电缆与光纤通信论文提纲

论文题目：针对长距离多业务传输视频光端机的研究与实现

摘要：随着光纤通信技术的发展和光纤网络应用的逐渐普及,由于光纤通信在信号传输质量、抗干扰能力以及可扩容性等方面的明显优点,光纤通信终端传输设备正逐渐取代以电缆传输为主的传统信息数据传输设备,尤其是在视频监控领域,视频光端机的出现满足了视频长距离传输的需求。本课题是为江苏省公安厅对连云港市政安防监控系统定制视频光端机项目而开发,应用于航天二院和天津武警部队多个边防监控系统改造工程;主要是解决利用现有的光纤网络资源,提高光纤两端设备业务承载能力,从而提高光纤的利用率问题。本课题主要针对远距离实时视频监控传输的应用场合,提出了一种基于光纤传输的光传输平台设计,最终实现一种多业务、可灵活配置、长距离传输的双光、双电备份的视频光端机;硬件的总体设计方案包括硬件及软件设计部分;硬件部分根据不同的功能分为视频发送卡、视频接收卡、控制数据卡、音频传输卡、以太网传输卡、电源板卡、光卡及相应的业务子板原理、PCB设计。软件部分设计主要是利用FPGA完成各个板卡功能,其中包括:光卡、视频卡、数据卡、音频传输卡、以太网传输卡的逻辑程序设计与实现。测试验证阶段,确定测试手段和测试指标,以验证整机功能、性能的实现是否满足设计需求。本课题设备能充分整合业务功能,高效的提高了现光纤网络的利用率;配置更加灵活,业务功能以业务子板加业务板卡的方式实现,采用插卡式设计,可以跟据客户需求选配不同的业务板卡,即降低客户不同业务定制产品的研发成本,又可以大大缩短研发周期,有利于抢占市场;设计满足热插拔功能,便于客户及客服人员及时维修、维护设备;配置高性能光模块应对长距离传输要求;对电源及各业务端口采用工业级设计,提高产品的稳定性和可靠性。在视频监控领域远距离、多业务传输的需求中,尤其在边防、海防等长距离安防项目,由于早期规划简单、成本压力大以及施工不便等原因,光纤网络相对设计比较简单、光缆内光纤通道比较少,在网络升级方面,重新布网比较困难,工程施工难度大,旧设备维护、保养、更换不便,尤其是在视频监控实时性要求比较高的场合,所以如何提高光纤的利用率、增强视频光端机的业务功能、产品可靠性、系统可维护性等问题就显得越来越重要了。本课题主要很好的解决了上述问题,并且设计具有可灵活配置的多业务功能传输、工业级防护的高可靠性、远距离双光备份、方便快捷的维护方式等优点;具有产品升级改造的空间,在大型安防监控项目设计及复杂旧网改造等市场具有明显的优势,具有广泛的应用前景。

关键词：视频光端机;光纤通信;模块化;工业级防护;可编程逻辑器件

学科专业：集成电路（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究历史及现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 光端机工作原理与设备总体设计需求

2.1 光纤通信原理介绍

2.1.1 光纤通信特点

2.1.2 光纤传输网络的系统构成

2.2 光端机原理介绍

2.2.1 光端机的基本构成

2.2.2 光端机的光调制技术与分类

2.2.3 光端机的复用技术

2.3 光端机的总体设计需求

2.3.1 硬件设计需求

2.3.2 软件设计需求

2.3.3 各业务功能指标

2.4 本章小结

第三章 视频光端机硬件设计与实现

3.1 光端机总体系统框图

3.2 视频传输业务板卡

3.2.1 视频卡总体框图

3.2.2 视频业务卡设计

3.2.3 模块化视频子卡设计与关键元器件

3.3 综合业务板卡设计

3.3.1 业务卡硬件总体框图

3.3.2 业务卡设计

3.3.3 模块化子卡设计与关键元器件

3.4 光卡设计

3.4.1 光卡硬件总体框图

3.4.2 光卡原理图设计

3.5 电源电路设计

3.5.1 电源电路总体框图

3.5.2 电源输入板卡设计

3.5.3 电源输入板卡设计

3.6 本章小结

第四章 视频光端机软件设计与实现

4.1 FPGA开发环境和流程简介

4.1.1 FPGA简介

4.1.2 硬件描述语言

4.1.3 集成开发环境

4.1.4 VHDL开发流程

4.2 软件系统总体设计

4.3 各业务板卡的逻辑实现设计

4.3.1 光卡设计开发

4.3.2 业务卡设计开发

4.4 本章小结

第五章 光端机的软硬件联调测试

5.1 视频光端机的功能测试

5.1.1 视频功能验证

5.1.2 其他业务传输功能验证

5.2 视频光端机的性能测试

5.2.1 单板测试

5.2.2 整机测试

5.3 本章小结

第六 章结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