CN100433834C - 单纤多点视频传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤传输技术领域和视频监控领域，具体讲涉及单纤多点视频传输系统。为实现长距离大范围的实时监控，解决带宽资源、提高光纤通道的利用率的问题。同时，还要解决接入节点个数受到限制，克服接入方式不灵活的缺点，本发明采用的技术方案是由摄像头采集的视频信号经过视频发射模块转换为光信号进行传输，在传输过程中与沿途异步接入的节点中的视频信号通过视频发射模块进行频分复用，通过光分插复用器(OADM)进行信号下路，信号处理，然后再通过信号上路进行波分复用(WDM)。本发明主要用于分布式的视频监控。

Description

单纤多点视频传输系统

技术领域

本发明涉及光纤传输技术领域和视频监控领域，具体讲涉及单纤多点视频传输系统。

背景技术

视频监控的应用一般来讲分为两大类：一是集中监控，其特点是监控点分布在一个较小的范围内或从一定的范围来看可以看成是点到点的线路(比如远程无人监守机房，监控点分布在一个较小的机房内，监控中心与无人机房就可以看成点到点)，此时用点到点的传输技术就可以了。目前的产品应用主要集中在这个领域，相关的技术问题解决的也比较好，市场相对成熟一些。可以采用传统的模拟视频监控系统、也可以采用数字视频技术(压缩或非压缩的)。

视频监控的另外一大类应用是分布式的视频监控。监控点分散在一个很大的范围内(如高速公路、铁路、长距离管线、边界的监控等)，以高速公路为例，如果每公里设置1个监控点，100公里的公路上就需要100个监控点。由于传统的模拟视频传输技术无法联网，只能对于每个监控点采用点对点的方式监视现场，导致布线工程量极大，基本上不可能实际应用。非压缩的数字视频技术在接入点较多的情况下需要很高的系统带宽和全网同步，导致每个节点非常复杂，成本过高，基本也很难实际应用。目前只有采用压缩的数字视频信号结合TCP/IP构成计算机网络的传输技术在类似的分布式视频监控系统中有应用，但是由于每个节点都必须有压缩、协议转换等过程，每个节点仍过于复杂，成本高(目前的估算，每个节点在10万人民币左右)；系统速率受到计算能力(主要是协议处理)的限制而很难提高，大大限制了该应用的推广。另外，计算机网络采用的是带宽独占方案，当接入节点较多时，图像的实时性很难保证，对于很多实时要求高的场合，也无法满足系统要求。

在发明“公路交通视频监控系统”(专利申请号为200420028435)中“提出了一种公路交通视频监控系统，其特征在于：有监听器连接音频切换器，有球形摄像机连接解码器，音频切换器、解码器和摄像机连接视频音频切换矩阵，视频音频切换矩阵连接电视墙、图形控制终端、主控键盘、副主控键盘和彩色16画面分割器，彩色16画面分割器连接时滞录像机。彩色16画面分割器连接光端机，光端机连接光纤，光纤连接远端光端机，远端光端机连接远端控制设备。集车辆检测、道路监控、气象监测、流量统计、无线通讯、数据传输、网上查询、调度指挥于一体，形成综合视频监控系统。先进、实用、可靠、安全、保密并便于维护。”(引自该发明专利摘要)

以上监控系统中视频传输采用的方案为两个光端机点到点连接，这种连接方式适用于单点集中范围内的视频监控，而对于大范围多点分布式视频监控，采用点到点的光纤传输方式，则会造成极大的施工量以及随之而来的巨大成本。

综上，目前视频光纤传输和监控领域中所采用点到点的光纤传输，这样尽管可以做到长距离传输监控，但是却存在着不能灵活的接入新的监控节点和无法实现大范围的分布式监控的缺点，并且点对点光纤传输中光纤中传输一个波长，光纤的宽带宽特性没有得到有效利用。另外，在采用计算机网络传输技术的视频传送方案中，存在着带宽资源难以得到保证，接入节点个数受到限制的不足。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于实现长距离大范围的实时监控，解决带宽资源的问题；同时，还要解决接入节点个数受到限制，克服接入方式不灵活的缺点。实现多路信号可以在1根光纤上同时实时传输，实现大范围的视频监控和监控节点的灵活接入，同时解决了带宽资源受限和全网同步问题，提高光纤通道的利用率。

