高速视频信号的光纤传输系统设计

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高速公路光纤数字传输系统的改造设计

高速公路光纤数字传输系统的改造设计

园养护工区和K4 + 0 养护工区 ( 6 30 服务区 )的业务通过奎屯管 理处现有数字程控交换机与 当地公网连接 ;克拉玛依养护工区 的业务通过克拉玛依管理所现有数字程控交换机与当地 公网连 接 。根据实际需要对这两台数字程控交换机进行扩容。
通 信 中心 、通 信 分 中心 、无 人 通 信 站 。
交通通 信 中心 ( 不在本工程 范围 内) :负责对新疆 全
公路的通信业务进行统一管理 。 通信 分 中心 ( 不在本工程 范 围内) :本项 目通信分 中心 为 奎屯通信分 中心 ,负责管理所辖路段 内通信站 。 无 人通信站 :是最基层 的通 信单位 ,负责对上传本 公路 内的数据 、语音 、图像等业务 。本项 目通 信站包括原有 的奎
第一级 由收费 系统负责 。第二级 收费 网络数据 ,由通信 系统 负责为每 个收费站各提 供一个l / O Mb t s 据接 口, O lO i/  ̄
 ̄2 i s数字通路 Mbt /
1 06 中国交通信息化 2 l 0 oo 8
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NEW SOF T 广 州 新 软 仝 国 领 先E E T 系统 提 供 商
它要 实现 监控 系 统和 收 费系 统 的数 据 、语 音和 图像 等 信 息
准 确 而 及 时 的 传 输 ,保 持 高 速 公 路 各 管 理 部 门之 间 业 务 联 络
通信 的畅通 ,并要为 高速 公路 内部各部 门和外界建 立必要 的
监控 系统在全 线设置 了一定 数量 的摄像 机 ( 尤其是 在奎 屯高架 桥段 ),各 摄像机 的图像 和控 制信 号均要传 至监控 中 心 。通 信系统 负责为摄像机 的 图像和控 制信号传 输提供光 电

漯周界界高速公路SDH光纤通信传输系统设计

漯周界界高速公路SDH光纤通信传输系统设计


伟, 自 , 王 来 徐夏楠 . 漯周界界 高速公路 S H光纤通信传输 系统设计 D
・ 3・ 2
接入网的远端接入模块提供的低速数据通道 。 收费数据传输通路分为三级 , 第一级为收费车 道至收费站 , 第二级为收费站至路段管理 中心 , 第三 级为路段管理 中心至区域中心 ( 即省高速公路收费 管理中心 , 其传输通路不在本设计范 围) 。收费系 统网络通常基 于 T P I C/ P技术组 网, 收费数据被封 装到 I P数据包 中 , 在二层 的网络结构组织上 , 一般 采用以太网技术 , 网络互联采用数字电路专线 。
理中心上设置周 口通信分中心 , 和周 口收费站通信
站址合建 , 在其他 3个收费站和服务 区设置无人通 信站 , 分别为项城通信站 、 沈邱通信站、 沈邱东通信 站和周 口服务区通信站, 各通信站站址分布见表 1 。
个专用电话 网采用接入 网技术, 在周 口通信分 中心 设置接入 网局端设备 , 其他无人通信 站设置为远端 接入模块 , 负责话音、 数据业务的接入。
为二级 , 第一级为监控外场设备至通信站的数据传 输通路 , 利用模拟视频光端机提供低速数据通道 , 第 二级为通信站到路段监控 中心数据传输通路, 利用
作者简介 : 崔
伟( 9 0 , , 17 一) 男 山东荷泽人 , 工程师 , 硕士
维普资讯
V 16 No 2 0. .
Jn. 2 0 u ,06
文章编号 :6 1 4 6 ( 06 0 0 2 17 - 07 2 0 ) 2— 0 2—0 4
漯周界 界高速公 路 S H光 纤通信传 输 系统设计 D
崔 伟 王 自来 徐夏楠。 , ,
(. 1 郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院 河南 郑州 400 ; 5022 .河南省交通规划勘测设计院, 河南 郑州 400 ; 505

