Оптический сигнал и его обработка.Цифровые волоконно-оптические системы передачи. Аналоговые волоконно-оптические системы передачи.

Этот метод иллюстрирует рис. 1.7. На исходную непрерывную функцию, представляющую аналоговый сигнал, накладывают ступенчатую функцию. Значения этой ступенчатой функции меняются на каждом шаге квантования по времени Ts на величину δ. Замена исходной функции на эту дискретную, ступенчатую функцию интересна тем, что поведение последней носит двоичный характер. На каждом шаге значение ступенчатой функции либо увеличивается на δ, будем представлять этот случай 1, либо уменьшается на δ – случай 0. Внизу рис. 1.7 показан оцифрованный вид этой функции.

Рис. 1.7 – Дельта-модуляция

        Процесс передачи при использовании Дельта модуляции организован следующим образом. В момент очередного замера текущее значение исходной функции сравнивается со значением ступенчатой функции на предыдущем шаге. Если значение исходной функции больше, передается 1, в противном случае – 0. Таким образом, ступенчатая функция всегда меняет свое значение.
У метода Дельта модуляции есть два параметра: величина шага δ и частота замеров или шаг квантования. Выбор шага δ – это баланс между ошибкой квантования и ошибкой перегрузки по крутизне. Когда исходный сигнал изменяется достаточно медленно, то возникает только ошибка квантования, чем больше δ, тем больше эта ошибка. Если же сигнал изменяется резко, то скорость роста ступенчатой функции может отставать. Это вид ошибки растет с уменьшением δ.
Положение можно улучшить, увеличив частоту замеров, но это увеличит битовую скорость на линии.
Рассмотрим передачу аналоговые данные – аналоговый сигнал.
Анализ этого случая начнем с того, где может возникнуть потребность в такого вида преобразованиях. Аналоговая модуляция цифровых данных возникает там, где нет цифровых каналов. Цифровое кодирование аналоговых данных возникает тогда, когда есть цифровые каналы. Где возникает потребность передавать аналоговые данные с помощью аналоговых сигналов?
Прежде всего, такая потребность возникает при использовании радио каналов. Если передавать аудио информацию в голосовом диапазоне (300 – 3000 Гц), то потребуется антенна диаметром в несколько километров. Модуляция, т.е. объединение исходного сигнала m(t) и несущей частоты fc , позволяет нужным образом изменять параметры исходного сигнала и, тем самым, упростить решение ряда технических проблем. Кроме этого, модуляция позволяет использовать методы мультиплексирования или уплотнения.
Три способа модуляции для передачи аналоговых данных в аналоговой форме показаны на рис. 1.8. Это амплитудная модуляция, частотная и фазовая.

Рис. 1.8 - Три способа модуляции для передачи аналоговых
данных в аналоговой форме

Широко распространенным случаем аналоговой модуляции является метод квадратичной амплитудной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Именно этот метод используется в асимметричных цифровых линиях – ADSL. Метод QAM – это комбинация амплитудной и фазовой модуляций. Идея этого метода состоит в том, что можно по одной и той же линии послать одновременно два разных сигнала с одинаковой несущей частотой, но сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90º. Каждый сигнал генерируется методом амплитудной модуляции.
Итак, как аналоговые, так и цифровые данные могут кодироваться как аналоговым, так и цифровым сигналом. Конкретный выбор зависит от специфики конкретного приложения и имеющихся технических средств преобразования и передачи сигналов.
Передача цифровых данных с помощью цифровых сигналов в простейшем случае осуществляется за счет сопоставления двоичной 1 определенного уровня потенциала, а двоичному 0 – другого уровня. Более изощренные способы кодировки позволяют повысить эффективность передачи, за счет изменения спектра сигнала и самосинхронизации приемника и передатчика.
Передача цифровых данных с помощью аналоговых сигналов используется при наличии аналоговых каналов для передачи данных. Основными методами являются амплитудная модуляция, частотная и фазовая. С целью увеличения битовой скорости применяют комбинации этих методов.
Аналоговые данные, также как аудио или видео, кодируются цифровым сигналом для передачи по цифровым каналам, поскольку эти каналы обладают рядом преимуществ, по сравнению с аналоговыми. Наиболее распространенными методами являются методы импульсно кодовой модуляции и Дельта модуляции.
Аналоговые данные передают с помощью аналоговых сигналов, изменяя полосу частот так, чтобы можно было бы воспользоваться имеющейся средой передачи данных. Основными методами здесь являются методы частотной, амплитудной и фазовой модуляции, а также их комбинации, например, квадратичная амплитудная модуляция.








