2010年，是安防行業(yè)公認的國內(nèi)視頻監(jiān)控“高清元年”，在這一年，高清產(chǎn)品已成為全國各地安防行業(yè)展會的“新寵”。隨著高清技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，2011年，從全系列高清網(wǎng)絡(luò)攝像機到高清存儲、高清管理平臺、高清編解碼全面推出，高清監(jiān)控從真正意義上進入了應(yīng)用實施階段。面對安防行業(yè)的高清化勢頭的迅猛發(fā)展，作為視頻監(jiān)控不可忽視的重要一環(huán)，高清光端機順應(yīng)市場發(fā)展，新品紛紛出爐，以強有力的態(tài)勢進入安防視頻監(jiān)控市場。

　　廠家有云，對于光端機廠家來說，順應(yīng)市場需求，及時調(diào)整發(fā)展的戰(zhàn)略，是勢在必行的。針對客戶高清的需求日益增加，傳統(tǒng)光端機廠家利用光纖傳輸?shù)淖陨韮?yōu)勢，推出了高清光端機系列產(chǎn)品，滿足了客戶對高清需求的基礎(chǔ)上，對視頻效果的無損性、實時性和流暢性的要求。本期中安網(wǎng)高清光端機產(chǎn)品專題共邀多位行業(yè)精英，武漢微創(chuàng)光電股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理邢亞平、深圳英飛拓科技股份有限公司市場部經(jīng)理趙小輝、天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司產(chǎn)品經(jīng)理李天佑、深圳市諾龍實業(yè)有限公司技術(shù)工程師管禮福，一起針對高清光端機的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來方向進行分析與探討。

　　高清光端機發(fā)展概況

　　光端機并非安防行業(yè)原創(chuàng)產(chǎn)品，最初只是廣泛應(yīng)用于廣電業(yè)，經(jīng)由各種發(fā)展最終引入了安防業(yè)，成為重要的傳輸介質(zhì)。在上世紀90年代，最簡單的模擬光端機被引入安防界，開始應(yīng)用在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中。到了2001年，數(shù)字光端機開始出現(xiàn)并迅速代替了模擬光端機市場。之后，安防界光端機經(jīng)歷了井噴式發(fā)展，業(yè)內(nèi)企業(yè)迅速增多。2010年。視頻監(jiān)控行業(yè)受攝像頭“高清風(fēng)”的影響，視頻光端機行業(yè)中“高清”概念也開始興起。邁入2012年，各大廠家關(guān)于“高清光端機”已經(jīng)逐步自成系統(tǒng)，并逐步將產(chǎn)品應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。

　　所謂高清，就是物理分辨率達到720p以上的一種視頻格式，英文表述為HighDefinition，簡稱HD。關(guān)于高清的標準，國際上公認的有兩條：視頻垂直分辨率超過720p或1080i;視頻寬縱比為16:9。

　　伴隨著監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，光端機從模擬到數(shù)字、從數(shù)字到高清，一步步走來，經(jīng)過這么多年的技術(shù)積累，已經(jīng)發(fā)展到一個很成熟的階段。作為高清視頻信號遠距離傳輸介質(zhì)之一，光端機是高清監(jiān)控系統(tǒng)整體解決方案的傳輸部分，在整個系統(tǒng)中占著舉足輕重的地位。

　　據(jù)媒體資料，去年中國安防市場上的高清視頻監(jiān)控設(shè)備占到整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)5%左右的市場，規(guī)模在1億元左右，按此估算2012年以高清光端機傳輸為代表的高清配套設(shè)備有望突破占到整個安防視頻監(jiān)控的3%~8%之間的市場份額。

