Televīzijas apraides, lielapjoma tiešraides un profesionālajā audiovizuālajā (Pro-AV) jomā SDI (Single Component Serial Interface) vienmēr ir bijis nozares pamatstandarts nesaspiestā, zemā-latences un augstās-uzticamības dēļ. Tomēr, tā kā video izšķirtspēja ir attīstījusies no 1080i uz 4K un pat 8K (atbilst 3G-SDI, 12G-SDI un pat 24G-SDI), inženieri bieži vien saskaras ar kritisku izvēli attiecībā uz tālsatiksmes{14}}pārraidi: turpināt optisko optisko savienojumu vai pilnībā pārslēgt optisko savienojumu vai optisko savienojumu?
Kā inženierim ar lielu pieredzi modulārās signālu apstrādes un pārraides tehnoloģijās, šajā rakstā tiks objektīvi analizētas abu tehnoloģiju pielietojuma robežas no četrām dimensijām: fiziskās īpašības, signāla vājināšanās, joslas platuma prasības un faktiskās inženierijas izmaksas.
I. Galvenie apsvērumi: signāla vājināšanās un pārraides attāluma fiziskās robežas
Neatkarīgi no tā, vai tas ir koaksiālais kabelis vai optiskā šķiedra, liela attāluma{0}}pārraides galvenais ienaidnieks ir vājināšanās. Tomēr vājināšanās apjoms un izpausme dažādos fiziskajos medijos ir pilnīgi atšķirīga.
1. Koaksiālais kabelis: augstāka frekvence, mazāks attālums
Koaksiālie kabeļi (piemēram, standarta Belden 1694A vai līdzvērtīgs) pārraida augstas frekvences elektriskos signālus. Ādas efekta un dielektriskā zuduma dēļ signāla vājināšanās ievērojami palielinās līdz ar frekvenci.
3G-SDI (aptuveni 3 Gb/s): drošs pārraides attālums, izmantojot augstas kvalitātes-koaksiālo kabeli, parasti ir aptuveni 80–100 metri.
12G-SDI (aptuveni 12 Gbps): lai pārraidītu 4K 60Hz signālus, signāla frekvence tiek ievērojami palielināta. Pat ar augstas veiktspējas-automātisko ekvalaizeru koaksiālā kabeļa pārraides attālums parasti ir ierobežots līdz 45–60 metriem.
2. Optiskā šķiedra: gandrīz revolucionāri zems vājinājums
Optisko šķiedru kabeļi pārraida optiskos signālus, un to zudums galvenokārt rodas no stikla vides izkliedes un absorbcijas.
Viena -moda šķiedrā parasti izmantotajiem 1310 nm vai 1550 nm viļņu garumiem ir ārkārtīgi zems vājināšanās (zaudējums ir tikai decibela daļa uz kilometru).
Neatkarīgi no tā, vai tas ir 3G-SDI vai 12G-SDI, optisko šķiedru kabeļu pārraides attālums parasti sākas no 10 kilometriem, un, savienojot tos ar augstas-jutības uztvērēju, tas var sasniegt pat 40 kilometrus vai 80 kilometrus.
II. Galveno tehnoloģiju salīdzinājums
Praktiskajā inženiertehniskajā projektēšanā mēs parasti izveidojam daudz{0}}dimensiju novērtēšanas modeli:
Novērtēšanas izmēri: koaksiālais kabelis pret optisko šķiedru
Fiziskā pārraides vide: vara serde, aizsargslānis, augstas{0}}frekvences elektriskie signāli pret kvarca stiklu/plastmasu, optiskie signāli
Elektromagnētisko traucējumu (EMI) noturība: jutīga pret augstsprieguma{0}}kabeļiem, radioviļņiem un lielas-jaudas motoriem pretstatā EMI un zemes cilpas strāvām.
Kabeļa svars un diametrs: smagāki, biezāki, lielāka vieta kabeļiem, salīdzinot ar īpaši vieglu, plānu, ērta liela-blīvuma kabeļiem.
-Ražošana un apkope uz vietas: vara kabeļa BNC savienotājus ir viegli izgatavot, instrumenti ir viegli pieejami, salīdzinot ar optisko šķiedru savienošanu/auksto savienošanu, ir nepieciešami specializēti instrumenti un tīrīšanas prasības.
