基于廣電EPON技術(shù)的治安視頻監(jiān)控專網(wǎng)構(gòu)建方案

覃寧　莫磊

摘 要：面對三網(wǎng)融合全業(yè)務(wù)競爭的壓力，專網(wǎng)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為廣電運(yùn)營商一個非常重要的增值業(yè)務(wù)。文章通過具體案例，就如何依托廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和光纖資源，結(jié)合EPON技術(shù)，搭建治安視頻監(jiān)控專網(wǎng)進(jìn)行了探討和研究。

關(guān)鍵詞：廣電網(wǎng)絡(luò)；EPON；視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0083-02

隨著社會的不斷發(fā)展，人們越來越需要一個平安和諧的生活環(huán)境，預(yù)防和打擊犯罪、反恐防暴等工作，已經(jīng)成為構(gòu)建“平安城市”的重點內(nèi)容。治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)指的是為了滿足城市管理和城市治安需要，利用地理信息系統(tǒng)、圖像的采集、傳輸、顯示等設(shè)備以及控制軟件，對指定區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控和記錄的系統(tǒng)。廣電網(wǎng)絡(luò)公司作為以提供視頻媒體傳輸服務(wù)為主營業(yè)務(wù)的運(yùn)營商，其網(wǎng)絡(luò)資源有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合目前應(yīng)用得比較成熟的EPON技術(shù)，廣電網(wǎng)絡(luò)公司在治安視頻監(jiān)控專網(wǎng)業(yè)務(wù)上越來越有競爭力。

1 廣電城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)

廣西有線廣播電視城域網(wǎng)絡(luò)分為一級光纖網(wǎng)、二級光纖網(wǎng)和三級電纜分配網(wǎng)。城市網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)不足10萬戶的網(wǎng)絡(luò)可不設(shè)分前端，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅包含二級光纖網(wǎng)和電纜網(wǎng)。城市網(wǎng)絡(luò)用戶大于10萬戶或覆蓋地域較大的網(wǎng)絡(luò)以及市縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)村的網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實際情況設(shè)立若干個分前端，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包含一級光纖網(wǎng)（或傳輸網(wǎng)）、二級光纖網(wǎng)和電纜分配網(wǎng)。城域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接各分前端的一級光纖網(wǎng)絡(luò)采用星型網(wǎng)或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)/物理連接星型結(jié)構(gòu)，按并發(fā)選收方式傳輸；二級光纖網(wǎng)采用雙星型或混合型網(wǎng)絡(luò)/物理連接星型結(jié)構(gòu)，電纜網(wǎng)絡(luò)以樹型結(jié)構(gòu)為主。城域網(wǎng)絡(luò)按雙向傳輸方式建設(shè)；電纜分配網(wǎng)采用雙向模塊化結(jié)構(gòu)，用戶接入采用無源集中分配方式連接。柳城縣有線電視用戶約1萬戶，其城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 EPON技術(shù)

2.1 EPON技術(shù)基礎(chǔ)

EPON（Ethemet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)），目前是一種流行的無源光纖接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它采用無源光纖傳輸，單點到多點的結(jié)構(gòu)，提供多種業(yè)務(wù)于以太網(wǎng)之上。執(zhí)行IEEE802.3ah技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸網(wǎng)絡(luò)上按照以太網(wǎng)格式的報文，最大支持對稱速率為1.25 Gbps。EPON技術(shù)在鏈路層使用的是以太網(wǎng)協(xié)議，在物理層使用的是PON技術(shù)，以太網(wǎng)接入上利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。因此，它具有對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明、節(jié)省光纖資源的特點，在光纖接入網(wǎng)中扮演著的角色越來越重要，正逐步成為高清視頻監(jiān)控的主要傳輸網(wǎng)絡(luò)。

2.2 EPON系統(tǒng)組成

EPON由局端設(shè)備OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）、用戶端設(shè)備ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）和光分路器ODN（Optical Distribution Network，光分配網(wǎng)）組成。OLT與ONU之間僅僅保留光纜、光分路器等無源器件，無需額外配備機(jī)房、無需電源、不需要對有源設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，可非常有效的節(jié)約建設(shè)成本和維護(hù)成本。

2.3 EPON傳輸方式

EPON使用WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復(fù)用）技術(shù)，采用下行1 490 nm、上行1 310 nm不同波長，實現(xiàn)在一根光纖傳輸上下行數(shù)據(jù)，而相互不影響。下行方向，OLT發(fā)出的信號以廣播式發(fā)給所有用戶，上行方向，各ONU采用時分復(fù)用TDMA（Time Division Multiple Access）技術(shù)。

下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼挕PON可以提供1.25 Gbit/s的上下行帶寬，傳輸距離可達(dá)10～20 km，支持最大光分路比1：64，因此可有效降低主干光纖和OLT的成本壓力。EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素，二者具有天然的融合性。

3 治安視頻監(jiān)控專網(wǎng)設(shè)計

3.1 項目概況

本文案例為柳城縣天網(wǎng)二期治安高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)項目。該項目由柳城縣人民政府出資，廣西廣電網(wǎng)絡(luò)柳城分公司承建，竣工后交由柳城縣公安局使用。項目計劃在柳城縣縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要街道和人流密集區(qū)，建設(shè)142個高清監(jiān)控點，監(jiān)控攝像機(jī)像素達(dá)到200萬，分辨率達(dá)到1 920×1 080，且?guī)Ъt外夜視功能，能實現(xiàn)24 h不分晝夜監(jiān)控，并將監(jiān)控圖象傳到柳城縣公安局指揮中心機(jī)房，實現(xiàn)對監(jiān)控目標(biāo)的安全防范及智能管理。該項目建設(shè)周期為120個工作日。

