Dispositivos digitales para recibir y transmitir señales a través de fibra óptica pauta.
En el material anterior (TK No. 1-2010) hablamos sobre las posibilidades de transmitir una señal analógica a través de líneas de fibra óptica. Se cubrieron algunos de los conceptos básicos de la transmisión de señales de fibra óptica. En este número nos detendremos en el concepto de balance óptico (o potencial de energía de línea).
Presupuesto óptico – la diferencia entre la potencia óptica del transmisor y la sensibilidad del receptor, expresada en dB. Esta es la información del pasaporte que el fabricante debe indicar en la documentación técnica adjunta a su equipo.
El cálculo del presupuesto de pérdidas ópticas se produce en la última etapa de diseño. Su propósito es determinar la cantidad de pérdida para la peor ruta de señal (la más larga o con mayor número de conexiones). Esta es una de las etapas de diseño más importantes, que permite identificar las características técnicas necesarias de los equipos utilizados y otros elementos de la línea de fibra óptica. El cálculo es bastante sencillo y consiste en sumar las pérdidas en decibeles de todos los componentes del camino, incluida la atenuación en el cable y en todo tipo de conexiones. Dependiendo del resultado obtenido, puede ser necesario reemplazar el equipo seleccionado para la ruta de transmisión por uno más potente o con una longitud de onda operativa más larga. Si la atenuación total de la línea es mayor que el presupuesto óptico, el sistema diseñado no funcionará. Por lo tanto, muchas veces es necesario hacer una estimación previa, teniendo en cuenta cada componente de la línea.
Simplificado, esto se puede considerar como el siguiente diagrama:
Se dan los valores típicos de pérdidas en los componentes pasivos de la ruta
Por ejemplo, al conectar una cámara de televisión y un monitor con un cable multimodo de 1 km de largo con una conexión de empalme y terminado con conectores ST, la pérdida calculada a una longitud de onda de 850 nm será 1,0 + 1,0 + 2,5 + 0,5 = 5 dB. El sistema normalmente proporciona un margen de 3 dB para la inevitable disminución de la potencia del emisor y el envejecimiento de la línea con el tiempo. Por lo tanto, las pérdidas previstas en la línea de comunicación no excederán los 8 dB, lo que permite el uso de un transmisor de potencia relativamente baja con un presupuesto óptico de 10 dB. Aumentar la longitud del cable a 2 km con la misma potencia de transmisión implicará la necesidad de cambiar a una longitud de onda más larga.
Las calculadoras, que los fabricantes y las organizaciones comerciales suelen publicar en sus sitios web, pueden ayudarle a calcular su presupuesto óptico.
Transmisión digital
Transmitir y recibir señales a través de líneas de fibra óptica utilizando equipos analógicos puede resultar bastante difícil. El uso de la digitalización de señales permite lograr resultados mucho mejores.
El uso de receptores/transmisores digitales garantiza la transmisión de los siguientes tipos de señales:
vídeo;
audio;
vídeo + audio;
señales de control;
vídeo + señales de control;
vídeo + señales de control + audio;
vídeo + señales de control + 10/100 M;
vídeo + señales de control + estado de contacto + telefonía + 10/100 M.
Para la transmisión se pueden utilizar fibras tanto multimodo como monomodo.
La diferencia fundamental entre equipos digitales y analógicos es la presencia de una función de conversión de analógico a digital en el transmisor y una función de conversión de digital a analógico en el dispositivo receptor. Un ADC (convertidor analógico a digital) convierte una señal analógica continua en una secuencia de «0» y «1». La operación inversa la realiza un convertidor digital a analógico (DAC). La calidad de los dispositivos digitalizadores (ADC y DAC) utilizados en el montaje de receptores y transmisores mediante enlaces de fibra óptica tiene una gran influencia en la calidad de las señales transmitidas.