Sistēmas aizkave: ir atkarīga tikai no elektriskā signāla izplatīšanās ātruma vara kabelī, salīdzinot ar. Palielina elektro-optisko/fotoelektrisko pārveidi, bet konversijas aizkave ir nanosekundes diapazonā un ir niecīga.
III. Kad izvēlēties koaksiālo kabeli? Kad izvēlēties optisko šķiedru kabeli?
Inženierloģikā nav absolūti ideāla risinājuma, ir tikai scenārijam vispiemērotākais saites dizains.
Scenāriji, kuros koaksiālais kabelis ir piemērots:
Īsa vai vidēja attāluma iekšējais savienojums iekārtu telpās (< 40 meters): In studio racks, inside OB vans, or in areas near equipment switching systems, coaxial cable with BNC connectors offers extremely high mechanical strength and plug-and-play convenience.
Esošo sistēmu jaunināšana: ja esošajās vietās jau ir iepriekš instalēts augstas -kvalitātes 75-omu koaksiālais kabelis-, jaunināšana uz 3G-SDI sistēmu var palielināt kabeļu izmaksu ietaupījumu, abus galus nomainot ar augstas veiktspējas sadales pastiprinātājiem ar izlīdzināšanas un pārstartēšanas iespējām.
Scenāriji, kad optiskās šķiedras kabeļi ir nepieciešami vai ieteicami:
Long distance transmission across buildings and venues (>80 metri): piemēram, signālu pārraide no stadiona tribīņu kamerām uz OB furgoniem un galveno vadības telpu savstarpēja savienošana starp dažādām ēkām lielā universitātes pilsētiņā.
4K/8K (12G-SDI) pakalpojumi: ja saites garums pārsniedz 50 metri un ir jāpārraida 12 G-SDI signāli, optiskās šķiedras izmantošana ir visuzticamākais risinājums, lai nodrošinātu signāla integritāti un zemu bitu kļūdu līmeni (BER).
Sarežģītas elektromagnētiskās vides (piemēram, rūpnieciskās vietas, spēkstaciju telpu tuvumā): šķiedru optikas nevadošais raksturs dabiski novērš video rullīšu traucējumus, ko izraisa zemes potenciālu atšķirības (zemes cilpas) un pakešu zudumu/mirgošanu, ko izraisa augstas -frekvences elektromagnētiskais starojums.
IV. Ieteikumi inženiera arhitektūrai: moduļu konstrukcijas shēmas pārveidošanai no elektro-uz-optiskās-uz-elektriskās, ir ļoti piemērotas mūsdienu SDI pārraides sistēmu izveidē.
Liela attāluma saitēm parasti ieteicamā arhitektūra ir pārveidot SDI elektrisko signālu optiskā signālā signāla avota galā (piem., kameras vai komutācijas izvadē), izmantojot elektro-optisko pārveidotāju (raidītāju), pārraidīt to pa kilometriem viena -režīma šķiedras un pēc tam uztveršanas galā (piem., monitorā vai matricas ieejā) izmantot optisko pārveidotāju (atjaunotājs) standarta SDI BNC interfeiss.
Projektējot šādas sistēmas, ieteicams ievērot divus punktus:
Patoloģisko signālu savietojamība: SDI signāli satur unikālus SDI patoloģiskos kodus (izmanto testēšanai un sinhronizēšanai). Parastie tīkla optiskie moduļi (SFP) nevar tos pareizi pārraidīt; ir jāizvēlas specializēti SDI optiskie moduļi, kas optimizēti apraides standartiem.
Optiskās jaudas budžets: Plānojot pārraides vairāku kilometru garumā, ir svarīgi precīzi aprēķināt optiskās šķiedras saites vājinājumu un atloku plākstera vada zudumus, lai nodrošinātu, ka uztvērēju sasniedzošā optiskā jauda ir uztvērēja mikroshēmas optimālā jutības diapazonā.
Secinājums: Rezumējot, koaksiālie kabeļi izceļas ar vietējo noturību un zemu sistēmas sarežģītību, savukārt optiskā šķiedra izceļas ar absolūto joslas platumu un neierobežotu attāluma pagarinājumu. 3G/12G{4}}SDI pārraide no attāluma-nav -vai piedāvājums. Liela mēroga -projektos vara kabeļa maršrutēšanas apvienošana aprīkojuma telpā ar plašu optiskās šķiedras pārklājumu visā norises vietā ir zelta kombinācija, lai nodrošinātu stabilu apraides-pakāpju signāla pārraidi.
