感谢特约受访嘉宾：
Extron 市场营销经理（中国区） 张文卿
Kramer（中国区）技术总监 崔鹏
AV信号为什么要通过光纤传输？
多年以来，专业AV信号管理和分配主要依赖HDMI电缆、USB电缆、类别电缆和屏蔽/非屏蔽音频电缆来进行传输。稳定的铜缆让我们从A点到B点甚至更远，如果我们能够将A点和B点之间的距离保持在一个合理的范围，并且我们对带宽要求不高，那么一切都很好。
但是当我们的音视频信号需要传输几百米甚至更远的距离时会发生什么呢？铜缆因为有一定程度的电阻，会逐渐衰减。随着传输信号频率（时钟频率）的增加，电子开始从电缆中心移动到外部，出现“趋肤效应”。
最终，使用中的信号频率变得如此之高，以至于它们完全离开电缆并作为光子在空气中传播，这就是为什么在UHF频率上广播的电视台使用调谐波导将能量从发送器耦合到天线。变速箱更像是一项精心设计的管道工程！传输更像是一项精心设计的管道工程！
我们可以通过将电子转换为光子（即光能）来长距离扩展 AV 信号。但是我们需要一种合适的传输介质来将这些光脉冲从 A 点传送到 B 点。这就是光纤线缆的用武之地：它能够将这些光子以最小的衰减和退化从发送器传输到距离很远的接收器。对原始像素点对点的高质量、无延迟、远距离传输能力，让光纤突破了传统铜缆的带宽和传输距离限制。尤其是在专业视音频领域对高品质图像传输路由的需求下（目前，音视频信号的带宽通常高达 10Gbps，甚至 HDMI 2.0 的4K/60 18Gbps），光纤传输的高容量、低延时特性成了行业追求高品质图像传输的不二之选。
当前，光纤技术支持4K/60视音频、立体声模拟音频、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，在无中继的情况下，传输距离高达几十公里。
AV信号如何通过光纤传输？
如果您需要将HDMI信号延长传输至距离非常远的显示器，假设显示器距离信号源大概 300米。而HDMI本身只能传输大概10至15米，HDBaseT大概可以延长至100米的距离。在无法借助于网络传输的情况下，您该怎么办？
其实很简单，HDMI光纤发送器/接收器套件就可以解决问题。
不管是模拟视音频信号，还是数字视音频信号，其本质均为电信号，要通过光纤进行传输之前，须借助电光转换器，也即我们称之为光纤发送器，将AV电信号转换成光信号，经由转换设备上的激光 SFP+ 模块连接至光纤链路。
同样，在显示端，显示设备上的接口如HDMI、DP等仍均为电信号接口。我们就需要通过光电转换器，也即光纤接收器，将光纤链路上的光信号转换成标准的电信号。AV信号光纤传输的过程也即：电光/光电转换。利用光纤传输的特性，实现电信号的无损长距离传输。我们知道电信号的视音频接口类型有多种，如VGA、DVI、HDMI、DP、SDI等，则对应的光纤收发器亦可根据这些不同的接口类型进行选择。
光纤技术的优势体现在哪些地方？
使用光纤传输有很多优点。
高带宽低损耗：
毫无疑问，光纤传输的高带宽特性是传输视音频信号的最佳途径。相较于铜缆数十倍的传输带宽，在同步传输高带宽的视音频信号时，光纤技术的传输优势凸显。
光纤传输的线路损耗非常小，以目前的单模光纤为例，其每公里的损耗小于0.5dB。低损耗意味着传输距离远。目前的光纤技术可以传输4K/60 18Gbps的HDMI2.0信号至几十公里远的距离，无需中继。
传输安全性高：
光纤传输的安全性体现在其传输介质是光纤，传输内容是光信号，光信号在传输过程中不会受到外界环境的干扰，没有电流本身亦不会产生电磁辐射。在关键的任务应用环境或者对信号的保密性要求比较高的环境，光纤传输无疑是最理想的传输方式。加上设备端的光纤链路中断报警等诸多措施，保证了光纤传输的极高安全性。
无接地回路干扰问题：
它完全不受人为干扰和自然干扰，它也不受接地回路（差分电压）和磁场的影响。传统的铜缆传输，上下游设备的接地点不一定在同一个位置，这将造成设备间因不共地而带来的电位差，或者由于设备接地电阻的不同带来电位差，铜缆的地线将两个不共地的设备连接起来，势必带来额外的电流，造成对信号链路的干扰，引起视频信号抖动、画面撕裂不稳定、音频噪声等各种干扰问题。而光纤传输物理上隔绝了设备间的接地点，很好的避免了因接地回路带来的各种干扰。
光纤线缆占用空间少：
相较于铜缆，光纤线缆具有重量轻，体积小等先天优势，在相同的布线管线或线槽空间，其能容纳更多的线缆。亦大大减轻了机柜理线和维护的负担以及核心设备线缆连接的应力分布，为设备设施的可靠稳定运行奠定基础。
具有多根光纤的捆绑线缆可以很容易地在架空线缆桥架中运行和铺设（只是不要让它们太紧！），鉴于其低衰减性能，您只需购买带有连接器的预组装线缆，直接铺设，并将多余的部分环起来——无需修剪和重新连接连接器。
成本低，寿命长：
随着光纤技术的突飞猛进发展，宏观环境的变化，光纤线缆的成本优势凸显。目前的光纤综合布线成本已远低于铜缆的综合布线成本，尤其是在大型项目上，光纤布线已经成为骨干基础架构的主流之选。光纤性能稳定，不发热，耐腐蚀，不氧化，具有高达数十年的长使用寿命。
立足现在，着眼未来：
光纤线缆相较于铜缆具有无可比拟的压倒性优势。同时，光纤传输亦是未来 8K/10K 视音频信号无损传输的唯一介质，因此在设计系统基础架构时，专业视音频系统采用光纤架构，不仅能满足当前的使用需求，亦着眼于未来，在较长的使用生命周期内，无需重新布线，通 过建立一个与所有房间和空间光纤互连的设施，就 能确保您的设施是面向未来的。如果另一种音频或视频信号格式开始流行，或者您的带宽需求增加，您只需更换光纤接口，而无需重新铺设线缆。仅需升级相应的光电转换设备，即可实现系统性能升级，以应对未来信号不断发展所带来的挑战。
