PON做监控的优势之处 转载

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EPON技术在运营商

远程视频监控业务中的应用

         

运营级远程视频监控业务是近几年发展速度较快的电信增值业务。其业务重点是通过一个应用广泛的远程网络监控中心服务平台，以集中式分区化运营方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过运营级视频监控业务，用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看，实现跨地域的统一监控、统一存储、统一管理和资源共享。

近年来，我国随着“平安城市”等工程项目的大量启动，城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求大量出现，远程视频监控业务已经成为运营商获取利润的新兴业务。

远程视频监控系统是能覆盖整个城市的多功能、综合性网络系统，承载的主要是监控实时视频图像、报警和存储等业务。从系统构成的主体类型上可分成监控资源、传输网络、监控中心和用户终端四个组成部分。传输网络在组网功能结构上可分为监控资源接入网络、用户终端接入网络、监控中心互连网络三部分。

在各接入网络部分，根据接入规模大小、地理位置的分布，可以采用一级或多级级连方式。网络结构可以采用树型、环形、网状等多种拓扑方式。

远程视频监控系统特点分析如下：
1、 对上行的带宽要求高，视频监控数据主要从监控点往监控中心传送，单路上行带宽在500K~6Mbps甚至更高；这样可基本排除xDSL技术；
2、 地域分布广，在一个城区内10KM左右范围内广泛分布；
3、 链形或树形组网，如企业内的各个楼层、路口、电梯等或道路交通监控等区域监控，都要根据现场情况设计组网种类。

4、 接入点多，整个监控系统接入点少则几百个点，多则几万个接入点。

5、 与IP应用紧密结合，由于存在着多个监控中心同时实时查看一个点的视频情况，一般会用IP组播技术解决; 要求网络对IP组播有很好的承载性能。

通过上面的特点分析我们不难发现，终端接入网络是远程视频监控系统建设的难点，也是该系统成败的关键；实际部署中接入网络占整个网络建设成本的50%，维护费用的70%。

在全业务运营时代的今天，市场也对运营商提出了更高的要求，如何合理、准确的使用新技术，更好的服务于客户，如何既能减少网络建设的成本，又能提高网络的稳定性等等问题，是摆在每一个通信人面前的问题。

要解决终端接入的问题要遵循用户接入网技术发展的方向；当前通讯领域接入网技术发展的终极目标是FTTH(宽带到户)，而业界一直认为FTTH最佳形式是PON(无源光网络)技术。EPON(以太无源光网络)是当前几种最佳的技术和网络结构的结合, 从技术指标、性价比、发展前景几个方面来看都是最合适应用于的远程视频监控业务技术。下面就详细介绍一下EPON技术的原理及在远程视频监控业务的应用：

EPON技术背景

2000年底，一些设备制造商成立了第一英里以太网联盟(EFMA)，提出基于以太网的PON概念----EPON，并促成IEEE在2001 年成立第一英里以太网(EFM)小组，开始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在内的EFM相关标准。EPON标准IEEE 802.3ah已于2004年6月正式颁布。我国在“十五”“863”计划中也设立了吉比特EPON的相应课题。

EPON技术原理
IEEE 802.3ah协议中详细定义了EPON的工作模型，包括MPCP(多点控制协议)、OAM（操作、管理和维护）功能。
     一个典型的EPON系统由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)、POS(分光器)组成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房（CO，Central Office），ONU（Optical Network Unit）放在网络接口单元（NIU：Network Interface Unit）附近或与其合为一体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接各光纤的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据，型号一般有1:2(50%：50%，95%：5%等)，1:4、1：8、1:16、1:32。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，下行波长：1490nm，另外还可以在这个光纤下行叠加1550nm的波长，来传递电视信号）。
    OLT到ONU间的距离最大可达20km，传送速率为双向对称1Gbps，最大分光比一般支持1:32或者更高，可以一级分光也可以多个分光器级连。
    EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP／Ethernet应用占到整个局域网通信的95％以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10 Gbit／s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
    在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层、EPON采用成熟的全双工以太网技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON在MAC层通过802.1p优先级功能来提供QoS。

EPON参考模型

     以太网无源光网络（EPON）其典型拓扑结构为树型。EPON系统由局侧的光线路终端 （OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达 各个ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用 TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。ODN在OLT和ONU间提供光通道。

