光纖傳輸技術(shù)在小區(qū)智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用

在當今信息飛速發(fā)展的時代，通信技術(shù)、計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的緊密合，給世紀國際社會和世界經(jīng)濟發(fā)展起了強大的推動力，信息傳輸無疑已成為人們關(guān)注的焦點。光纖通信的概念自1966 年提出以來，開始有了長足的發(fā)展。在構(gòu)成社會信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動社會科技的發(fā)展扮演著重要角色。到今天，光纖傳輸網(wǎng)幾乎遍布全球，已成為電信、廣播電視、計算機網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)的主要傳輸方式。正因為光纖傳輸系統(tǒng)有其眾多的優(yōu)點，贏得當今科技社會的青睞。光纖傳輸系統(tǒng)在開始的階段被用于長途電信傳輸，廣播電視系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)通信方面，在其他方面很少被利用。目前國內(nèi)外有許多公司根據(jù)光纖傳輸?shù)奶匦?，開發(fā)設(shè)計了用于智能控制系統(tǒng)和安防系統(tǒng)的視、音頻和數(shù)據(jù)光端機，這對于安防小區(qū)智能化系統(tǒng)起到了飛躍發(fā)展的促進。

光纖傳輸?shù)奶攸c優(yōu)勢及傳輸原理

光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、抗干擾性強、安全性能高、體積小、重量輕等優(yōu)點，所以在長距離傳輸和特殊環(huán)境等方面具有無法比擬的優(yōu)勢。傳輸介質(zhì)是決定傳輸損耗的重要因素，決定了傳輸信號所需中繼的距離，光纖作為光信號的傳輸介質(zhì)具有低損耗的特點；光纖的頻帶可達到1.0GHz以上，一般圖像的帶寬只有8MHz，一個通道的圖象用一芯光纖傳輸綽綽有余，在傳輸語音、控制信號或接點信號方面更為優(yōu)勢；光纖傳輸中的載波是光波，光波是頻率極高的電磁波，遠遠比電波通訊中所使用的頻率高，所以不受干擾。且光纖采用的玻璃材質(zhì)，不導(dǎo)電，不會因斷路、雷擊等原因產(chǎn)生火花，因此安全性強，在易燃，易爆等場合特別適用。

光纖傳輸系統(tǒng)主要由三部分組成：光源（又稱光發(fā)送機），傳輸介質(zhì)、檢測器（又稱光接收機）。計算機網(wǎng)絡(luò)之間的光纖傳輸中，光源和檢測器的工作一般都是用光纖收發(fā)器完成的，光纖收發(fā)器簡單的來說就是實現(xiàn)雙絞線與光纖連接的設(shè)備，其作用是將雙絞線所傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成能夠通過光纖傳輸?shù)男盘枺ü庑盘枺?。當然也是雙向的，同樣能將光纖傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換能夠在雙絞線中傳輸?shù)男盘?，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸。在普通的視、音頻、數(shù)據(jù)等傳輸過程中，光源和檢測器的工作一般都是由光端機完成的，光端機就是將多個E1信號變成光信號并傳輸?shù)脑O(shè)備，所謂E1是一種中繼線路數(shù)據(jù)傳輸標準，我國和歐洲的標準速率為2.048Mbps，光端機的主要作用就是實現(xiàn)電-光‘光-電的轉(zhuǎn)換。由其轉(zhuǎn)換信號分為模擬式光端機和數(shù)字式光端機。因此，光纖傳輸系統(tǒng)按傳輸信號可分為數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)。模擬傳輸系統(tǒng)是把光強進行模擬調(diào)制，將輸入信號變?yōu)閭鬏斝盘柕恼穹l率或相位）的連續(xù)變化。數(shù)字傳輸系統(tǒng)是把輸入的信號變換成“1”，“0”脈沖信號，并以其作為傳輸信號，在接受端再還原成原來的信號。當然，隨著光纖傳輸信號的不同所需要的設(shè)備有所不同。光纖作為傳輸介質(zhì)，是光纖傳輸系統(tǒng)的重要因素?？砂床煌姆绞竭M行分類： 按照傳輸模式來劃分： 光線只沿光纖的內(nèi)芯進行傳輸，只傳輸主模我們稱之為單模光纖（Single-Mode）。有多個模式在光纖中傳輸，我們稱這種光纖為多模光纖（Multi-Mode）。

單模光纜 多模光纜

按照纖芯直徑來劃分：緩變型多模光纖、緩變增強型多模光纖和緩變型單模光纖按照光纖芯的折射率分布來劃分：階躍型光纖（Step index fiber），簡稱SIF；梯度型光纖（Graded index fiber），簡稱GIF；環(huán)形光纖（ring fiber）;W型光纖。 光纜：點對點光纖傳輸系統(tǒng)之間的連接通過光纜。光纜有含1根光纖（稱單纖），有2根光纖（稱雙纖），或者更多。

