感謝特約受訪嘉賓：
Extron 市場營銷經理（中國區） 張文卿
Kramer（中國區）技術總監 崔鵬
AV信號為什么要通過光纖傳輸？
多年以來，專業AV信號管理和分配主要依賴HDMI電纜、USB電纜、類別電纜和屏蔽/非屏蔽音頻電纜來進行傳輸。穩定的銅纜讓我們從A點到B點甚至更遠，如果我們能夠將A點和B點之間的距離保持在一個合理的范圍，并且我們對帶寬要求不高，那么一切都很好。
但是當我們的音視頻信號需要傳輸幾百米甚至更遠的距離時會發生什么呢？銅纜因為有一定程度的電阻，會逐漸衰減。隨著傳輸信號頻率（時鐘頻率）的增加，電子開始從電纜中心移動到外部，出現“趨膚效應”。
最終，使用中的信號頻率變得如此之高，以至于它們完全離開電纜并作為光子在空氣中傳播，這就是為什么在UHF頻率上廣播的電視臺使用調諧波導將能量從發送器耦合到天線。變速箱更像是一項精心設計的管道工程！傳輸更像是一項精心設計的管道工程！
我們可以通過將電子轉換為光子（即光能）來長距離擴展 AV 信號。但是我們需要一種合適的傳輸介質來將這些光脈沖從 A 點傳送到 B 點。這就是光纖線纜的用武之地：它能夠將這些光子以最小的衰減和退化從發送器傳輸到距離很遠的接收器。對原始像素點對點的高質量、無延遲、遠距離傳輸能力，讓光纖突破了傳統銅纜的帶寬和傳輸距離限制。尤其是在專業視音頻領域對高品質圖像傳輸路由的需求下（目前，音視頻信號的帶寬通常高達 10Gbps，甚至 HDMI 2.0 的4K/60 18Gbps），光纖傳輸的高容量、低延時特性成了行業追求高品質圖像傳輸的不二之選。
當前，光纖技術支持4K/60視音頻、立體聲模擬音頻、USB、控制和3D同步信號在同一根光纖中進行完整的端到端數字分配及切換，在無中繼的情況下，傳輸距離高達幾十公里。
AV信號如何通過光纖傳輸？
如果您需要將HDMI信號延長傳輸至距離非常遠的顯示器，假設顯示器距離信號源大概 300米。而HDMI本身只能傳輸大概10至15米，HDBaseT大概可以延長至100米的距離。在無法借助于網絡傳輸的情況下，您該怎么辦？
其實很簡單，HDMI光纖發送器/接收器套件就可以解決問題。
不管是模擬視音頻信號，還是數字視音頻信號，其本質均為電信號，要通過光纖進行傳輸之前，須借助電光轉換器，也即我們稱之為光纖發送器，將AV電信號轉換成光信號，經由轉換設備上的激光 SFP+ 模塊連接至光纖鏈路。
同樣，在顯示端，顯示設備上的接口如HDMI、DP等仍均為電信號接口。我們就需要通過光電轉換器，也即光纖接收器，將光纖鏈路上的光信號轉換成標準的電信號。AV信號光纖傳輸的過程也即：電光/光電轉換。利用光纖傳輸的特性，實現電信號的無損長距離傳輸。我們知道電信號的視音頻接口類型有多種，如VGA、DVI、HDMI、DP、SDI等，則對應的光纖收發器亦可根據這些不同的接口類型進行選擇。
光纖技術的優勢體現在哪些地方？
使用光纖傳輸有很多優點。
高帶寬低損耗：
毫無疑問，光纖傳輸的高帶寬特性是傳輸視音頻信號的最佳途徑。相較于銅纜數十倍的傳輸帶寬，在同步傳輸高帶寬的視音頻信號時，光纖技術的傳輸優勢凸顯。
光纖傳輸的線路損耗非常小，以目前的單模光纖為例，其每公里的損耗小于0.5dB。低損耗意味著傳輸距離遠。目前的光纖技術可以傳輸4K/60 18Gbps的HDMI2.0信號至幾十公里遠的距離，無需中繼。
傳輸安全性高：
光纖傳輸的安全性體現在其傳輸介質是光纖，傳輸內容是光信號，光信號在傳輸過程中不會受到外界環境的干擾，沒有電流本身亦不會產生電磁輻射。在關鍵的任務應用環境或者對信號的保密性要求比較高的環境，光纖傳輸無疑是最理想的傳輸方式。加上設備端的光纖鏈路中斷報警等諸多措施，保證了光纖傳輸的極高安全性。
