目前高速公路項目中對視頻信號的監控和管理自下而上可分為以下幾層：
1、收費站
屬于收費監控系統，各收費站把本地的視頻、音頻、開關量、數據等信號通過電纜或光纜傳輸到收費站管理室，各收費站各自對這些信號進行監控和管理。同時各收費站還根據實際需求選擇部分圖像、音頻等信號上傳到路段監控分中心。
2、路段監控分中心
一條高速公路通常設置一個或多個路段監控分中心，它們分別對某一路段進行統一監控和管理。需要傳輸的信號主要有 路段中各隧道內的視頻圖像，重要路段的監控圖像，各收費站根據路段監控分中心要求選擇上傳的圖像等信號。
3、區域 監控中心
根據具體地域情況，有時可以把多條高速公路劃分為一個片區來統一管理，設置區域 監控中心 。區域 監控中心根據實際情況對所轄的 幾條高速公路的路段監控分中心上傳的圖像進行統一監控和管理。
4、省中心
各省高速公路管理局對省內所有的高速公路進行統一監控、管理和調度。各片區監控中心將自己所轄區域內的視頻信號有選擇地上傳到省中心，由省中心統一監控和管理。
隨著高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數據通信、圖像監控已經是現代化高速公路建設中必不可少的一個部分。從目前國內大部分的高速公路現況來看，幾乎80%的公路沿線都已經具有了光纖傳輸線路，因此，怎樣合理利用原有的光網絡進行圖像傳輸，節約現有光纖資源成為了高速機電項目研究的新課題。
近年來，光纖傳輸技術在高速公路監控、收費系統和其他一般監控系統中得到了非常廣泛的應用，人們對光通信以及光端機越來越熟悉，而且光纖通信技術越來越成熟，光端機的廣泛運用都讓監控系統越來越得到重視和應用。隨著計算機技術、圖像處理技術、通訊技術、控制技術的發展，以太網技術和總線技術突破了原有的技術瓶頸，使高速公路等監視與控制系統高速信息共享成為可能，并在很多項目上給予實現。
光纖的傳輸系統
1．系統基本構成
光纖監控、通信系統都是以光波作為載波，以光纖作為傳輸媒介的監控以及通信系統。光纖傳輸系統由光發射機、光接收機、光中繼器、光纖連接器及耦合器的無源器件等五個部分組成。
視頻光端機是光纖通信系統的核心設備，光端機分為發射機和接收機，它們的性能直接影響整個監控以及通信系統的傳輸質量。光纖傳輸系統中對來自信息源的信號傳送到發送端的光端機，光發射機則是將光源通過電信號調制成光信號，輸入光纖傳輸至遠方；接收端的光端機內有光檢測器將來自光纖的光信號還原成電信號，經放大、整形、再生后恢復還原輸出。一般都能完成幾十公里甚至上百公里的圖像以及相關信號傳輸。
光纖傳輸系統中各部分的功能作用：
(1)發射機：發射機是實現電/光信號轉換的光端機。它由光源、驅動器和調制器組成。其功能是將來自于信號源（視頻、音頻或控制數據等）的電信號對光源發出的光波進行調制，成為已調光波，然后再將已調的光信號耦合到光纖去傳輸。
(2)接收機：光接收機是實現光/電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經光檢測器轉變為電信號（視頻、音頻或控制數據等），然后，再將這微弱的電信號經放大電路放大到足夠的電平，送到用戶接收端去。
(3)光纖或光纜：光纖或光纜構成光的傳輸通路。其功能是將發射端發出的已調光信號，經過光纖或光纜的遠距離傳輸后，耦合到接收端的光檢測器上去，完成傳送信息任務。
(4)中繼器：中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進行校正。
(5)光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
2.光纖（光纜）傳輸特性
光纖是用高純度的玻璃材料制造而成。光纖線路由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體，實際中使用的是容納許多根光纖的光纜（每根光纖都有自己的包層）。
光纖線路的性能主要由光纜內光纖的傳輸特性決定。目前使用的石英光纖有多模光纖和單模光纖。單模光纖（Single-Mode）只傳輸主模，也就是說光線只沿光纖的內芯進行傳輸。由于完全避免了模式射散使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用與大容量，長距離的光纖通迅。多模光纖（Multi-Mode）在一定的工作波長下，有多個模式在光纖中傳輸。由于色散，這種光纖的傳輸性能較差頻帶比較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。單模光纖使用的光波長為1310nm或1550nm。單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價格比多模光纖便宜，而得到了廣泛的應用。對于光纖的基本要求是損耗和色散這兩個傳輸特性參數盡可能地小。
產生光纖損耗的原因主要分為三種：吸收損耗、散射損耗和輻射損耗。光纖損耗關系到光纖傳輸距離的長短和中繼距離的選擇。即光纖損耗限制了光纖傳輸的最大直通距離。目前光纖傳輸中常用三個低損耗窗口。0.85（850nm）、1.31(1310nm)和1.55(1550nm)左右是光纖傳輸系統中常用三個低損耗窗口。
