光纖傳輸技術在小區智能化系統中的應用

在當今信息飛速發展的時代，通信技術、計算機技術和多媒體技術的緊密合，給世紀國際社會和世界經濟發展起了強大的推動力，信息傳輸無疑已成為人們關注的焦點。光纖通信的概念自1966 年提出以來，開始有了長足的發展。在構成社會信息基礎設施，推動社會科技的發展扮演著重要角色。到今天，光纖傳輸網幾乎遍布全球，已成為電信、廣播電視、計算機網絡等通信網的主要傳輸方式。正因為光纖傳輸系統有其眾多的優點，贏得當今科技社會的青睞。光纖傳輸系統在開始的階段被用于長途電信傳輸，廣播電視系統和計算機網絡通信方面，在其他方面很少被利用。目前國內外有許多公司根據光纖傳輸的特性，開發設計了用于智能控制系統和安防系統的視、音頻和數據光端機，這對于安防小區智能化系統起到了飛躍發展的促進。

光纖傳輸的特點優勢及傳輸原理

光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、抗干擾性強、安全性能高、體積小、重量輕等優點，所以在長距離傳輸和特殊環境等方面具有無法比擬的優勢。傳輸介質是決定傳輸損耗的重要因素，決定了傳輸信號所需中繼的距離，光纖作為光信號的傳輸介質具有低損耗的特點；光纖的頻帶可達到1.0GHz以上，一般圖像的帶寬只有8MHz，一個通道的圖象用一芯光纖傳輸綽綽有余，在傳輸語音、控制信號或接點信號方面更為優勢；光纖傳輸中的載波是光波，光波是頻率極高的電磁波，遠遠比電波通訊中所使用的頻率高，所以不受干擾。且光纖采用的玻璃材質，不導電，不會因斷路、雷擊等原因產生火花，因此安全性強，在易燃，易爆等場合特別適用。

光纖傳輸系統主要由三部分組成：光源（又稱光發送機），傳輸介質、檢測器（又稱光接收機）。計算機網絡之間的光纖傳輸中，光源和檢測器的工作一般都是用光纖收發器完成的，光纖收發器簡單的來說就是實現雙絞線與光纖連接的設備，其作用是將雙絞線所傳輸的信號轉換成能夠通過光纖傳輸的信號（光信號）。當然也是雙向的，同樣能將光纖傳輸的信號轉換能夠在雙絞線中傳輸的信號，實現網絡間的數據傳輸。在普通的視、音頻、數據等傳輸過程中，光源和檢測器的工作一般都是由光端機完成的，光端機就是將多個E1信號變成光信號并傳輸的設備，所謂E1是一種中繼線路數據傳輸標準，我國和歐洲的標準速率為2.048Mbps，光端機的主要作用就是實現電-光‘光-電的轉換。由其轉換信號分為模擬式光端機和數字式光端機。因此，光纖傳輸系統按傳輸信號可分為數字傳輸系統和模擬傳輸系統。模擬傳輸系統是把光強進行模擬調制，將輸入信號變為傳輸信號的振幅（頻率或相位）的連續變化。數字傳輸系統是把輸入的信號變換成“1”，“0”脈沖信號，并以其作為傳輸信號，在接受端再還原成原來的信號。當然，隨著光纖傳輸信號的不同所需要的設備有所不同。光纖作為傳輸介質，是光纖傳輸系統的重要因素。可按不同的方式進行分類： 按照傳輸模式來劃分： 光線只沿光纖的內芯進行傳輸，只傳輸主模我們稱之為單模光纖（Single-Mode）。有多個模式在光纖中傳輸，我們稱這種光纖為多模光纖（Multi-Mode）。

單模光纜 多模光纜

按照纖芯直徑來劃分：緩變型多模光纖、緩變增強型多模光纖和緩變型單模光纖按照光纖芯的折射率分布來劃分：階躍型光纖（Step index fiber），簡稱SIF；梯度型光纖（Graded index fiber），簡稱GIF；環形光纖（ring fiber）;W型光纖。 光纜：點對點光纖傳輸系統之間的連接通過光纜。光纜有含1根光纖（稱單纖），有2根光纖（稱雙纖），或者更多。

光纖傳輸技術在工程中的應用

計算機網絡中的光纖傳輸

在我們普通的計算機網絡中雙絞線應用十分廣泛，比如在一個家庭中，一棟辦公大樓中，都是使用雙絞線來聯網。但是雙絞線只能在百米距離內的數據傳輸，如果超過百米，數據傳輸速度以及通信量將會受到嚴重影響。因此我們就需要使用到光纖傳輸，光纖能實現最長距離達到100公里的網絡連接，并且在信息的傳輸量，安全等方面有著雙絞線無法比擬的優勢。在小區、家庭網絡中，有很多的連接還沒有超過100米，我們還是使用雙絞線，而在超過100米距離的兩個點之間采用光纖收發器實現光纖連接。