無接地回路干擾問題：
它完全不受人為干擾和自然干擾，它也不受接地回路（差分電壓）和磁場的影響。傳統的銅纜傳輸，上下游設備的接地點不一定在同一個位置，這將造成設備間因不共地而帶來的電位差，或者由于設備接地電阻的不同帶來電位差，銅纜的地線將兩個不共地的設備連接起來，勢必帶來額外的電流，造成對信號鏈路的干擾，引起視頻信號抖動、畫面撕裂不穩定、音頻噪聲等各種干擾問題。而光纖傳輸物理上隔絕了設備間的接地點，很好的避免了因接地回路帶來的各種干擾。
光纖線纜占用空間少：
相較于銅纜，光纖線纜具有重量輕，體積小等先天優勢，在相同的布線管線或線槽空間，其能容納更多的線纜。亦大大減輕了機柜理線和維護的負擔以及核心設備線纜連接的應力分布，為設備設施的可靠穩定運行奠定基礎。
具有多根光纖的捆綁線纜可以很容易地在架空線纜橋架中運行和鋪設（只是不要讓它們太緊！），鑒于其低衰減性能，您只需購買帶有連接器的預組裝線纜，直接鋪設，并將多余的部分環起來——無需修剪和重新連接連接器。
成本低，壽命長：
隨著光纖技術的突飛猛進發展，宏觀環境的變化，光纖線纜的成本優勢凸顯。目前的光纖綜合布線成本已遠低于銅纜的綜合布線成本，尤其是在大型項目上，光纖布線已經成為骨干基礎架構的主流之選。光纖性能穩定，不發熱，耐腐蝕，不氧化，具有高達數十年的長使用壽命。
立足現在，著眼未來：
光纖線纜相較于銅纜具有無可比擬的壓倒性優勢。同時，光纖傳輸亦是未來 8K/10K 視音頻信號無損傳輸的唯一介質，因此在設計系統基礎架構時，專業視音頻系統采用光纖架構，不僅能滿足當前的使用需求，亦著眼于未來，在較長的使用生命周期內，無需重新布線，通 過建立一個與所有房間和空間光纖互連的設施，就 能確保您的設施是面向未來的。如果另一種音頻或視頻信號格式開始流行，或者您的帶寬需求增加，您只需更換光纖接口，而無需重新鋪設線纜。僅需升級相應的光電轉換設備，即可實現系統性能升級，以應對未來信號不斷發展所帶來的挑戰。
雖然我們專業音視頻行業依賴的當前 HDMI 版本 (v2.0) 使用 TMDS 格式，但下一版本 (v2.1) 和所有版本的 DisplayPort 都將采用基于數據包的數字傳輸系統。如此一來，光纖傳輸能更好與之匹配。光纖的絕妙之處在于，我們可以通過同一根線纜同時多路復用音頻、視頻、控制和元數據。我們使用各種技巧來做到這一點，包括時分（隔開不同的數據包）、碼分（編碼數據包）和波分復用。
音視頻系統中，
如何正確選擇單模光纖和多模光纖？
單模光纖和多模光纖的最主要差別在其所支持的傳輸距離不同，因此，應用場景也不同。單模光纖的優勢在于遠距離傳輸，其高達幾十公里的傳輸距離，可覆蓋絕大多數應用環境，是園區、城際信號傳輸的最佳選擇。
而多模光纖傳輸距離為數百米，是樓內、室內信號傳輸的理想之選。相較于單模光纖設備，多模光纖設備具有成本價格優勢。
對于成本預算有限的項目，可以根據實際應用，選擇多模光纖或者多模和單模相結合的方式，以實現不同傳輸距離的信號傳輸。
光纖連接器有哪些不同類別，
在不同的環境下如何選擇？
常用的光纖連接器有 ST，FC，SC， LC。
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ST 和 FC 型光纖連接器帶螺絲扣，通常為光纖配線架上使用。
SC 型光纖連接器為 GBIC 光模塊的連接器，常見于千兆網絡交換機和路由器設備。
哪些音視頻應用需要光纖技術，
且最能體現光纖的優勢？
需要用到光纖技術傳輸視音頻的應用場合非常多，包括：企業/政府/院校/醫療/零售/主題樂園/酒店等各種場合。在這些場景中，比如對音視頻質量要求嚴苛，穩定性要求嚴格的超過100米的視音頻信號傳輸中，光纖技術是唯一的音視頻路由傳輸解決方案。
