Selección de transmisores de vídeo de fibra óptica.

Se sabe desde hace mucho tiempo que las líneas de cobre tienen capacidades limitadas. El espectro de kilohercios de los canales telefónicos se puede transmitir a lo largo de decenas de kilómetros. El espectro de megahercios de la señal de vídeo es de cientos de metros. Y esto en condiciones óptimas, sin interferencias. Y si cerca, por ejemplo, hay una central eléctrica o una estación de tranvías, las cosas empeoran muchísimo. Por supuesto, hay maneras de luchar un poco con las leyes de la naturaleza, pero una mejora fundamental con el nivel actual de tecnología sólo es posible cambiando a líneas de comunicación ópticas que sean insensibles a las interferencias y al ruido. Por supuesto, las líneas de fibra también tienen sus limitaciones, pero son significativamente mayores que las de las líneas de cobre. Y, por supuesto, un cable óptico es, en cualquier caso, completamente insensible a las interferencias electromagnéticas. Además, existen cables totalmente dieléctricos que se pueden suspender junto con una línea eléctrica de alto voltaje.
¿Qué dispositivos existen actualmente para transmitir señales de vídeo por fibra?
En primer lugar, el vídeo se puede digitalizar y transmitir a través de redes Ethernet, que actualmente sólo existen en forma de fibra óptica en distancias de más de 100 m. La desventaja de este método es una importante distorsión de la señal, lo que complica significativamente el análisis posterior de la imagen. La ventaja es la compatibilidad y una amplia selección de varios dispositivos diseñados para construir redes informáticas.
La segunda opción es utilizar dispositivos especializados para transmitir vídeo a través de fibra. Hoy en día ofrecen una calidad de transmisión notablemente superior. ¿Qué tipos de dispositivos existen para transmitir vídeo por fibra?
Los más baratos y conocidos desde hace mucho tiempo utilizan la transmisión directa de señales de vídeo de baja frecuencia a través de fibra óptica. En este caso, la señal en el extremo receptor también está sujeta a una atenuación que es desigual en todo el espectro de frecuencias. Por supuesto, esta atenuación empieza a surtir efecto mucho más tarde: el peor cable de fibra óptica, en combinación con un emisor LED incoherente, proporciona un ancho de banda de unos 200 MHz por kilómetro. Esto significa que una señal de vídeo de baja frecuencia se puede transmitir a una distancia de entre 10 y 20 km sin una distorsión significativa en el dominio de la frecuencia. Es cierto que hay un parámetro más que es necesario conocer: simplemente la atenuación, que en dispositivos baratos con una longitud de onda de alrededor de 900 nm es de aproximadamente 3 dB por kilómetro. Desafortunadamente, el margen en sí (el llamado presupuesto óptico) del par transmisor/receptor es sólo de unos 50 dB. Por lo tanto, ya en una línea de 10 km la relación señal-ruido residual no será superior a 20 dB, lo que se considera el límite para una señal al menos algo aceptable. Finalmente, la intensidad de la señal (atenuación) durante la transmisión directa fluctuará inevitablemente dependiendo del clima, la tensión del conector y la fatiga de la fibra (envejecimiento). En los dispositivos más baratos, que ni siquiera tienen AGC en el receptor, esto provoca importantes fluctuaciones en la señal de salida. Por supuesto, la mayoría de los monitores tienen circuitos AGC incorporados que manejarán al menos +-6 dB por sí solos, pero muchos dispositivos, como las grabadoras digitales, pueden ser bastante complicados.
Está claro que estos dispositivos que transmiten señales de vídeo de baja frecuencia son, por definición, monocanales (transmiten solo un canal de vídeo a través de una fibra). Vale la pena señalar que incluso en este caso, el costo total del sistema puede ser menor que el uso de cable de cobre; después de todo, las fibras, especialmente si un cable contiene muchas fibras, son significativamente más baratas (y desproporcionadamente más compactas) que el cable coaxial de cobre. .
El siguiente tipo de dispositivo para transmitir vídeo a través de fibra es la modulación de frecuencia. Dado que la transmisión se realiza a través de un operador, existen productos multicanal. Dado que el ancho de banda de la señal transmitida es mucho más amplio que el de una señal de video (si coloca 4 canales en una fibra, el ancho de banda generalmente ocupa 150 MHz), en un cable barato con un emisor barato el rango permitido es de aproximadamente 1 km (recuerde, ya mencioné anteriormente que un parámetro como el ancho de banda de fibra puede ser de solo 200 MHz*km). Por lo tanto, estos productos, incluso para transmitir un canal, a menudo se fabrican con transmisores láser o de banda estrecha diseñados para fibra monomodo.
