浙江红苹果电子有限公司 陈贤斌 安全一直是人类社会面临的一个重大问题，在进入21世纪后，公共安全再次成为人们关注的热点。从最...
浙江红苹果电子有限公司 陈贤斌
安全一直是人类社会面临的一个重大问题，在进入21世纪后，公共安全再次成为人们关注的热点。从最初的红外报警，门禁，到视频监控，
智能分析监控，安防领域对安全问题的处理技术正在不断革新，安防的概念也在不断变化，安防的需求和定义也在不断的延伸。
现今安防正沿着以智能为中心，结合视频、警报、移动、物联网、大数据等一切要素，形成一个巨大的安防体系。目前安防领域出现两大趋势。视频采集已经由模拟转向数字，视频采集清晰度越来越高，随之而来，需要传输和存储的数据量也越来越大。另一方面，安防工程的建设也越来越科学、规范，各类解决方案尤其大型项目都会设计一个高集中度的监控中心来集中管理安防。由此而来数据量不断增大和远距离传输就成了我们目前需要解决的问题。而无论是模拟传输的同轴电缆还是网络传输的网线，在传输速率和传输距离上都难以达到要求。目前而言，用光纤来做传输介质已是公认的最佳选择。
网络通信技术发展到今天，光纤等技术已相当成熟，成本已大大降低，另外得益于电信运营商不断的广告宣传，光纤的概念几乎家喻户晓，家里装光宽带的时候我们会用到光猫，但很少有人知光端机。其实光猫就是一种光端机，它可以把我们的以太网信号和光信号相互转换，实现数据的转发和接收，从而进行通信。光端机按照接口来分类有视频光端机、音频光端机、HD-SDI光端机、VGA光端机、DVI光端机、HDMI光端机、数据光端机、电话光端机、以太网光端机、开关量光端机，如果按传输方式来分，有数字光端机和模拟光端机。由于模拟光端机的模拟传输系统，是把输入信号变为传输信号的振幅（频率或相位）的连续变化，光源的非线性较严重，因此其信噪比、传输距离和传输频率都十分有限，因此很少使用。但数字光端机的非线性对数字码流影响很小，再加上数字通信可以采用一些编码纠错的方法，且易于实现多路复用，因此在得到了广泛的应用。
光端机的种类繁多，也给我们在安防解决方案实际应用中提供了丰富的接口，几乎可以适应现今所有的安防设备。比如视频光端机和以太网光端机。视频光端机可以把普通模拟信号转换成光信号，这类光端机也会根据业务的不同配有一个或多个BNC口和光纤接口。以太网光端机主要针对IPC或其他以RJ45为数据传输接口的设备。同样，根据业务的不同，会配有一个或多个RJ45口和光纤接口。光端机一般来说是成对使用，我们看一下图示（图1）就能明白光端机的应用方式。
图1
我们可以看到，光端机的主要作用是对各类输入信号转换成光信号用于传输。不需要前端摄像机或是后端的设备做技术上的改变。一个光端机传输系统，可以看作是适用于各种传输介质的“中继器”，这个“中继器”，可以远距离大容量的传输各类信号。
近些年来，光端机给安防领域高清化和集中解决方案的实现带来了巨大影响。IPC从2005开始发展，一直发展缓慢，相比模拟摄像机，IPC具备数字化、高清化等特点，应该说这是摄像机发展的趋势，也符合整个安防行业数字化，高清化，集中模块化的大趋势，但一直到2010年，很多安防公司还在不断致力于研发SDI摄像机，因为IPC虽然可以解决高清化问题，无法解决传输距离和带宽问题。在光纤大规模应用之前，所有的安防企业一直被如何解决远距离传输和大容量传输这两个问题弄的焦头烂额。HDCVI和HDTVI便是在这样思维方式下的尝试。但似乎这些都是治标不治本的解决方法，因为安防发展的今天，我们需要大幅的增加传输距离，大幅的提升传输能力来实现视频图像高清化。