光纤通信系统的设计

光纤通信系统的设计

光纤通信系统设计所谓光纤通信系统,就是将从光源、光检测器、光放大器等有源器件到连接器、隔离器等无源器件通过光纤组合形成具有完整通信功能的系统。

光纤通信系统就传送的信号可以分为模拟光纤系统和数字光纤系统。

模拟光纤系统目前一般只应用于传送广播式的视频信号,最主要的应用是广电的HFC 网。

其他场合一般采用数字光纤系统,它具有传输距离长,传输质量高,噪声不累积等模拟光纤系统无法比拟的特点。

光纤通信系统的设计包括两方面的内容:工程设计和系统设计。

工程设计的主要任务是工程建设中的详细经费预算,设备、线路的具体工程安装细节。

主要内容包括对近期及远期通信业务量的预测;光缆线路路由的选择及确定;光缆线路铺设方式的选择;光缆接续及接头保护措施;光缆线路的防护要求;中继站站址的选择以及建筑方式;光缆线路施工中的注意事项。

系统设计的任务遵循建议规范,采用较为先进成熟的技术,综合考虑系统经济成本,合理选用器件和设备,明确系统的全部技术参数,完成实用系统的集成。

虽然光纤通信系统的形式多样,但在设计时,不管是否有有成熟的标准可循,以下几点是必须考虑的:①传输距离。

②数据速率或信道带宽。

③误码率(数字系统)或载噪比和非线性失真(模拟系统)。

下面分别介绍模拟光纤系统和数字光纤系统的设计。

模拟光纤通信系统多采用副载波复用技术,主要指标有:载噪比CNR(Carrier Noise Ratio)、组合二阶互调失真CSO(Composite Second Order Intermodulation)和组合三阶差拍失真CTB(Composite Triple Beat)。

后两项指标针对多路信道复用的使用情况。

对于模拟的HFC网的设计,主要需要考虑系统的CNR、CTB、CSO指标,其传输距离主要受限于链路的损耗。

在模拟的HFC网中,EDFA的引入可以延长传输距离且对CTB和CSO等非线性指标没有多大的影响,但对CNR影响较大,在系统设计时重点考虑。

基于ARINC818视频传输系统的设计

基于ARINC818视频传输系统的设计

基于ARINC818视频传输系统的设计
随着航空事业的发展,飞行器的内部、外部实时情况的监视系统也成为了必不可少的装备。

传统的视频传输系统通过模拟信号来传输视频信号,但是这种传输方式存在着信号干扰、失真和限制传输距离短等缺点。

因此,基于ARINC818视频传输
系统的设计得到了广泛关注。

ARINC818是由航空电子工业协会(ARINC)制定的一种数字视频传输协议,通过Fibre Channel的高带宽和低延迟的优势,成功地优化了视频信号传输系统。