光纖傳輸技術(shù)在工程中的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)中的光纖傳輸

在我們普通的計算機網(wǎng)絡(luò)中雙絞線應(yīng)用十分廣泛，比如在一個家庭中，一棟辦公大樓中，都是使用雙絞線來聯(lián)網(wǎng)。但是雙絞線只能在百米距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，如果超過百米，數(shù)據(jù)傳輸速度以及通信量將會受到嚴重影響。因此我們就需要使用到光纖傳輸，光纖能實現(xiàn)最長距離達到100公里的網(wǎng)絡(luò)連接，并且在信息的傳輸量，安全等方面有著雙絞線無法比擬的優(yōu)勢。在小區(qū)、家庭網(wǎng)絡(luò)中，有很多的連接還沒有超過100米，我們還是使用雙絞線，而在超過100米距離的兩個點之間采用光纖收發(fā)器實現(xiàn)光纖連接。

網(wǎng)絡(luò)之間光纖傳輸

當然，光纖收發(fā)器使用的方式不只是這一種，用戶可根據(jù)自己實際情況使用。

普通視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號的光纖傳輸

在現(xiàn)在的工程應(yīng)用中，監(jiān)控系統(tǒng)中視頻圖象的傳輸已大量采用了光纖傳輸方式。隨之在交通管理、閉路電視監(jiān)控、安防、工業(yè)自動化、電力等領(lǐng)域視頻圖像、音頻、數(shù)據(jù)等光端機開始普遍大量使用。在光纖傳輸?shù)某跗谀M式光端機在市場上占有相當?shù)谋壤?，其傳輸方式是將基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號調(diào)制在一載頻上，通過發(fā)射光端機進行光纖傳輸，然后通過另一端的接收光端機進行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號。隨著數(shù)字化傳輸?shù)膹V泛應(yīng)用，國內(nèi)外工程上開始大量使用數(shù)字式光端機，數(shù)字式光端機是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進行高分辨率數(shù)字化，形成高速數(shù)字流，將多路數(shù)字流進行復(fù)用，通過發(fā)射光端機進行發(fā)射，然后通過另一端的接收光端機進行接收，解復(fù)用，恢復(fù)成各路數(shù)字化信號，再通過數(shù)字模擬變換（A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換）恢復(fù)成模擬視頻、音頻、數(shù)據(jù)。據(jù)目前市場情況來看，模擬光端機已逐步退出市場，而數(shù)字光端機開始在市場上普及，數(shù)字傳輸代替模擬傳輸，是光纖通信技術(shù)顯著的發(fā)展趨勢。

由于光纖傳輸?shù)姆N種優(yōu)點，光端機應(yīng)用的場合越來越廣泛。工程中的應(yīng)用也越來越多，企業(yè)內(nèi)部長距離、局域之間的數(shù)據(jù)通信，小區(qū)中的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，公共交換電話網(wǎng)中遠端線路單元，網(wǎng)中PABX群路的網(wǎng)絡(luò)終端，中的接入網(wǎng)絡(luò)，用于通常的信號傳輸?shù)鹊?。目前光端機應(yīng)用最多的方面就是長距離和數(shù)據(jù)的傳輸。在安防、交通、銀行、、等的領(lǐng)域都采用光纖傳輸技術(shù)對視頻信號進行遠程的傳輸。此外光端機在遠程視頻會議、遠程教學、、通訊等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

小區(qū)智能化系統(tǒng)中的光纖傳輸

隨著信息科技的發(fā)展，人們對居住環(huán)境要求的提高，小區(qū)智能化建設(shè)逐漸成為熱門的話題，。利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、以及多媒體技術(shù)，建立一個區(qū)內(nèi)住戶與服務(wù)中心、住戶與外界的多媒體綜合信息交流系統(tǒng)，為物業(yè)管理中心提供一個高效、便捷的服務(wù)條件，為住戶提供一個安全、舒適、便利的現(xiàn)代生活環(huán)境。而小區(qū)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將成為智能化小區(qū)建設(shè)的重要組成部分。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主要包括

小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：住戶計算機與計算機以及與Internet之間的連接。

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)：主要是在小區(qū)的大門口、停車場出入口、電梯廂內(nèi)及在小區(qū)內(nèi)的主要通道，安裝電視監(jiān)控系統(tǒng)，實行２４小時的監(jiān)視及錄像，監(jiān)控中心的人員在監(jiān)控中心可以通過電視畫面隨時調(diào)看各點的情況，一旦有警情，可及時處理，同時錄下來的錄象可為警方提供有價值的圖像證據(jù)資料。