我们在安防施工中，前方的布点，即我们的监控摄像头，会有一部分离监控中心很远的距离，比如一个大型厂房，最远处的监控摄像机可能会距离监控中心超过2公里。这样，无论选用网络传输还是同轴电缆传输（同轴电缆的最远传输距离只有500米，网线的传输距离只有100米），最后在监控中心得到的视频图像效果会非常差，甚至会出现视频图像丢失的情况。另一方面如果摄像头采用同轴电缆作为传输，同轴电缆的传输速率只有10M，因此对于一个片区的摄像头必须每一个都配一根同轴电缆链接到监控中心。要解决上述问题，在不使用光纤的情况下，我们只能使用各种中继器，导致出现复杂的级联和设计方案，无论是施工成本还是施工难度都会大幅增加。若可以用光纤作为传输介质，则可以很好的解决这些问题。光纤的传输距离可以达到10KM以上，传输能力也能达到1000M级别以上，一根光纤便可以传输高达100路1080P视频图像。在布线成本上，长距离光纤的布线成本甚至低于我们传统的布线成本，非常适用小区、楼宇、厂区等多布点，长距离布线的安防工程。
光端机的出现，使得前端摄像机高清化一下子成为可能。IPC也出现井喷式的发展。如今1080P采集分辨率已经成为摄像机的标配，厂家甚至开始推出4K摄像机，清晰度成倍的提高。而这些，都得益于光端机可以大量地应用在安防工程中。
光端机在工程上安装施工非常简单易用。一般施工人员只要经过简单的培训便可进行施工。如果有成套的配线，直接接入对应接口即可。碰到问题时，只要参考光端机的各个信号指示灯，便可以基本排查出问题，基本不增加施工难度。此外，因为光端机的种类丰富，我们还可以在监控系统升级或改造的情况下应用光端机。可以将部分区域的摄像机升级为更高清的SDI摄像机或IPC，并作集中传输管理，省去大量的改造成本，而光纤具备的大容量传输能力，除了新增布点，光纤线路就可以满足今后支持更进一步的改造升级。
所以，光端机让安防变得更美好。我们在设计安防方案时可以不用再考虑布点到监控中心的传输距离，不必再精算组建超高清布点时传输带宽不足的问题，因为光纤的传输距离和传输带宽对这些来说已绰绰有余。那么光端机还有什么更好的发展方向，带给安防领域新变化呢？
光端机在目前安防系统中扮演的是传输数据的角色，解决远距离传输和大容量传输。因为前端摄像头等采集源的接口不同，光端机必须成对使用，一个光端机把前端的输入信号转换成光信号，另一个光端机再把光信号还原成输入信号送给终端。这也意味着在安防施工的过程中，针对每一个布点线路我们都必须配用一对光端机。在安防解决方案中，各个方向的布点数据，都会汇集到监控中心，如果我们能对光端机进行整合，在光端机的设计中也引入交换机的概念，采用一个多路光端机来接入来自不同布点线路的光信号，我们就可以省去一半数量的光端机，对大型项目来说可以大量节约成本。这种集中管理的方式这有别于一般的多模光端机，多模形式在视频图像传输时，带宽（针对模拟调制）和传输速率（针对数字式）有较大的限制，特别是因色散的影响大大限制了采用高速率传输的非压缩数字光端机在传输距离、容量方面的应用。而集中管理，是使用适应光纤自身特性的标准协议对接收的多个信号进行编码，将多个光信号合成一路光信号。实现用单模方式传输多路视频图像。如同RJ45口一样，光端机也可以成为“网卡”，成为交换机、路由器。未来我们还可以把光端机模块化，将光端机与不同的设备进行整合，形成统一的接口。未来监控中心可以不再布置成百上千的视频线和网线，只需要简单的拓扑网络便可以完成整个工程的布局，提高整个监控中心的安全性和稳定性。
实现这个目标，我们需要出台标准的规范，需要设计光纤的传输协议，需要不断提升光端机的处理能力，数字化、多功能化、智能化、标准化、集成化，势必成本光端机未来的方向。不过随着光端机核心芯片的不断发展，我们似乎很快就能看到这一天。
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