Fig. 2. El principio de transmisión de señales digitales a través de una línea de comunicación de fibra óptica
Fig. 3. Representación de señales analógicas (a) y digitales (b)
Una de las diferencias más fundamentales entre las señales analógicas y digitales, además de la forma misma, es la inmunidad al ruido. Una señal digital en forma electrónica es tan susceptible al ruido como una señal analógica. Pero las señales digitales sólo pueden tener dos valores: cero y uno. El ruido afectará a la señal sólo si su magnitud alcanza niveles que puedan exceder la inmunidad al ruido de los circuitos digitales que determinan si la señal es cero o uno. Esto significa que las señales digitales permiten que el ruido se acumule a un nivel más alto que las señales de vídeo analógicas, por lo que creemos que las señales digitales son esencialmente inmunes al ruido. En última instancia, esto da como resultado un aumento de la distancia de transmisión, una alta inmunidad al ruido y una ausencia de distorsión de la señal, es decir, una mayor calidad de imagen.
Otra ventaja importante del vídeo digital es la capacidad de procesar y almacenar información digitalmente. Esto significa su compresión, diversas correcciones, etc. sin degradar la calidad de la imagen. Es extremadamente importante que la copia y el original no difieran en la calidad de la imagen. No importa cuántas copias hagamos de una imagen digital, la calidad siempre será la misma que la original. Otra ventaja del vídeo digital es la posibilidad de verificar la autenticidad de la copia. Esta característica a menudo se denomina marca de agua y ayuda a proteger la información grabada digitalmente contra manipulaciones, lo cual es extremadamente importante cuando se utilizan sistemas CCTV.
El uso generalizado de diversos métodos de multiplexación también se puede atribuir a las ventajas de la transmisión de señales en formato digital.
Tecnologías de multiplexación
La multiplexación le permite transmitir una gran cantidad de señales (información de video y audio, el estado de los sensores de alarma, señales de control de cámaras) a través de una fibra óptica. cable.
Los principales tipos de multiplexación al transmitir señales digitales:
WDM (WDM — multiplexor por división de longitud de onda) — multiplexación por división de longitud de onda: una tecnología que le permite transmitir simultáneamente varios canales de información a través de una fibra óptica en diferentes frecuencias.
DWDM (multiplexación por división de onda densa) – sistemas que proporcionan un aumento en la velocidad de transmisión a través de una fibra a valores de terabit. El sistema DWDM se basa en el principio de multiplexación de ondas con una cuadrícula fija de longitudes de onda con un “paso” de 10 nm.
CWDM (multiplexor por división de longitud de onda gruesa) – una versión simplificada de DWDM. La separación de canales es floja (gruesa). Actualmente, los sistemas CWDM se fabrican con 16 canales (en el rango de onda de 1310 a 1610 nm) con un «paso» de 20 nm.
Los láseres utilizados en los sistemas DWDM tienen una mayor selectividad (potencia útil) y, como resultado, una mayor distancia de transmisión, un «paso» más pequeño entre los canales transmitidos y mayores requisitos de características espectrales. En los sistemas de videovigilancia construidos a base de tecnología de fibra óptica, los sistemas CWDM se han generalizado porque cumplen con los requisitos de CCTV y tienen un costo menor.
Vídeo digital de 1 canal + transmisor/receptor (Sistema Fibra)
Los productos están diseñados para transmitir 1 canal de vídeo y 1 canal de datos a través de una o dos fibras ópticas monomodo en tiempo real, utilizando codificación/decodificación digital de 8/10 bits a una longitud de onda láser de 1310/1510 nm, alta calidad en un distancia de hasta 50 km. El canal de datos admite RS-232, RS-422, RS-585 (2 y 4 cables) y es compatible con Biphase, Manchester, NRZ. Tanto el canal de vídeo como el canal de datos cuentan con protección contra rayos en la entrada. El presupuesto óptico es de 17 dB y el consumo de energía es de 10 W. La fuente de alimentación de 220 V tiene protección incorporada contra sobretensiones. Los productos se fabrican tanto en una caja plana con una fuente de alimentación externa como en forma de unidades compactas de montaje en bastidor (para montaje en un bastidor de 19″) con una altura de 1U. En su interior se instala un transformador de potencia y una o dos placas. Las características operativas permiten que los dispositivos se utilicen en diversas condiciones de temperatura, desde -45 °C hasta +70 °C. Estos modelos se utilizan principalmente en sistemas de videovigilancia para transmitir señales de vídeo y control desde cámaras PTZ a largas distancias.
