EPON+4G=傳輸網 平安城市監(jiān)控新形式

　　ICCSZ訊 隨著國家構建“和諧社會”戰(zhàn)略決策的實施，“智慧城市中的平安城市”、“應急體系”等各項建設工作的深入開展，中國社會公共安全需求日益旺盛，安防產業(yè)迅猛發(fā)展。在平安城市項目特別是視頻監(jiān)控系統(tǒng)啟動建設的幾年中，國內城市治安狀況大為好轉，項目的建設產生了巨大的社會效益。近年來智慧城市將平安城市的管理寬度和廣度不斷擴展，應運而生出對綜合執(zhí)法及營運車輛的實時監(jiān)控及人員定位，以確保車輛的安全、人員安全幷實時掌控車輛出勤狀況。

　　平安城市建設特點

　　平安城市中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設具有特點：

　　.接入點多，覆蓋面廣、跨越地域廣、覆蓋環(huán)境復雜;整個監(jiān)控系統(tǒng)接入點少則幾百個點，多則幾萬個接入點(如媒體報道北京海淀區(qū)在2006年內建成4萬個視頻攝像頭)，部分覆蓋區(qū)域由于有線網絡部署困難，成為監(jiān)控系統(tǒng)部署的盲點;

　　.對上行的帶寬要求高，視頻監(jiān)控數據主要從監(jiān)控點往監(jiān)控中心傳送，單路上行帶寬在500K~6Mbps甚至更高;

　　.鏈形或樹形組網，如沿主干道路每一公里左右路口或公共場所設幾個接入點;這樣用以太網交換機或光端機串聯或星型級連成本很高，維護將會非常困難;

　　.實時性強、需捕捉高速運動物體、回傳圖像清晰度要求高;

　　.安全性、穩(wěn)定性要求高;

　　.必須適應室外惡劣的工作環(huán)境;

　　.回傳的數據量大、存儲量大;

　　.管理復雜等特點。

　　面對以上問題，平安城市中視頻監(jiān)控系統(tǒng)承載的傳輸網絡的選擇就變得尤為重要。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸技術發(fā)展經歷了多次的變遷;從初期的仿真信號傳輸技術到現在的IP數字傳輸網絡技術，配合視頻監(jiān)控產品的更新換代傳輸網絡技術將向高質量、大容量的方向飛速發(fā)展。

　　平安城市傳輸網絡解決方案

　　平安城市項目的建設特點決定了它需要迫切解決幾個方面的問題：

　　有線傳輸覆蓋廣，運維成本高

　　平安項目傳輸網絡的覆蓋面很廣，往往需跨越整個城市，實際部署接入網絡占整個網絡建設成本的50%，維護費用的70%。

　　有線傳輸網絡中的接入部分是城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設的難點，也是該系統(tǒng)成敗的關鍵;從頭鋪設勢必投入資金過大、建設難度和工期大、這樣不利于節(jié)省投資，綜合利用資源，解決辦法是需要借助電信運營商的現有網絡主干，根據平安城市的布點情況再對接入網絡進行延伸，通過電信運營商的城域網匯聚至監(jiān)控中心。

　　3G網絡高資費制約無線應用

　　由于受到地理環(huán)境和工作內容的限制，部分區(qū)域有線網絡部署困難、成本較高，需要有線與無線網絡結合使用，才能保證在應用需求的覆蓋范圍實現視頻監(jiān)控，同時配合GPS、北斗定位系統(tǒng)實現人員與車輛的定位;

　　3G無線網絡的收費方式極大的制約了無線傳輸方式的發(fā)展，隨著4G網絡建設的不斷推開，網絡的租用費用將不斷降低，平安城市中無線網絡部署成為重要的一部分，可采用以4G為主結合3G網絡的方式，4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度理論值也能達到20Mbps，使得720P以上的無線高清監(jiān)控系統(tǒng)得以廣泛使用，同時將大量如智能分析/人臉識別等智能應用以通過無線網絡方式承載。滿足實施和維護方便的應用需求。

