目前高速公路项目中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层：
1、收费站
属于收费监控系统，各收费站把本地的视频、音频、开关量、数据等信号通过电缆或光缆传输到收费站管理室，各收费站各自对这些信号进行监控和管理。同时各收费站还根据实际需求选择部分图像、音频等信号上传到路段监控分中心。
2、路段监控分中心
一条高速公路通常设置一个或多个路段监控分中心，它们分别对某一路段进行统一监控和管理。需要传输的信号主要有 路段中各隧道内的视频图像，重要路段的监控图像，各收费站根据路段监控分中心要求选择上传的图像等信号。
3、区域 监控中心
根据具体地域情况，有时可以把多条高速公路划分为一个片区来统一管理，设置区域 监控中心 。区域 监控中心根据实际情况对所辖的 几条高速公路的路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。
4、省中心
各省高速公路管理局对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号有选择地上传到省中心，由省中心统一监控和管理。
随着高速公路管理要求的不断提高，收费管理、数据通信、图像监控已经是现代化高速公路建设中必不可少的一个部分。从目前国内大部分的高速公路现况来看，几乎80%的公路沿线都已经具有了光纤传输线路，因此，怎样合理利用原有的光网络进行图像传输，节约现有光纤资源成为了高速机电项目研究的新课题。
近年来，光纤传输技术在高速公路监控、收费系统和其他一般监控系统中得到了非常广泛的应用，人们对光通信以及光端机越来越熟悉，而且光纤通信技术越来越成熟，光端机的广泛运用都让监控系统越来越得到重视和应用。随着计算机技术、图像处理技术、通讯技术、控制技术的发展，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈，使高速公路等监视与控制系统高速信息共享成为可能，并在很多项目上给予实现。
光纤的传输系统
1．系统基本构成
光纤监控、通信系统都是以光波作为载波，以光纤作为传输媒介的监控以及通信系统。光纤传输系统由光发射机、光接收机、光中继器、光纤连接器及耦合器的无源器件等五个部分组成。
视频光端机是光纤通信系统的核心设备，光端机分为发射机和接收机，它们的性能直接影响整个监控以及通信系统的传输质量。光纤传输系统中对来自信息源的信号传送到发送端的光端机，光发射机则是将光源通过电信号调制成光信号，输入光纤传输至远方；接收端的光端机内有光检测器将来自光纤的光信号还原成电信号，经放大、整形、再生后恢复还原输出。一般都能完成几十公里甚至上百公里的图像以及相关信号传输。
光纤传输系统中各部分的功能作用：
(1)发射机：发射机是实现电/光信号转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于信号源（视频、音频或控制数据等）的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤去传输。
(2)接收机：光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号（视频、音频或控制数据等），然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到用户接收端去。
(3)光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发射端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到接收端的光检测器上去，完成传送信息任务。
(4)中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行校正。
(5)光纤连接器、耦合器等无源器件：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
2.光纤（光缆）传输特性
光纤是用高纯度的玻璃材料制造而成。光纤线路由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，实际中使用的是容纳许多根光纤的光缆（每根光纤都有自己的包层）。
光纤线路的性能主要由光缆内光纤的传输特性决定。目前使用的石英光纤有多模光纤和单模光纤。单模光纤（Single-Mode）只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用与大容量，长距离的光纤通迅。多模光纤（Multi-Mode）在一定的工作波长下，有多个模式在光纤中传输。由于色散，这种光纤的传输性能较差频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。单模光纤的传输特性比多模光纤好，价格比多模光纤便宜，而得到了广泛的应用。对于光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参数尽可能地小。
