专利名称：多路并行光波分复用视音频光端机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及全高清视频图像实施高速传输交换技术，特别是涉及ー种多路并行光波分复用视音频光端机。
背景技术：
多路并行光波分复用视音频光端机属于广域多级互联监控系统中的全高清视频图像实施高速传输交換技木，是IP摄像机配套的、重要设备。2000年之前的第一代CCTV闭路电视监控系统中，其设备构成除了模拟摄像机、画面分割器、视频线缆、矩阵VCR (Video Cassette Recorder,盒式磁带录像机)之外,就包括光端机。模拟光端机主要是在发射端用模拟调频、调幅、调相的方式将基带的视频、音频、数据等传输信号调制到某ー载波，接收光端机进行解调，恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。21世纪开始，光端机已经不能适应大容量、多业务传输的要求，多路串扰、易衰减、易老化，稳定性和互換性差、售后服务麻烦等问题也频频暴露，数字光端机开始进驻市场，代替模拟光端机。数字视频光端机由发射端和接收端两部分組成。发射端的功能是将用户端的模拟信号放大、A/D转换、复用等处理后，通过电-光转换拔信号转换成光信号由光纤传输到接收端。在接收端进行相反的处理，把光信号转化电信号，电信号经解复用、D/A转换及放大滤波送给用户。数字光端机传输容量大、业务种类多，提高了光纤带宽的利用率，提高了性价比，也使信号质量提升到更高的层次，几乎占据了光端机的绝大部分市场。近两年，随着数字高清图像技术的发展，数字监控领域需要同时传输大量的数据信号，同时对于监控图像实时显示要求越来越高，这就出现了大量的多路数据发射接收延时问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种多路并行光波分复用视音频光端机，用于解决现有技术中光端机无法实现全高清视频的实时传输以及多路数据发射接收存在延时问题。为了实现上述目的，本实用新型提供ー种多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述光端机为16路并行、单模单芯、3路光载波波分复用光端机，包括第一电源、第二电源、底板、接收板；所述第一电源、所述第二电源位于所述光端机的左侧，与所述底板相连接，并向所述底板供电；所述底板位于所述光端机的中后部，与所述光端机的外壳固定在一起，所述底板从所述第一电源、所述第二电源接收电源信号，并分配给所述接收板；所述接收板位于所述光端机的前端，接收输入的多载波信号，解波分复用，将非压缩视频信号、压缩的视频信号、双向语音信号、I/o报警信号、RS485控制信号恢复；将非压缩视频信号通过HDMI接ロ输出，将压缩的视频信号从RJ45网ロ输出，达到1080P@30fps，将双向语音信号通过RJ45网ロ双向传输，将I/O报警信号、RS485控制信号通过RJ45网ロ双向传输。[0010]所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述第一电源、所述第二电源通过ー导轨进入所述光端机，并通过一链接器链接到所述底板。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述第一电源、所述第二电源分别通过第一电源连接器、第二电源连接器向所述底板供电。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述第一电源和/或所述第二电源支持带电插拔。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述底板通过ー接收板连接器将所述电源信号分配给所述接收板。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述底板支持带电热插拔。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述接收板通过所述导轨与一底板连接器进行插接。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述第一电源、所述第二电源为几余电源。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述接收板通过ー单模单芯光纤，将图像、数据和控制信号分别调制到1310nm、1490nm、1550nm光波上传输。所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其中，所述接收板通过HDMI / D VI /HD-SDI视频接ロ，输出全高清视频非压缩图像1920Χ1080Ρ@25Ηζ/30Ηζ/50Ηζ/60Ηζ，通过100Μ以太网接ロ，输出全高清视频压缩图像1920X1080P@25fps/30fps。