EPON视频监控方案

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我们不难发现，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。下面就详细介绍一下EPON技术的原理及在视频监控业务中的应用：

二EPON系统介绍

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 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。

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。设备数量将大大减少。线缆数量也随方案的变化减少许多。