　　目前，高清產(chǎn)品的應(yīng)用正如火如荼的進行，市場上高清視頻監(jiān)控方案主要有基于IP的網(wǎng)絡(luò)高清和基于HD-SDI的實時高清兩大技術(shù)路線。HD-SDI高清通過同軸電纜或光纖直接傳輸非壓縮的視頻信號，實現(xiàn)了真正的實時高清。HD-SDI高清因為其能夠提供更豐富的圖像細節(jié)、能夠?qū)崿F(xiàn)從傳統(tǒng)標清視頻監(jiān)控系統(tǒng)平滑升級為高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)和實時性、標準性、高可靠性在更多的領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。

　　SDI高清數(shù)字信號的概念來源于廣電行業(yè)，早在數(shù)字高清概念被引入安防行業(yè)前，高清數(shù)字光端機已經(jīng)在廣播電視行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。但由于安防行業(yè)具有某些有別于廣電行業(yè)的特殊的應(yīng)用需求，應(yīng)用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域的高清光端機還存在性能上的改善與不足，如光端機需要具備防雷功能，以便適應(yīng)于室外等野外環(huán)境的場合。

　　深圳市諾龍實業(yè)有限公司技術(shù)工程師管禮福介紹道：“由于廣電領(lǐng)域與視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用差異，還存在許多不足等待解決。比如單點多路高清HD-SDI視頻傳輸時仍需采用波分復(fù)用，無法進行單臺設(shè)備多路(8/16路)視頻單纖傳輸;同時不得不說的就是它的高造價、高費用問題?！?/p>

　　據(jù)武漢微創(chuàng)光電股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理邢亞平介紹，高清已經(jīng)成為視頻監(jiān)控行業(yè)的需求趨勢，而高清視頻信號在同軸電纜中衰減大、傳輸距離短，高清的光端機能夠?qū)崿F(xiàn)將HD-SDI、HDMI、DVI等高清視頻信號長距離傳輸，這樣就突破了高清視頻信號傳輸距離短的缺點，大大延伸了高清視頻信號的傳輸距離，擴展了高清產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。所以隨著高清產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，高清光端機的應(yīng)用也會越來越廣泛。

　　高清光端機產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析

　　微創(chuàng)邢亞平介紹道，目前高清光端機采用全數(shù)字、非壓縮解決方案，產(chǎn)品分為接口模塊、視音頻處理部分、光電轉(zhuǎn)換模塊和網(wǎng)管模塊。為了提高視音頻信號的輸入輸出質(zhì)量，在輸入接口內(nèi)置電纜自動均衡器和時鐘重定時器，在輸出接口內(nèi)置驅(qū)動器;在視頻、音頻、數(shù)據(jù)等輸入輸出接口，加入防雷、防浪涌等保護電路;接口部分，可以把音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)模塊化，以插卡的方式實現(xiàn)，方便各功能靈活配置。網(wǎng)管模塊實現(xiàn)光端機的智能檢測，檢測設(shè)備的當前狀態(tài)，記錄歷史故障和告警。使用FPGA進行視音頻信號處理，利用時分復(fù)用技術(shù)，把不同源的視頻、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、網(wǎng)管信息等業(yè)務(wù)分解為一個個“時間片段”，通過一定的順序和編碼方式結(jié)合在一起，通過光電轉(zhuǎn)換在光纖中傳輸，接收端是發(fā)射端的逆過程。[nextpage]

　　據(jù)諾龍管禮福介紹，從目前的市場看，高清光端機產(chǎn)品在市場營銷方面主要以多種接口接入及接口信號互轉(zhuǎn)、大容量多路同時傳輸及高端應(yīng)用等方向推廣。目前覆蓋了有HDMI、DVI、SDI等行業(yè)通用接口的高清視頻光端機及各種高清接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，利用大容量的光器件和波分復(fù)用技術(shù)在1芯光纖上實現(xiàn)多路高清圖像的傳輸。此外還可以帶數(shù)據(jù)、音頻、報警等業(yè)務(wù)信號的傳輸。同時一些主流廠商開始將細分市場定位在高速公路治口卡口、軍事指揮調(diào)度、標志性場館、機場等高端應(yīng)用進行推廣。

