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

在當(dāng)今信息飛速發(fā)展的時(shí)代，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的緊密合，給世紀(jì)國際社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了強(qiáng)大的推動(dòng)力，信息傳輸無疑已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。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(huì)信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)社會(huì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)的主要傳輸方式。正因?yàn)楣饫w傳輸系統(tǒng)有其眾多的優(yōu)點(diǎn)，贏得當(dāng)今科技社會(huì)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(jì)算機(jī)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)奶匦裕_發(fā)設(shè)計(jì)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(jī)，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(jìn)。

光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)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(qiáng)、安全性能高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，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(hào)所需中繼的距離，光纖作為光信號(hào)的傳輸介質(zhì)具有低損耗的特點(diǎn)；光纖的頻帶可達(dá)到1.0GHz以上，一般圖像的帶寬只有8MHz，一個(gè)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(hào)或接點(diǎn)信號(hào)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)因斷路、雷擊等原因產(chǎn)生火花，因此安全性強(qiáng)，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(jī)），傳輸介質(zhì)、檢測器（又稱光接收機(jī)）。計(jì)算機(jī)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(shí)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?hào)轉(zhuǎn)換成能夠通過光纖傳輸?shù)男盘?hào)（光信號(hào)）。當(dāng)然也是雙向的，同樣能將光纖傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換能夠在雙絞線中傳輸?shù)男盘?hào)，實(shí)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(jī)完成的，光端機(jī)就是將多個(gè)E1信號(hào)變成光信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)，我國和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)速率為2.048Mbps，光端機(jī)的主要作用就是實(shí)現(xiàn)電-光‘光-電的轉(zhuǎn)換。由其轉(zhuǎn)換信號(hào)分為模擬式光端機(jī)和數(shù)字式光端機(jī)。因此，光纖傳輸系統(tǒng)按傳輸信號(hào)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(qiáng)進(jìn)行模擬調(diào)制，將輸入信號(hào)變?yōu)閭鬏斝盘?hào)的振幅（頻率或相位）的連續(xù)變化。數(shù)字傳輸系統(tǒng)是把輸入的信號(hào)變換成“1”，“0”脈沖信號(hào)，并以其作為傳輸信號(hào)，在接受端再還原成原來的信號(hào)。當(dāng)然，隨著光纖傳輸信號(hào)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(jìn)行分類： 按照傳輸模式來劃分： 光線只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸，只傳輸主模我們稱之為單模光纖（Single-Mode）。有多個(gè)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(qiáng)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(diǎn)對點(diǎn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的光纖傳輸

在我們普通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中雙絞線應(yīng)用十分廣泛，比如在一個(gè)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(huì)受到嚴(yán)重影響。因此我們就需要使用到光纖傳輸，光纖能實(shí)現(xiàn)最長距離達(dá)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(gè)點(diǎn)之間采用光纖收發(fā)器實(shí)現(xiàn)光纖連接。

網(wǎng)絡(luò)之間光纖傳輸

當(dāng)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(shí)際情況使用。

普通視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)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(dòng)化、電力等領(lǐng)域視頻圖像、音頻、數(shù)據(jù)等光端機(jī)開始普遍大量使用。在光纖傳輸?shù)某跗谀M式光端機(jī)在市場上占有相當(dāng)?shù)谋壤?，其傳輸方式是將基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)調(diào)制在一載頻上，通過發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行光纖傳輸，然后通過另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號(hào)。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(jī)，數(shù)字式光端機(jī)是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行復(fù)用，通過發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行發(fā)射，然后通過另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行接收，解復(fù)用，恢復(fù)成各路數(shù)字化信號(hào)，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(jī)已逐步退出市場，而數(shù)字光端機(jī)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(diǎn)，光端機(jī)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(yuǎn)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(hào)傳輸?shù)鹊取Ｄ壳肮舛藱C(jī)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(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程的傳輸。此外光端機(jī)在遠(yuǎn)程視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)、、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(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、以及多媒體技術(shù)，建立一個(gè)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(gè)高效、便捷的服務(wù)條件，為住戶提供一個(gè)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(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)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(shí)行２４小時(shí)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(shí)調(diào)看各點(diǎn)的情況，一旦有警情，可及時(shí)處理，同時(shí)錄下來的錄象可為警方提供有價(jià)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(dāng)來訪者來到小區(qū)的出入口，由保安呼叫被訪用戶，確認(rèn)有人在家并由住戶確認(rèn)訪客者身份后，訪客者方能進(jìn)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(rèn)后遠(yuǎn)程開啟電鎖方可進(jìn)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(dāng)有警情或特殊事情，隨時(shí)取得聯(lián)系。

