只用1根光纤就能传输上百路非压缩数字视频信号吗？只用1根光纤，更进一步说是只用1个波长，就能将分布在上百公里沿线上的多达16路非压缩数字视频信号收集起来吗？答案是肯定的。这里涉及到本文将要具体谈到的两种技术――CWDM和ADM。
一、 CWDM 技术简介
CWDM（Coarse Wave Division Multiplexing）意为粗波分复用，是指在1 根光纤上传输多个波长的光信号，并以此来提高光纤传输容量的一种技术。CWDM是相对于WDM和DWDM来说的，按照ITU-T 标准，是指在从1310nm 到1610nm的波长范围内，每隔20nm划分一个波长，共确定16 个可用波长。与DWDM比，CWDM波长间隔比DWDM为宽，所采用的有源和无源器件也都相对要简单一些，因而也就便宜一些。相对于WDM，则CWDM主要表现出容量上的优势，因为通常所说的WDM是指光纤两个长波窗口上的光信号复用。
CWDM系统从原理上特别类同于CATV系统。用于CWDM中的特定波长的光相当于CATV系统中的特定载波，只不过光载波的频率要比CATV载波频率高出约5 个数量级。然后是对载波进行调制，CATV系统采用的是幅度调制（AM）；在光纤传输系统中，对光载波的调制也都采用的是AM 方式，只是对光的调制一般叫光强度调制。最后，CATV系统将调制好的信号通过混合器合成一路，由一根同轴电缆进行传输；在CWDM中则是采用一种叫合波器的器件将调制好的光信号合成到一起，再通过一根光纤进行传输。在接收端，CATV系统最典型的代表设备就是电视机，电视机通过高频头从混合的信号选出准备观看的信号，再进行解调等处理，直至得到模拟基带信号；CWDM系统用分波器将不同波长的光分开，再恢复出各波长所承载的信号。
图像监控系统中传输的通常都是基带信号，那么，CATV中的一个载波就可相当于一条电缆，当然，这条“电缆”只实现了单向视频传输，而不可能象真正的电缆那样可以进行同轴视控信号的传输。类似地，通过采用CWDM 技术，一个波长就相当于一条光纤，这条“光纤”也只能承载一个单向的光信号。
二、 CWDM 技术现状及应用
目前在电信和数据网络等领域推广应用且被市场所接受的主要是1550nm窗口的CWDM系统，因为不管是从技术工艺还是价格两方面，这类系统都已达到商用水平。正是这个原因，部分图象监控工程中也已用到了此类CWDM系统。
CWDM技术可分成两个层面：器件和系统。器件主要指实现CWDM系统的最根本的单元，主要有两个方面的产品，一是光有源器件，指能发射指定波长且满足谱宽要求的激光的发光源；二是光无源器件，是指能将多个波长的光合并的合波器和能将合并后的光分开的分波器。市场上这两类器件对应的波长为从1470nm到1610nm的8个波长，有源器件已做成了标准封装的光收发一体模块，无源器件已可以从这8个波长中任选两个或以上的波长进行合并，到目的地后按波长分开。一对这样的合波分波器件对同一波长的插入损耗已能做到在4.5dB以内。
CWDM系统是指采用CWDM 器件实现的光通信系统，又可以分成两种：一种是将非CWDM产品接入到CWDM平台上的所谓波长转换产品。这种产品可以将普通的光通信产品转换成为CWDM产品，并能同时完成波长选择和基于波长的信号提取和接入。另一种是直接将产品做成基于CWDM器件的产品，设备通过光纤直接连接就能构成CWDM系统。前者由于进行了波长转换，对接入系统的设备没有波长的要求，波长管理由CWDM平台来完成，设备的选择几乎不受限制。这样的代价是使用了较多的光器件，特别是有源器件。另外，为了实现波长转换，也要求产品是具有标准传输速率的产品。后者由于在设备中直接使用CWDM器件，不需要再进行波长转换，因此，对设备除波长和谱宽外几乎没有更多其它特殊要求。这样一来，系统的波长就直接由采用的产品决定，要由工程商来统一管理了，也可以说这将是一套定制的系统，这样换取的是较低一点的成本。后面这种系统可能更适合图象监控工程的要求，到目前为止，图象监控系统中的传输部分还没有明确的标准。
图象监控工程中CWDM产品的使用也可以分成两种情况：一种是点对点的传输，所有波长都在一点合波和分波，主要体现的是扩大光纤传输容量的特点。另一种情况则是用于链型网络传输，即将多个点的信号传输到控制中心，不同波长是在链路上不同的节点一级级插入的。一个点可以只插入一个波长，也可以插入多个波长，这要由这个点所要传输的信息量来决定。链型传输存在一个问题，即最早插入了波长经历最多的节点，在每个节点上都会引入插入损耗，这样不同的波长所引入的插入损耗是不同的，当所有设备的输出光功率一致时，传输距离就要由最早插入的波长来决定，这实际上限制了系统的传输距离。这个问题的解决方法会在文章的后面提到。