在这种协议下,视频信号将被数字化,并被打成多路信号,然后通过光纤进行传输。

基于ARINC818视频传输系统的设计可以迎合现代飞机对视
频信号传输安全高效的需求。

通过该系统,视频信号在数字方式下进行传递,避免了传输过程中由于信号干扰而导致的信号失真情况。

另外,它具有高速传输、低延迟和低功耗等性能特点,确保了传输质量和效率。

基于ARINC818视频传输系统的设计还可兼顾视频传输的安
全性需求,充分满足了飞机内部和外部监视系统的实时监测和数据录制的要求。

除此之外,该系统还能兼顾使用设备的兼容性,以支持更加方便的兼容性,减少资源浪费。

总之,基于ARINC818视频传输系统的设计将为现代飞机的
视频监视系统提供高质量、安全、可靠的数据传输,对于提升飞机的实时监视能力有着十分重要的作用。

高速光纤通信技术

高速光纤通信技术
发展趋势
未来光纤通信技术将朝着更高速率、更大容量、更长距离的方向发展,同时还将 与5G、物联网等新兴技术相融合,推动通信行业的快速发展。此外,光纤到户、 光纤到桌面等应用也将逐渐普及,为人们的生活带来更多便利。
02 光纤传输介质及器件
光纤类型与结构
01
单模光纤
芯径较小,仅允许单一模式的光波传输,适用于长距离、大容量的通信
宽带接入
通过光纤到户(FTTH)等方式, 提供高速、稳定的宽带接入服务。
业务融合
支持语音、数据和视频等多种业务 的融合传输,满足用户多样化的需 求。
网络安全
采用先进的光纤通信加密技术和安 全机制,确保用户信息的安全传输。
数据中心内部互联方案
高速互联
采用高速光纤通信技术,实现数 据中心内部服务器、存储设备和
传输距离远
由于光的传输衰减小,光 纤通信可实现长距离的传
输,且无需中继器。
抗干扰能力强
光纤通信不易受到电磁干扰 和射频干扰的影响,保证了
传输的稳定性和可靠性。
安全性高
光纤通信采用光信号传输 ,不易被窃听和截获,具
有较高的安全性。
发展历程与趋势
发展历程
光纤通信技术的发展经历了多模光纤、单模光纤、波分复用技术等阶段,传输速 率和传输容量不断提升。
04 高速光纤通信网络应用
长距离干线传输网络
高速大容量传输
采用先进的光纤通信技术 和高性能光电器件,实现 长距离、大容量的信息传 输。
灵活的网络架构
支持多种拓扑结构和保护 方式,提供灵活的网络扩 展和升级能力。
高效的网络管理
采用智能化的网络管理系 统,实现网络的实时监控、 故障定位和性能优化。
城域网和接入网应用

高速Cameralink图像数据光纤传输系统设计

高速Cameralink图像数据光纤传输系统设计

10 3 , hn ; . a u t c o l fh hn s admyo c n e , e ig10 3 , hn ) 30 3 C ia 2 Grd aeSh o eC ieeAc e f i cs B Un 0 0 9 C ia ot Se
Ab ta t C meaik itr c sc re t h i n u ta i tlc mea i g up titr c . sr c : a r n ne a e i u rnl te man id s ildg a a r ma eo tu nef e l f y r i a
e l k 口光纤传输 系统 的研究 还较少。本文对 ri 接 an C e i 图像数 据光纤传 输系统 进行 了深入研 m a k a rn l
究, 并已应用于实际工程 中, 取得了 良好的效果 , 解
关键词 :Cm r i 接 口;光纤 ;光线传输 a e lk an
De in o i e r n m iso y tmr c m r ln
i t ra e sa d r ne fc tn a d
( . 中国科学院长春光学 精密机械 与物理研究所 , 1 长春 103 ; 3 0 3
2 .中国科 学院研究 生院 , 北京 1 09 0 3) 0

要 :Cm r i 接 1 目前工业数字相机的主要图像输 出接 口。但 受传输距 离限制 ,在远程 a e lk 2 an 是
视频 网络 中,图像数据一般 以光信号传输。针对 C m r i a e lk接 口相机在光纤网络中应用的这一具 an 体 问题 ,对 C m ri 接 口光纤传输 系统进行 了 究。设计的传输 系统可兼容多种像素时钟的相 a e lk an 研 机 ,最高传输带宽达到 19 G / ,可满足 12 2 相机 10帧/ .2 bs 04x 04 1 0 秒拍摄频率下的数据量要求。

高速公路视频监控系统建设方案

高速公路视频监控系统建设方案

高速公路视频监控系统需求方案第一章概述及需求分析 (3)1.1概况 (3)1.2设计原则 (4)1.3总体目标 (4)1.4高速公路视频监控系统现状分析 (5)1.5需求理解 (5)第二章视频监控系统总体设计 (7)2.1数模结合视频监控系统 (7)2.2全数字视频监控系统 (9)2.3系统比较 (12)第三章数模结合视频监控系统详细设计 (13)3.1图像采集 (13)3.2压缩编码 (16)3.3传输系统 (18)3.4存储系统 (25)3.5显示系统 (27)3.6省监控总中心 (28)3.7路段监控分中心 (29)3.8系统特点 (30)3.9设备选型及产品参数 (31)第四章全数字视频监控系统详细设计 (33)4.1图像采集 (33)4.2压缩编码 (36)4.3传输系统 (38)4.4存储系统 (43)4.5显示系统 (47)4.6省监控总中心 (48)4.7路段监控分中心 (49)4.8系统特点 (50)4.9设备选型 (51)第五章附录..................................................................................................... 错误!未定义书签。

