精撞·摞醺·争鸣
Scicnce & Technology Vi
科技视界 机幢与电子
光端机的创新发展与应用
郭译群
(中国人民解放军海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041 )
l摘 要}本文对比了数字非压缩视频光端机与模拟视频光端机的技术差异和优势，介绍了数字非压缩视频光端机的基本工作原理和关键
电路设计，以及如何充分利用数字通信领域的先进技术在产品性能、应用上去创新和发展。提出了 一种基于电话网的远程维护系统在光端机中
的应用，阐述了光端机远程维护模块和计算机远程维护网管终端的设计和实现。
[关键词]光端机:数字非压缩视频光端机;模拟视频光端机:电话网 :远程维护
o ~I 言
光纤传输视频信号栩比同轴电缆、非屏蔽双绞线 、无线等某他传
输介质 .有.(J斗tr宽南 、传输距离远 、抗 F扰性强等较多的技术优势，随
着光纤价格的逐步降低，视频光端机在平安城市、道路监控、高速公
路 、轨溢交通 、军队、石油4化等 'Jiif.远距离传输视顿的行业领域得到
f广泛J!!L川 巾于光端机的生产和1使用受地理{\L觉的局限，呜光端机
所处的地理位置偏僻.Jt.:1\现业务不通、配置失效或者软件放障时，研
制生产唯1ìZ都需:要派迫技术人员到现场进行故障定位和排查.大大增
加了光端机的维护成尔 Fh H是同电话网络只.有高覆盖率的特点，基
f电话网的远和维护系统在光端相L" I. t'ý.J应用，不仅能及时对光端机的
作硬件放P挺进行定位和l排除还能在员大观度上减少研制也产单位的
维护成..f.: 1 1l
1 光瑞机技术的发展历程及趋势
'It揣机技术的友展历极
光9描机是--个延 l乏数据传输的Jt纤通信设备， 1店主要是通过信号
调制 、此也转化等技术 ， 利用光传输特传来达到远程传输的臼的。光端
机一般成立.t使川1. 分为光发射机( ~n!到 1 所示)和1光接收机(如l剥 2 所
，民)，光发射机完成咆/光转换，并把光信号发射出去JH于光纤传输;光
f~收割L主要是把从光纤接收的光信。同还原为电信号，完成光/电转
换。
圈 1 光发射机
早期的视片在!光端十儿是采lfJ渊。而 、 j)司频 、调相等模拟调和l方式 ，视频
传输路数少.易受到外界环境干扰阳通道之间相1[.呼1扰 ，视频传输质
hl不能满足使用黎求 . 从本世纪初开lzf1就逐渐被数字作压缩视频光端
机取1t u 数'严1~ /I~缩视频光峭机采j刊脉冲编码调制方式 (1吃M)对候拟
视频进行采样.经过数字化编码后的视频码流就t可以借助成熟的时分
复月J(TDM) .波分丝网(WDM )匀通信技术.把 l 路或多路视频信号以
反Jt他辅助信号一起通过光纤传输 H前市场上的光端机使用q自彼伏
就 II[ 以传输 l← 1 8 路视频 . 1m上税1波分复HJ (CWDM )技术.可以单纤
传输 100 多路视锁在组|付方式七可以支持.'.'J.对点 、节点链型、节点环
~ 、多点汇聚 '也等多种拓扑li式，在业务接入方面 .除了视频还 i可以支
持低速异步数据 、市!JJi! 、 以太网 、斤关情 、电话 、 E I 等信号。
数于 II" JR缩视频光端机作为传输设备.最重要的是要保证视频的
传输质址， 1m衡视频质母一般采用砚频测试仪表对视频进行相关的
指标测试.视场!指标通常包括视频电平、微分增校、微分相位 、幅频特
tt 、 信 l噪比零 |对此，要保Ì1E较高的传输质症，采样位数至少要使JH
8bi l !J曳 IObi l .这样才能保证惋频信号有足够的信噪比;采样频率要在
1 3 .5M Hz 以上，这样才能保证模拟视频的带览和帆频特性。
124 1 科技视界 位川
除了点对点光端机外.还有通过光纤组成节点链型或环形拓扑结
构的节点式光端机。 多个节点式光端机可以分段共川l一根光纤.这种
方式能节省大量的光纤资源，比较适合道路监控应用。 节点式光端机
在设计上'，1;要采用同步方式 . ~p每个节点复接和传输的时钟都是同源
的，这样才能完成多点的业务数据复用。 由于多级传输会造成信号劣
化和抖动增加，所以每个节点的时钟电路精度和l抖动参数很关键，一
般会选用lk控J-i~1振或.ff专用时钟芯片电路来实现系统时钟同在
光端机未来的发展趋势
视频网络化 、高消化是未来视频监控的发展方向 视频信号在前
端进行压缩降低了传输带宽，使传输的成本降低.以大网的组网 、交换
卡分灵活 . 同时压缩数据还可以自接符储.这些部是网络视频的优势。
证是巾于这些优势.网络摄像机(lPC)近年来迅速普及，纷传统的视频
光端机厂家带来了R大冲击。 由于 IP 监控方案与非fii缩悦频方案ÎE
技术 t差别过大.不可能很方便地把非压缩视频系统升级为压缩视频
系统，闪此.未来产品只有向 LP 视频监控系统转型，才能满足市场发
展得求。 在门前的过渡阶段 • n[以在光端饥业务接口上川大对网络的
支恃.包指增加多端口的w兆以太网和I f兆 l:). A:网.这样 nT以同时收
容模拟视频传输和网络视频的传输明
2 光瑞机远程维护系统中的应用
2. 1 光端机远和维护模块的系统组成
光端和L远程维护模块主要内一个内茸的调制角非洲捺、网'IT通道 、
数据传输协议、各类业务、各类性能统计 、各类告警、CPU 、 FPGA 和1存
储器组成。 其中嵌入式系统运行在 CPU 上负责对低速综合业务、以太
网业务和光口业务进行配置 FPGA 专门川来收集光端机的性能和合
警，SDRAM 负责存储设备的运行信息， ROM 存储设备的历史告警 Jt
系统组成如图 2 所示。
图 2
系统℃作以理
计算机远程维护网管终端涵过外援的阙制解i声~ ~曾与处在电话网
远端的光端机内'li调制解调苦苦建立了一条""F电话网的通信通iιì!.