¿Cuáles son las ventajas de los transmisores FM? La transmisión por modulación de frecuencia es mucho menos sensible a la inestabilidad de la línea de transmisión, al igual que la radio en la banda VHF-FM está mucho más limpia de interferencias que en las bandas AM. Sin embargo, hoy en día estos productos casi nunca se fabrican; son reemplazados por transmisores digitales.
Así, el tercer tipo de transmisores, el más común en nuestro tiempo, es el digital. Tenga en cuenta que esto no es en absoluto lo mismo que todos los tipos de cámaras IP. Estos dispositivos no comprimen digitalmente la señal; la señal digitalizada se transmite directamente, a pesar de que es de unos 150 Mbit/s. por canal.
La ventaja de los transmisores digitales es la ausencia total de interferencias siempre que la señal llegue correctamente. Es cierto que tan pronto como la señal comienza a compararse con el ruido, aparece en la pantalla una confusión terrible que oculta por completo la imagen. Ésta es la peculiaridad de la transmisión digital: mientras la señal sea mayor que el ruido, la transmisión es casi ideal. Pero tan pronto como el receptor comienza a cometer errores en bits individuales, resulta que los errores pueden ocurrir con casi la misma probabilidad tanto en el bit de orden inferior (es casi invisible) como en el bit de orden superior (lo que significa que la imagen será blanco en lugar de negro, o viceversa), o, lo que es aún peor, los errores en los bits de sincronización del servicio provocarán que los bits se mezclen aleatoriamente y el resultado será aproximadamente el mismo que si intentara recibir la estación de radio Mayak en la televisión. .

Los sistemas digitales deben su popularidad a la rápida reducción del coste de los componentes de las redes informáticas. Las redes ópticas de 100 megabits y gigabits están tan extendidas que los componentes para producirlas se han vuelto significativamente más baratos que los emisores de baja frecuencia teóricamente más simples pero menos comunes.
Además, para la transmisión digital no es absolutamente necesario garantizar la linealidad de la característica del transmisor: el emisor funciona en modo binario: encendido a máxima potencia o completamente apagado, lo que también reduce los requisitos para ello; Por este motivo, los transmisores digitales constituyen actualmente la mayor parte de los que se ofrecen en el mercado.
¿Cuáles son las características de su uso? En primer lugar, como probablemente habrás notado, la señal digital en sí es de banda muy ancha. Un canal de vídeo ocupa 150 megabits por segundo, es decir, aproximadamente 70 MHz. Los emisores incoherentes mencionados anteriormente con una longitud de onda de 800 a 900 nm pueden transmitir incluso un canal durante un máximo de 1 a 2 km. La transmisión digital suele utilizar láseres, como los que se encuentran en los reproductores de CD. Sin embargo, incluso los láseres tienen dificultades para transmitir de manera eficiente a través de fibra multimodo. Especialmente si operan a una longitud de onda de 850 nm. La fibra multimodo no está diseñada para transportar señales de banda ancha. La fibra multimodo no está diseñada para funcionar con emisores láser. Y aunque esto es posible en la práctica (ahora existe incluso fibra multimodo certificada para funcionar con Gigabit Ethernet), el alcance de transmisión no suele superar el kilómetro.
Los fabricantes suelen indicar que sus dispositivos pueden funcionar a 2, 5 o incluso 10 km a través de fibra multimodo. Como regla general, esto significa que se utilizan emisores de alta calidad: láseres de 1300 nm. Sin embargo, la calidad del sistema en su conjunto en este caso no estará limitada por el emisor, sino por el cable. Peor aún, dado que los fabricantes de fibra no la destinan a tal aplicación, es casi imposible obtener de ellos los parámetros de fibra necesarios para calcular el rango de diseño (el mismo parámetro es megahercios por kilómetro, que depende significativamente de la composición de la radiación y lo determina el fabricante para los principales emisores a los que se destina la fibra). Puede que tengas suerte y todo funcione. O puede resultar que incluso un potente emisor láser solo funcione durante 2 o 3 km, y la señal se verá interrumpida cuando cambien las condiciones climáticas (la temperatura a veces aumenta ligeramente las pérdidas en los conectores, en décimas de decibel. Esto no suele ser significativo). , pero si trabaja hasta el límite de las capacidades de la fibra, y esto puede ser el colmo).
Por lo tanto, si el alcance de transmisión es importante para usted, debe utilizar transmisores monomodo. Además, en precio no difieren significativamente de los multimodo (a veces no difieren en absoluto en diseño, aunque algunos fabricantes utilizan emisores un poco más baratos en los multimodo, que fueron rechazados cuando pasaron el control de estándares para uso monomodo) . Por cierto, el cable de fibra monomodo es más barato que el multimodo. Esto es comprensible, porque una fibra con un diámetro de 9 micrones simplemente contiene mucho menos vidrio puro que una fibra con un diámetro de 50 micrones.
