平安城市監(jiān)控系統(tǒng)PON網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

□文/張健

隨著對(duì)寬帶接入提出越來(lái)越高的要求，現(xiàn)有的寬帶接入方式因其安全性差、傳輸距離短、接入帶寬有限、QoS無(wú)保證等等各方面的問(wèn)題使得現(xiàn)有傳輸網(wǎng)已不能滿足用戶的需求。同時(shí)，光纖接入技術(shù)得到了快速發(fā)展，從有源接入技術(shù)到PON無(wú)源光接入技術(shù)。由于光纖成本低，光收發(fā)模塊等現(xiàn)有光纖到戶的配套成本下降，使得光纖到戶和線路成本有了大幅度下降。

然而在目前眾多的接入技術(shù)中，哪接入技術(shù)比較適合“平安城市”項(xiàng)目的應(yīng)用呢？

平安城市視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)使用數(shù)字或模擬視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、記錄查詢、網(wǎng)絡(luò)傳輸、分級(jí)控制、授權(quán)訪問(wèn)、資源共享等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市卡口、主要道路、重要目標(biāo)、重點(diǎn)單位、要害部位、治安復(fù)雜區(qū)域等目標(biāo)的治安監(jiān)控。PON（passive optical network)技術(shù)作為近年來(lái)“城市光網(wǎng)”的主流接入技術(shù)，它面向應(yīng)用的組網(wǎng)模式使接入網(wǎng)絡(luò)靈活性更高，接入業(yè)務(wù)類型更豐富，在解決“平安城市”視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、接入點(diǎn)位設(shè)置不確定、接人前端設(shè)備數(shù)字化等問(wèn)題上都有很好的適應(yīng)性。

視頻監(jiān)控承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新要求

作為國(guó)家級(jí)安全系統(tǒng)，平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系著國(guó)家和人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，這也對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)提出了較高要求。

挑戰(zhàn)1：高清視頻回傳，畫(huà)面穩(wěn)定無(wú)花屏

清晰、流暢的畫(huà)面是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重點(diǎn)核心。目前天網(wǎng)工程中多為高清攝像機(jī)，圖像編碼處理后的碼率較大，對(duì)應(yīng)也要求較大的回傳帶寬，因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，要求延遲小于100ms，丟包≤0.1%。

挑戰(zhàn)2：室外環(huán)境復(fù)雜，可靠性要求高

視頻監(jiān)控場(chǎng)景多為室外區(qū)域，環(huán)境復(fù)雜、氣候惡劣，這需要接入設(shè)備既支持多種多樣的安裝形態(tài)，也支持較高的環(huán)境可靠性要求。通常來(lái)說(shuō)，設(shè)備的環(huán)境工作溫度支持-40℃～+75℃，防雷等級(jí)支持6KV/4KV，EMC支持CLASS B。

挑戰(zhàn)3：便捷的故障處理

復(fù)雜的場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多樣性，不僅要求網(wǎng)絡(luò)能夠支持統(tǒng)一的管理和運(yùn)維，也需要在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)能夠進(jìn)行快速的故障定責(zé)和恢復(fù)；并且同時(shí)需要針對(duì)公安方面的維護(hù)和考核要求，做到全網(wǎng)流量和業(yè)務(wù)監(jiān)控、退服率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)等。

挑戰(zhàn)4：快速的施工周期

隨著平安城市的需求不斷增加，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，需求量不斷上升。但由于是政府工程，施工周期較短。因此需要?jiǎng)?chuàng)新的端到端解決方案，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、設(shè)備到貨、工程、調(diào)試等端到端的系統(tǒng)集成，保障快速交付。

無(wú)源光纖接入技術(shù)

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱PON，是一種光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU)之間的光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）沒(méi)有任何有源電子設(shè)備。光分支點(diǎn)無(wú)需節(jié)點(diǎn)設(shè)備，只需安裝一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)源光分路器，這樣就節(jié)省光纜資源、帶寬資源和機(jī)房投資，并具有安全性高、綜合建網(wǎng)成本低、維護(hù)

成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。PON使用波分復(fù)用（WDM)技術(shù)，同時(shí)處理雙向信號(hào)傳輸，上、下行信號(hào)分別用不同的波長(zhǎng)，但在同一根光線中傳送。OLT到ONU/ONT的方向?yàn)橄滦蟹较?，反之為上行方向。下行方向采?490nm，上行方向采用1310nm。

EPON是IEEE提出的基于以太網(wǎng)的PON技術(shù)，已形成標(biāo)準(zhǔn)802.3ah，該標(biāo)準(zhǔn)主要是設(shè)備商推動(dòng)的。