Sistema CFO-OPX (Teleste)
La plataforma CFO-OPX con tecnología Coarseutilises Coarse Wavelength Division (CWDM) es un sistema modular para transmitir video (hasta 64 canales y hasta 72 cuando se usa 1310 nm), datos, audio, información de pines y datos Ethernet a través de fibra monomodo. a distancias de hasta decenas de kilómetros.
El completo sistema CFO-OPX incluye una serie de dispositivos diseñados para diversos fines: dispositivos activos para transmitir vídeo y audio a distancias de hasta 100 km de la serie CEV, dispositivos pasivos de la serie COM, repetidores ópticos y Ethernet. interruptores.
La estructura modular de CFO OPX le permite configurar de manera flexible el sistema para resolver una variedad de problemas. La fiabilidad de CFO-OPX cumple con todos los requisitos de los sistemas de videovigilancia profesionales.
VDT/VDR 14100-WDM (IFS)
La serie VDT/VDR14100-WDM de transmisores/receptores de video y transceptores de datos admite la transmisión simultánea de video con calidad de transmisión con conversión A/D de 10 bits y transmisión de datos bidireccional a través de una única fibra óptica multimodo o monomodo. Los módulos son universalmente compatibles con los principales fabricantes de cámaras de TV independientes y admiten interfaces RS-232, RS-422 Sensormatic Sensornet y RS-485 de 2 o 4 cables y todos los principales protocolos de transferencia de datos. El diseño plug-and-play permite una fácil instalación sin necesidad de alineación eléctrica u óptica. Para monitorear el funcionamiento normal del sistema, se proporcionan indicadores de estado LED en cada módulo. Los módulos están disponibles en varias versiones: independientes o para instalación en una caja. El equipo tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento (de – 40 °C a +75 °C) y una garantía total de por vida.
Serie KBC FDVA (KBC)
Utilizando tecnología de procesamiento digital avanzada, proporciona un buen rendimiento para CCTV. Admite la transmisión de un canal de video compuesto analógico a través de fibra óptica multimodo (hasta 4 km) o monomodo (hasta 42 km). Un solo dispositivo puede acomodar uno, dos o cuatro módulos, lo que proporciona ahorros significativos en espacio en rack y consumo de energía en el sitio. La serie está disponible en una variedad de configuraciones compactas, de montaje en pared y de placa de rack de 3U. Los estándares PAL, NTSC y SECAM son totalmente compatibles. Transmite vídeo sin comprimir con codificación digital de 8 bits. Módulo de 4 canales para montaje en pared o tablero. Hasta 56 receptores en un chasis 3U.
Temperatura de funcionamiento – de -40 °C a +70 °C. Humedad de funcionamiento: de 0 a 95% sin condensación. Tiempo medio entre fallos (MTBF): > 100.000 horas.
Receptor de fibra óptica SF42A2S5R/W-N y transmisor de fibra óptica SF42A2S5T/W-N (SF&T)
Los dispositivos proporcionan transmisión a través de fibra óptica monomodo del estándar 9/125 µm a una distancia de hasta 40 km de 4 señales de video utilizando codificación digital de alta calidad, 1 señal de audio (se pueden aumentar hasta 8 canales de audio) y 1 señal de control bidireccional (máximo 3 canales).
Los dispositivos tienen un amplio rango dinámico óptico, no se requieren atenuadores ópticos. Compatible con cualquier cámara CCTV de sistemas NTSC, PAL o SECAM. Ancho de banda: 5 Hz–10 MHz. Los dispositivos cumplen con los estándares NEMA & Especificaciones del equipo de control de señales de tráfico CALTRANS.
Transmisión multiplex en tiempo real, soporte plug-and-play.
El equipo no requiere configuraciones adicionales; puede usarse como módulos separados o para instalación en rack (opcional). Hay indicación LED y protección contra rayos incorporada. Temperatura de funcionamiento de -40 °C a +70 °C. Garantía – 3 años.