【文章內(nèi)容簡介】 用。 頻帶寬。最先進的光纖多路傳輸系統(tǒng)的頻率范圍已達到 40MHZ－ 862MHZ（有線電視），一根光纖可同時傳輸幾十路以上的電視信號。目前，光端機設備也可以實現(xiàn)一根單模光纖傳送幾十路電視信號。 圖像質(zhì)量高，系統(tǒng)噪聲小、非線性失真小。另外，光 纖系統(tǒng)的抗干擾性能強，基本上不受外界溫度變化的影響，可以保證很高的圖像質(zhì)量。 保密性好。由于光路中傳送的是光信號，不易竊取，非常適用于安全監(jiān)控系統(tǒng)等高保密要求的應用。同時，光纖傳輸不受電磁干擾，可以在強電磁干擾的環(huán)境中工作。 施工、敷設方便。光纜具有細而輕、拐彎半徑小、抗腐蝕、不怕潮、溫度系數(shù)小、不怕雷擊等優(yōu)點，所以光纜的敷設施工是很方便的。 光纖通信系統(tǒng)還存在的主要問題：光纜和光端機的成本還較高；光路中的一些關鍵器件，如光合波器、光分波器、電子式光開關、光衰減器及光隔離 器之間的連接處理還有待改進；全新的光纖通信系統(tǒng)還有待完善。 本節(jié)將介紹光纖通信基本原理、關鍵元器件及視頻信號傳輸系統(tǒng)的主要模式。 （一）光纖維的結(jié)構(gòu)與光傳輸原理 光纖，光波傳輸?shù)慕橘|(zhì)，是介質(zhì)材料構(gòu)成的圓柱體，光波沿其中傳播，這是技術文獻中討論光纖原理時的光纖。在實際應用中，光纖是由預制棒拉制出來的纖絲（玻璃絲），經(jīng)過簡單被復后成為纖芯，纖芯再經(jīng)過被復林強和防護成為工程中應用的光纜。所以說：光纖是光通信技術中的一個技術名詞，而光纜是實際應用的光通信器材。 1．光纖傳 光的機理，熟悉光線在介質(zhì)界面的反射和折射現(xiàn)象對理解光纖傳光的機理是十分必要的。如圖 3－ 37 所示，當一束光線投射到兩個具有不同折射率（ n n2）介質(zhì)交界面上時，會發(fā)生折射和反射。假定 n1＞ n2，折射光就會向交界面方向偏轉(zhuǎn)。當光線人射角 α 1 增大至臨界角 αc(αc=arcsinn2/n1)時，就沒有光線進入第 2 種介質(zhì)了，形成全反射。對于多層介質(zhì)形成的一系列界面，若 n1＞ n2＞ n3…＞ nm，光線到達每一個界面的人射角會逐漸增大，直至形成全反射。把這個分析應用于光纖，可以清楚地理解光纖傳光的基本原理（見圖 3－ 38）。 光纖由芯子、包層（兩者為同心園結(jié)構(gòu)）和套層組成。芯子和包層的折射率不同，其折射率的分布有兩種形式：折射率連續(xù)分布型（又稱梯度分布型）和折射率間斷分布型（又稱階躍分布型）。實用光纖還有其他的分類方式，如表 3－ 7 所示。 表 37 光線的分類 按折射率分布分類 梯度、階躍 按傳播模數(shù)分類 單模、多模 按材料分類 高純度石英玻璃、多組份玻璃、鹵化物、混全材料 按制備方法分類 CVD（化學汽相沉積法）、 MCVD（改進 CVD） 光纖的套層只是保護作用，對光傳輸無意義。梯 度光芯子直徑為 50μm，包層直徑 125μm，階躍光纖芯子直徑為 10μm，包層直徑 100μm。按波動理論，光纖允許有限的離散數(shù)量的光（模）傳播，實驗證明了這一點。傳播模數(shù)是芯子的橫截面積與（ n1－ n2）的函數(shù)，成正比關系。多模光纖可有幾百個模。當芯子的直徑減小到一定值，光纖就只能傳播一個模了，即是單模光纖。單模光纖不存在色散，具有很大的信息載送容量。 （二）光纖的主要技術指標 反映光纖傳輸性能的主要技術指標有： 1．數(shù)值孔徑 NA，表示光纖芯子與包層折射率的差，反映光纖集光的能力。能 在光纖中傳播的光最大射角 θmax 滿足下關系： 因 n≌ n1=n2， 定義 △=(n1－ n2)/ n，則有： NA≌ nsinθmax=n 顯然，折射率差大， NA 大，光纖可以傳播的光越多。 2．傳輸損耗，以 db／ km表示，引起光纖損耗的原因有：材料吸收（熱損耗）、散射損耗（傳播模轉(zhuǎn)移為非傳播模）、結(jié)構(gòu)缺陷等。材料吸收是指光在光纖中傳播時，其功率以熱的形式消耗的過程，材料不純是產(chǎn)生材料吸收的主要原因。散射損耗是由光纖的幾何參數(shù)或折射率的不均勻性造成的，因為它會引起一個傳播模的光功率轉(zhuǎn) 移到另一個模上去，這就是散射。如果轉(zhuǎn)移模為非傳播模，就產(chǎn)生了散射損耗。