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AV系统设计中,如何设计光纤系统?

2021-06-20 马开春 依马狮视听工场


面对日新月异的视音频技术发展,我们在 AV 系统设计过程中,以下几个步骤是我们需要重点考虑的问题。

系统需求评估

首先我们需要评估并确定AV系统的系统需求,从而来确定采用同轴电缆、双绞线电缆弈或光纤技术。以下几个问题会帮你做出决定。

(1)系统是否需要支持HDMI 2.0 标准的4K/60 18Gbps

 专业音视频领域的音视频分辨率纷繁众多,目前业界主流的最高分辨率为 HDMI 2.0 标准的 4K/60 18Gbps HDMI/DP 信号。您可以从系统所配备的信号源和显示终端上了解到该参数。在像素对像素无延迟传输18Gbps AV信号方面,光纤技术是目前业界唯一能涵盖近、中、远广范围的的解决方案。对于中大型布线系统,要确保高品质的原始图像质量,光纤技术是不二之选。

(2)最远的信号传输距离

我们知道光纤技术的最大优势在传输距离,对于大型场馆、校园、企业和政府设施,通常都需要极大距离地传输AV信号,而且对于布线距离超过 100 米,对信号质量有严格要求的场合,光纤技术也是目前唯一的解决方案。

(3)是否需要多种信号一起传输至远端

目前的光纤技术支持视音频、USB、 控制和3D 同步信号在同一根光纤中进行完整的端到端数字分配及切换,系统中如果存在多种信号远程传输需求,光纤技术亦是首选方案,可大大节省布线和维护成本。

(4)是否考虑未来的系统升级和扩容

视频技术的发展日新月异,8K/10K 已经走入我们的生活,虽然目前我们还很少遇到这样的超高分辨率图像信号,相信不久的将来,随着专业信号源和显示技术的进步,势必会带来新的挑战。 8K/60 信号的带宽已高达 48Gbps,对于专业视音频系统布线要求必将提升至全新高度。因此,在当前的系统设计时,考虑未来的系统升级和扩容势在必行。

(5)信息安全等级

对于一些重要的国防、政府、指挥中心、数据中心项目,视音频信号的安全等级亦分多种,对于信息安全等级划分比较高的涉密场合,光纤技术的高安全可靠性能为这些场合提供无忧的信号传输和分配。

(6)医疗环境的特殊需求

当今的医疗环境为AV专业人员带来了一些独特的挑战和机遇。为了确保患者得到最好的护理,医疗专业人员要求所有医疗成像设备、传输设备和显示器均达到像素对像素图像精度。另外,敏感的电子医疗设备要求 AV 电缆不会产生任何电磁干扰—EMI/RFI 可能会影响医疗数据的准确性。在这些场合,光纤技术亦是唯一的可选方案。

 

信号切换和分配系统

信号切换和分配系统是 AV 系统的核心。光纤信号切换和分配系统的设计与其他类型的AV系统相似,但存在一些重要差异。光纤技术能够在一根光纤上传输音视频、控制、USB、3D同步信号,这将大大简化系统的整体集成,大大节省布线系统。

集中式的矩阵切换系统位于中央控制室,承担起系统内的各路信号路由和分配。AV 信号通过光缆与控制室的大型矩阵切换器相连。矩阵切换器可以配置为多个独立的虚拟矩阵系统,每个虚拟的子矩阵系统可实现本房间内的信号路由。在中央控制室则可监控整个系统的信号和控制路由,大大方便了系统维护和升级。还可根据实际的需求,灵活地进行重新配置,以满足多种需求。

AV系统设计中,如何设计光纤系统?

以大学医院的音视频切换分配系统为例:手术室内的医疗图像通过手术室设备机柜的矩阵切换系统将部分选定的信号发送到中央控制室,然后再分配到报告厅和教室。录播系统则可以放置在中央控制室,实现系统的共享使用。

 

 光纤布线系统

光纤布线在整个光纤系统中至关重要。以下因素是我们做设计时需要特别注意的地方。

(1)光纤种类:多模光纤有 OM1、OM2、 OM3和OM4 多种规格,建议选择性能更高的 OM4 光纤。根据布线环境,选择不同的光缆规格,如室内近距离的护套光缆和骨干布线的铠装光缆。

(2)光纤损耗:光纤的种类确定了光纤线路的损耗,这也是决定信号能传输多远的决定性因素。可以从选择的光纤类型规格书上查询相关参数。

(3)光纤富裕度计算:损耗预算富裕度 = 发送器传输功率 – 接收器最大灵敏度  – 线路总损耗 – 安全值(3dB)。

AV系统设计中,如何设计光纤系统?AV系统设计中,如何设计光纤系统?

保持光纤系统信号的完整性

光纤系统的信号完整性涉及光学和电气性能。在光纤 AV 系统中,视频信号需要在光电和电光之间进行多次转换。保持信号完整性可确保像素对像素的图像质量。以下经验准则可确保光纤系统信号的完整性。

●    保持光纤接头连接断面的干净
●    推荐使用 OM4 光纤新建系统
●    尽量减少端接次数,减少不必要的损耗
●    开启时钟恢复和信号重整功能

光纤系统 信号传输

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