EPON系统参考结构如图 1所示。

EPON 系统的ONU/ONT 可放置在用户、大楼和小区等不同的位置，形成FTTHFTTB、FTTC 等不同的网络结构。

下面通过对比，分析一下EPON技术在运营商远程视频监控系统的中的实际组网应用：
    图2为未使用EPON技术的国家某大型建筑集团公司办公与家属区安防监控系统网络结构图。

该远程监控系统在企业内设立一个监控中心，建远程监控系统一套，系统建成后能满足整个机关大院在安全防范、安全管理工作中的远程图像查看、宏观动态监控、微观取证等工作要求，系统总体覆盖范围包括机关大院道路、办公区、生活区。工程累计新设视频监控前端信息点40个。

视频监控系统主要由前端视频采集器、传输系统、终端控制器和显示记录设备组成。本次主要通过半球摄像机、枪式固定摄像机、智能球云台摄像机采集图像信息，利用视频传输线将图像传回监控中心机房，一路通过矩阵控制主机对前端摄像机进行操作控制，通过矩阵主机同时控制电视墙画面切换。一路通过硬盘录像机压缩、编码存储，同时通过铁通城域网将编解码后的数字信号上传至远程视频监控平台。
  

图  2

图3为采用EPON技术设计解决原有摄像机接入的方案如下：

局端OLT设备部署在局端机房，采用二级分光，实现监控点的灵活布放。

2、采用ONU+网络摄像头作为终端组合。

3、局方把上行组播数据同时送往客户的监控室和存储服务器。可以在监控室可以实时监控，同时把视频数据送往存储服务器，便于事后证据的采集。

                               图  3

通过两种方案的分析、对比得出EPON技术应用于远程视频监控业务的优势在于：

1、降低网络建设成本：节省大量视频同轴线缆和视频光端机等设备。较传统方案建网成本更低。传统的视频监控系统大多是采用视频同轴线缆，距离远的采用视频光端机+光缆+视频光端机的形式传送模拟信号至视频服务器，而使用EPON技术后一个ONU可通过网线连接百米范围内多个的IP摄像机，将每个摄像机的图像信息通过光缆传送至局端的视频服务器。设备数量将减少。线缆数量也随方案的变化减少许多。

2、 整个网络稳定性提高：EPON ODN(光网络)全部是分光器及光纤，主要成分是玻璃，使用寿命长；没有有源设备，也就避免了停电、雷击、过流过压损坏等有源设备的常见故障，网络可靠性高，显著降低维护费用。传统运程视频监控系统的前端接入部分节点较多，为视频故障多部分；而且，设备都为有源设备，故障率较高，EPON技术的引入，会使该点的故障频率降低。

3、 运程视频监控网络覆盖范围广阔：可提供0.5~20KM的远距离视频信号接入，基本覆盖中等规模城区的范围；绝大多数市内的摄像机可直接通过光网络将图像信息传送至局方的视频监控平台。

4、 传输带宽大：每个ONU的带宽可在2M~1Gbps间动态调整；每个ONU平均上行带宽在30M左右，即一个OLT端口中(主干光纤可带240路视频码流)；

5、 组网灵活：组网模型不受限制，通过不同分光器的组合可以灵活组建链型、树型、星型网络。可根据摄像机的不同地理位置，以及客户的不同需求，调整组网方式，以满足网络资源的合理化配置。

6、EPON的综合网管支持业务使远程视频监控系统维护简单。无源光网络系统提供拓扑管理、故障管理、性能管理、安全管理、配置管理等功能，提高了运营商的运营维护能力，降低运营商的OPEX (Operating Expense即运营成本)。

7、系统扩容简单。EPON在一定程度上对所使用的传输体制是透明的，监控点数量需要时，传输侧扩容操作方便。

通过理论分析与实际网络建设我们不难得出，EPON技术是运营商运程视频监控网络终端接入网建设的最佳选择。

在“光进铜退”的今天，EPON技术的广泛应用显得尤为重要。采用EPON技术的运程视频监控系统合理的解决现代城市监控点密集复杂，光纤资源紧张等问题，在组网形态、光纤资源、视频质量、可靠性等诸多方面具有无可比拟的优越性，为运营商远程视频监控业务的发展提供了最佳的网络解决方案。

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