網絡之間光纖傳輸

當然，光纖收發器使用的方式不只是這一種，用戶可根據自己實際情況使用。

普通視頻、音頻、數據等信號的光纖傳輸

在現在的工程應用中，監控系統中視頻圖象的傳輸已大量采用了光纖傳輸方式。隨之在交通管理、閉路電視監控、安防、工業自動化、電力等領域視頻圖像、音頻、數據等光端機開始普遍大量使用。在光纖傳輸的初期模擬式光端機在市場上占有相當的比例，其傳輸方式是將基帶的視頻、音頻、數據等信號調制在一載頻上，通過發射光端機進行光纖傳輸，然后通過另一端的接收光端機進行解調，恢復成相應的基帶視頻、音頻、數據信號。隨著數字化傳輸的廣泛應用，國內外工程上開始大量使用數字式光端機，數字式光端機是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數據進行高分辨率數字化，形成高速數字流，將多路數字流進行復用，通過發射光端機進行發射，然后通過另一端的接收光端機進行接收，解復用，恢復成各路數字化信號，再通過數字模擬變換（A/D模數轉換）恢復成模擬視頻、音頻、數據。據目前市場情況來看，模擬光端機已逐步退出市場，而數字光端機開始在市場上普及，數字傳輸代替模擬傳輸，是光纖通信技術顯著的發展趨勢。

由于光纖傳輸的種種優點，光端機應用的場合越來越廣泛。工程中的應用也越來越多，企業內部長距離、局域之間的數據通信，小區中的網絡聯接，公共交換電話網中遠端線路單元，網中PABX群路的網絡終端，中的接入網絡，用于通常的信號傳輸等等。目前光端機應用最多的方面就是長距離和數據的傳輸。在安防、交通、銀行、、等的領域都采用光纖傳輸技術對視頻信號進行遠程的傳輸。此外光端機在遠程視頻會議、遠程教學、、通訊等諸多領域都有廣泛的應用。

小區智能化系統中的光纖傳輸

隨著信息科技的發展，人們對居住環境要求的提高，小區智能化建設逐漸成為熱門的話題，。利用計算機技術、網絡通信技術、以及多媒體技術，建立一個區內住戶與服務中心、住戶與外界的多媒體綜合信息交流系統，為物業管理中心提供一個高效、便捷的服務條件，為住戶提供一個安全、舒適、便利的現代生活環境。而小區系統網絡的建設將成為智能化小區建設的重要組成部分。在網絡系統中主要包括

小區寬帶網絡系統：住戶計算機與計算機以及與Internet之間的連接。

閉路電視監控系統：主要是在小區的大門口、停車場出入口、電梯廂內及在小區內的主要通道，安裝電視監控系統，實行２４小時的監視及錄像，監控中心的人員在監控中心可以通過電視畫面隨時調看各點的情況，一旦有警情，可及時處理，同時錄下來的錄象可為警方提供有價值的圖像證據資料。

可視對講系統：在小區的出入口、住宅樓單元門口、住戶門口處安裝可視對講系統，當來訪者來到小區的出入口，由保安呼叫被訪用戶，確認有人在家并由住戶確認訪客者身份后，訪客者方能進入小區。在單元門口和住戶門口，來訪者通過呼叫住戶，住戶通過二次確認后遠程開啟電鎖方可進入住戶單元或住戶家。可視對講系統還可與小區監控中心聯網，當有警情或特殊事情，隨時取得聯系。

防盜報警系統：在小區的圍墻上安裝紅外，在住戶家安裝紅外、門磁、煙感、瓦斯等裝置，一旦發現相應的警情通過智能終端設備將警情信息傳送到管理中心，保安人員可及時的進行相應的處理。同時也可進行遠程報警。

家居智能系統：通過智能終端機把語音、視頻、Internet服務等有機的聯系起來，實現可視對講，報警以及對家庭電器設備的智能控制等功能的系統。

智能卡（IC卡）管理系統：用IC卡取代小區管理和生活中所使用的個人證件和現金支付手段。實現出入口管理的身份識別與控制的“一卡通”功能，提高住戶的生活水平，也使物業管理更加自動化。管理中心可以對所有的卡片進行控制，使其在安防系統中有效或無效，有利于安全防范。管理中心對所有卡片可進行發卡加密、注銷和掛失等。

