光纖和光端機應用在監控領域裡主要是為了解決兩個問題:一是傳輸距離,一是環境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短距離、小範圍內的監控圖象傳輸問題,如果需要傳輸數公里甚至上百公里距離的圖象訊號則需要採用光纖傳輸方式。另外,對一些超強幹擾場所,為了不受環境干擾影響,也要採用光纖傳輸方式。因為光纖具有傳輸頻寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環境影響小等諸多優點,一根光纖就可以傳送監控系統中需要的所有訊號,傳輸距離可以達到上百公里。光端機可以提供一路和多路圖象介面,還可以提供雙向音訊介面、一路和多路各種型別的雙向資料介面(包括RS232、RS485、乙太網等),將它們整合到一根光纖上傳輸。光端機為監控系統提供了靈活的傳輸和組網方式,訊號質量好、穩定性高。近些年來,由於光纖通訊技術的飛速發展,光纖和光器件的價格下降很快,使得光纖監控系統的造價大幅降低,所以光纖和光端機在監控系統中的應用越來越普及。光纖分為多模光纖和單模光纖兩種。多模光纖由於色散和衰耗較大,其最大傳輸距離一般不能超過5Km,所以,除了先前已經鋪好了多模光纖的地方外,在新建的工程中一般不再使用多模光纖,而主要使用單模光纖。光纖中傳輸監控訊號要使用光端機,它的作用主要就是實現電-光和光-電轉換。光端機又分為模擬光端機和數字光端機:1) 模擬光端機模擬光端機採用了PFM調製技術實時傳輸圖象訊號,是目前使用較多的一種。發射端將模擬視訊訊號先進行PFM調製後,再進行電-光轉換,光訊號傳到接收端後,進行光-電轉換,然後進行PFM解調,恢復出視訊訊號。由於採用了PFM調製技術,其傳輸距離很容易就能達到30 Km左右,有些產品的傳輸距離可以達到60 Km,甚至上百公里。並且,圖象訊號經過傳輸後失真很小,具有很高的信噪比和很小的非線性失真。通過使用波分複用技術,還可以在一根光纖上實現圖象和資料訊號的雙向傳輸,滿足監控工程的實際需求。不過,這種模擬光端機也存在一些缺點:a)生產除錯較困難;b)單根光纖實現多路圖象傳輸較困難,效能會下降,目前這種模擬光端機一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象;c)由於採用的是模擬調製解調技術,其穩定性不夠高,隨著使用時間的增加或環境特性的
變化,光端機的效能也會發生變化,給工程使用帶來一些不便。
2) 數字光端機由於數字技術與傳統的模擬技術相比在很多方面都具有明顯的優勢,所以正如數字技術在許多領域取代了模擬技術一樣,光端機的數字化也是一種必然趨勢。目前,數字圖象光端機主要有兩種技術方式:一種是MPEG II圖象壓縮數字光端機,另一種是非壓縮數字圖象光端機。圖象壓縮數字光端機一般採用MPEG II圖象壓縮技術,它能將活動圖象壓縮成N×2Mbps的資料流通過標準電信通訊介面傳輸或者直接通過光纖傳輸。由於採用了圖象壓縮技術,它能大大降低訊號傳輸頻寬,以利於佔用較少的資源就能傳送圖象訊號。同時,由於採用了N×2Mbps的標準介面,可以利用現有的電信傳輸裝置的富裕通道傳輸監控圖象,為工程應用帶來了方便。不過,圖象壓縮數字光端機也有其固有的缺點。其致命的弱點就是不能保證圖象傳輸的實時性。因為圖象壓縮與解壓縮需要一定的時間,所以一般會對所傳輸的圖象產生1~2S的延時。因此,這種裝置只適合於用在對實時性要求不高的場所,在工程使用上受到一些限制。另外,經過壓縮後圖象會產生一定的失真,並且這種光端機的價格也偏高。非壓縮數字圖象光端機的原理就是將模擬視訊訊號進行A/D變換後和語音、音訊、資料等訊號進行復接,再通過光纖傳輸。它用高的資料速率來保證視訊訊號的傳輸質量和實時性,由於光纖的頻寬非常大,所以這種高資料速率也並沒有對傳輸通道提出過高要求。非壓縮數字圖象光端機能提供很好的圖象傳輸質量(如武漢微創光電技術有限公司的非壓縮數字光端機信噪比大於60dB,微分相位失真小於2°,微分增益失真小於2%),達到了廣播級的傳輸質量,並且圖象傳輸是全實時的。由於採用數字化技術,在裝置中可以利用已經很成熟的通訊技術比如復接技術、光收發技術等,提高了裝置的可靠性,也降低了成本。非壓縮數字圖象光端機的優勢體現在:a)採用了數字化技術,極大提高了圖象傳輸質量;b)數字化技術和大規模積體電路的使用,保證了裝置工作的穩定性和可靠性,克服了模擬光端機的弊病;c)不會產生傳輸延時,保證了監控圖象的實時性;d)可以方便地將多路圖象和音訊、資料等多種訊號整合在一起通過一根光纖傳輸,目前,這種非壓縮數字圖象光端機可以做到在單方向傳輸幾十路、甚至上百路圖象
數字圖象光端機的技術含量高,其在監控工程中的使用時間還不長,目前大都用在多路圖象傳輸方面,主要原因在於目前能夠提供這種光端機的廠家還不多,價格相對模擬光端機而言也稍微偏高。不過,由於數字圖象光端機特別是非壓縮數字圖象光端機的突出優勢,再加上大量使用後會降低成本,模擬光端機必將很快被數字圖象光端機所取代。