當然，100米并不是決定采用光纖技術的唯一標準，這還取決多種因素，比如涉密場合，電磁/射頻干擾環境復雜的醫療設施，對布線有嚴格要求的大容量視音頻匯聚的數據中心、指揮中心等。光纖技術以其獨有的先天性優勢，擔負著業界高品質、無延遲圖像傳輸和路由的艱巨使命。
AV系統設計中，如何設計光纖系統？
面對日新月異的視音頻技術發展，我們在AV系統設計過程中，以下幾個步驟是我們需要重點考慮的問題。
01
系統需求評估
首先我們需要評估并確定AV系統的系統需求，從而來確定采用同軸電纜、雙絞線電纜弈或光纖技術。以下幾個問題會幫你做出決定。
（1）系統是否需要支持HDMI 2.0 標準的4K/60 18Gbps
專業音視頻領域的音視頻分辨率紛繁眾多，目前業界主流的最高分辨率為 HDMI 2.0 標準的 4K/60 18Gbps HDMI/DP 信號。您可以從系統所配備的信號源和顯示終端上了解到該參數。在像素對像素無延遲傳輸18Gbps AV信號方面，光纖技術是目前業界唯一能涵蓋近、中、遠廣范圍的的解決方案。對于中大型布線系統，要確保高品質的原始圖像質量，光纖技術是不二之選。
（2）最遠的信號傳輸距離
我們知道光纖技術的最大優勢在傳輸距離，對于大型場館、校園、企業和政府設施，通常都需要極大距離地傳輸AV信號，而且對于布線距離超過 100 米，對信號質量有嚴格要求的場合，光纖技術也是目前唯一的解決方案。
（3）是否需要多種信號一起傳輸至遠端
目前的光纖技術支持視音頻、USB、 控制和3D 同步信號在同一根光纖中進行完整的端到端數字分配及切換，系統中如果存在多種信號遠程傳輸需求，光纖技術亦是首選方案，可大大節省布線和維護成本。
（4）是否考慮未來的系統升級和擴容
視頻技術的發展日新月異，8K/10K 已經走入我們的生活，雖然目前我們還很少遇到這樣的超高分辨率圖像信號，相信不久的將來，隨著專業信號源和顯示技術的進步，勢必會帶來新的挑戰。8K/60 信號的帶寬已高達 48Gbps，對于專業視音頻系統布線要求必將提升至全新高度。因此，在當前的系統設計時，考慮未來的系統升級和擴容勢在必行。
（5）信息安全等級
對于一些重要的國防、政府、指揮中心、數據
中心項目，視音頻信號的安全等級亦分多種，對于信息安全等級劃分比較高的涉密場合，光纖技術的高安全可靠性能為這些場合提供無憂的信號傳輸和分配。
（6）醫療環境的特殊需求
當今的醫療環境為AV專業人員帶來了一些獨特的挑戰和機遇。為了確保患者得到最好的護理，醫療專業人員要求所有醫療成像設備、傳輸設備和顯示器均達到像素對像素圖像精度。另外，敏感的電子醫療設備要求 AV 電纜不會產生任何電磁干擾—EMI/RFI 可能會影響醫療數據的準確性。在這些場合，光纖技術亦是唯一的可選方案。
02
信號切換和分配系統
信號切換和分配系統是 AV 系統的核心。光纖信號切換和分配系統的設計與其他類型的AV系統相似，但存在一些重要差異。光纖技術能夠在一根光纖上傳輸音視頻、控制、USB、3D同步信號，這將大大簡化系統的整體集成，大大節省布線系統。
集中式的矩陣切換系統位于中央控制室，承擔起系統內的各路信號路由和分配。AV 信號通過光纜與控制室的大型矩陣切換器相連。矩陣切換器可以配置為多個獨立的虛擬矩陣系統，每個虛擬的子矩陣系統可實現本房間內的信號路由。在中央控制室則可監控整個系統的信號和控制路由，大大方便了系統維護和升級。還可根據實際的需求，靈活地進行重新配置，以滿足多種需求。
以大學醫院的音視頻切換分配系統為例：手術室內的醫療圖像通過手術室設備機柜的矩陣切換系統將部分選定的信號發送到中央控制室，然后再分配到報告廳和教室。錄播系統則可以放置在中央控制室，實現系統的共享使用。