　　高清光端機技術(shù)核心剖析

　　視頻標準、視音頻指標、接口保護、穩(wěn)定性是衡量高清光端機品質(zhì)的重要指標。據(jù)微創(chuàng)邢亞平分析，HD-SDI視頻信號是否兼容SMPTE259M/292M/344M/424MB標準，HDMI視頻信號是符合HDMI1.0或HDMI1.1或 HDMI1.3標準等，視頻標準反映了光端機與攝像機等視頻信號源的兼容性;視音頻指標反映了視音頻的質(zhì)量，如信噪比，相同分辨率下，信噪比越高，圖像清晰度越高;良好的回波損耗性能是保證高速率傳輸性能的關(guān)鍵;視頻顏色深度，12bit較8bit能支持更細致逼真的色彩圖像;接口保護，能大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品的維修率;高清光端機的高低溫性能、長時間運行的穩(wěn)定性是對整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，采用高穩(wěn)定性和可靠性的器件、經(jīng)過嚴格生產(chǎn)工藝流程，才能保證高清光端機在系統(tǒng)中穩(wěn)定可靠運行。

　　目前，光端機技術(shù)已經(jīng)非常成熟成熟，在技術(shù)取得突破之前，廠家更多地把開發(fā)重心轉(zhuǎn)向產(chǎn)品性能的提升上，力求在產(chǎn)品質(zhì)量上獲得突破;同時，也針對市場的需求加入一些新的應(yīng)用，以滿足客戶的個性化需求。在此，天地偉業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理李天佑先生圍繞光端機技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀做了詳細介紹。

　　單模光纖

　　光纖按光在其中的傳輸可分為多模和單模。多模光纖容許不同模式的光于一根光纖上傳輸，其纖芯直徑為50μm或62.5μm，在局域網(wǎng)傳輸時，彎路多則光功率分路頻繁，會造成光信號傳輸損耗就大，這正好發(fā)揮出傳輸速率相對較低、傳輸距離相對較短、節(jié)點多、接頭多、彎路多、連接器/耦合器用量大、規(guī)模小、單位光纖長度使用光源個數(shù)多的多模光纖的長處。采用單模光纖，傳輸距離可以實現(xiàn) 20-100KM，而且傳輸效果好，不容易受干擾，多模的光器件基本已經(jīng)停產(chǎn)，客戶如果是早幾年鋪設(shè)的多模光纜，其中以天地偉業(yè)為例，在光端機內(nèi)部配置了單、多模自適應(yīng)電路，可以直接使用單模光端機傳輸。

　　模塊化設(shè)計

　　光端機的型號種類非常多，現(xiàn)場應(yīng)用也不盡相同，將光端機模塊化設(shè)計，可大大提升光端機配置的靈活性，將可根據(jù)客戶的不同需求搭配不同的模塊，靈活簡便;而對已經(jīng)在現(xiàn)場使用的光端機產(chǎn)品，功能上的變更或增加，直接更換不同的功能模塊就可以，為用戶節(jié)省更換整機的時間和成本。模塊化設(shè)計優(yōu)點便顯而易見，如多模傳輸?shù)膽?yīng)用，多模光器件基本已經(jīng)停產(chǎn)，而有些用戶仍在使用該方式，通過天地偉業(yè)的內(nèi)部配置了單、多模自適應(yīng)電路的光端機，即可直接使用單模光端機完成多模傳輸應(yīng)用。由于模塊化設(shè)計的靈活多變，還可為系統(tǒng)的開發(fā)提供可擴展功能應(yīng)用，便于后期系統(tǒng)接入量或應(yīng)用功能的增加。