5.1XXXX简介 .............................................................................. 错误!未定义书签。

5.2成功案例................................................................................... 错误!未定义书签。

5.3系统比较................................................................................... 错误!未定义书签。

高速公路视频传输系统方案设计探讨

高速公路视频传输系统方案设计探讨
板 I/ O M 接 口输 出 到 服 务 器 进 行 视 频 存 储 。 O IO
厂 __ ]
像的监控 任务 ,所 以基 本使 片 的是传 统的模 拟 图像 光端机 + j
视 频 切 换 矩 阵 的 视 频 传 输 方 式 。 随着 高 速 公 路 的
联 网收费和 联网监控 的实施 ,在一些 较长 的路 段 以及从路段 分 中心 向省 中心提 出 了传 送 图像 的需 求 ,单纯 的模 拟光端 机 由于传 输距离 较近 、 占用
的发展方 向,并有效解 决高速 公路应用需求 。
收 费 视 频 传 输 系 统 构 成 图
◆互通 区及特大桥监 控外场 图像
( 于H 2 4 基 .6 )全光数 字化视频 传输 技术方案
与传 统监 控 的组 成 类似 ,全 光 视频 综 合接 人 系统 包括
前端 单 元 的 信 息 采 集 ,综 合 业 务 接 人 中 心 平 台单 元 , 以及 存
控 摄像机视频信 号和 云台控 制信号直接 接入远端综合 接人设
备 的BNC视频接 I和RS 2 2 4 2 4 5 制 口,所有的信号 : 1 一 3 / 2 / 8控 现场直接编码 后 ,通过单模 光纤组成 的 自愈环 网传 输至就近 通信 站 ,与站端的本地 节点接入 设备的光 口相连。 本地 节点接入设备 通过 内置 的解码板输 出模 拟视频进入
网口连接 到本地节 点设备上 ,对收费 站管辖 内的收费 图像和
监 控 外 场 图像 进 行 管理 、 配 置 和 调 度 。
外音频进行接 人 ,接入设 息业 璺 2・0 国 信产IA 01 交 ≯ 0 8 0
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高速视频信号的光纤传输系统设计2007-10-17 14:36摘要:针对1000帧/秒高速摄影传输系统需实现数据输出速率600MBps的长距离传输难题,提出了采用CIMT编码方式的光纤数字化传输设计方案。

整个系统主要包括数字信号的多路复用、解复用以及PCI数据传输卡三部分。

详细阐述了系统的原理及硬软件实现方法,设计实现了两路高速视频数字化信号的15公里远距离传输和计算机实时显示。

高帧频的视频信号不同于普通视频信号,如果采用模拟信号方式传输,它的模拟带宽达到了几十兆甚至一两百兆,这样很难实现远距离传输。

而光纤传输容量大、质量高和不易受干扰等特点,在高速数字传输系统中得到了广泛应用。

目前国内外针对普通视频信号的光纤传输系统已相当多[1,5],而对非标准的高帧频视频信号光纤传输系统少有报道,特别是两路或多路高帧频视频的单根光纤传输实现则未见报道。

在本文中需要实现两路256×256像素每秒1000帧高速视频信号远距离传输。

对于高帧频摄像机,由于它帧频很高,通常采用多路并行的信号输出方式降低数据率,最后通过复用合成为视频信号[2]。

为实现远距离传输,文中提出采用数字光纤的复用、解复用和计算机PCI 技术实现两路高帧频视频设备产生的15MBps×40路数字信号的传输与视频信号的合成及计算机实时显示。

1 系统原理和结构高速视频信号的光纤传输系统主要包括复用、光发射、光接收、解复用、控制电路和PCI传输接口等部分。

图1为系统光发射部分工作原理图。

从高速视频采集获得的40路15MBps的数据首先经过XC9572内的2:1复用,形成20路30MBps的二级复用数据提供给HDMP-1022,由其完成信道编码,转换成600MBps的PECL串行数据,驱动光发射模块,完成数据的光纤发射。