EPON的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

相對(duì)成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)。EPON結(jié)構(gòu)在傳輸途中不需電源，沒(méi)有電子部件，因此容易鋪設(shè)，基本不用維護(hù)，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本和管理成本的節(jié)省很大；EPON系統(tǒng)對(duì)局端資源占用很少，模塊化程度高，系統(tǒng)初期投入低，擴(kuò)展容易，投資回報(bào)率高；EPON系統(tǒng)是面向未來(lái)的技術(shù)，大多數(shù)EPON系統(tǒng)都是一個(gè)多業(yè)務(wù)平臺(tái)，對(duì)于向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡是一個(gè)很好的選擇。

提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對(duì)稱的1.25Gbps的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級(jí)到10Gbps。

服務(wù)范圍大，EPON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，可以利用局端單個(gè)光模塊及光纖資源，服務(wù)大量終端用戶。

帶寬分配靈活，服務(wù)有保證。對(duì)帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。EPON可以通過(guò)DBA(動(dòng)態(tài)帶寬算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行帶寬分配，并保證每個(gè)用戶的QoS。

平安城市視頻監(jiān)控PON應(yīng)用方案

上海兆越通訊技術(shù)有限公司專注于工業(yè)級(jí)通訊設(shè)備的研發(fā)與制造，為我國(guó)平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了高性能且穩(wěn)定的PON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為支撐。

如圖所示，平安城市的Ethernet over PON系統(tǒng)由OLT、ONU、POS組成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心機(jī)房或者分控機(jī)房，ONU（Optical Network Unit）放在用戶設(shè)備端附近或與其合為一體。POS（Passive Optical Splitter）是無(wú)源光纖分支器，是一個(gè)連接OLT和ONU的無(wú)源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)，并集中上行數(shù)據(jù)。EPON中使用單芯光纖，在一根芯上轉(zhuǎn)送上下行兩個(gè)波（上行波長(zhǎng)：1310nm，下行波長(zhǎng)：1490nm，另外還可以在這個(gè)芯上下行疊加1550nm的波長(zhǎng)，來(lái)傳遞模擬電視信號(hào)）。

OLT既是一個(gè)路由交換機(jī)，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)，它提供面向無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口（PON接口）。根據(jù)以太網(wǎng)向城域和廣域發(fā)展的趨勢(shì)，OLT上將提供多個(gè)1 Gbps和10Gbps的以太接口，可以支持WDM傳輸。OLT還支持ATM、FR以及OC3／12／48／192等速率的SONET的連接。如果需要支持傳統(tǒng)的TDM話音，普通電話線（POTS）和其他類型的TDM通信（T1／E1）可以被復(fù)用連接到出接口，OLT除了提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入的功能外，還可以針對(duì)用戶的QoS／SLA的不同要求進(jìn)行帶寬分配，網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置。OLT根據(jù)需要可以配置多塊OLC（Optical Line Card），OLC與多個(gè)ONU通過(guò)POS（無(wú)源分光器）連接，POS是一個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)備，它不需要電源，可以置于相對(duì)寬松的環(huán)境中，一般一個(gè)POS的分光比為8、16、32、64，并可以多級(jí)連接，一個(gè)OLT PON端口下最多可以連接的ONU數(shù)量與設(shè)備密切相關(guān)，一般是固定的。在EPON中系統(tǒng)，OLT到ONU間的距離最大可達(dá)20km。

在下行方向，IP數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多種業(yè)務(wù)由位于中心局的OLT，采用廣播方式，通過(guò)ODN中的1：N無(wú)源分光器分配到PON上的所有ONU單元。在上行方向，來(lái)自各個(gè)ONU的多種業(yè)務(wù)信息互不干擾地通過(guò)ODN中的1：N無(wú)源分光器耦合到同一根光纖，最終送到位于局端OLT接收端。

結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展，PON技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越趨于成熟化，正因?yàn)槿绱?，PON在小區(qū)，大客戶數(shù)據(jù)等接入層覆蓋中已得到了廣泛的應(yīng)用。

PON技術(shù)在接入層方面的優(yōu)勢(shì)在于它大大的節(jié)省了光纖資源，對(duì)于線路的保護(hù)十分靈活并且包括了多種的保護(hù)方式，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的層次；在運(yùn)用維護(hù)方面大大地減少了故障，利于管理和維護(hù)；它的建網(wǎng)成本比傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式低很多，節(jié)省了現(xiàn)了和機(jī)房的投資；提供了多種業(yè)務(wù)的接入（如視頻，語(yǔ)音，數(shù)據(jù)等），帶寬更高，服務(wù)質(zhì)量更好。

由此可見(jiàn)，PON技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“平安城市”傳輸網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)最佳選擇。