CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии - Владо Дамьяновски

Приведем для иллюстрации значение типичного ослабления сигнала в многомодовом оптоволоконном кабеле 62.5/125 мкм с источником света 850 нм — оно составляет менее 3.3 дБ на километр. Если с этим же стекловолокном использовать источник в 1300 нм, то ослабление составит менее 1 дБ. Следовательно, можно получить большую протяженность линии с тем же оптоволоконным кабелем, лишь заменив источник света. Это особенно полезно в случае аналогового сигнала, каковым и является видеосигнал.

Если с кабелем 62.5/125 мкм использовать источник 850 нм, то можно протянуть линию, по меньшей мере, на пару километров, чего обычно вполне достаточно для системы видеонаблюдения. Большую протяженность можно получить, если использовать многомодовое волокно с плавным профилем, а если при этом взять еще и источник 1300 нм (вместо 850 нм), то линия может стать еще длиннее.

Самая длинная линия связи получится с одномодовым оптоволоконным кабелем и источниками света в 1300 нм и 1550 нм.

Типичное ослабление для источника 1300 нм составляет менее 0.5 дБ/км, для 1550 нм — менее 0.4 дБ/км.

Пассивные компоненты

Кроме вышеупомянутых фотодиодов и детекторов, которые относятся к активным устройствам, в системах волоконной оптики используются и пассивные компоненты.

Это:

— Спайки: постоянное или полупостоянное сращение волокон.

— Разъемы: позволяют повторно подсоединять или отсоединять кабели.

— Ответвители (coupler): устройства, распределяющие оптическую мощность между двумя или более волокнами или наоборот, объединяющие оптическую мощность нескольких волокон в одно.

— Коммутаторы: устройства, перераспределяющие оптические сигналы под ручным или электронным контролем.

Сращивание оптических волокон сваркой

Сварное соединение волокон часто осуществляется под микроскопом. Результат обычно получается хорошим, но оборудование может оказаться очень дорогим.

Процедура сращивания (сварка) оптических волокон состоит из очистки волокна, расщепления и помещения двух волокон в монтажный блок.

Точность позиционирования улучшается, если использовать микроскоп, который обычно является частью устройства. После выравнивания положения волокон, они свариваются при помощи дугового разряда. Этот процесс отслеживается, и если соединение получилось неудовлетворительным, то процесс повторяется.

Потери в местах сращивания невелики и обычно составляют порядка 0.1 дБ.

Рис. 10.44. Оборудование для сварки волокна

Рис. 10.45. ST-разъем и точка

Механическое сращивание

Пожалуй, это наиболее распространенный метод сращивания волокон, так как при этом используются недорогие инструменты, а результат получается довольно неплохим.

Волокна выравниваются механическим образом относительно поверхности и (обычно) «сажаются» на эпоксидную смолу. Результат не столь хорош, как при сварке, но может быть довольно близок. Но главное, что оборудование для механического сращивания стоит не так дорого.

Потери при хорошем механическом сращивании лежат в пределах 0.1–0.4 дБ.

Два основных принципа механического сращивания:

— Использование V-образной канавки

— Выравнивание осей.

Оба принципа показаны на рис. 10.46.

Рис. 10.46. Механическое сращивание

Чтобы соединение было хорошим, оптоволоконный кабель должен иметь хорошую концевую заделку — это все же самая трудная часть в прокладке стекловолокна. Здесь нужна высокая точность, терпение и немного практики. Любой может научиться делать концевую заделку оптоволоконного кабеля, а если установщики системы не имеют опыта работы с волокном, то можно пригласить специалистов, которые поставят нужные разъемы, заделают кабель и проверят его. Последнее — это самое главное мероприятие при установке оптоволоконного кабеля для систем видеонаблюдения.

Мультиплексоры в волоконной оптике

Мультиплексоры в волоконной оптике отличаются от ранее описанных видеомультиплексоров. Мультиплексоры в волоконной оптике объединяют несколько сигналов в один, таким образом используя один волоконный кабель для одновременной передачи нескольких сигналов реального времени. Они особенно практичны в системах с недостаточным числом кабелей (по сравнению с количеством телекамер).