可視對講系統(tǒng)：在小區(qū)的出入口、住宅樓單元門口、住戶門口處安裝可視對講系統(tǒng)，當來訪者來到小區(qū)的出入口，由保安呼叫被訪用戶，確認有人在家并由住戶確認訪客者身份后，訪客者方能進入小區(qū)。在單元門口和住戶門口，來訪者通過呼叫住戶，住戶通過二次確認后遠程開啟電鎖方可進入住戶單元或住戶家?？梢晫χv系統(tǒng)還可與小區(qū)監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，當有警情或特殊事情，隨時取得聯(lián)系。

防盜報警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上安裝紅外，在住戶家安裝紅外、門磁、煙感、瓦斯等裝置，一旦發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的警情通過智能終端設(shè)備將警情信息傳送到管理中心，保安人員可及時的進行相應(yīng)的處理。同時也可進行遠程報警。

家居智能系統(tǒng)：通過智能終端機把語音、視頻、Internet服務(wù)等有機的聯(lián)系起來，實現(xiàn)可視對講，報警以及對家庭電器設(shè)備的智能控制等功能的系統(tǒng)。

智能卡（IC卡）管理系統(tǒng)：用IC卡取代小區(qū)管理和生活中所使用的個人證件和現(xiàn)金支付手段。實現(xiàn)出入口管理的身份識別與控制的“一卡通”功能，提高住戶的生活水平，也使物業(yè)管理更加自動化。管理中心可以對所有的卡片進行控制，使其在安防系統(tǒng)中有效或無效，有利于安全防范。管理中心對所有卡片可進行發(fā)卡加密、注銷和掛失等。

還有有線電視系統(tǒng)、小區(qū)信息系統(tǒng)等等。各系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘栍兴煌?，傳輸?shù)男盘栍心M信號也有數(shù)字信號，比如閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和可視對講系統(tǒng)中，傳輸?shù)哪M信號主要有音頻信號和視頻信號。數(shù)字信號傳輸越來越普遍，主要包括音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)以及通信數(shù)據(jù)等。目前的小區(qū)智能化中，小區(qū)要求做到集中管理的自動化體制。小區(qū)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大多采用片區(qū)加片區(qū)集中到中心管理的模式，小片區(qū)內(nèi)信號的傳輸大多采用雙絞線，同軸電纜傳輸?shù)姆绞竭M行傳輸，并且把小片區(qū)內(nèi)的傳輸信號集中到一個“點”。片區(qū)與片區(qū)之間以及片區(qū)與管理中心之間的連接相當于將各點連接起來，根據(jù)各點之間的距離不同，通常采用的連接方式也不同。在小片區(qū)范圍里，各信號的傳輸用同軸電纜或雙絞線能達到系統(tǒng)的要求，但隨著小區(qū)大型化和智能化的發(fā)展趨勢，各系統(tǒng)的功能要求的提高，中心管理方面要求做到集中智能化。片區(qū)與片區(qū)之間的連接，以及各片區(qū)與總管理中心之間的連接，視頻，音頻，控制數(shù)據(jù)用傳統(tǒng)（同軸電纜或雙絞線傳輸）的傳輸很難達到系統(tǒng)的要求。如果遇到有強電干擾或其它情況就無法得到高質(zhì)量的圖像或聲音時，即使增加視頻信號放大器或者音頻放大器，短距離內(nèi)可以確保視頻圖像和聲音的有效傳輸。在傳輸線路距離很長的情況下，不管加多少信號視頻放大器，同樣會使圖像或聲音信號衰減，甚至無法得到圖像或聲音信號。這就需要使用光纖傳輸技術(shù)，光纖傳輸解決了所有的問題，在模擬信號傳輸部分，使用光端機，利用光纖進行信號的傳輸，這樣就解決了音、視頻長距離傳輸中的損耗問題。以及在抗干擾性、安全性上遠遠優(yōu)于同軸纜傳輸。在數(shù)字信號傳輸部分，主要是片區(qū)與片區(qū)之間的連接以及各片區(qū)與總管理中心之間的連接。使用光纖收發(fā)器進行小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)之間的連接。進行數(shù)字傳輸，使信號的傳輸頻帶、安全性能達到最佳要求。目前的小區(qū)智能化中視頻、音頻、控制數(shù)據(jù)已大量采用了光纖傳輸技術(shù)，光纖在寬帶網(wǎng)絡(luò)連接、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、家居智能等系統(tǒng)中已廣泛的應(yīng)用。

