囊谦县EPON视频监控应用方案

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囊谦县EPON视频监控应用方案

一 方案背景

随着技术的发展和需求的多样化，视频监控呈现出高清化、远程化、网络传输IP化的发展态势。采用光纤接入网构建视频传输网络是视频监控行业发展的大势所趋。

EPON作为当前应用最为广泛的光纤接入网技术，以其全光化、高带宽、可管理、可维护、成本低、节约光纤资源等优势已经在视频监控传输网络中获得成功应用，如电信“全球眼”网络监控、交通监控、“平安城市”等项目。

EPON解决方案着眼于为视频监控传输网络提供完整的设备解决方案，可满足从初期建设到大规模建设，从ONU通过以太网接入IP摄像头到摄像头集成ONU的实施方案演进需求。

“平安城市视”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大家不难发现，终端接入网络是“平安城市”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%。

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。下面就详细先容一下EPON技术的原理及在视频监控业务中的应用：

二EPON系统先容

EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

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 LineTerminal）放在中心机房（CO，CentralOffice），ONU（Optical NetworkUnit）放在网络接口单元（NIU：NetworkInterface Unit）附近或与其合为一体。POS（PassiveOptical Splitter）是无源光纤分路器，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，来传递视频信号）。
    OLT到ONU间的距离最大可达20km，传送速率为双向对称1Gbps，最大分光比一般支撑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。

以太网无源光网络（EPON）其典型拓扑结构为星型和树型。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：

图1 EPON网络结构图

三 囊谦县“平安城市”视频监控系统

1.系统结构

该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。本次主要通过一体智能摄像机采集图像信息，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。一路通过磁盘阵列存储器存储。囊谦县“平安城市”视频监控系统TOP如下图2所示：
图2 囊谦县视频监控系统结构图

2.系统实现功能

系统主要由前端设备、EPON网络系统和视频监控中心组成。

前端设备包括摄像机。云台摄像机用于采集各监控点实时视频信号，可以由控制中心的计算机控制，用户可对摄像机进行水平 360 度，垂直 90 度及变焦控制。前端摄像机通过网线连接到EPON网络系统上，编码压缩处理后的监控信息通过EPON通讯网络汇集到监控管理中心，监控中心能看到各监控点的实时状况，监控人员可通过监控中心局域网或 Internet 远程实时浏览视频图像、遥控云台摄像机。

EPON网络充当通讯网络，覆盖面广，采用点对多点的结构，可覆盖大范围用户；组网灵活，可根据监控点的布置来设计不同的组网结构；可拓展性强，EPON具有预留链路或接口，后期若需要可增加监控点，只需在前端布放短距离光缆，而后端无需增加任何硬件配置；同时提供高带宽和高可靠性，将来自前端摄像设备的数据透明传输到监控中心，同时也将来自监控中心的控制命令下达至前端摄像设备。

视频监视控制中心设在办公大楼控制室，主要由视频解码器、磁盘阵列存储器、网管服务器、数字矩阵等组成。监控管理中心负责接收各监控点通过EPON 网络传输过来的视频信息，控制中心可以通过液晶显示大屏显示各现场监控点的图像信息，并进行控制信号的协调，视频数据可同时存入存储服务器，进行录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询回放视频录像。采用矩阵控制器，通过计算机控制可实现视频切换、云台摄像机镜头的光圈、焦距、变倍，云台的上、下、左、右、自动或辅助控制远端的电源、摄像机开关等各种动作。视频监控信息采用EPON 网络传送，传递速度快，系统结构简单。观测数据传输至中心控制室进行计算分析、整理和记录，既方便又简捷。并可确保系统在各种恶劣天气情况下，都能正常运行，满足系统各种信号相互传输的准确性。

四EPON在该视频监控系统应用的优势

1、降低网络建设成本：节省大量光纤收发器等设备。较传统方案建网成本更低。传统的视频监控系统，距离远的采用光纤收发器+光缆+光纤收发器的形式传送视频信号至视频服务器，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监控中心。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。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。

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的综合网管支撑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，降低了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。

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视频监控点密集复杂，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。

五 设备先容

OLT设备 ZXA10C320

1.    产品定位

ZXA10 C320是面向下一代光接入网络的小型化、高密度的全业务xPON汇聚光接入平台，支撑GPON/EPON共平台融合接入，支撑HSI、VoIP、IPTV、CATV、移动回程、WiFi等全业务的接入汇聚和管理控制，提供电信级的QoS与安全可靠性保障。

                                                                                                  图1     ZXA10 C320正面图

2.    优势特性

l 亮点

■        新一代的2U小型化OLT，节省空间；特别适合园区、小区、企业、乡镇村等用户群的光接入；适合小容量OLT下沉的场景，实现长距离广覆盖。

■        灵活组网，支撑手拉手、P2P、级联、环网等多种组网。

■        兼容大型OLT的业务板卡，满足FTTx各种场景部署需求。

l 灵活组网、快速部署

■        支撑大分光比和长距离覆盖，适应各种应用场景。

■        可灵活支撑P2P、手拉手、级联、环网等多种组网。

l 面向下一代的xPON统一平台架构，平滑演进，降低CAPEX

■        采用大型OLT(ZXA10 C300)硬件和App架构，兼容大型OLT的业务板卡，节约投资。

■        GPON/EPON同平台接入。

l 适应网络融合和全业务承载、精细化运营

■        提供SCB和二级组播复制机制，完善和精细可靠的用户组播控制机制。

■        支撑基于服务提供商、用户和业务的三级层次化H-QoS控制。

l 电信级的系统和业务安全、可靠性保障

■        主控交换、电源以及管理均采用主备或冗余方式工作；支撑光纤线路保护，上行链路支撑链路聚合、负荷分担、双归属、生成树STP等保护。

■        更强的环境适用能力。

l 节能环保，绿色通信

■        智能低功耗设计，支撑单板、端口休眠模式，系统设计符合欧洲COC、RoHS等标准规范和要求。