3.2 承載網(wǎng)設(shè)計

柳城縣治安高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)（天網(wǎng)二期）在整體上由142個前端監(jiān)控點采集視頻圖像信息，經(jīng)廣西廣電網(wǎng)絡(luò)柳城分公司提供的治安視頻監(jiān)控專網(wǎng)傳入縣城中心機(jī)房OLT設(shè)備，最后由匯聚層交換機(jī)接入柳城縣公安局監(jiān)控中心平臺。

各派出所監(jiān)控室也通過EPON網(wǎng)絡(luò)連接到柳城縣公安局監(jiān)控中心平臺，按分級授權(quán)取得所需的圖像信息。柳城縣天網(wǎng)二期治安高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于廣西廣電網(wǎng)絡(luò)公司IP城域網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，分別是核心層、匯聚層和接入層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

①核心層：監(jiān)控中心屬于視頻監(jiān)控網(wǎng)的核心層，包括中心管理平臺、存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、控制服務(wù)器、電視墻等部分。監(jiān)控中心與柳城縣廣電網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房實現(xiàn)互聯(lián)，采用以太網(wǎng)透傳技術(shù)將所以監(jiān)控點視頻圖像匯聚，實現(xiàn)對監(jiān)控圖像按局域網(wǎng)方式進(jìn)行傳輸。

②匯聚層：匯聚層是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的骨架，它從網(wǎng)絡(luò)末端連接進(jìn)入?yún)R聚機(jī)房，采用IP以太網(wǎng)通過點到點的專用傳輸通道方式，傳送到匯聚交換機(jī)來進(jìn)行匯聚，匯聚機(jī)房到上一級核心層采用n×1 000 M電路進(jìn)行匯聚上傳。縣城廣電網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房采用的是BDCOM P5900型號的OLT，這臺天網(wǎng)治安監(jiān)控系統(tǒng)專用OLT設(shè)備具備2個主控板、2個增強(qiáng)型業(yè)務(wù)槽和12個普通型業(yè)務(wù)槽，支持主控板及電源1+1備份，最大支持48個EPON接口，最大支持1：64分光比，系統(tǒng)最大可支持3 584個ONU接入，傳輸距離可達(dá)20 km。

③接入層：接入層是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。終端監(jiān)控點使用的是數(shù)字高清攝像機(jī)，所傳輸信號是采用H.264編碼壓縮技術(shù)的數(shù)字信號，視頻信號接入ONU設(shè)備的10/100 M以太網(wǎng)接口，通過光纖和光分路器ODN接人附近機(jī)房OLT設(shè)備，實現(xiàn)視頻圖像全I(xiàn)P化傳送。前端監(jiān)控點采用BDCOM P1004C2型號的ONU，支持上下行對稱的1 Gbps的PON傳輸速率，配合BDCOM系列的OLT設(shè)備可實現(xiàn)高達(dá)1：64的分光比，網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑可達(dá)20 km；結(jié)合PON中繼設(shè)備，可進(jìn)一步將傳輸距離延伸至60 km。

3.3 ODN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

ODN作為OLT和ONU之間提供光傳輸通道，從功能上可分為饋線光纜子系統(tǒng)、配線光纜子系統(tǒng)、入戶線光纜子系統(tǒng)和光纖終端子系統(tǒng)。在ODN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，為了方便前期施工和后期維護(hù)，分路器通常選擇功率等分型光分路器。合理設(shè)置光分路器可以有效提高光纖資源利用率。為了節(jié)約成本，提高柳城廣電城域網(wǎng)光纜干線的利用率，本項目把主干光纜交接箱設(shè)為光纜分配點，放置一級光分路器；把光纜節(jié)點設(shè)為用戶接入點，放置二級光分路器。

3.4 IP地址規(guī)劃

IP地址規(guī)劃主要涉及到網(wǎng)絡(luò)資源有效利用和管理的問題，而如何有效利用IP已經(jīng)成為IP地址規(guī)劃最重要的問題，合理分配IP地址是網(wǎng)絡(luò)有效利用和網(wǎng)絡(luò)順利運(yùn)行的關(guān)鍵。

柳城縣天網(wǎng)二期治安高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)分配IP網(wǎng)段：從172.44.28.1-172.44.51.255，共24個網(wǎng)段。

在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，每個物理區(qū)域設(shè)置為一個VLAN，為了保障網(wǎng)絡(luò)的高性能和高可用，在具體VLAN規(guī)劃時，同一個VLAN內(nèi)的通信主機(jī)應(yīng)該控制在50臺以內(nèi)，在同一個VLAN中設(shè)置單獨(dú)的服務(wù)器。

4 結(jié) 語

隨著國家“三網(wǎng)融合”政策不斷推進(jìn)，廣電行業(yè)面臨的競爭壓力越來越大。

而通過EPON技術(shù)搭建在廣電城域網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)的治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)必將成為廣電運(yùn)營商又一個新的增值業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完善、覆蓋面廣、資源豐富的優(yōu)勢，將為廣電運(yùn)營商在“平安城市”建設(shè)中發(fā)揮更重要的作用。

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