本发明采用的技术方案是：

一种单纤多点视频传输系统，包括节点和将节点摄像头采集到的图像最终在显示器上显示的接收节点，所述的节点包括采集视频信号的摄像头，进行信号下路和进行波分复用使信号上路的光分插复用器OADM，将前述摄像头的输出与在传输过程中沿途异步接入的节点中的视频信号进行频分复用的视频发射模块。

所述的视频发射模块的构成为：接收所述光分插复用器输出的下路信号并将该下路信号转换为电信号的光电探测器，将来自光电探测器的电信号放大的放大电路，将所述摄像头采集到的图像信号经FM视频信号调制器调制后与信号放大电路的输出进行频分复用的合路器，将上述合路器的输出进行直接光强度调制且与所述下路信号具有相同波长的的激光器。

所述节点为100个，节点1～25中，FM视频信号调制器载波频率为f1，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点26～50中，FM视频信号调制器载波频率为f2，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点51～75中，FM视频信号调制器载波频率为f3，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点76～100中，FM视频信号调制器载波频率为f4，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，各节点下路和上路波长与本节点内的激光器波长一致。

本发明具备以下效果：本发明通过频分复用和波分复用相结合的方式实现了分布式异步接入，最终波分复用信号传送到接收节点，摄像头采集到的图像最终在显示器上显示，这样不仅大大增加了可接入视频监控节点的个数以及节点接入的灵活性，而且实现多路信号可以在1根光纤上同时实时传输，提高了光纤通道利用率。

附图说明

图一：采用分布式异步接入技术的系统拓扑结构图

图二：视频发射模块框图

图三：节点1～100中单个节点组成框图

图四：方案实施实例具体实施方式

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

本发明基本工作原理：由摄像头采集的视频信号经过视频发射模块转换为光信号进行传输，在传输过程中与沿途异步接入的节点中的视频信号通过视频发射模块进行频分复用，通过光分插复用器(OADM)进行信号下路，信号处理，然后再通过信号上路进行波分复用(WDM)。从而通过频分复用和波分复用相结合的方式实现了分布式异步接入，最终波分复用信号传送到接收节点，摄像头采集到的图像最终在显示器上显示。这样不仅大大增加了可接入视频监控节点的个数以及节点接入的灵活性，而且提高了光纤通道利用率。

本发明提出了一种适用于分布式异步接入视频光纤传输的节点装置，如图三。该节点装置由光分插复用器模块和视频发射模块，如图二组成视频发射模块。视频发射模块由FM视频信号调制器，光电探测器，放大电路，合路器和激光器组成。

当该节点装置接入监控网络时，光分插复用器将需要处理的某一特定波长信号进行下路，输入到光电探测器，然后经过放大电路进行信号放大；另一方面，摄像头采集到的视频信号经FM视频信号调制器调制输出视频调制信号；视频调制信号与放大电路输出的放大信号输入到合路器频分复用为一路电信号，该电信号输入到与原下路信号具有相同波长的激光器输入端进行直接光强度调制，得到的光信号经过上路与通过OADM的其他波长信号进行波分复用，复用信号继续向下一个节点传输。

本发明提出了一种频分复用与波分复用相结合的分布式异步接入方案，该方案具体如下：由100个本发明提出的视频发射装置作为节点和一个接收节点组成视频光纤传输系统，节点间的相互距离为1km，如附图一。将100个节点分为四组：节点1～25中，FM视频信号调制器载波频率为f1，激光器波长分别为λ1～λ25，与各个节点一一对应，即：节点1中激光器的波长为λ1，节点2中的激光器的波长为λ2，依此类推；节点26～50中，FM视频信号调制器载波频率为f2，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，即：节点26激光器的波长为λ1，节点27激光器的波长为λ2，依此类推，同时OADM模块的下路和上路波长与本节点内的激光器波长一致；节点51～75中，FM视频信号调制器载波频率为f3，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，即：节点51激光器的波长为λ1，节点52激光器的波长为λ2，依此类推，同时OADM模块的下路和上路波长与本节点内的激光器波长一致；节点76～100中，FM视频信号调制器载波频率为f4，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，即：节点51激光器的波长为λ1，节点52激光器的波长为λ2，依此类推，同时OADM模块的下路和上路波长与本节点内的激光器波长一致。