光纖結(jié)構(gòu)的缺陷是產(chǎn)生損耗的～個原因，如芯子包層界面不光滑、氣泡、應力，直徑的變化和軸線的彎曲等，都會引起損耗。 3．傳輸帶寬，它表示光纖的傳輸速率，主要是受到色散的影響（導致脈沖展寬）。主要有材料色散、波導色散和模色散。理論上在 1． 3 μm處可制造出零色散單模光纖；還可把零色散點移到損耗最小的 1． 55μm處，即色散位移（ DS）光纖；在較寬的波長范圍內(nèi)色散均很低的光纖為色散平坦光纖，是大容量、高速率通信光纖。 通常用帶 寬距離口（ F． km）表示光纖的傳輸能力 五、 光纖 視頻傳輸技術在監(jiān)控中的應用分析 序言 為了保持和促進國民經(jīng)濟持續(xù)高速增長，國家連年實施積極的財政政策，在 監(jiān)控系統(tǒng) 建設上進行了大量投資， 在 監(jiān)控網(wǎng)絡 建設規(guī)模不斷擴大的同時，如何更有效地提高 監(jiān)控系統(tǒng)的遠距離傳輸 能力以更好地促進經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)成為交通、公安等行業(yè)管理部門關注的焦點，其中一個主要的解決方案就是不斷利用當代先進的通信信息技術提升 監(jiān)控系統(tǒng) 的智能化管理水平。 作為智能化 系統(tǒng) 中的一項重要技術構(gòu)成，各種新的監(jiān)控遠程視頻傳輸技術在近年已經(jīng)得到越來越廣泛的應 用。 本文從應用的角度出發(fā)，簡要分析了當前幾種主要比較新穎的遠程視頻傳輸技術在監(jiān)控中的適應性 。 監(jiān)控系統(tǒng) 遠程視頻傳輸?shù)囊话阈约夹g要求 一套完整的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)至少包括視頻采集、傳輸、存儲、控制等基本功能，其中傳輸部分對于遠程系統(tǒng)而言尤其顯得重要。 監(jiān)控系統(tǒng) 應用中的遠程視頻傳輸雖然具有非常鮮明的行業(yè)特征，但由于每一個具體的交通監(jiān)控項目在周邊環(huán)境、系統(tǒng)功能、前瞻性、資源投入等方面存在顯著的差異，因此，只有具體項目具體分析才有可能做出正確的技術選擇。 根據(jù)我們的理解， 監(jiān)控系統(tǒng) 遠程視頻傳輸?shù)募夹g要求主要體現(xiàn) 在以下幾個方面： 傳輸距離 傳輸質(zhì)量 傳輸容量 輔助業(yè)務 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與組網(wǎng) 網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡升級 下面我們結(jié)合 監(jiān)控系統(tǒng) 遠程視頻傳輸技術的現(xiàn)狀對上述要求做更進一步的闡述： 、傳輸距離 遠程視頻 監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋的地理范圍一般都比較大，相應的視頻信號傳輸距離往往從幾公里一直到數(shù)百上千公里都有需求，而且視頻信號的傳輸一般都屬于寬帶通信的范疇。 從通信的角度，滿足這樣的傳輸距離的方式一般包括光纖通信、地面微波通信和衛(wèi)星通信等 3 種主要的長途通信手段。 從技術的發(fā)展來看，地面微波通信由于其傳輸帶寬的局限以及對環(huán)境的抗干 擾能力有限已經(jīng)逐漸退居二線，成為光纖通信的備份或者僅僅用于線纜架設非常困難的特定環(huán)境中。 衛(wèi)星通信的資源非常稀缺，成本很高而且傳輸時延過大，這使之幾乎沒有在遠程視頻監(jiān)控中得到過推廣應用。 因此，光纖通信基本成為監(jiān)控遠程視頻傳輸中的當然選擇。本文后續(xù)的論述中也將主要圍繞與光纖通信技術有關的技術進行討論。 光纖通信技術本身的內(nèi)涵非常廣泛，大體上可以首先劃分為模擬光纖通信技術和數(shù)字光纖通信技術。站在與視頻傳輸相關的角度看，模擬光纖通信技術主要包括調(diào)幅 (AM)光纖通信技術、調(diào)頻 (FM)光纖通信技術和脈沖頻率調(diào)制 (PFM)光纖通信技術 3 類；數(shù)字光纖通信技術一般可以劃分為以 PDH/SDH 為代表的常規(guī)電信光纖通信技術、以視頻信號數(shù)字化傳輸為核心的專用數(shù)字光纖通信技術以及以 IP 包傳輸為核心的數(shù)據(jù)光纖通