　　面對產(chǎn)品繁雜的現(xiàn)狀，除模塊化設(shè)計外，還可采用混合接入設(shè)計。數(shù)字化已經(jīng)成為不可扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)實，當前廠家推出的新產(chǎn)品中，模擬產(chǎn)品所占的比例越來越低，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品則成倍地增長，并伴隨有廣播級SDI技術(shù)的融入，不同標準產(chǎn)品的并存，給應(yīng)用帶來了許多不便，因此有廠家對光端機的兼容性能進行了提升，在設(shè)備中提供有光口、RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口、BNC接口、VGA/DVI/HDMI接口等，使得在同一個光端機中既可傳輸模擬信號，也可接入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號、高清信號等，在業(yè)務(wù)量上，也做了大幅度提升。

　　適應(yīng)更惡劣的現(xiàn)場環(huán)境

　　光端機的發(fā)射機與接收機成對應(yīng)用，兩點間隔距離遠，安裝環(huán)境情況不一，通常被放置于石油石化、高速公路等偏遠、環(huán)境惡劣區(qū)域，維護不便，一旦傳輸通道出現(xiàn)斷網(wǎng)等不利境況將給應(yīng)用帶來重重困擾。自適應(yīng)惡劣環(huán)境，該功能旨在讓產(chǎn)品具備更強的環(huán)境適應(yīng)能力，可在雷電等破壞下起到系統(tǒng)自保。不同廠家的做法略有不同，但無外乎都是以保護硬件為最終目的。以天地偉業(yè)的數(shù)字光端機為例，內(nèi)置了三種保護電路：三級的通訊接口保護，達到雷電泄放、過流自動恢復(fù)的功能;視頻保護的等級可達到75V(視頻信號只有2V),能保護到視頻信號的30倍以上。兩級電源保護，過壓的TVS保護以及過流的自恢復(fù)保險。在更惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下，保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

　　豐富的可擴展功能

　　隨著數(shù)字光端機應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，很多行業(yè)也提出了新需求，如網(wǎng)管功能，通過特定的上位機軟件實時監(jiān)測光端機的運行狀態(tài)，出現(xiàn)異常情況可立即告警，第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題。[nextpage]

　　此外，匯聚和節(jié)點式光端機也得到了應(yīng)用，更加節(jié)約光纖資源，一芯光纖可完成整個系統(tǒng)的連接、傳輸，擴展了光端機產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境。

　　光端機市場復(fù)用技術(shù)仍為主流

　　復(fù)用技術(shù)主要有頻分復(fù)用(FDM)、時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)和碼分復(fù)用 (CDMA)四種技術(shù)。復(fù)用技術(shù)主要解決單光纖傳輸容量小的問題，尤其是當前出現(xiàn)的HD-SDI應(yīng)用，占用帶寬大，業(yè)務(wù)量多，而目前的復(fù)用技術(shù)還不能很好滿足這一需求，復(fù)用技術(shù)的研發(fā)就顯得尤為重要。

　　微創(chuàng)邢亞平介紹道，高清光端機采用的高速數(shù)字光纖傳輸技術(shù)、非壓縮高清數(shù)字視頻技術(shù)、高清視音頻編碼技術(shù)，都是高清光端機先進性的體現(xiàn)。高清視頻信號速率高、占用的帶寬大，HD-SDI信號速率為1.485Gb/s，3G-SDI信號速率為 2.97Gb/s，HDMI支持4.95Gb/s、10.2Gb/s，如何在單根光纖上傳輸多路高清視頻是高清光端機當前最受關(guān)注的技術(shù)熱點。使用波分復(fù)用技術(shù)，可以在一根光纖上傳輸多路高清視頻，但是這種方案成本高。如何把高速數(shù)字光纖傳輸技術(shù)、高清視音頻編碼技術(shù)、波分復(fù)用、時分復(fù)用等技術(shù)融合在一起，是光端機廠家共同面對的課題。