当视频光纤通信系统进行信号传输时，节点1～25中FM视频信号调制器分别将各自的视频输入信号调制到频率为f1的载波上，然后将调频信号输出到各自的激光器的输入端，每个节点上的激光器以各自的光波长(λ1……λ25)将调频信号调制到光载波上。然后经过节点的级联，信号沿着光纤通过各个节点的光分插复用器进行波分复用向下一个节点传输；当节点25输出的包含有25个不同载波波长的光信号向下传输经过节点26～50时，载波为λ1的光信号在节点26处经光分插复用器下路，进行光电转换、放大与载波频率为f2的调频信号进行频分复用，此复用信号在经过波长同样为λ1激光器进行调制输出载波波长为λ1的光信号经上路与光分插复用器中传输的光信号进行波分复用，并且向下一节点传输，同理在节点27处下路的光信号的载波波长为λ2，经与节点26相同的信号处理过程后，经载波波长为λ2的激光器调制，然后上路与光分插复用器中的光信号进行波分复用向下一节点传输，其他节点依次类推；信号经过节点51～75与节点76～100时工作情况相似，只是在节点51～75中，与放大电路放大输出信号复用的调频信号的载波频率为f3，在76～100中与放大电路放大输出信号复用的调频信号的载波频率为f4。经节点100输出的光信号中含有25个不同载波波长的光信号，每个光信号上载有4个不同载频的视频调频信号。该光信号最终传输到接收节点，在接收节点处，该光信号经解复用解调最终还原为原始视频信号，并显示在监视器上。

如图四所示，为本发明方案和发射装置具体实施的一个例子。该系统为一个长途高速公路监控系统。在监控点摄像头采用V3939APT，FM视频信号调制器采用FMG2220，光电探测器采用JZPIPP FC/APC，放大电路由MAX系列放大器构成，合路器采用XXH-204，激光器采用JZD1XX0，OADM模块采用OADM-0200。各个节点之间采用分布式异步接入技术通过光纤连接，各监控点采集到的监控图像最终传输到接收节点监控室处，通过解复用器进行解复用，然后经过多路解调机解调输出，还原出原始视频信号，最终监控图像在监控室监视器上显示，最终实现实时监控。

系统采用的是单纤方案；且每个节点采用的是异步接入的方式，且对于信号格式透明，大大降低了节点的复杂程度和成本(演示系统＜3万元/节点)。系统成本的大大降低，解决了视频信号占用带宽资源问题，提高了光纤带宽的利用率。由于系统采用异步接入方式，因此而具有的节点接入的灵活性为系统的扩展提供了便利条件。

Claims (3)

1.一种单纤多点视频传输系统，其特征在于，包括节点和将节点摄像头采集到的图像最终在显示器上显示的接收节点，所述的节点包括采集视频信号的摄像头，进行信号下路和进行波分复用使信号上路的光分插复用器OADM，将前述摄像头的输出与在传输过程中沿途异步接入的节点中的视频信号进行频分复用的视频发射模块。

2.根据权利要求1所述的一种单纤多点视频传输系统，其特征在于，所述的视频发射模块的构成为：接收所述光分插复用器输出的下路信号并将该下路信号转换为电信号的光电探测器，将来自光电探测器的电信号放大的放大电路，将所述摄像头采集到的图像信号经FM视频信号调制器调制后与信号放大电路的输出进行频分复用的合路器，将上述合路器的输出进行直接光强度调制且与所述下路信号具有相同波长的激光器。

3.根据权利要求1所述的一种单纤多点视频传输系统，其特征在于，所述节点为100个，节点1～25中，FM视频信号调制器载波频率为f1，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点26～50中，FM视频信号调制器载波频率为f2，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点51～75中，FM视频信号调制器载波频率为f3，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，节点76～100中，FM视频信号调制器载波频率为f4，激光器波长分别为λ1～λ25且与节点一一对应，各节点下路和上路波长与本节点内的激光器波长一致。

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