产生光纤损耗的原因主要分为三种：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。光纤损耗关系到光纤传输距离的长短和中继距离的选择。即光纤损耗限制了光纤传输的最大直通距离。目前光纤传输中常用三个低损耗窗口。0.85（850nm）、1.31(1310nm)和1.55(1550nm)左右是光纤传输系统中常用三个低损耗窗口。
光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时由于各波长光波的群速度不同而引起光脉冲展宽的现象。光纤色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。
光端机的优势：
光纤传输系统具有容量大、传输距离远、抗干扰性强等优势，在通信传输方面有着不可替代的地位。光纤通讯容量大，理论可利用带宽可达50000GHz，无中继传输距离可达100公里。
由于光纤传输具有损耗低、频带宽、容量大、信号质量好的特点，使用光缆组网可以减少链路上的放大器和供电环节，使信号的传输质量及系统的可靠性大为提高。而且光纤传输还具有抗电磁干扰、无电磁泄漏、稳定性高等优点。从目前高速公路机电工程中的视频图像监控系统的组网方式看，光纤传输方式是高速公路视频图像监控传输系统的最佳选择。因此一种特殊的传输设备：光端机应运而生了。
光端机是一种光纤通信设备，它是将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理，再将这些数字信号进行复用处理，使多路低速的数字信号转换成一路高速信号，并将这一信号转换成光信号。在接收端将光信号还原成电信号，还原的高速信号分解出原来的多路低速信号，最后再将这些数据信号还原成图像、语音以及数据信号。节点光端机是光端机中的高端产品，它能够在一条光纤上插入多达16个接入点。例如深圳安迅达程科技有限公司自行研发生产的AKF节点式光端机系列。
节点光端机（简称节点机）的出现，给高速公路的全程图像监控系统提供了可靠的传输通道。
节点机传输技术简介
节点式光端机又称总线型光端机，其更准确的定义是采用单/双纤链路式组网形式的图像传输系统，也被称为链路式光端机。采用的技术是电信中常用的时分复用技术（TDM）和分插复用技术（ADM），具有节省光纤资源，延长传输距离等优点。由于采用ADM技术的链路式光端机在传输容量上受到较大限制，一般将TDM与ADM结合使用。在没有富余光纤资源的情况下，更多的是采用TDM技术，这样可以使不同业务平台的光通信系统完全在物理上隔绝的一芯光纤上传输。该系统目前在高速公路上的运用已经是相当的广泛。
链路式（节点式）数字视频光端机采用非压缩数字视频传输方式，是TDM（时分复用）技术和ADM（电分插复用）技术相结合的产物。10节点级联型光端机采用1.25G光传输平台，在一芯光纤上可同时传送10路视频信号，支持节点数至少10个，级联式光端机远端设备可接入1～4路视频信号，局端设备可实时输出10路视频。（目前深圳市安迅达程科技有限公司自行研发生产的AKF系列节点式光端机已经可以在一条链路上做到16路的视频，采用2.5G的光传输平台）。
级联型光端机采用模块化设计方式，支持功能扩展。每个远端机单个机盘上可以提供2路RS-485/422共享数据，以及2路独立通道点到点数据/音频信号。同时，每个远端机和局端机都可以通过增加音频/数据扩展盘的方式传输更多路数音频、数据、开关量等信号。
级联型光端机远端设备可以选配光链路保护机盘，能自动隔离故障节点，确保其它节点机正常工作。
级联型光端机可以安装网管插件，实现远端机和局端机网管功能。
TDM（时分复用）技术和ADM（电分插复用）技术说明与应用
TDM与ADM技术联合运用的方式：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。
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。
采用数字级联技术具有如下优点：
1、全程数字非压缩视频传输，视频质量高，达到广播级，与数字非压缩点对点传输图像完全一致。
2、完全实时传输，没有压缩图像传输的延时问题。
3、系统传输容量大，采用1.25G传输系统，一芯光纤可传输72路图像，采用2.5G传输系统一芯光纤可传输128路图像。
4、适用范围广，适应性强。对集中图像、分散图像和准集中图像的传输都能很好的适应
5、可扩展性好，图像路数增加非常方便。
6、节省光纤资源，比点对点传输系统大大节省了光纤芯数
7、性价比高，比采用压缩视频的环网传输系统大大节约建设成本
8、可靠性高，具有节点断电光链路保护功能，某个节点断电不会影响其余节点的传输
9、有完善的网管系统，可以对整个链路设备进行统一管理，及时准确判断设备故障原因，极大的节省了维护成本。
该方案的核心思想是对各分散的视频进行数字非压缩实时级联传输，但在整个传输过程中视频只进行一次数字化，所有的级联和插入都在数字域进行，保证视频质量与数字非压缩点对点传输完全一样。该方案的最大特点就是：不管多么复杂的链路，都是数字非压缩实时视频直接传输到路段分中心。节点机在高速上的成功应用，带来了全新的传输平台，为高速公路的全程视频监控与监测提供了一个高效、可靠的传输通道，为安全行驶、平安道路作出了新的贡献。