Существует несколько типов волоконных мультиплексоров. Самое простое и наиболее приемлемое (по средствам) мультиплексирование оптической передачи — это использование устройств спектрального разделения (WDM, wavelength division multiplexing). Эти устройства передают оптические сигналы от одного или нескольких источников, работающих на различных длинах волн, по одному кабелю. Такая передача становится возможна благодаря тому, что световые лучи различных длин волн не взаимодействуют (не пересекаются) друг с другом. Таким образом повышается пропускная способность кабеля, а в случае необходимости возможна также и двунаправленная передача данных.

Частотно-модулированное частотное мультиплексирование (FM-FDM, frequency-modulated frequency division multiplexing) — это экономически вполне приемлемое средство, достаточно невосприимчивое к шуму и искажениям, с хорошей линейной характеристикой и схемой средней степени сложности. На рынке существует всего несколько марок FM-FDM-мультиплексоров, предназначенных для систем видеонаблюдения. Эти устройства имеют 4, 8 или 16 каналов.

Амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой, частотное мультиплексирование (AVSB-FDM, amplitude vestigial sideband modulation, frequency division multiplexing) — это еще один тип устройств, возможно, слишком дорогих для систем видеонаблюдения, но чрезвычайно привлекательных для абонентского телевидения: с качественной оптоэлектроникой устройство позволяет передавать до 80 каналов.

Импульсно-кодовая модуляция, частотное мультиплексирование (PCM-FDM) — еще один дорогой мультиплексор. Это полностью цифровое устройство, и интерес к нему будет расти вместе с распространением цифрового видео в видеонаблюдении.

Возможны также комбинации этих методов.

В видеонаблюдении чаще используются устройства FM-FDM, позволяющие передавать больше сигналов по одному кабелю. WDM-тип мультиплексирования особенно целесообразен для PTZ или пультов управления с матричным коммутатором. Видеосигналы передаются по раздельным оптоволоконным кабелям (один кабель на телекамеру), и только один кабель использует WDM для передачи управляющих данных в противоположном направлении.

Несмотря на то, что мультиплексирование в волоконной оптике становится все более доступным, следует отметить, что на стадии планирования инсталляции кабеля рекомендуется предусмотреть, по крайней мере, один резервный оптоволоконный кабель в дополнение к рабочему.

Рис. 10.47. Пример FM-FDM мультиплексирования (методом спектрального уплотнения) в волоконной оптике

Оптоволоконные устройства миниатюрны. Внешний диаметр используемого в видеонаблюдении и системах безопасности кабеля составляет всего лишь 125 мкм (1 мкм = 10-6 м). Стекловолокно — материал относительно прочный, но все же легко ломается, если его изогнуть на угол, меньший определенного минимального радиуса. Поэтому характеристики кабеля должны обеспечивать адекватную механическую защиту и ударопрочность, сохраняя минимальный угол изгиба и обеспечивая легкость при укладке и обслуживании кабеля и стабильное качество передачи в течение времени жизни системы.

Общая конструкция может сильно различаться в зависимости от способа прокладки (подводный, подземный, воздушный, кабелепровод), числа каналов и пр. В любом случае кабель включает нечто вроде силовой (несущей) конструкции и жесткую внешнюю оболочку, обеспечивающую механическую защиту и защиту от воздействий окружающей среды.

По конструкции оптоволоконные кабели могут различаться довольно значительно: простой одноволоконный кабель, вставленный в трубку, стержень с пазами (открытый канал), ленточный, с защитным материалом (не обладающим оптическими свойствами).

Обсудим некоторые, наиболее распространенные в видеонаблюдении виды кабеля.

Одноволоконный и двухволоконный кабели обычно включают волокнистую силовую конструкцию (арамидную нить), покрывающую вторичную оболочку. Этот слой защищен пластиковой внешней оболочкой.

Рис. 10.48. Поперечное сечение волоконно-оптического кабеля