　　在實現(xiàn)高清視頻傳輸?shù)耐瑫r，實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)、音頻、開關(guān)量、以太網(wǎng)等綜合業(yè)務(wù)的傳輸，也是高清光端機備受關(guān)注的熱點之一，目前主要有波分復(fù)用和時分復(fù)用兩種方式實現(xiàn)，時分復(fù)用技術(shù)難度高，將視頻、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)等多個信號結(jié)合為單個更高速率的數(shù)據(jù)流，并且各部分數(shù)據(jù)流以規(guī)定的次序進行傳輸，必須維持好傳輸順序，在接收端才能將各個數(shù)據(jù)流正確無誤地分解開來。另外，智能化也是高清光端機的又一技術(shù)和功能熱點，通過強大的網(wǎng)管功能，實現(xiàn)設(shè)備的自我診斷，用戶可以通過管理軟件直觀地了解設(shè)備的運行狀態(tài)，極大地方便用戶對設(shè)備的維護和管理。

　　高清光端機應(yīng)用分析

　　深圳英飛拓科技股份有限公司市場部經(jīng)理趙小輝介紹道，對于非壓縮高清數(shù)字信號HD-SDI進行遠距離無壓縮傳輸時，光傳輸目前仍是遠距離傳輸?shù)奈ㄒ唤鉀Q方案，所以目前高清光端機的應(yīng)用還是作為遠距離傳輸?shù)闹饕O(shè)備，在涉及到遠距離傳輸系統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域中一般都會用到光端機。

　　光端機在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。由于視頻監(jiān)控是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不同環(huán)境對于光端機要求不盡相同城市道路、高速公路、軌道交通等領(lǐng)域監(jiān)控目前集中在收費站、橋梁、隧道、車站等關(guān)鍵路段，光纖資源較緊張，對光端機的要求是視頻容量大、傳輸距離遠，所以一般采用節(jié)點式光端機和光傳輸交換平臺。在這些應(yīng)用領(lǐng)域，客戶對產(chǎn)品質(zhì)量、品牌、服務(wù)的要求相對較高。“平安城市”、“智慧城市”等視頻監(jiān)控主要針對園區(qū)、要害部位、公共場所、金融和營業(yè)場所等，此類項目的規(guī)模越大，占用的光纖資源就越多，非常浪費光纖。另外這部分客戶對價格較敏感。

　　微創(chuàng)邢亞平介紹道，目前高清光端機的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面，一是把遠端信號源輸出的高清信號遠距離傳輸至監(jiān)控中心或演播室，二是把監(jiān)控中心的高清信號遠距離傳輸至顯示設(shè)備;例如HD-SDI高清光端機可以把HD-SDI攝像機采集的高清視頻信號無失真、全實時的傳輸至監(jiān)控中心，實現(xiàn)高清視頻遠距離監(jiān)控;HDMI/DVI/VGA高清光端機可以將計算機、高清DVR等設(shè)備輸出的高清視頻信號傳輸至戶外大屏，實現(xiàn)高清視頻遠距離顯示。另外，異步數(shù)據(jù)、音頻、TTL、以太網(wǎng)等綜合業(yè)務(wù)傳輸為高清視頻的控制和綜合應(yīng)用提供了保障。

　　高清光端機的應(yīng)用范圍廣泛，用戶對高清光端機的需求也是多樣化的，也不排除一些個性化的定制需求，但用戶普遍對高清光端機的功能、性能指標以及穩(wěn)定性高度關(guān)注。功能接口和傳輸距離是否滿足需求是用戶首要關(guān)心的問題，譬如用戶使用HD-SDI光端機傳輸HD-SDI攝像機圖像，同時要求控制云臺轉(zhuǎn)動、能夠?qū)崿F(xiàn)報警信號傳輸，那么HD-SDI高清光端機就要支持高清HD-SDI高清視頻、 RS485/232、開關(guān)量的綜合傳輸;性能指標是衡量光端機質(zhì)量的重要依據(jù)，如高清光端機支持的視頻信號標準、信號電平等;在監(jiān)控要求較高的場所，對光端機無故障連續(xù)工作時間、工作溫度范圍都有一定的要求;光端機的結(jié)構(gòu)、尺寸、是否容易安裝、是否具備智能檢測等都是用戶關(guān)注的問題。