Заключение

Разработчики и конечные пользователи систем безопасности, интеграторы и установщики оборудования должны тщательно обдумать и взвесить, какие способы передачи сигнала им требуются с учетом функциональных возможностей камер видеонаблюдения.
В то время как продолжается переход от аналогового к цифровому видеонаблюдению, надежная передача видеосигнала остается ключевым требованием. Однако традиционные технологии, такие как передача сигнала через коаксиальный кабель, имеют ограниченную надежность. Во многих устаревших системах видеонаблюдения изображение с камер на устройства мониторинга и регистрации передается по коаксиальному кабелю. Однако этот метод не позволяет передавать сигнал на большие расстояния – он ослабевает и сопровождается помехами.
В сетевых, цифровых и IP-технологиях применяются кабели категории Cat 5/ UTP (Unshielded Twisted Pair, неэкранированная витая пара) и высокоскоростные сети Ethernet, позволяющие передавать цифровое изображение по протоколу IP. В некоторых системах определенную роль играют технологии беспроводной передачи данных — радиочастотные, микроволновые, WiFi и узловые сети. Большинство проектов сетей видеонаблюдения на предприятиях не являются полностью беспроводными. Скорее, эти технологии применяются там, где возникают сложности географического или функционального свойства. При использовании волоконно-оптических технологий, устойчивость кабелей к помехам означает повышенную внутреннюю безопасность системы, передачу сигнала на большие расстояния и огромную пропускную способность канала.
Возвращаясь к передаче видеосигнала, важно отметить практические различия между способами передачи. Конечные пользователи систем безопасности, разработчики, системные интеграторы и установщики оборудования должны тщательно обдумать и взвесить, какие способы передачи видеосигнала им требуются, учитывая функциональные возможности камер наблюдения, в свете следующих факторов:
Максимальная длина трассы кабеля;
Требуемая мощность;
Аспекты установки;
Время установки;
Качество видео;
Интеграция с другими системами;
Стоимость.



















Список использованных источников

Баскаков, С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2006. – 462 с.
Информационные технологии в радиотехнических системах // Под ред. И. Б. Федорова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 768 с.
Качанов, В. И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс. Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2005. – 432 с. (Высшее образование).
Морозов А. Я., Савельев В. Н. Прием и обработка сигналов. Конспект лекций: Учебное пособие. – Н. Новгород: Издательство. ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2006. – 88 с.
Нефедов, В. И. Основы радиоэлектроники и связи. – М.: Высшая школа, 2007. – 510 с.
Преображенский, А. В. Формирование и передача сигналов. Конспект лекций. Учебное пособие. Н. Новгород: изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. - 89 с.
Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебное пособие / под ред. Иванова В.И. – М: Горячая линия – Телеком – 2003.

Преображенский, А. В. Формирование и передача сигналов. Конспект лекций. Учебное пособие. Н. Новгород: изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. - 89 с.
Баскаков, С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2006. – 462 с.
Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебное пособие / под ред. Иванова В.И. – М: Горячая линия – Телеком – 2003.
Нефедов, В. И. Основы радиоэлектроники и связи. – М.: Высшая школа, 2007. – 510 с.
Морозов А. Я., Савельев В. Н. Прием и обработка сигналов. Конспект лекций: Учебное пособие. – Н. Новгород: Издательство. ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2006. – 88 с.
Информационные технологии в радиотехнических системах // Под ред. И. Б. Федорова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 768 с.
Качанов, В. И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс. Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2005. – 432 с. (Высшее образование).















4