　　海量視頻信號、智能信號，占用帶寬大

　　平安城市的大量的視頻信號、智能信號需占用的網絡帶寬大，對網絡傳輸提出較高的需求，電信運營商的寬帶網絡技術主要是xDSL技術、無線WIFI、4G/3G技術和HTTX技術，由于xDSL網絡提供的帶寬是非常有限的、而且擴展空間小，因此可以排除，在大部分的監(jiān)控應用中HTTX技術是較為適用的，而FTTH最佳形式是PON(無源光網絡)技術，PON(無源光網絡)從技術指標、性價比、發(fā)展前景幾個方面來看都是平安城市較合適的寬帶接入技術。4G/3G技術可以根據應用需求作為它的補充結合使用。

網絡的穩(wěn)定性和安全性

　　網絡的穩(wěn)定性和安全性

　　采用IP數字傳輸網絡技術來承載大量的視頻信號，通過MPLS VPN技術將平安城市的信號封閉在專用的虛通道中進行傳輸、匯集，保障了此部分數據的安全。與IP應用緊密結合，由于存在著多個監(jiān)控中心同時實時查看一個點的視頻情況，采用IP組播技術解決。

　　接入網采用PON(無源光網絡)技術，由于是無源的技術，不容易受到外界環(huán)境的干擾，使得網絡中的故障點減少，帶來維護的便利，光纖網絡介質隨距離信號衰減度非常小，提高了網絡的穩(wěn)定性。

　　隨著4G網絡的大規(guī)模商用，無線網絡的穩(wěn)定性和帶寬問題正在不斷提高。

　　傳輸接入網絡(PON)技術

　　PON技術在以太網之上提供多種業(yè)務，稱之為EPON系統(tǒng)，一個典型的EPON系統(tǒng)由OLT(光線路終端)、ONU(光網絡單元)、POS(分光器)組成。OLT(Optical Line Terminal)放在中心機房(CO，Central Office)，ONU(Optical Network Unit)放在網絡接口單元(NIU：Network Interface Unit)附近或與其合為一體。POS(Passive Optical Splitter)是無源光纖分支器，是一個連接各光纖的無源設備，它的功能是分發(fā)下行數據幷集中上行數據，型號一般有1：2(50%：50%，95%：5%等)，1：4、1：8、1：16、1：32。EPON中使用單芯光纖，在一根芯上轉送上下行兩個波(上行波長：1310nm，下行波長：1490nm，另外還可以在這個光纖下行疊加1550nm的波長，來傳遞電視信號)。

　　OLT到ONU間的距離最大可達20km，傳輸速度為雙向對稱1Gbps，最大分光比一般支持1：32或者更高，可以一級分光也可以多個分光器級連。目前無源光纖接入網發(fā)展很快，組網方式多種多樣。PON主要采用無源光功率分配器(耦合器)將信息送至各用戶。由于采用了光功率分配器，使功率降低，因此，較適合于短距離使用。若需傳輸較長距離，可采用摻餌光纖放大器(Eribium doped optical fiber amplifier，EDFA)來增加功率。

　　在物理層，EPON使用1000BASE的以太PHY，同時在PON的傳輸機制上，通過新增加的MAC控制命令來控制和優(yōu)化各ONU與OLT之間突發(fā)性數據通信和實時的TDM通信，在協議的第二層、EPON采用成熟的全雙工以太網技術，使用TDM，由于ONU在自己的時隙內發(fā)送數據報，因此沒有碰撞，不需CDMA/CD，從而充分利用帶寬。另外，EPON在MAC層通過802.1p優(yōu)先級功能來提供QoS。