防盜報(bào)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(shí)的進(jìn)行相應(yīng)的處理。同時(shí)也可進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。

家居智能系統(tǒng)：通過智能終端機(jī)把語音、視頻、Internet服務(wù)等有機(jī)的聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)可視對講，報(bào)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(gè)人證件和現(xiàn)金支付手段。實(shí)現(xiàn)出入口管理的身份識(shí)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(dòng)化。管理中心可以對所有的卡片進(jìn)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(jìn)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?hào)有所不同，傳輸?shù)男盘?hào)有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，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(hào)主要有音頻信號(hào)和視頻信號(hào)。數(shù)字信號(hào)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(dòng)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(hào)的傳輸大多采用雙絞線，同軸電纜傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行傳輸，并且把小片區(qū)內(nèi)的傳輸信號(hào)集中到一個(gè)“點(diǎn)”。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(dāng)于將各點(diǎn)連接起來，根據(jù)各點(diǎn)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(hào)的傳輸用同軸電纜或雙絞線能達(dá)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(dá)到系統(tǒng)的要求。如果遇到有強(qiáng)電干擾或其它情況就無法得到高質(zhì)量的圖像或聲音時(shí)，即使增加視頻信號(hào)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(hào)視頻放大器，同樣會(huì)使圖像或聲音信號(hào)衰減，甚至無法得到圖像或聲音信號(hào)。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(hào)傳輸部分，使用光端機(jī)，利用光纖進(jìn)行信號(hào)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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同軸纜傳輸。在數(shù)字信號(hào)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(jìn)行小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)之間的連接。進(jìn)行數(shù)字傳輸，使信號(hào)的傳輸頻帶、安全性能達(dá)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(yuǎn)距離系統(tǒng)信號(hào)傳送方面用的更為廣泛，比如視得安科技實(shí)業(yè)股份有限公司的SD-980智能樓宇可視對講及報(bào)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(jī)技術(shù)、無線防盜報(bào)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(gè)系統(tǒng)由安防管理中心、單元門門禁主機(jī)、住戶室內(nèi)分機(jī)三個(gè)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(gè)系統(tǒng)的管理和控制中心，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器將各單元系統(tǒng)連接起來。實(shí)現(xiàn)呼叫、對講、監(jiān)視、開鎖、信息發(fā)布、多功能報(bào)警等多種功能。系統(tǒng)針對于遠(yuǎn)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(yuǎn)距離圖象傳輸過程中，信號(hào)的衰減比較嚴(yán)重，使得可視對講以及主動(dòng)監(jiān)控圖象達(dá)不到要求，并且遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)受到外界干擾較多，比如圍墻門主機(jī)、住戶、管理中心之間的視頻連接。SD-980系統(tǒng)在視頻的遠(yuǎn)距離傳輸過程中使用光端機(jī)，將系統(tǒng)傳輸?shù)哪M圖象信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)通過光纖傳輸?shù)搅硪欢?，另一端再通過光端機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬圖象信號(hào)輸入到分機(jī)顯示。這樣使圖象信號(hào)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(shí)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(hào)共走小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)，音視頻信號(hào)經(jīng)壓縮后變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(jī)通訊時(shí)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(jī)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(gè)片區(qū)，各片區(qū)的子系統(tǒng)信號(hào)，集中壓縮到接入服務(wù)器。子系統(tǒng)信號(hào)包括音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、控制信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、小區(qū)信息等信號(hào)，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(jī)與交換機(jī)之間以及接入服務(wù)器與交換機(jī)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(hào)轉(zhuǎn)換成在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，在另一端又將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成五類線中傳輸?shù)男盘?hào)。這樣使得該系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)擴(kuò)充性強(qiáng)、施工簡單，操作方便等特點(diǎn)。

當(dāng)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(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、報(bào)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(cuò)的方法，易于實(shí)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(jī)逐步被數(shù)字光端機(jī)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(hào)的傳輸，設(shè)備也越來越多，在小區(qū)智能化中信號(hào)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(hào)傳輸?shù)闹饕厔荨?/p>