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是本实用新型既具备一般网络摄像机(IPC)的功能，同时又解决了一般IPC的不足。本实用新型涉提供的新型的多路并行光波分复用全高清视音频光端机，包括16路并行、单模单芯、3路光载波波分复用光端机，每路都具有以下特点(I)支持1080P@25HZ/30HZ/50HZ/60HZ全高清实时无损原始视频流和音、视频编码压缩后的双码流同时传输。通过嵌入式的光波分复用模块，通过ー根单模单芯光纤，将图像、数据和控制信号分别调制到三种光波(1310nm、1490nm、1550nm)上传输，节省图像编解码计算时间，提高了实时性；(2)通过HDMI/DVI/HD-SDI视频接ロ，输出全高清视频非压缩图像(1920X 1080P025Hz/30Hz/50Hz/60Hz)；(3)通过100M以太网接ロ，输出全高清视频压缩图像(1920X 1080Pi25fps/30fps)；(4)输出双向语音信号，连接音箱等扩音设备，用户可以得到前端环境的语音信息；(5)通过RS485控制信号，可以控制云台等设备；(6)通过2路I/O报警信号，可以接入报警设备，如地感线圈、红外探測、测速雷达等，实现抓拍功能；(7)插卡式设计，灵活可扩展；(8)采用双冗余电源。本实用新型适用于政府、公安、金融、电信、学校、机场、エ厂、酒店、博物馆、交通监控等要求全高清实时画质视频监控、视频共享的场所。
图1是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机主视图；图2是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机俯视图；图3是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的各部件结构示意图；图4是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的电源结构示意图；图5是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的底板结构示意图；图6是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的接收板结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。如图I所示，是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机主视图，图2是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机俯视图，图3是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的各部件结构示意图。结合图1、2、3，多路并行光波分复用视音频光端机(以下简称光端机)10包括16路并行、单模单芯、3种光载波波分复用光端机，每路都具有以下特点(I)通过HDMI/DVI/HD-SDI视频接ロ，输出全高清视频非压缩图像(1920X 1080P025Hz/30Hz/50Hz/60Hz)；(2)通过100M以太网接ロ，输出全高清视频压缩图像(1920X 1080P@25fps/30fps)，连接交换机、网络存储设备或解码设备；(3)输出双向语音信号，连接音箱等扩音设备，用户可以得到前端环境的语音信息；(4)通过RS485控制信号，可以控制云台等设备；(5) 2路I/O报警信号，可以接入报警设备，如地感线圈、红外探測、测速雷达等，实现抓拍功能；(6)插卡式设计，模块化设计，支持灵活的扩展，采用双冗余电源。光端机10能实现全高清视频的实时传输。全高清视频图像(Full HD)是指满足1080P (1920 X 1080逐行扫描)高清视频标准的图像。以每个像素点24位真彩色、每帧图像1920X 1080个像素点、每秒30帧图像计算，每秒钟的数据率是I. 4Gbit。高清图像信号从最初被高清摄像机采集，到最終被高清大屏幕拼接墙显示，经历关键设备(在进行实时非压缩图像时，依次经过发送端光端机、接收端光端机、矩阵切換器、多屏处理器、高清显示器等5个关键设备；在进行压缩码流吋，依次经过编码设备、发送端光端机、接收端光端机、交換机、解码设备、高清显示器等6个设备)，4次不同介质信道(电路板内、电路板间、设备间、网络)传输，每个设备的处理延迟和信道的传输延迟积累，使系统的实时性大大降低。例如，前端的高清摄像机采用图像压缩比较高的H. 264算法对1080P图像进行压缩，占用传输带宽是8M，这大大降低了网络传输的开销。但由于每幅图像都要经过编解码过程，计算开销大大増加，造成每幅图像O. 3秒至O. 7秒的编解码延时。因此，为解决系统整体的延迟，必须从降低传输延迟和提高处理速度两个角度考虑问题。