　　PON中的關鍵技術

　　在PON中，OLT至ONU的信息下行信號傳輸過程是：OLT送至各ONU的信息采用光時分復用(OTDM)方式組成復幀送到饋線光纖;通過無源光分路器以廣播方式送至每一個ONU，ONU收到下行復幀信號后，分別取出屬?自己的那部分信息，各ONU至OLT的上行信號采用光時分多址(OTDMA)、光波分多址(OWDMA)、光碼分多址(OCDMA)、光副載波多址(OSCMA)。

　　拓撲結構

　　光接入網(OAN)的拓撲結構取決于光配線網(ODN)的結構。通常ODN可歸納為單星型、樹型、總線型和環(huán)型等四種結構，也就是PON的四種基本拓撲結構。

　　為便于PON結構選擇，現將總線型、星型、環(huán)型及樹型拓撲結構進行比較。

　　根據平安城市的特點，光接入網宜采用星型和總線型相結合的方式，從監(jiān)控中心到各區(qū)域可以采用星型輻射狀組網方式，在各區(qū)域路段可以采用總線型方式組網。

　　從局端OLT設備出來占用1芯光纖，通過分光器進行復用，在一根芯上傳送上下行兩個波(上行波長：1310nm，下行波長：1490nm)的信息。

　　EPON網絡中OLT設備往往是多個邏輯OLT的集合，可選加上交換芯片，集成交換機或路由器的功能，與核心網絡的接口稱為SNI(系統(tǒng)網絡接口)。ONU設備一般為單個邏輯ONU設備，提供UNI(用戶網絡接口)，SNI、UNI口可以為以太口(數據)、POTS口(語音)、RF(視頻)接口，可選和交換機、路由器、其它特定功能的網絡終端集成。

平安城市項目中采用EPON設備優(yōu)勢

　　平安城市項目中采用EPON設備優(yōu)勢：

　　.經濟節(jié)約：節(jié)省大量光纖和光收發(fā)器;

　　.可靠性高：EPON ODN(光網絡)全部是分光器及光纖，主要成分是玻璃，使用壽命長;沒有有源設備，也就避免了停電、雷擊、過流過壓損壞等有源設備的常見故障，網絡可靠性高，顯著降低維護費用;

　　.長距離：可提供0.5~20KM的遠距離高帶寬接入，基本覆蓋中等規(guī)模城區(qū)的范圍;

　　.高帶寬：每個ONU的帶寬可在2M~1Gbps間動態(tài)調整;每個ONU平均上行帶寬在30M左右，即一個OLT端口中(主干光纖可帶240路視頻碼流);

　　.組網靈活：組網模型不受限制，通過不同分光器的組合可以靈活組建鏈型、樹型、星型網絡;

　　.應用廣泛：不僅僅是運營商寬帶接入，也可作為廣電視頻廣播的傳輸網絡，視頻監(jiān)控的圖像傳輸系統(tǒng)，甚至是政府的基層單位接入。這些正符合相關部門建設平安城市綜合信息平臺的需求。

　　4G無線網絡的部署

　　目前，中國移動已經啟動了全國范圍內4G網絡技術的試點應用，正準備快速在全國范圍內推廣。"4G"TD-LTE的最大特點是高速數據傳輸服務，是現有3G網絡的十倍。同時可以通過手機等各種終端獲得無線高清視頻體驗，十分流暢清晰。4G無線網絡的部署是在運營商的4G網絡基礎上對覆蓋點進行網絡的延伸，增加4G網絡路由器通過無線方式與監(jiān)控平臺互聯，通過運營商的寬帶網絡實現信息傳輸。在4G網絡未覆蓋到的區(qū)域可以通過3G網絡作為補償進行承載，可根據3G網絡帶寬情況靈活調整信號的方式和容量。其安裝方便、靈活性強、性價比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線監(jiān)控方式。

　　總論

　　綜上所述，將EPON技術結合4G無線技術應用到平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸網絡部署中，可以極大的提高網絡的經濟性、安全性、可靠性，將平安城市項目迅速、有效的推進。