Передача видеосигнала по оптоволокну на большие расстояния - Статьи по безопасности - - Каталог статей - Атлант-СБ Системы безопасности | Видеонаблюдение | Охранная сигнализация | Контроль доступа | Челябинск
Передача видеосигнала по оптоволокну на большие расстояния
Передача видеосигнала на большие расстояния – это
непростая техническая задача тем более, что передача может
осуществляться на открытом пространстве в экстремальных климатических
условиях и сложной электромагнитной обстановке. С практической точки
зрения любая «незначительная деталь» не принятая во внимание может
привести к неправильному или необоснованному решению. Любая реальная линии связи вносит в передаваемый сигнал те или иные искажения. Поэтому первоочередное требование к линии передачи видеосигнала – минимальные искажения передаваемого изображения.
Способы передачи видеосигнала: Несимметричная линия передачи видеосигнала или радиочастотный коаксиальный кабель. Применяется в подавляющем большинстве случаев для низкочастотной передачи видеосигнала на небольшие расстояния - до 300 метров. Характеризуется высоким коэффициентом частотно-зависимого затухания видеосигнала в кабеле. Коэффициент затухания зависит от марки коаксиального кабеля и указывается в его паспорте. Чем больше диаметр изоляции и жилы кабеля, тем меньше его затухание, а следовательно потери. Это следует учитывать на этапе проектировании системы видеонаблюдения при выборе марки кабеля. При большой длине кабеля искажения видеосигнала могут достичь величин, приводящих к потере видеоинформации.
недостатки несимметричных линий передачи: -большая величина затухания в линии; -низкая помехозащищенность; -высокая удельная стоимость кабеля; -сложность правильного заземления. Все это накладывает ограничение на их применение в сложной электромагнитной обстановке при передачевидеосигнала на большие расстояния и заставляет искать альтернативные методы передачи. Основной характеристикой оборудования передачи является неравномерность его АЧХ в полосе частот занимаемого видеосигналом. Т.е. на всех частотах спектра передаваемый сигнал не должен претерпеть никаких изменений. Коэффициент затухания в витой паре различен для разных частот и зависит от длины линии и от индивидуальных характеристик кабеля (волновое и активное сопротивление кабеля, межпроводная емкость), поэтому требуется настройка аппаратуры в каждом конкретном случае. С увеличением длины линии передачи влияние этих характеристик возрастает, что сказывается на качестве передаваемого изображения. Так из-за рассогласования выходного сопротивления передатчика и входного сопротивления приемника с волновым сопротивлением кабеля возможно отражение сигнала в линии, что ведет к появлению повторов на изображении. Обычно передающее оборудование разрабатывается под определенную марку кабеля, которая указывается в ее паспорте. Это связано с тем, что невозможно предусмотреть всех возможных вариантов частотной и амплитудной коррекции для различных типов кабелей. Переход с одного типа кабеля на другой требует обязательной перестройки корректирующих звеньев. Особенности применения витой пары: -необходимость выделения на видеосигнал от каждого источника отдельной пары или двух; -необходимость соблюдения направления передачи видеосигнала - не рекомендуется передача видеосигнала в обоих направлениях по одному магистральному кабелю из-за возможных перекрестных помех. Отдельно следует коснуться вопроса защиты от возникновения опасных напряжений в линии, который требует проведения комплекса технических мероприятий по защите от опасных наведенных напряжений различной природы. К таковым относятся атмосферные разряды, наводки от мощных силовых трасс и так далее. Проблемы подобного рода свойственны проводным линиям передачи, т.е. и для несимметричной линии передачи.
Волоконно-оптические линии передачи
изображения Для передачи видеосигнала на расстояния
превышающие 300 метров необходимо применять иные методы передачи. Одним
из возможных методов передачи является передача по волоконно-оптической
линии связи (ВОЛС), которая стала все чаще применяться в системах
видеонаблюдения. Волоконно-оптические системы обладают рядом неоспоримых
преимуществ перед рассмотренными выше линиями передачи. К таковым
относятся: -малые потери сигнала, а значит большие расстояния его
передачи при хорошем качестве передаваемого ТВ изображения; -высокая
пропускная способность; -многоканальность; -возможность
одновременной передачи сигналов различного назначения; -нечувствительность
к электромагнитным помехам, и как следствие высокая защищенность от
наводок и помех; -повышенный уровень безопасности.