算机远程维护网管终端向远端的光端机发送各类指令.指令经过|叫竹
通道迸人数据传输协议层，通过数据传输协议对指令包进行解析.运
行在 CPU 上的嵌入式系统开始执行指令包E们的指令 iUl*是配程指
令就.ñ接~.股备各相关芯片进行配置. 如果是收集~~;-警信息就;7J~通
过F'PGA 将收集到的历史告警和l当前fIi-警传送到IJ SDRAM 巾 。 然后 .
通过数据传输协议对告街信息进行打包封装传输 .数据信息仍通过州
市IJ解调器建设的也话网通边将数据传送 r'l远端的计算机.iifn维护网
管终端。
H算机:@程维护网管终端通过传阴阳j设备tlt警信息可以判断设
备巾的低速综合业务、以太网业务和光口业务是杏仁作正常，处于远
峭的维护人员呵以通过当前告售和l历史告，寄信息定位光端机故陈.月
通过配置来排除光瑞机故障。 在基于电话网的远程维护系统巾，采川
了 H前比较通用的一种网络管现协议(简单闷管协议(下转第 126 页)
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科:技视，事 相脑与电子
~系统还设有一个 RS485 转换钱口电路.用来和上位机之间进行
通讯.以便七位计算机能够实时监测电机运行状态，一旦电机缺相，既
可以i画过 1 : f\I机迸行iη断Il!源进行r[l.饥保护.也可以通过键Il输入切
断电源命令进行l也相l保护。 具体 1 [1. 1m设计4如l￥13 所示。
S3C2410 中有 3 个 UART，此处选用 UARTO 的RxDO、TxDO，为了
防止「扰.此处设计了光电隔离电路对两跻信号'进行了光电隔离，之后
Ilf连接罕 485 芯片的 RO 、 DI 'JI脚.通过处理器的 GPFI 引脚来控制信号
H/D，此路f言。同样;7J~经过光1[1.隔离电路才能控制 485 芯片的发送禅
使能和1钱收~{吏能(DE 有lIRE)寻|脚。 1i CPFI 信号为高电平，则 485 ;芯
片的 DE 和l/RE 寻|脚为肉也平 ， [Jnb主送 E曾有效，而t主收器禁止.此时
S3C2410 可以向 RS-485 总线发送数据字节;若 GPFI 信号为低电平，则
485 芯片的 DE 乎"/RE 引脚为低电平，IlPbl:送器禁止，而接收器有效，此
时 S3C24JO 可以接收来自 RS-485 总线的数据字节。由此可知， 485R 芯
片巾的馆收器与发送器不能同时工作.只能有 l 个处于工作状450
为了防止千扰.使用 R0505S- IW 器件可以给出与处理器电路完
全隔离的一脐电源输11: . JI]于向 RS-485 收发据电路提供+5V 电源。
2 系统的软件设计
~装?i':J1 1 ADS 集成开发环搅来编写处理程序，为了以后更好地
JF发以放电视保护功能的齐全性的考虑芮·先需要加载胁。tI恤
文件，JI]米卡i!l始化外I目硬件设备、建"f[内fi.空间映射阁(主要是
SDRAM 、 Flash .!.j S3C24 \0之间的映射关系1.从而将系统的软件及硬
件环境带到一个合适的状态.为盖章终调用操作系统内核做好准备。 主
乎乎序主要由以下几个部分组成。
(1 )S3C2410 上也复位运行民进行各种内存单元的初始化，设定
Jt工作参数实IH接收 CPF2引脚的信号.若该信号为高电平，贝IJ说明
电机处 fJf瑞:1:作状态:若该信号为低电平.则说明此时也机缺相
(2) U"Ît:讨价Cf)L之 IÌJJ进行通信.将送人处理器的电机缺莉l报鲁F
(f-f ~}锻~(! RS-48519-IO I总线标准送入 1: 1;[计算机内，以便上f证机进行
(上接第 124 页 )SI'< MP) ， SNMP提供了从网络上的设备巾收集定义的
数据(;'!、.它 l ê要包含云个部分:管现信息结构 SMI 、管理信息库 MIB
和l简机网络付现协议 SNMP 为了有先生地对网络中的设备进行管理，
i支取数据采111批-ftt数据操作(Gf>IBukl-R叫ues)t ，对设备进行配宣采用
S,'I-n"qU"Mt , H设备的11能统计和l告警信息收集采用 Trap 机制.整个
系统敛扭Wi输协议采川JSI'< MP 完成IZI
