬信號(hào)的相互傳輸，作用主要是觀看標(biāo)清圖像，例如標(biāo)清攝像機(jī)、標(biāo)清終端等，從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的相互共享。

2）高清信號(hào)傳輸

高清信號(hào)的傳輸需要數(shù)字光端機(jī)，數(shù)字光端機(jī)是通過(guò)光纖傳輸高分辨率（最高可達(dá)1920x1440以上）模擬或數(shù)字計(jì)算機(jī)視頻信號(hào)，并毫無(wú)損失的把圖像信號(hào)傳送到幾百米甚至幾公里外的顯示終端上進(jìn)行顯示的設(shè)備。光端機(jī)采用純數(shù)字傳輸模式，能從根本上克服普通銅芯電纜傳輸系統(tǒng)在傳輸高頻帶信號(hào)時(shí)造成的拖尾、重影等現(xiàn)象，清晰的重現(xiàn)圖像畫(huà)面。同時(shí)數(shù)字光端機(jī)把顯示設(shè)備和信號(hào)源在電氣上完全的隔離開(kāi)來(lái)，具有極高的抗干擾能力[3]。

下面以公司用到的VGA和YUV光纖信號(hào)傳輸為例來(lái)介紹此類光端機(jī)的工作原理。VGA光端機(jī)主要有兩種技術(shù)方案，其一是四芯光纖高清VGA光端機(jī)，使用無(wú)壓縮無(wú)延時(shí)技術(shù)，使用四芯光纖來(lái)傳輸一路高清VGA信號(hào)，用到4個(gè)激光器來(lái)分別傳輸R、G、B、CK（R G B為紅綠藍(lán)三基色，CK為時(shí)鐘）信號(hào)，支持最高分辨率——1920*1200（60Hz），可以輕松達(dá)到1080i要求，這種方案專門(mén)用于傳輸高清級(jí)別的視頻信號(hào)，局限性是需要用四芯光纖來(lái)傳輸，傳輸方案較老，顯示刷新率低，容易造成水波紋現(xiàn)象[4]。整體性能有性，占用較多光纖資源，但是四芯光纜非常經(jīng)濟(jì)，應(yīng)該不會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)成本高；其二是一芯光纖VGA光端機(jī)是使用壓縮編碼方式來(lái)做，這種做法可以使用一個(gè)激光器來(lái)做，只需用一根光纖連接，可以帶鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、音頻接口等，相當(dāng)于把電腦主機(jī)面板延長(zhǎng)到遠(yuǎn)端來(lái)操作，支持分辨可達(dá)1920*1440以上（最大值1.65Gbps），顯示畫(huà)面質(zhì)量很高。但是這種做法也有缺點(diǎn)性，圖像經(jīng)芯片處理有有輕微的延時(shí)，但正常顯示下是察覺(jué)不出來(lái)的單芯VGA光端機(jī)已升級(jí)到第二代，只要是應(yīng)用歐美等進(jìn)口原裝芯片，畫(huà)面和性能都已經(jīng)達(dá)到了最高水平。

為了保證圖像的質(zhì)量，公司選用的是采用了原裝進(jìn)口芯片的單模單芯光端機(jī)，用以相互傳輸圖像和聲音。

7.結(jié)語(yǔ)

本次公司多信號(hào)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)增加了各樓層會(huì)議系統(tǒng)的功能，使得原本沒(méi)有任何聯(lián)系的多個(gè)會(huì)議室變成了一個(gè)整體，對(duì)所有的信號(hào)資源進(jìn)行了一次全面的共享和分配。原本沒(méi)有此功能的會(huì)議室也實(shí)現(xiàn)了同主會(huì)場(chǎng)一樣的功能，如在分會(huì)場(chǎng)增開(kāi)應(yīng)急會(huì)議、分會(huì)場(chǎng)收聽(tīng)收看、對(duì)分會(huì)場(chǎng)聲音圖像遠(yuǎn)程錄制等，大大的提高了整個(gè)會(huì)議系統(tǒng)的效率。