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乘客信息系统全光路传输解决方案

来源:
2017/09/27 09:56
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  全光路传输方案

  1. 背景概述

  传统的信号传输模式(HDMI光路传输),在远程传输时,普通的HDMI线材在远程传输中会发生信号衰减、延时,会造成图像的失真。且HDMI信号的有效传输距离较短,所以采用HD-SDI全光路传输能够有效的提升系统的稳定性和可靠性。

  HD-SDI全光路传输方案,采用国际标准接口,可以直接将光信号从车站机房直接传输到LCD屏,中间不通过任何有源设备,不需要做任何转换,播放控制器所选用的光模块可传输10km,充分保证了轨道交通车站结构对传输距离的要求。

  HD-SDI光接口卡嵌入LCD显示屏,并通过80Pin接口从显示器取电和输出音视频信号,不需要外置电源供电。既简化了车站子系统架构,又提升了车站子系统可靠性。

  随着接口技术的不断发展,LG、NEC、Philips、松下、BOE等国际知名品牌都推出了集成SD/HD-SDI接口技术的显示终端,并且该接口技术可适用于电信号和光信号两种形式。

  2. 传统信号传输方案(HDMI光路传输)与SD/HD-SDI传输分析

  2.1. HDMI光路传输

  HDMI信号的有效传输距离为2~5米,在长距离传输的环境中需要使用光纤信号作为辅助传输途径之一,即采用HDMI信号与光纤信号相互补充的方案实现长距离传输。

  因此,HDMI传输方案是一个电-光两种信号方式相结合,相互补足的传输方案,同样涉及到信号转换分配器。

  HDMI光路传输的系统模型如下:

 

  HDMI传输示意图

 

  2.2. SD/HD-SDI光路传输

  在行业通用标准中,SD/HD-SDI除了电信号以外,同样存在光信号形式。因此,在距离超长的环境下,可以采用SD/HD-SDI光信号形式传输至显示终端,经由信号转换分配器将SD/HD-SDI转换为HDMI或分量视频信号最终接入显示终端。

  同时,在传输线路的敷设方面,通常采用星形走线方式,而非传统的信号级联方式。通过无源光分路器件将SD/HD-SDI光路信号实现多路输出。星形走线方式的优点在于提高了传输线路的可靠性,不会因为主干线路上的故障而导致系统瘫痪。

  SD/HD-SDI光路传输的系统模型如下:

 

  SD/HD-SDI光缆传输示意图

  2.3. 总结

  上诉两中传输方案中,在视频的传输过程中均存在有源的信号转换设备,在项目大规模部署时,会存在大量的故障节点,降低了系统的可靠性,增加了项目后期的维护难度。

  3. 全光路视频传输方案

  3.1. 全光路视频传输方案

  结合显示终端SD/HD-SDI数字化接口技术的普及,北京冠华天视公司结合自身的广电技术优势以及多个轨道交通实际项目经验,提出了全光路的视频传输解决方案。

  全光路视频传输方案中,播放控制器以光路形式输出SD/HD-SDI信号,该路信号直接接入LCD显示屏内。借助光路信号特性,该方案可以传输10公里以上的超长距离。

 

  全光路传输的系统模型如下:

 

  全光路传输示意图

 

  由此可以看出,全光路传输的示意图中没有使用信号转换分配器设备,信号传输链路较为干净简洁。

 

  3.2. 具备OPS卡接口的显示终端

  OPS光接口卡解决了LCD显示屏的光纤接收问题。我司的OPS光接口卡(型号:FB-S101)是在地铁乘客信息系统多年实践经验后,根据地铁乘客信息系统的实际情况,自主研发设计的、专门为地铁乘客信息系统服务的视频接口卡。

 

  OPS 光接口卡

  FB-S101体积小巧,可嵌入显示屏安装。采用标准的OPS协议,可以与飞利浦、松下、LG、NEC、AOC、BOE、唯瑞、索嘉等具有标准OPS接口的显示屏配合使用。

  光接口卡嵌入LCD显示屏,并通过80Pin接口从显示器取电和输出音视频信号,不需要外置电源供电。既简化了车站子系统架构,又提升了车站子系统可靠性。

 

  HD-SDI光接口卡嵌入LCD屏

  3.3. 优势分析

  3.3.1. 减少故障节点隐患

  面对轨道交通乘客信息系统的大规模信号传输、无人值守、现场环境恶劣等实际情况,从工程设计和实施角度上看,不可避免需要考虑到“故障节点”这一影响系统运行的因素。

  传统传输方案比全光路传输方案多了一套信号转换分配器,因此在实际运行中也多了一个隐患的故障节点,如下图:

 

  从故障节点的角度看传统传输方案

  虽然信号转换分配器发生故障的几率与生产工艺、制造质量有关,但从系统设计的角度上看却是一个不可忽视的因素。将这个发生几率放到一个庞大的系统中,几率也将随之放大,如下图:

 

 

  在整体系统中,故障节点的影响

  而在全光路传输方案中,由于省去了信号转换分配器这一中间环节设备,也就减少了设备故障发生的几率。

  采用全光路传输方案的系统设计模型如下:

 

  整体系统中全光路传输方案消除了故障节点

  综上所述,全光路传输方案能够有效的提升系统的稳定性和可靠性。

  3.3.2. 超长距离传输

  随着我国轨道交通建设的规模不断扩大,车站建筑的空间距离也随之扩大,从通信设备室到站厅、站台等公共区域的单级布线距离逐渐突破了原有的150米极限。

  采用单模光缆进行视频信号传输,有效的解决了传输空间的信号衰减限制,为地铁换乘站、商圈站等特殊大规模车站的乘客信息系统建设提供了有效的解决手段。

  同时,也为车站出入口显示屏、车站户外显示屏等一些非典型显示方式提供了强有力的技术支持,增强了轨道交通内信息显示的多样性和视觉效果。

  3.3.3. 抗干扰和避免雷击

  在传统信号传输解决方案中,信号转换分配器上的外壳、BNC连接器等元器件都需要考虑金属材质所带来的电磁干扰、雷击等实际环境因素带来的影响。

  采用全光路传输方案后,由于省去了信号转换分配器设备,加之所采用的单模光缆传输材料(主要材质为玻璃),可以有效的避开了电磁、雷击等弱点通信系统所必需考虑的安全隐患,提高了系统的安全性。