¿Por qué se sigue utilizando la fibra multimodo? El caso es que es un poco más fácil de conectar, sobre todo en el caso de reparaciones. Hay conectores mecánicos de instalación rápida que eliminan la necesidad de soldar, pegar y pulir. Estos conectores son relativamente caros ($10), por lo que no se utilizan para instalaciones masivas, pero en caso de reparación, un conector de este tipo es más que apropiado. Permítanme recordarles que todos los problemas con el alcance en los dispositivos digitales son causados ​​precisamente por la banda de frecuencia transmitida y en absoluto por la atenuación de la amplitud de la señal y, por lo tanto, las pérdidas ligeramente mayores en una conexión mecánica en comparación con la soldadura son insignificantes.
Para la fibra monomodo, también existen conectores de este tipo, pero son aún más caros, requieren un manejo mucho más cuidadoso e introducen una atenuación aún mayor. ¿Cómo elegir? Si necesita transmitir a lo largo de uno o dos kilómetros, puede utilizar dispositivos multimodo. Si espera que los daños frecuentes y las reparaciones deban ser realizadas por personal no calificado, es mejor usar fibra multimodo, diseñar el sistema en consecuencia o probar muestras de fibra antes de comprarlas en la fábrica. En todos los demás casos, los dispositivos monomodo proporcionarán un rendimiento desproporcionadamente mejor. A modo de comparación, diré que si para la fibra multimodo el ancho de banda es de 200 a 500 MHz*km en el rango de 850 nm y, en el mejor de los casos, de 2000 MHz*km en el rango de 1300 nm, entonces para la fibra monomodo el ancho de banda, como Por regla general, toma valores en la región de 20.000 MHz *km, es decir, un transmisor típico de 4 canales funciona de forma fiable durante unos 50 km.
¿A qué más debes prestar atención al elegir un transmisor de vídeo de fibra digital? Profundidad de bits. A menudo se indica en la publicidad. Si no se especifica, significa 8 bits. Si es de 10 o 12 bits, el fabricante no dejará de destacarlo. ¿Qué importancia tiene la profundidad de bits? Para una señal de color a veces puede ser importante. Sin embargo, no menos (y tal vez incluso más) importante es la frecuencia de muestreo, que difícilmente encontrará en las descripciones de los dispositivos. Y a menudo se produce un aumento en la profundidad de bits precisamente debido a una disminución en la frecuencia de muestreo. Sin embargo, repito, esto sólo es importante para una señal de color. Y es muy fácil comprobar la calidad de la transmisión. Dado que una señal digital se transmite o no, la calidad se puede comprobar incluso en un trozo de fibra de un metro de largo, directamente sobre la mesa. Utilice una tabla de colores de TV estándar o simplemente una tabla de rayas de diferentes colores, una buena cámara de video y un monitor, y vea cuánto peor es la imagen con el transmisor propuesto en comparación con una conexión directa de cámara a monitor. En un objeto real, la calidad será la misma que en un trozo corto de fibra.

Preste atención al rango de temperatura de funcionamiento de los transmisores. En concreto, los transmisores, ya que normalmente se instalan cerca de cámaras de vídeo, en la calle, en algún lugar uniforme a lo largo del perímetro de muchos kilómetros del objeto. Asegúrese de no tener que construir una cabaña cálida para los transmisores. Por cierto, los transmisores Ethernet a través de fibra óptica, por regla general, están destinados específicamente a cabañas cálidas, y las versiones raras con un rango de temperatura industrial son mucho más caras de lo habitual. ¿Qué otras características hay?
No son tan imprescindibles para el trabajo, pero a veces hacen la vida mucho más fácil. Por ejemplo, los dispositivos se pueden montar en un rack de 19”, lo cual resulta conveniente en una ubicación central concurrida.
Los dispositivos se pueden alimentar desde una fuente de alimentación remota (esto es popular entre los dispositivos importados) o directamente desde 220 V. Vea qué es más conveniente para usted. Las fuentes de alimentación remotas suelen ser tales que sólo se pueden enchufar directamente a los enchufes, y se trata de conexiones de enchufe innecesarias, lo que no aumenta la fiabilidad del sistema.
Hay dispositivos universales que se pueden montar fácilmente tanto en una pared como en un bastidor, que funcionan con fibra monomodo y multimodo, y pueden funcionar tanto con 220 voltios como con alimentación externa de bajo voltaje. Pero esta versatilidad sólo es importante para los distribuidores, para no tener que almacenar una gran variedad de dispositivos en stock. En cada proyecto específico se sabe más o menos qué se necesita exactamente y, ciertamente, nadie cambiará el cable durante el funcionamiento.