多路数字视频光端机的研制

论文摘要

随着社会的进步、科技的发展以及人们生活水平的提高,通信手段正从以语音为主转向以视频、音频和数据为主。视频传输与监控已变得越来越重要,目前已广泛应用在高速公路、交通管理、电子警察、广播电视、工业监控、银行、商场等多个领域。视频监控由于其广阔的应用范围,多年来一直受到业界的关注。视频监控具有直观、方便、信息内容丰富等特点。随着电子和光纤通信技术的不断发展,以及监控系统需要传输的信息量越来越大,视频监控光端机的传输容量也由最初的单路传输向多路传输发展,视频监控技术已经由模拟转向了数字。本课题来源于成都曙光光纤网络有限公司的项目——16路数字视频光端机的研制,要求传输16路视频信号和4路双向数据。16路视频的单光纤传输将大大节约光纤线路资源,有效降低单路视频的成本。本文采用电时分复用技术、光波分复用技术、串行数字视频传输方式实现了16路数字视频信号和4路双向数据的单光纤传输,文中先分析数字视频光端机的发展状况和应用情况,接下来对光发射机、光接收机的设计原理以及相关技术作了简要的分析,包括本系统中所用到的时分复用、光波分复用以及系统的同步技术。最后完成了对16路数字光端机系统的整体设计、分部设计、原理图设计以及CPLD软件控制实现和系统测试全过程。通过测试比较,本系统性能指标达到了市场同类产品水平,由于没有使用在16路数字视频光端机中业界普遍采用的粗波分复用(CWDM)技术,使得成本可降低30%,性价比非常突出,预计将会在高速公路以及城市内监控等领域广泛应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 视频光端机的发展概况及现状
• 1.1.1 光纤传输的特点及概述
• 1.1.2 视频光端机的发展趋势以及应用情况
• 1.2 本论文的研究内容及相关技术指标
• 1.3 本章小结
• 第二章 光端机的设计原理与分析
• 2.1 光发射机
• 2.1.1 光发射机的光调制技术
• 2.1.2 数字光发射机的驱动电路
• 2.2 光接收机
• 2.3 数字复用技术
• 2.3.1 时分多路复用（TDM）技术
• 2.3.1.1 时分多路复用（TDM）原理
• 2.3.1.2 时分复用系统中的同步技术
• 2.3.2 光波分复用（WDM）技术
• 2.3.2.1 波分复用系统的基本原理
• 2.3.2.2 波分复用系统的基本形式
• 2.3.2.3 波分复用系统的主要优点
• 2.4 同步技术
• 2.4.1 同步原理概述
• 2.4.1.1 载波同步
• 2.4.1.2 位同步
• 2.4.1.3 帧同步
• 2.4.1.4 网同步
• 2.4.2 位同步技术
• 2.4.2.1 插入导频法
• 2.4.2.2 自同步法
• 2.4.3 帧同步技术
• 2.4.3.1 帧同步的保护
• 2.4.3.2 帧同步系统的性能指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 多路数字视频光端机系统设计与实现
• 3.1 系统设计要求
• 3.2 系统原理框图设计
• 3.3 系统原理框图分析
• 3.4 主要元器件的选择
• 3.5 发送端设计与实现
• 3.5.1 信号调整与A/D（模数）转换设计与实现
• 3.5.2 发送端CPLD设计与实现
• 3.5.3 数据的并串转换设计与实现
• 3.5.4 光模块设计
• 3.5.4.1 光模块分析
• 3.5.4.2 PECL信号及电路特点
• 3.5.4.3 光纤的选择
• 3.5.5 数据（正向）发送与传输实现
• 3.5.6 反向数据传输与接收的实现
• 3.6 接收端设计与实现
• 3.6.1 接收光模块部分设计
• 3.6.2 数据的串并转换设计与实现
• 3.6.3 接收端CPLD设计与实现
• 3.6.3.1 视频信号的接收设计与实现
• 3.6.3.2 数据的接收实现
• 3.6.3.3 反向数据的编码发送实现
• 3.6.4 D/A（数模）转换与信号调整输出设计与实现
• 3.6.5 数据（正向）的接收实现
• 3.6.6 反向数据的编码发送实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统测试
• 4.1 系统测试
• 4.1.1 基本功能块测量
• 4.1.2 联机测试
• 4.1.3 指标测试
• 4.2 测试结果分析
• 4.3 系统整体性能对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 光端机发送端原理图
• 附录2 光端机接收端原理图