图2为光接收部分原理图。

解复用芯片HDMP-1024从光纤接收模块接收到的600MBpsPECL数据中提取出20路的并行数据和30MHz的时钟信号,再由XC9572完成二级解复用,同时也为FIFO及PLX9052组成的PCI传输卡提供时序信号,计算机通过PCI总线获得实时高速视频采集数据,并予以显示和处理。

2 硬件设计系统的硬件设计主要包括光纤传输单元、PCI传输单元和控制单元三部分。

2.1 数字光纤传输单元设计数字光纤传输单元主要完成串并行数据的复用与解复用功能。

设计中采取数据通信中的CIMT(Conditional-Invert Master Transition)信道编码方式对数据进行编码。

图3显示CIMT码的格式。

CIMT码有三种帧形式:数据帧、控制帧和填充帧。

数据帧和控制帧的格式如图3(a)所示,可以发送任意需要传送的数据和控制信息,每一帧都以C-Field(Coding Field)开始,其后接着D-Field(Data Field)。

其中D-Field组成的数据位可以是十六位或二十位,本系统采用二十位数据;控制位(C-Field)由四位数据码组成,接收端可以此提取并锁定数据的类型与状态。

填充帧是在发射端没有数据信号时以及发射端和接收端建立连接时产生。

在三种帧的主瞬变点处是接收端恢复时钟信号的参考点。

本系统中选用Aglient公司的HDMP-1022和HDMP-1024作为CIMT码的复用与解复用主要芯片,HFCT-5208作为光发射和光接收器来实现点对点的光纤传输设计。

在光发射端设计中采用HDMP-1022的Double-Frame模式实现40路数据的传输,通过二级复用扩展其并行数据的容量为40路。

数据在同一时钟控制下同时被复用成一路的高速信号,同时生成另一路按位取反的信号,最后通过其CIMT编码器输出推动光发射器。

图4为以Double-Frame方式复用发射的时序图。

其中CLOCK(15MHz)是单路数据采集时钟,FLAG表示奇偶场,CAV和DAV表示数据帧和控制帧的控制位,C0~C39表示输入的40路信号,D0~D19是CIMT码的D-Field数据,STRBOUT(30MHz)为芯片锁相后的倍频时钟。

在光接收端部分光接收器将获得的光信号转变为高速电信号并发送给HDMP-1024,由它解复用后提取参考时钟信号STRBOUT(30MHz)、数据信号C0~C39,以及其他的状态控制信号和数据时钟RCLK(15MHz)。

图5为Double-Frame光接收端时序图。

2.2 PCI传输单元设计为实现高速视频信号的实时记录,设计中利用了PCI总线技术,PCI控制芯片采用PLX9052,它与FIFO相结合可以实现最高数据传输速率120MBps数字量输入。

PLX9052符合PCI2.1规范,支持低成本从属适配器。

内部包括一个64字节的写FIFO和一个32字节的读FIFO,通过读写FIFOs,可实现高性能的突发式数据传输;其局部总线与PCI 总线的时钟相互独立,局部总线的时钟频率范围为0~40MHz,PCI的时钟频率范围为0~33MHz;可以通过串行EEPROM提供PCI总线和局部总线的部分重要配置信息。

PLX9052支持突发式内存映射传输和单周期的内存或I/O映射传输,利用32字节的直接从设备读FIFO和64字节的直接从设备写FIFO,映射在PCI内存和I/O空间中的地址由PCI基址寄存器设置。

而且,局部映射寄存/b器允许将PCI地址空间转换为局部地址空间。

图6是PLX9052与FIFO 相互连接的电路图,FIFO采用IDT公司的IDT72205。

2.3 控制单元设计整个设计的时序控制单元均由CPLD完成,在光发射端主要提供40路信号的2?押1复用、数据的锁存及系统工作的时序信号;在光接收端主要为解复用、FIFO和PLX9052提供相应的时序逻辑。