虽然我们专业音视频行业依赖的当前 HDMI 版本 (v2.0) 使用 TMDS 格式，但下一版本 (v2.1) 和所有版本的 DisplayPort 都将采用基于数据包的数字传输系统。如此一来，光纤传输能更好与之匹配。光纤的绝妙之处在于，我们可以通过同一根线缆同时多路复用音频、视频、控制和元数据。我们使用各种技巧来做到这一点，包括时分（隔开不同的数据包）、码分（编码数据包）和波分复用。
音视频系统中，
如何正确选择单模光纤和多模光纤？
单模光纤和多模光纤的最主要差别在其所支持的传输距离不同，因此，应用场景也不同。单模光纤的优势在于远距离传输，其高达几十公里的传输距离，可覆盖绝大多数应用环境，是园区、城际信号传输的最佳选择。
而多模光纤传输距离为数百米，是楼内、室内信号传输的理想之选。相较于单模光纤设备，多模光纤设备具有成本价格优势。
对于成本预算有限的项目，可以根据实际应用，选择多模光纤或者多模和单模相结合的方式，以实现不同传输距离的信号传输。
光纤连接器有哪些不同类别，
在不同的环境下如何选择？
常用的光纤连接器有 ST，FC，SC， LC。
 |
 |
 |
ST 和 FC 型光纤连接器带螺丝扣，通常为光纤配线架上使用。
SC 型光纤连接器为 GBIC 光模块的连接器，常见于千兆网络交换机和路由器设备。
哪些音视频应用需要光纤技术，
且最能体现光纤的优势？
需要用到光纤技术传输视音频的应用场合非常多，包括：企业/政府/院校/医疗/零售/主题乐园/酒店等各种场合。在这些场景中，比如对音视频质量要求严苛，稳定性要求严格的超过100米的视音频信号传输中，光纤技术是唯一的音视频路由传输解决方案。
当然，100米并不是决定采用光纤技术的唯一标准，这还取决多种因素，比如涉密场合，电磁/射频干扰环境复杂的医疗设施，对布线有严格要求的大容量视音频汇聚的数据中心、指挥中心等。光纤技术以其独有的先天性优势，担负着业界高品质、无延迟图像传输和路由的艰巨使命。
AV系统设计中，如何设计光纤系统？
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。
01
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。
02
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。
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。
03
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）。
04
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
哪些公司在提供光纤产品？
在哪些行业应用？
Extron 的光纤产品，涵盖了信号传输、光纤路由等诸多环节，可为用户提供完整的解决方案。也是目前业界光纤技术解决方案的领导厂商。
从点对点的视音频信号像素对像素传输，到小型 8×8 的光纤信号路由，再到超大型 1000×1000 的企业级光纤信号调度，Extron在全球都有成功案例可供参考。目前 Extron 的光纤系统已发展到第三代 FOX3 系列，从第一代的 FOX 系列投入市场十几年的客户反馈来看，有口皆碑。
目前在国内运行的数百套大型光纤系统，运行状况良好，且大部分都是应用于 7×24 小时的关键任务应用场合，为国家的国防建设、政务会务、指挥决策、医疗健康、教学保障、梦幻体验保驾护航。
Kramer成立于1981年，总部位于以色列。在40年的发展历程中，Kramer怀揣满腔热情，为专业AV带来了许多颠覆性创新。目前公司已于全球40多个国家和地区设立分公司或代表处，为全球超过8000多名合作伙伴提供领先的专业AV解决方案。
Kramer提供了多样化的光纤解决方案。从紧凑型的多模光纤收发器617R/T，到同时支持多模和单模光纤传输的675R/T和676R/T，均支持4K HDR 4:4:4，多模最远传输3公里，单模最远传输33公里。其中676R/T还可与Kramer光纤矩阵配合使用，提供更大范围的信号传输和分配。
为了解决项目现场光纤线缆数量不足的痛点，Kramer特别推出了仅需1根光纤就可以进行传输4K 60 4:4:4的单工光模块OSP-SM10S，适用于Kramer的光纤收发器、光纤矩阵等解决方案。
Kramer最新的基于SDVoE技术的分布式解决方案KDS-8/8F，也支持光纤传输。如果您正在转向或已经计划采用分布式解决方案，Kramer KDS-8/8F可为您提供支持4K@60Hz 4:4:4 HDR的高性能、零延时的分布式解决方案。Kramer KDS-8/8F在Genlock模式下，最大延时为0.12ms（毫秒），是真正的支持零延时的分布式解决方案。此外，Kramer KDS-8/8F为编解码一体机，支持软件定义功能，当设定为解码器时，用户可以根据需要在零延时、无缝切换、拼墙、多画面，及KVM等多种模式下自由切换，而无需依赖于传统方案中所必需的特殊硬件。
Kramer还提供光纤HDMI线缆，外皮坚固，即使是重型机械碾压，也丝毫不会影响信号传输。支持4K@60 (4:4:4)，无需外部电源，最远传输100米。独特的可拆卸连接器设计，方便项目实施。K-Lock防脱落设计，可以提供22磅（10公斤）的抗拉阻力。