光纖傳輸技術(shù)在小區(qū)智能化系統(tǒng)中已有較好的事例，遠距離系統(tǒng)信號傳送方面用的更為廣泛，比如視得安科技實業(yè)股份有限公司的SD-980智能樓宇可視對講及報警網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是采用單片微電腦控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)碼通訊技術(shù)、電話機技術(shù)、無線防盜報警技術(shù)而開發(fā)的現(xiàn)代小區(qū)型智能可視對講網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由安防管理中心、單元門門禁主機、住戶室內(nèi)分機三個主要部分構(gòu)成。系統(tǒng)以SD-980M2/SD-980M3管理中心和中心電腦為整個系統(tǒng)的管理和控制中心，通過信號轉(zhuǎn)換器將各單元系統(tǒng)連接起來。實現(xiàn)呼叫、對講、監(jiān)視、開鎖、信息發(fā)布、多功能報警等多種功能。系統(tǒng)針對于遠距離視頻處理問題上，采用了光纖傳輸技術(shù)。在以往傳統(tǒng)的視頻傳輸采用同軸電纜，由于同軸電纜在遠距離圖象傳輸過程中，信號的衰減比較嚴重，使得可視對講以及主動監(jiān)控圖象達不到要求，并且遠距離傳送信號受到外界干擾較多，比如圍墻門主機、住戶、管理中心之間的視頻連接。SD-980系統(tǒng)在視頻的遠距離傳輸過程中使用光端機，將系統(tǒng)傳輸?shù)哪M圖象信號轉(zhuǎn)換成光信號，光信號通過光纖傳輸?shù)搅硪欢?，另一端再通過光端機將光信號轉(zhuǎn)換成模擬圖象信號輸入到分機顯示。這樣使圖象信號衰減大大降低、抗干擾性方面大大提升。并且在工程使用上，布線比較方便，故障檢測也比較容易。

SD-980系統(tǒng)示意圖

在視得安科技實業(yè)股份有限公司SD-2000Basic系統(tǒng)中采用國際通用的TCP/IP傳輸協(xié)議用戶分組管理，開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。視頻、音頻、控制信號共走小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)，音視頻信號經(jīng)壓縮后變成數(shù)字信號進行傳輸。SD-2000Basic系統(tǒng)仍以原980系統(tǒng)為子系統(tǒng)，主干網(wǎng)采用以太網(wǎng)（小區(qū)寬帶/局域網(wǎng)）聯(lián)網(wǎng)。管理中心由多媒體電腦代替，所有操作均在電腦上完成，與主機通訊時圖像直接顯示在電腦顯示屏上。管理中心電腦通過Hub或交換機直接接入主干網(wǎng)絡(luò)。980子系統(tǒng)則由接入服務(wù)器（SD-2000AS01）接入網(wǎng)絡(luò)。 該系統(tǒng)將小區(qū)劃分為若干個片區(qū)，各片區(qū)的子系統(tǒng)信號，集中壓縮到接入服務(wù)器。子系統(tǒng)信號包括音頻信號、視頻信號、控制信號、報警信號、小區(qū)信息等信號，由接入服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)之間采用了光纖傳輸技術(shù)。交換機與交換機之間以及接入服務(wù)器與交換機之間使用了光纖收發(fā)器，將普通網(wǎng)絡(luò)連接的五類線（雙絞線）信號轉(zhuǎn)換成在光纖中傳輸?shù)墓庑盘枺诹硪欢擞謱⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成五類線中傳輸?shù)男盘?。這樣使得該系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)擴充性強、施工簡單，操作方便等特點。

當然在小區(qū)智能化中光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用不僅僅是這些，在其他各系統(tǒng)，視頻監(jiān)控技術(shù)、遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、報警及信息傳送上等都有廣泛應(yīng)用。

光纖傳輸技術(shù)的種種優(yōu)勢，使得其自身的發(fā)展更為迅速，在數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)中，光源的非線性對數(shù)字碼流影響很小，加上在數(shù)字通信中采用一些編碼糾錯的方法，易于實現(xiàn)多路復(fù)用，因此數(shù)字傳輸系統(tǒng)占有很大的優(yōu)勢，模擬光端機逐步被數(shù)字光端機所替代，數(shù)字光纖傳輸逐步替代模擬光纖傳輸，現(xiàn)在市場上針對各種信號的傳輸，設(shè)備也越來越多，在小區(qū)智能化中信號的種類較多，光纖傳輸使用也越來越廣泛。數(shù)字化光傳輸是小區(qū)中信號傳輸?shù)闹饕厔荨?/p>