本设计选用Xilinx公司的XC9572作为控制单元的核心芯片,结合它的在线编程功能,完成整个系统的时序调试与设计。

结合Verilog语言与原理图(sch)方法,较好地实现了整个系统时序的设计。

以下是40路数字信号8?押1复用Verilog语言设计代码。

Module parrelserial (Data, clock, EN, OutData);input [0:8] Data ;input clock ;input EN;output OutData ;reg [0:8]Data;reg [0:3]count;reg OutData;always @(posedge clock)beginif(EN)count=0;elsebeginOutData=Data[count];count=count+1;if(count>8)count=0;endendendmodule3 软件设计整个系统软件主要包括PCI传输单元的驱动程序和系统应用程序设计。

Windows下的PCI驱动程序不仅仅包括物理设备的驱动程序,也包括为文件系统等非物理设备编写的虚拟设备驱动程序。

在设计中主要针对Windows2000下PCI驱动程序设计。

由于Windows 2000禁止用户模式的程序访问I/O端口(Windows 95/98则允许用户程序直接访问I/O端口),直接控制物理设备的驱动程序均为内核模式。

而本设计的PCI驱动程序要求对各种硬件资源访问,所以应该选择工作在零级的驱动程序模式。

开发设备驱动采用的主要开发工具是JUNGO公司提供的软件包Windriver。

这个软件包提供开发PLX9052有关设备的文档、编译需要的头文件和库文件、调试工具和程序范例。

利用其内部定义的可以调用的系统底层服务,如DMA服务、中断服务、内存管理服务、可安装文件系统服务等,结合VC++完成整个PCI设备驱动程序。

本设计包括以下几个方面:(1)PCI设备初始化PCI设备驱动程序首先实现识别PLX9052器件、寻址PLX9052器件的资源和对PLX9052器件中断的服务。

主要调用Windirver软件包内以下函数:WD_Open(hWD);PCI_Get_WD_handle(&hWD);PLX_LocateAndOpenBoard(0x10b5, 0x9052, UseInt);(2)PCI端口地址操作PCI总线是32位的总线标准,在进行I/O操作时通常要进行双字(DWORD)操作,而在Windows 2000下,系统不允许处于优先级3的用户程序和用户模式驱动程序直接使用I/O指令。

任何对I/O的操作都需要借助内核模式驱动来完成。

笔者主要调用Windirver软件包内两个函数来完成。

IO_ReadByteString(DWORD dwIOAddr, PBYTE pBuf, DWORD dwBytes);IO_WriteByteString(DWORD dwIOAddr, PBYTE pBuf, DWORD dwBytes);(3)内存的读写PLX9052与计算机进行数据通信主要采取DMA方式,在Windriver中提供了相应内存读取两个函数,通过对它的调用可实现PLX9052与计算机内存的数据交换。

IO_Read32BitRegister(DWORD dwAddr);IO_Write32BitRegister(DWORD dwAddr, DWORD dwData)?鸦整个系统的应用程序研制都基于微软公司的VC++开发设计,可用于Windows 2000 操作系统下。

整个光纤传输系统利用复用、解复用,结合PCI技术实现了高速视频数字化信号远距离传输及控制、实时显示等功能,传输距离15km,可记录数据量为128K字节。

目前已将设计用到相关的测试项目中,并将进一步改进扩大数据的容量及稳定性。

参考文献1 Asada, Hideyuki Yamada, Takashi Rabou. Optical fiber digital transmission of multiplexed video and audio signals suitable for multimedia applications[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics. 1998; 44(2): 273~2792 P.A.Levine,D.J. Sauer,F.V.Shallcross et al. High Frame Rate Multi-Port CCD Imager and Camera[J].SPIE,1992; 1952:257~2673 Aglient Technology Inc. Low Cost Gigabit Rate Transmit/Receive Chip Set With TTL I/Os[M]. 20024 PLX Technology Inc. PCI 9054 Data Book V2.0[M].19995 刘颖,王春悦. 数字通信原理与技术[M].北京:北京邮电大学出版社,20026 张宝富,刘忠英.现代光纤通信与网络教程[M].北京:人民邮电出版社,2002雷达技术的不断发展,需要对大容量的数据进行实时的处理,这就对通信速率提出了很高的要求。

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