由于CWDM系统可以看成是由不同波长的光传输设备迭加在一起构成的，这些设备共用光纤和合波分波器件，所以这些设备之间既相互独立，又彼此关联。当系统中共用的光纤或无源器件出现故障时，就会影响到整个系统，严重时整个系统都无法正常工作。但如果故障只出现在某套设备，如一套设备停电了，是不会影响系统中其它设备正常工作的，这也可以说是CWDM系统的另一大特色。
三、 ADM技术及应用
ADM（Add/Drop Multiplexing）从字面上理解就是将信号从干线上取出同时将要发送的信号再插入到干线上的这样一个复接分接过程。只要用到了复用技术，不管是频分（FDM）、时分（TDM）还是波分（WDM），就都可以有ADM。前面提到的链型传输的CWDM 系统实际上就是用到了光ADM，不过节点上只插入波长，并不从干线上分出波长来。在FDM 系统中，由于对载波的维护较复杂（否则系统就可能易受干扰）较少采用ADM。所以本文主要针对TDM来谈一谈。
在TDM系统中，不同的低速信号安排在不同的时隙，系统提供一个同步机制，使接收端能正确识别时隙，从而提取出所需的信号。ADM在这样的系统中就是要将特定时隙的信号提取出来，同时将要发送的信号再插入到相应的时隙中去。所以，ADM要做的工作可以说就是同步系统、识别时隙，提取和插入信号。由于要同步系统和提取信号，就必然要进行时钟和数据恢复（CDR），也就是信号再生。如果这里提取和插入的是同一个信号，就可以认为这个信号在这个节点上进行了再生中继。现在，ADM可以这样来理解：在ADM节点上，可以提取一个或几个时隙的信号，同时插入相应的信号，其它时隙的信号在此节点进行了一次再生中继。如果节点只插入信号，则它相当于除插入信号外，还对前面的信号进行了一次再生中继。
ADM的信号插入能力是受系统的容量所限制的。对于非压缩视频传输产品，目前最高的是采用2.5G传输平台实现的同时传输16路视频的系统，也就是说，ADM最多可以插入16个视频信号。如前面所述，信号是安排在不同的时隙里的，所以，即使某个节点只传输几个甚至是1个图象信号，不管它是在链路的最前端还是在其它位置，它必须采用同样的传输平台，这样才能在系统中（整条传输链路）对时隙有相同的解释。
图象监控系统基本上可以说是一个图象信号收集的系统，它是将分布在一定范围内的图象信号收集到控制中心的一个传输网络，因此，这种系统中用到的ADM更多的是只进行信号插入的ADM。ADM同时具备的再生中继功能，赋予了基于ADM 的传输网络超长传输距离的特点。
信号插入和长距传输这两特点似乎直接对准了高速公路的应用。假设一条高速公路上分布着8个节点（可以是收费站，也可以是桥梁或隧道等到），要求从每个节点抽取（通过远端视频矩阵切换器）两路视频信号传输到控制中心，若采用的是2.5G传输平台，就可以用1根光纤来完成传输任务。由于ADM 的再生中继功能，典型地，两个节点可以相距30公里，那么上述的高速公路就可以长达240公里！
四、 两种技术的结合应用
TDM中的ADM可以解决长距离传输，但容量偏小，最多只能传输16路视频信号。WDM中的ADM 可以解决大容量问题，最大可传输128 路视频信号，但传输距离受限。假设一个链路有8个光插入点，每个点插入1个波长，插入损耗为1.3dB，设备的输出光功率为-2dB，接收灵敏度为-25dB，则最大链路损耗只有约10dB，按1550nm 波长进行计算，传输距离也只能达到约40公里，平均到每个插入段只有5公里！如果能将两种技术结合起来应用，就有可能提供一个较完善的解决方案。
如何同时采用这两种技术呢？在方案设计时分两步进行。第一步是将链路上需要传输的视频信号尽可能均匀地分配给各个波长，第二步在每个波长上采用ADM 方式插入分配的信号。如果有节点分配不到（否则会增加光纤和设备）需要插入的信号，而传输距离又达不到要求，则可在适当的位置安排零插入ADM 节点，即再生中继节点，来完成这个波长的传输。这种链路对于单向传输仍比较简洁，但如果是一个双向系统（含控制信号等），则光路会变得异常复杂，这时可以考虑将双向系统分成两个单向系统来设计，这时就要多用1 根光纤，但设备的复杂性的降低应该能带来较高的可靠性。
五、 结语
CWDM和ADM在图象监控领域都能算是新兴的技术，这些技术能有效地利用光纤资源，但同时也提出了新的问题，最突出的问题就是可靠性问题。如果说1 根光纤上传输了上百路非压缩数字视频信号，且要传输上百公里，则这个图象监控工程可能就此1 根光纤就解决了传输问题，那么这根光纤的故障可能让整个系统崩溃。要真正解决可靠性问题，电信部门在网络规划、建设和维护方面的成功经验应该是一个较好的参照。
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