多路SDI信號(hào)單波長(zhǎng)無(wú)損光傳輸
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摘要：針對(duì)目前市場(chǎng)上越來(lái)越多針對(duì)SDI信號(hào)的應(yīng)用需求，提出了多路SDI電信號(hào)單波長(zhǎng)光纖傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案，就方案中出現(xiàn)的由于FIFO“寫(xiě)滿”或“讀空”引起的SDI信號(hào)傳輸誤碼，提出了一種基于FPGA內(nèi)部PLL的可控時(shí)鐘，利用該時(shí)鐘作為FIFO的讀時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)SDI信號(hào)無(wú)損傳輸。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/269823.htm引言
串行數(shù)字接口(Serial Digital Interface，簡(jiǎn)寫(xiě)為SDI)是針對(duì)演播室環(huán)境提出的用單根電纜來(lái)傳輸數(shù)字視音頻信號(hào)的方式。在SMTPE-259M標(biāo)準(zhǔn)中，定義了A、B、C、D四種SDI信號(hào)接口，其中C類在實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛，其定義的SDI信號(hào)速率是270Mbps，足夠滿足標(biāo)清視頻的傳輸要求，其傳輸距離最長(zhǎng)可達(dá)350米。目前SDI接口是演播室數(shù)字電視節(jié)目制作系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換距陣和數(shù)字光端機(jī)等領(lǐng)域。
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和電視技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)廣播電視事業(yè)日新月異、迅猛發(fā)展，大眾對(duì)于高質(zhì)量電視圖像的需求不斷提高。數(shù)字電視、數(shù)字廣播也形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。數(shù)字?jǐn)z錄、數(shù)字特技、非線性編輯系統(tǒng)、虛擬演播室、數(shù)字轉(zhuǎn)播車以及各種數(shù)字播放設(shè)備越來(lái)越多地被中央電視臺(tái)及各省市級(jí)電視臺(tái)采用。
與此同時(shí)，隨著監(jiān)控廠家的推廣以及用戶對(duì)監(jiān)控圖像視頻清晰度要求的提高，高清視頻監(jiān)控以其實(shí)時(shí)高清、圖像未壓縮以及信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)等方面的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前對(duì)圖像清晰度與實(shí)時(shí)性要求比較高的場(chǎng)合，如城市交通監(jiān)控、大型標(biāo)志場(chǎng)館、銀行、機(jī)場(chǎng)等方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。相比于模擬的視頻監(jiān)控，高清視頻以無(wú)壓縮的基帶數(shù)字視頻信號(hào)在同軸電纜上高速傳輸，圖像具有高清晰度、高分辨率、更豐富的色彩等優(yōu)點(diǎn)，畫(huà)質(zhì)更加接近自然本色;加上前端攝像機(jī)采用高端CCD成像芯片，全天24小時(shí)都能完美呈現(xiàn)出高清晰、實(shí)時(shí)的視頻畫(huà)面。
1 多路SDI信號(hào)電復(fù)接光傳輸?shù)谋匾?/strong>
高清視頻系統(tǒng)以及高清監(jiān)控市場(chǎng)發(fā)展，帶動(dòng)了高清視頻傳輸?shù)陌l(fā)展。高清視頻信號(hào)傳輸介質(zhì)主要有兩種：電纜和光纜。由于電纜本身的特性導(dǎo)致其傳輸距離有限，無(wú)法滿足越來(lái)越多的遠(yuǎn)距離高清信號(hào)的傳輸;與電纜傳輸相比，光纖的低傳輸損耗使遠(yuǎn)距離傳輸中繼之間距離大為增加。除此以外，光纜還具有不輻射能量、不導(dǎo)電、沒(méi)有電感、不怕雷擊、抗腐蝕、保密性好、通信可靠性高、運(yùn)行維護(hù)成本低等特點(diǎn)，且光纜不存在串?dāng)_以及光信號(hào)相互干擾。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖局域網(wǎng)已深入到軍事、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、辦公自動(dòng)化以及大眾生活等應(yīng)用領(lǐng)域，為人們提供了現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信的先進(jìn)手段。與光纖媒介的結(jié)合可以擴(kuò)展高清視頻的應(yīng)用領(lǐng)域。
目前市場(chǎng)上傳輸SDI信號(hào)的光傳輸設(shè)備都是一個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)傳輸一路SDI信號(hào)，其光纖信道容量的利用率比較低，而且當(dāng)需要傳輸多路SDI信號(hào)時(shí)需要用到多芯光纖或者采用波分復(fù)用器。是現(xiàn)在城市的光纜布線基本上已經(jīng)固定，這樣當(dāng)需要傳輸?shù)男盘?hào)路數(shù)比較多時(shí)，就會(huì)由于光纖數(shù)量的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
本文提出的多路SDI信號(hào)的單波長(zhǎng)光纖傳輸方式為：把多路(最大可達(dá)8路)270 Mbps的SDI信號(hào)采用電復(fù)接的方式復(fù)用成一路高速信號(hào)，然后通過(guò)一根光纖進(jìn)行傳輸。極大地降低了系統(tǒng)成本、提高了光纖通道帶寬的利用率。用它取代現(xiàn)有的SDI信號(hào)電纜傳輸以及使用一個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)傳輸一路SDI信號(hào)的傳輸方式。從而成功地解決了通過(guò)電纜傳輸時(shí)受距離限制以及光纖傳輸時(shí)受光纖數(shù)量限制的問(wèn)題。
2 多路SDI信號(hào)電復(fù)接實(shí)現(xiàn)原理、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案
2.1 多路SDI信號(hào)電復(fù)接的實(shí)現(xiàn)原理
由圖1所示，原始SDI信號(hào)每路經(jīng)過(guò)均衡、時(shí)鐘提取，恢復(fù)出270MHz的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)解碼把1路270MHz串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成10路27MHz的低速并行信號(hào)和1路與之同步的27MHz時(shí)鐘;兩路SDI信號(hào)通過(guò)時(shí)鐘恢復(fù)電路出來(lái)的時(shí)鐘之間并不同步，為了實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)的電復(fù)接，需要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行碼速調(diào)整、同步處理;將這些并行信號(hào)在FPGA內(nèi)部經(jīng)過(guò)碼速變換把N×10路的異步信號(hào)轉(zhuǎn)換成同步信號(hào)，同步后的數(shù)據(jù)再通過(guò)FPGA進(jìn)行復(fù)接、編碼，形成1路高速串行信號(hào);該信號(hào)經(jīng)過(guò)電/光轉(zhuǎn)換后變成1310nm/1550nm波長(zhǎng)的光信號(hào)，最后通過(guò)一根光纖傳輸?shù)浇邮斩恕?br />
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