光纖色散是指輸入光脈沖在光纖中傳輸時由于各波長光波的群速度不同而引起光脈沖展寬的現象。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖發生畸變，從而限制了光纖的傳輸帶寬。
光端機的優勢：
光纖傳輸系統具有容量大、傳輸距離遠、抗干擾性強等優勢，在通信傳輸方面有著不可替代的地位。光纖通訊容量大，理論可利用帶寬可達50000GHz，無中繼傳輸距離可達100公里。
由于光纖傳輸具有損耗低、頻帶寬、容量大、信號質量好的特點，使用光纜組網可以減少鏈路上的放大器和供電環節，使信號的傳輸質量及系統的可靠性大為提高。而且光纖傳輸還具有抗電磁干擾、無電磁泄漏、穩定性高等優點。從目前高速公路機電工程中的視頻圖像監控系統的組網方式看，光纖傳輸方式是高速公路視頻圖像監控傳輸系統的最佳選擇。因此一種特殊的傳輸設備：光端機應運而生了。
光端機是一種光纖通信設備，它是將所要傳輸的圖像、語音以及數據信號進行數字化處理，再將這些數字信號進行復用處理，使多路低速的數字信號轉換成一路高速信號，并將這一信號轉換成光信號。在接收端將光信號還原成電信號，還原的高速信號分解出原來的多路低速信號，最后再將這些數據信號還原成圖像、語音以及數據信號。節點光端機是光端機中的高端產品，它能夠在一條光纖上插入多達16個接入點。例如深圳安迅達程科技有限公司自行研發生產的AKF節點式光端機系列。
節點光端機（簡稱節點機）的出現，給高速公路的全程圖像監控系統提供了可靠的傳輸通道。
節點機傳輸技術簡介
節點式光端機又稱總線型光端機，其更準確的定義是采用單/雙纖鏈路式組網形式的圖像傳輸系統，也被稱為鏈路式光端機。采用的技術是電信中常用的時分復用技術（TDM）和分插復用技術（ADM），具有節省光纖資源，延長傳輸距離等優點。由于采用ADM技術的鏈路式光端機在傳輸容量上受到較大限制，一般將TDM與ADM結合使用。在沒有富余光纖資源的情況下，更多的是采用TDM技術，這樣可以使不同業務平臺的光通信系統完全在物理上隔絕的一芯光纖上傳輸。該系統目前在高速公路上的運用已經是相當的廣泛。
鏈路式（節點式）數字視頻光端機采用非壓縮數字視頻傳輸方式，是TDM（時分復用）技術和ADM（電分插復用）技術相結合的產物。10節點級聯型光端機采用1.25G光傳輸平臺，在一芯光纖上可同時傳送10路視頻信號，支持節點數至少10個，級聯式光端機遠端設備可接入1～4路視頻信號，局端設備可實時輸出10路視頻。（目前深圳市安迅達程科技有限公司自行研發生產的AKF系列節點式光端機已經可以在一條鏈路上做到16路的視頻，采用2.5G的光傳輸平臺）。
級聯型光端機采用模塊化設計方式，支持功能擴展。每個遠端機單個機盤上可以提供2路RS-485/422共享數據，以及2路獨立通道點到點數據/音頻信號。同時，每個遠端機和局端機都可以通過增加音頻/數據擴展盤的方式傳輸更多路數音頻、數據、開關量等信號。
級聯型光端機遠端設備可以選配光鏈路保護機盤，能自動隔離故障節點，確保其它節點機正常工作。
級聯型光端機可以安裝網管插件，實現遠端機和局端機網管功能。
TDM（時分復用）技術和ADM（電分插復用）技術說明與應用
TDM與ADM技術聯合運用的方式：ADM可以這樣來理解：在ADM節點上，可以提取一個或幾個時隙的信號，同時插入相應的信號，其它時隙的信號在此節點進行了一次再生中繼。如果節點只插入信號，則它相當于除插入信號外，還對前面的信號進行了一次再生中繼。
兩種技術的結合應用：TDM中的ADM可以解決長距離傳輸，但容量偏小，最多只能傳輸16路視頻信號。WDM中的ADM可以解決大容量問題，最大可傳輸128路視頻信號，但傳輸距離受限。假設一個鏈路有8個光插入點，每個點插入1個波長，插入損耗為1.3dB，設備的輸出光功率為-2dB，接收靈敏度為-25dB，則最大鏈路損耗只有約10dB，按1550nm波長進行計算，傳輸距離也只能達到約40公里，平均到每個插入段只有5公里！如果能將兩種技術結合起來應用，就有可能提供一個較完善的解決方案。
采用數字級聯技術具有如下優點：
1、全程數字非壓縮視頻傳輸，視頻質量高，達到廣播級，與數字非壓縮點對點傳輸圖像完全一致。
2、完全實時傳輸，沒有壓縮圖像傳輸的延時問題。
3、系統傳輸容量大，采用1.25G傳輸系統，一芯光纖可傳輸72路圖像，采用2.5G傳輸系統一芯光纖可傳輸128路圖像。
4、適用范圍廣，適應性強。對集中圖像、分散圖像和準集中圖像的傳輸都能很好的適應
5、可擴展性好，圖像路數增加非常方便。
6、節省光纖資源，比點對點傳輸系統大大節省了光纖芯數
7、性價比高，比采用壓縮視頻的環網傳輸系統大大節約建設成本
8、可靠性高，具有節點斷電光鏈路保護功能，某個節點斷電不會影響其余節點的傳輸
9、有完善的網管系統，可以對整個鏈路設備進行統一管理，及時準確判斷設備故障原因，極大的節省了維護成本。
該方案的核心思想是對各分散的視頻進行數字非壓縮實時級聯傳輸，但在整個傳輸過程中視頻只進行一次數字化，所有的級聯和插入都在數字域進行，保證視頻質量與數字非壓縮點對點傳輸完全一樣。該方案的最大特點就是：不管多么復雜的鏈路，都是數字非壓縮實時視頻直接傳輸到路段分中心。節點機在高速上的成功應用，帶來了全新的傳輸平臺，為高速公路的全程視頻監控與監測提供了一個高效、可靠的傳輸通道，為安全行駛、平安道路作出了新的貢獻。