光端机10为实现全高清视频的实时传输技术、解决系统整体的延迟，需从降低传输延迟和提高处理速度两个角度考虑问题。首先，降低传输延时。光端机10采用SERDES(Serializer/Deserializer,串行器/解串器)技术、LVDS (Low-Vo ltage Differential Signaling,低压差分信号)技术与光WDM (Wavelength Division Multiplexing,波分复用)等技术的优点，在20公里范围内无需中继节点，非压缩的高清视频图像传输，避免了图像编解码过程的计算开销，解决了编解 码造成的延时问题。光端机10接收从CO) (Charge-coupled Device,电荷稱合元件)和CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)高清视频传感器采集视频信号，CCD输出的信号经过A/D数字化后和CMOS输出的视频信号是并行信号，时钟频率超过百兆赫兹；为了方便跨处理板传输，需要经过并串转换，到相应的处理板后再进行串并转换，这个转换过程是SERDES技术的实现过程，而SERDES具体采用的信号是LVDS或CML，通过LVDS和CML串行化也是高速电路设计的必然选择。另外，光载波传输的数字信号带宽往往是3Gbps或5Gbps以上，为了不浪费带宽，需要将电基带信号调制成相同带宽。利用WDM多载波技术将图像、数据和控制信号分别调制到三种光波1310nm、1490nm、1550nm上传输，解决了在同一信道(即同一根光纤)内实现多种信号的传输，从而节省光纤资源以及光纤铺设成本，避免浪费。其次，提高处理速度。光端机10米用平行多处理器技术、CPCI (CompactPeripheralComponent Interconnect,紧凑型PCI)总线技术,提高多路并行光波分复用视音频光端机的交換容量，进而提高处理速度。CPCI用作多处理器之间的通信，其总线带宽和通信协议保证了多处理器之间的协同工作，在多路并行光波分复用各个接入板间利用CPCI协同各个处理器之间的数据交換。光端机10包括电源模块21、22、底板30、接收板40、外壳50。电源模块21、22、底板30、接收板40位于整个机箱内部。在图I中，电源模块21、22位于整个光端机10的左側，HDMI接ロ 11、光线接ロ 12、网络接ロ 13位于整个光端机10的右側。在图2中，光端机10在外壳50朝上的一面上设有风扇孔51、风扇孔52,用于散热。光端机10采用插卡式设计，灵活可扩展。光端机10通过导轨设计、标准底板设计和模块化设计实现了插卡式设计和灵活可扩展的功能。如图4所示，是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的电源结构示意图。光端机10的电源采用双冗余电源，电源模块21、22均为冗余电源。光端机10共配备两只电源模块21、22，两只电源模块21、22同时供电，从而解决单一电源供电情况下，一旦电源出现故障，而整个光端机10就断电现象。电源模块21、22在整个光端机10的左侧，电源模块21、22通过导轨3推进整个光端机10，与专用的链接器(图中未示出)链接到底板30，给底板30供电。电源模块21、22都支持带电插拔，可以带电插拔，而不影响整机工作。如图5所示，是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的底板结构示意图。电源模块21、22通过电源连接器I或电源连接器2给底板30供电后，底板30就可以将电源信号通过接收板连接器4分配给各个光端机10的接收板40，实现电连接作用。该底板30支持带电热插拔。底板30位于整个光端机10的中后部，该底板30与外壳50固定，保证底板30的
结构稳定性与电磁兼容性。如图6所示，是本实用新型的多路并行光波分复用视音频光端机的接收板结构示意图。接收板40位于光端机10的前端，通过导轨3与底板连接器(图中未示出)进行插接，可以带电插拔。接收板40的功能如下I)支持1080P@25HZ/30HZ/50HZ/60HZ全高清实时无损原始视频流和音、视频编码压缩后的双码流同时传输。通过嵌入式的光波分复用模块，通过ー根单模单芯光纤(单模单芯)，将图像、数据和控制信号分别调制到三种光波(1310nm、1490nm、1550nm)上传输，节省图像编解码计算时间，提高了实时性。2)通过HDMI/DVI/HD-SDI视频接ロ，输出全高清视频非压缩图像(1920X 1080P025Hz/30Hz/50Hz/60Hz)，连接显示设备；3)通过100M以太网接ロ，输出全高清视频压缩图像(1920X 1080P@25fps/30fps)，连接交换机、网络存储设备或解码设备；4)输出双向语音信号，连接音箱等扩音设备，用户可以得到前端环境的语音信息；5)通过RS485控制信号，可以控制云台等设备；6)通过2路I/O报警信号，可以接入报警设备，如地感线圈、红外探測、测速雷达等，实现抓拍功能。