В последние годы оптоволоконные системы стали чаще применяться для высокоскоростной передачи аналоговых и цифровых видеосигналов не только в системах кабельного телевидения, но и в территориально-распределенных системах видеонаблюдения. Обладая низкими потерями, оптоволоконная линия связи способна транслировать видеосигналы на расстояния до десятков километров без использования промежуточных усилителей. Как правило, частота передачи видеосигнала через оптоволоконные системы составляет более 10 миллиардов бит/с и, в ряде случаев, может превышать потребности в скорости и объеме передаваемой информации, необходимой для решения конкретных задач видеонаблюдения. Поэтому оптоволоконные системы чаще всего используются на особо ответственных объектах видеонаблюдения, либо для передачи больших объемов информации, в том числе и видеосигналов. Современное оптоволокно, используемое в оптоволоконных системах, представляет собой прозрачные стеклянные волокна, которые проводят свет от одного конца до другого с минимальными потерями, благодаря эффекту полного внутреннего отражения. Конструктивно, такое оптоволокно состоит из ядра, оптической оболочки и защитной оболочки. Ядро и оптическая оболочка обычно выполнены из стекла, реже - пластика, защитная оболочка, как правило, из пластика. Ядро оптоволокна пропускает световой сигнал, а оптическая оболочка обеспечивает полное внутреннее отражение света в ядре и его прохождение по всей длине. Защитная оболочка предназначена для защиты ядра и оптической оболочки от внешних воздействий. Толщина оптоволокна сопоставима с толщиной человеческого волоса (125 мкм – оптоволокно, 85 мкм – волос). Одномодовое и многомодовое оптоволокно для оптоволоконных систем. В настоящее время промышленность выпускает два типа оптоволокна: одномодовое оптоволокно - с одной траекторией распространения видеосигнала по ядру оптоволокна и многомодовое оптоволокно – с несколькими траекториями распространения световых волн по оптоволокну. При этом многомодовое оптоволокно обеспечивает передачу сигналов на расстояния 1-5 км, а одномодовое оптоволокно – на десятки километров. Это объясняется меньшими потерями при прохождении сигнала в одномодовом волокне по сравнению с многомодовым. Наиболее перспективной технологией, которая позволяет создавать гибкие разветвленные оптические сети с практически неограниченными возможностями роста полосы пропускания, является технология спектрального мультиплексирования WDM (Wavelength Division Multiplexing). Суть технологии WDM заключается в том, что по одному оптическому волокну одновременно передаются несколько информационных каналов на разных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности оптического волокна. Технология WDM позволяет многократно увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая на каждое волокно новое оборудования. Работать с несколькими каналами в одном волокне намного удобнее, чем с несколькими волокнами, так как для обработки любого числа каналов в волокне требуется лишь один мультиплексор WDM, один демультиплексор WDM и соответствующее расстоянию число оптических усилителей. Первые системы WDM имели два канала в окнах 1330 и 1550 нм. Затем появились 4-канальные системы, с расстоянием между каналами 8-10 нм в окне 1550 нм. Последовавшая «гонка за лидерство» между разработчиками и производителями компонентов WDM привела к разработке технологии плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense WDM) и появлению систем с 8, 16, 32, 64 каналами. Системы WDM основаны на способности оптического волокна одновременно передавать свет различных длин волн (цветов) без взаимной интерференции. Каждая длина волны представляет отдельный оптический канал в волокне. Существуют различные оптические методы для того, чтобы объединить несколько каналов в одном волокне, а затем выделить их в нужных точках сети. На сегодняшний день технология WDM позволяет передавать по одному волокну каналы с разницей длин волн между соседними каналами всего в доли нанометра (0,8 нм), что называется плотным волновым мультиплексированием DWDM (Dense WDM). Развитие технологии WDM позволило создать коммерческие сети, в которых по отдельным волокнам передается более сотни независимых оптических каналов, а также сети, в которых передача сигналов осуществляется в обоих направлениях в одном и том же оптическом волокне. DWDM — метод уплотнения, обеспечивающий одновременную передачу нескольких различных сигналов по одному одномодовому волокну. Техника мультиплексирования не зависит от протокола и формата, что позволяет одновременно передавать сигналы различных форматов на разных длинах волн. Предшественник DWDM — система WDM ("мультиплексирование по длине волны") обеспечивала передачу двух сигналов, одного во втором оптическом окне (около 1310 нм), а другого — в третьем оптическом окне (около 1550 нм). Двухканальная передача осуществляется по одному и тому же волокну, по одному сигналу в каждом окне. Таким образом, пропускная способность оптоволокна удваивается. Пропускная способность оптоволокна при использовании принципа DWDM многократно увеличивается, поскольку в третьем окне компактно располагается много каналов, обеспечивающих одновременную передачу сигналов по одному одномодовому оптоволокну. Примеры применения DWDM в построении технических систем безопасности. Для системы DWDM можно найти много интересных применений в технических системах обеспечения безопасности. Компания N-Net является одним из немногих производителей, которые предлагают DWDM-оборудование, позволяющее создавать гибкую структуру организации системы безопасности. На рис. 1 показана реализация передачи нескольких протоколов (видео, звук, «сухой контакт» NC-NO, RS-485/232, Ethernet по одному волокну.
Почему стоит задуматься над приобретением оборудования DWDM? Можно назвать несколько причин, почему стоит приобретать оборудование DWDM. Прежде всего, это позволит в 16 раз увеличить пропускную способность одной жилы одномодового волоконно-оптического кабеля. Вместо того чтобы передавать по одному оптоволокну всего один или два канала, можно довести число оптических каналов до 16, а с созданием более совершенного оборудования системы DWDM станут еще более эффективными. При использовании в комбинации с устройством интегрирования цифровых звуковых и видеосигналов становится возможной одновременная передача на большие расстояния нескольких каналов цифрового звука и видео. Продукция N-Net обеспечивает возможность передачи без сжатия видеосигналов, звуковых сигналов и сигналов связи на короткие и средние расстояния, от нескольких сотен метров до более чем 150 км без использования промежуточных усилительных станций. Компания N-Net предлагает серию различных преобразователей электрического сигнала в оптический и оптического сигнала в электрический. При использовании WDM-модуля по одному оптоволокну можно осуществлять двухканальную передачу, используя длины волн 1310 и 1550 нм. В общем, WDM — это ключевое экономичное решение для расширения вашей системы без больших затрат на увеличение пропускной способности оптоволоконной линии. N-Net — один из немногих поставщиков в мире, предлагающих решения по передаче видеосигналов, протоколов связи по одному оптоволокну.