03
光纖布線系統
光纖布線在整個光纖系統中至關重要。以下因素是我們做設計時需要特別注意的地方。
（1）光纖種類：多模光纖有 OM1、OM2、 OM3和OM4 多種規格，建議選擇性能更高的 OM4 光纖。根據布線環境，選擇不同的光纜規格，如室內近距離的護套光纜和骨干布線的鎧裝光纜。
（2）光纖損耗：光纖的種類確定了光纖線路的損耗，這也是決定信號能傳輸多遠的決定性因素。可以從選擇的光纖類型規格書上查詢相關參數。
（3）光纖富裕度計算：損耗預算富裕度 = 發送器傳輸功率 – 接收器最大靈敏度 – 線路總損耗 – 安全值（3dB）。
04
保持光纖系統信號的完整性
光纖系統的信號完整性涉及光學和電氣性能。在光纖 AV 系統中，視頻信號需要在光電和電光之間進行多次轉換。保持信號完整性可確保像素對像素的圖像質量。以下經驗準則可確保光纖系統信號的完整性。
● 保持光纖接頭連接斷面的干凈
● 推薦使用 OM4 光纖新建系統
● 盡量減少端接次數，減少不必要的損耗
● 開啟時鐘恢復和信號重整功能
哪些公司在提供光纖產品？
在哪些行業應用？
Extron 的光纖產品，涵蓋了信號傳輸、光纖路由等諸多環節，可為用戶提供完整的解決方案。也是目前業界光纖技術解決方案的領導廠商。
從點對點的視音頻信號像素對像素傳輸，到小型 8×8 的光纖信號路由，再到超大型 1000×1000 的企業級光纖信號調度，Extron在全球都有成功案例可供參考。目前 Extron 的光纖系統已發展到第三代 FOX3 系列，從第一代的 FOX 系列投入市場十幾年的客戶反饋來看，有口皆碑。
目前在國內運行的數百套大型光纖系統，運行狀況良好，且大部分都是應用于 7×24 小時的關鍵任務應用場合，為國家的國防建設、政務會務、指揮決策、醫療健康、教學保障、夢幻體驗保駕護航。
Kramer成立于1981年，總部位于以色列。在40年的發展歷程中，Kramer懷揣滿腔熱情，為專業AV帶來了許多顛覆性創新。目前公司已于全球40多個國家和地區設立分公司或代表處，為全球超過8000多名合作伙伴提供領先的專業AV解決方案。
Kramer提供了多樣化的光纖解決方案。從緊湊型的多模光纖收發器617R/T，到同時支持多模和單模光纖傳輸的675R/T和676R/T，均支持4K HDR 4:4:4，多模最遠傳輸3公里，單模最遠傳輸33公里。其中676R/T還可與Kramer光纖矩陣配合使用，提供更大范圍的信號傳輸和分配。
為了解決項目現場光纖線纜數量不足的痛點，Kramer特別推出了僅需1根光纖就可以進行傳輸4K 60 4:4:4的單工光模塊OSP-SM10S，適用于Kramer的光纖收發器、光纖矩陣等解決方案。
Kramer最新的基于SDVoE技術的分布式解決方案KDS-8/8F，也支持光纖傳輸。如果您正在轉向或已經計劃采用分布式解決方案，Kramer KDS-8/8F可為您提供支持4K@60Hz 4:4:4 HDR的高性能、零延時的分布式解決方案。Kramer KDS-8/8F在Genlock模式下，最大延時為0.12ms（毫秒），是真正的支持零延時的分布式解決方案。此外，Kramer KDS-8/8F為編解碼一體機，支持軟件定義功能，當設定為解碼器時，用戶可以根據需要在零延時、無縫切換、拼墻、多畫面，及KVM等多種模式下自由切換，而無需依賴于傳統方案中所必需的特殊硬件。
Kramer還提供光纖HDMI線纜，外皮堅固，即使是重型機械碾壓，也絲毫不會影響信號傳輸。支持4K@60 (4:4:4)，無需外部電源，最遠傳輸100米。獨特的可拆卸連接器設計，方便項目實施。K-Lock防脫落設計，可以提供22磅（10公斤）的抗拉阻力。