接收板40的实现方式接收从LC光纤接ロ输入的多载波信号，解波分复用，将非压缩视频信号、压缩的视频信号、双向语音信号、IO报警信号、RS485控制信号恢复。将非压缩视频信号通过HDMI接ロ输出，将压缩的视频信号从RJ45网ロ输出，达到1080P@30fps ；双向语音信号通过RJ45网ロ双向传输；10报警信号、RS485控制信号通过RJ45网ロ双向传输。本实用新型既具备一般网络摄像机(IPC)的功能，同时又解决了一般IPC的不足。本实用新型提供的多路并行光波分复用全高清视音频光端机，包括16路并行、 单模单芯、3种光载波波分复用光端机。本实用新型适用于政府、公安、金融、电信、学校、机场、エ厂、酒店、博物馆、交通监控等要求全高清实时画质视频监控、视频共享的场所。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围 。
权利要求1.ー种多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述光端机为16路并行、单模单芯、3路光载波波分复用光端机,包括第一电源、第二电源、底板、接收板； 所述第一电源、所述第二电源位于所述光端机的左側，与所述底板相连接，并向所述底板供电； 所述底板位于所述光端机的中后部，与所述光端机的外壳固定在一起，所述底板从所述第一电源、所述第二电源接收电源信号，并分配给所述接收板； 所述接收板位于所述光端机的前端，接收输入的多载波信号，解波分复用，将非压缩视频信号、压缩的视频信号、双向语音信号、I/O报警信号、RS485控制信号恢复；将非压缩视频信号通过HDMI接ロ输出，将压缩的视频信号从RJ45网ロ输出，达到1080P@30fps，将双向语音信号通过RJ45网ロ双向传输，将I/O报警信号、RS485控制信号通过RJ45网ロ双向传输。
2.根据权利要求I所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述第一电源、所述第二电源通过一导轨进入所述光端机，并通过一链接器链接到所述底板。
3.根据权利要求I所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述第一电源、所述第二电源分别通过第一电源连接器、第二电源连接器向所述底板供电。
4.根据权利要求I、2或3所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述第一电源和/或所述第二电源支持带电插抜。
5.根据权利要求I所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述底板通过ー接收板连接器将所述电源信号分配给所述接收板。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述底板支持带电热插拔。
7.根据权利要求2所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在干，所述接收板通过所述导轨与一底板连接器进行插接。
8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在干，所述第一电源、所述第二电源为冗余电源。
9.根据权利要求1、2、3、5或7所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述接收板通过ー单模单芯光纤，将图像、数据和控制信号分别调制到1310nm、1490nm、.1550nm光波上传输。
10.根据权利要求1、2、3、5或7所述的多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述接收板通过HDMI/DVI/HD-SDI视频接ロ，输出全高清视频非压缩图像.1920X 1080Pi25Hz/30Hz/50Hz/60Hz,通过100M以太网接ロ，输出全高清视频压缩图像.1920X 1080Pi25fps/30fpso
专利摘要本实用新型公开了一种多路并行光波分复用视音频光端机，其特征在于，所述光端机为16路并行、单模单芯、3路光载波波分复用光端机，包括第一电源、第二电源、底板、接收板；所述第一电源、所述第二电源位于所述光端机的左侧，与所述底板相连接，并向所述底板供电；所述底板位于所述光端机的中后部，与所述光端机的外壳固定在一起，所述底板从所述第一电源、所述第二电源接收电源信号，并分配给所述接收板。本实用新型实现全高清视频的实时传输以及提高多路数据并行处理速度。
文档编号H04Q11/00GK202424724SQ20112049079
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者何毅, 张春杰, 张 杰, 林秀春, 白松, 肖鹏, 苏威积, 裴彦杰, 陈攀 申请人:中国航天科工集团第二研究院七0六所, 北京市爱威电子技术公司