還有有線電視系統、小區信息系統等等。各系統中傳輸的信號有所不同，傳輸的信號有模擬信號也有數字信號，比如閉路電視監控系統和可視對講系統中，傳輸的模擬信號主要有音頻信號和視頻信號。數字信號傳輸越來越普遍，主要包括音頻數據、視頻數據以及通信數據等。目前的小區智能化中，小區要求做到集中管理的自動化體制。小區聯網建設大多采用片區加片區集中到中心管理的模式，小片區內信號的傳輸大多采用雙絞線，同軸電纜傳輸的方式進行傳輸，并且把小片區內的傳輸信號集中到一個“點”。片區與片區之間以及片區與管理中心之間的連接相當于將各點連接起來，根據各點之間的距離不同，通常采用的連接方式也不同。在小片區范圍里，各信號的傳輸用同軸電纜或雙絞線能達到系統的要求，但隨著小區大型化和智能化的發展趨勢，各系統的功能要求的提高，中心管理方面要求做到集中智能化。片區與片區之間的連接，以及各片區與總管理中心之間的連接，視頻，音頻，控制數據用傳統（同軸電纜或雙絞線傳輸）的傳輸很難達到系統的要求。如果遇到有強電干擾或其它情況就無法得到高質量的圖像或聲音時，即使增加視頻信號放大器或者音頻放大器，短距離內可以確保視頻圖像和聲音的有效傳輸。在傳輸線路距離很長的情況下，不管加多少信號視頻放大器，同樣會使圖像或聲音信號衰減，甚至無法得到圖像或聲音信號。這就需要使用光纖傳輸技術，光纖傳輸解決了所有的問題，在模擬信號傳輸部分，使用光端機，利用光纖進行信號的傳輸，這樣就解決了音、視頻長距離傳輸中的損耗問題。以及在抗干擾性、安全性上遠遠優于同軸纜傳輸。在數字信號傳輸部分，主要是片區與片區之間的連接以及各片區與總管理中心之間的連接。使用光纖收發器進行小區寬帶網絡之間的連接。進行數字傳輸，使信號的傳輸頻帶、安全性能達到最佳要求。目前的小區智能化中視頻、音頻、控制數據已大量采用了光纖傳輸技術，光纖在寬帶網絡連接、閉路電視監控系統、可視對講系統、家居智能等系統中已廣泛的應用。

光纖傳輸技術在小區智能化系統中已有較好的事例，遠距離系統信號傳送方面用的更為廣泛，比如視得安科技實業股份有限公司的SD-980智能樓宇可視對講及報警網絡控制系統，該系統是采用單片微電腦控制技術、視頻監控技術、數碼通訊技術、電話機技術、無線防盜報警技術而開發的現代小區型智能可視對講網絡系統。整個系統由安防管理中心、單元門門禁主機、住戶室內分機三個主要部分構成。系統以SD-980M2/SD-980M3管理中心和中心電腦為整個系統的管理和控制中心，通過信號轉換器將各單元系統連接起來。實現呼叫、對講、監視、開鎖、信息發布、多功能報警等多種功能。系統針對于遠距離視頻處理問題上，采用了光纖傳輸技術。在以往傳統的視頻傳輸采用同軸電纜，由于同軸電纜在遠距離圖象傳輸過程中，信號的衰減比較嚴重，使得可視對講以及主動監控圖象達不到要求，并且遠距離傳送信號受到外界干擾較多，比如圍墻門主機、住戶、管理中心之間的視頻連接。SD-980系統在視頻的遠距離傳輸過程中使用光端機，將系統傳輸的模擬圖象信號轉換成光信號，光信號通過光纖傳輸到另一端，另一端再通過光端機將光信號轉換成模擬圖象信號輸入到分機顯示。這樣使圖象信號衰減大大降低、抗干擾性方面大大提升。并且在工程使用上，布線比較方便，故障檢測也比較容易。

SD-980系統示意圖

在視得安科技實業股份有限公司SD-2000Basic系統中采用國際通用的TCP/IP傳輸協議用戶分組管理，開放式網絡結構。視頻、音頻、控制信號共走小區寬帶網絡，音視頻信號經壓縮后變成數字信號進行傳輸。SD-2000Basic系統仍以原980系統為子系統，主干網采用以太網（小區寬帶/局域網）聯網。管理中心由多媒體電腦代替，所有操作均在電腦上完成，與主機通訊時圖像直接顯示在電腦顯示屏上。管理中心電腦通過Hub或交換機直接接入主干網絡。980子系統則由接入服務器（SD-2000AS01）接入網絡。 該系統將小區劃分為若干個片區，各片區的子系統信號，集中壓縮到接入服務器。子系統信號包括音頻信號、視頻信號、控制信號、報警信號、小區信息等信號，由接入服務器接入網絡，網絡之間采用了光纖傳輸技術。交換機與交換機之間以及接入服務器與交換機之間使用了光纖收發器，將普通網絡連接的五類線（雙絞線）信號轉換成在光纖中傳輸的光信號，在另一端又將光信號轉換成五類線中傳輸的信號。這樣使得該系統具有速度快、系統容量大、系統擴充性強、施工簡單，操作方便等特點。

當然在小區智能化中光纖傳輸技術應用不僅僅是這些，在其他各系統，視頻監控技術、遠程網絡監控、報警及信息傳送上等都有廣泛應用。

光纖傳輸技術的種種優勢，使得其自身的發展更為迅速，在數字光纖傳輸系統中，光源的非線性對數字碼流影響很小，加上在數字通信中采用一些編碼糾錯的方法，易于實現多路復用，因此數字傳輸系統占有很大的優勢，模擬光端機逐步被數字光端機所替代，數字光纖傳輸逐步替代模擬光纖傳輸，現在市場上針對各種信號的傳輸，設備也越來越多，在小區智能化中信號的種類較多，光纖傳輸使用也越來越廣泛。數字化光傳輸是小區中信號傳輸的主要趨勢。