ì l '算机远w.维护闷管终端憔块的设计
计算机.ì!& l'il维护网管终端i锁块付l远舰网绵拨号、数据处理、图形
1t 扳机.业务nên 、性能t/tì 1 平1I 1~o静衍息等模块组成， ~nl羽 3 所
,-"
回 3 计算机远程维护网管终端系统组成
ìl'算机.ì!&f'~维护网衍终端通过远程拨号模块与远端的光端机毯
立illWf通道， ìl '算相机Li远孟程f维住扩护a网4管沓终端从J光t端籽饥l'巾p丁升'Ì渎卖取所需的数锯f信言
息唔 i通l函且过数侃倔H传专输协议将J钱主收自的甘数胡倔/;发送到数锯处理模块 .按颁先定
义的数a剑』
分别从数姐缺缸~ι处也H舟咱嗖.锁块巾 i读卖取与之轩相l关的设备数据信息'并将配 I，'tl状
态fI:能统ìr!.'i果初 1号'哥详细信息占v其在附形化界面巾 当设备发生
战隙 ， ì ，.算机远程维护网'l'f终端接收到来 n远端设备的告警 Trap
数拟fJ，巳. )1:通过数据传输协议解析后发送到数据处理模块。 操作人
~l nI通过撞收到的行管衍息定位攸陈并通过阁形化界而对相关收务
.ìlHir1c院来批除放~，达到远程故障排除川。
x-t r光峭机而言， \I~.务愤块住要分低速综合业务、以太网业务、
PDIIII! 1 1 业务和光门业务等宿费统计的信息包括告管信息和性能 i
{fi I价:饥.iit科维护网特终端中主要是对各类、I~.务配觉 、性能统汁和
界视镜科au n4
'cience & Te,'hnology Vision
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圈阳南有优咀设配制陈主中4
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处缺实实也远进以示近而上处
一短明呼
[参考文献l
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[ 2 ] DFï83A 气栩栩序控制与缺相怜测电路
[责任编辑:许丽]
•
件11信息进行数据结构定义。 在计算机远科维护网管终峭rl'采fU面向
对象的设计方法.将所有业务饺业务类}JIJ不同定义成相成的类，该类
'r包含了各自的性能信息和告鲁信息然后使JIJ链表对定义的各种类
型的类对象进行存储，在使用过程中只需要遍历数据链表Iln能完成
对各类业务的配置、传能和1告警的性示和l操作
告篝筷块作为光端机运行不 nT必缺(I~攸隙诊断大师，{E ~些个远和!
故障定位和排除过程中部起着至关重婆的作用 远端光端机通过
FPGA 实时的收集设备的性能信息和l{!f警信息， jl:将收集到的信息储
存在设备的非储器巾 ，Jí使管理.lf实时1'.t肴设备状态。 tit贺信息分为
巧前特警和历史特警.当计算机远程维护网竹终端通过电讯网与先端
机建立连接后，计算机远程维护网管终端就会向远端设备发送 i主椒、'í
前作警指令.远端设备响成后.返|叶飞 Ijtr~" ，警(;;\Q、数据.计'算机远程维
护网管终端通过数据传输协议解析收到的数据包，并仔储到1主义州的
数据结构叶然后通过nT视化界面峨示 "í liíj{'f害信息、 、气 lìír'L';-将传输
完成后才对历史告警信息进行i主取.由于电话网传输借宽钉限，历史
告警设'!l.了筛选条件(如按时间 、按业务 、按住·鲁类型军)以便更t'H真 、
更快地定位远光端机的故障
3 结束语
随肴光纤覆盖范围的不断扩大.作为光伯号传输'1'转设备的 )'O;iJ
机应用也越米越广泛，基F电话网的远程维护系统在光 fJLrl' 的 }，:z
月u吏1!J.光端机生产厂家可以不受地域限制对产，\;".ìl!:行故陈应仪和l维
护.大大节省了维护成本日前，该系统已经在jt瑞flL 'I'得重:的山
川电话网覆盖的地域都能使JH具有远税维护系统的光端机， 1M 川布
实际应川 rr以其便捷的故障排除功能获得了JH 户的/lf ì'l' C
(*考文献]
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民邮电111版杜 .2∞1
[责任编辑:杨玉洁]
