一种以八节点光端机构建光纤视频传输系统的方案

文｜深圳英飞拓科技股份有限公司 林 宇

1 应用背景

随着城市建设、道路交通和网络工程的不断深化发展，要在日趋复杂的城市布局和地形多样的高速公路、隧道等场所中重新埋设光纤，由于工程量巨大，周期长，资金投入大，已是不大现实的。因此，如何用尽可能少的光纤传输大量分散分布的视频，便成了监控系统的传输方案不可避免地需要解决的问题；特别是关键区域的智能监控系统，更需要一种组网灵活、可靠性高、节省光纤、维护方便、高性价比的传输设备。

本文将针对这一情况，介绍一种采用深圳英飞拓科技股份有限公司推出的一款低成本八节点光端机，引进接入层最先进的光网络概念PON，并用PON技术承载数字非压缩视频，在组网形态、光纤资源占用、视频质量、可靠性等诸多方面具有高度优越性的，全新的视频接入层传输解决方案。

2 工作原理介绍

本文介绍的视频接入层传输解决方案所采用的，N3792系列八节点光端机，由节点机（发射机）、中心机（接收机）和无源分光器（Passive optical splitter，可选）三部分组成；支持链型连接或汇聚型连接；具有自我诊断功能，可在出现故障时自动判断故障点；还具备网管功能，可极大地方便系统的后期维护管理。由于采用了无源光网络技术，其连接的任一前端设备的故障不会对其他节点造成影响。

在八节点光端机组成的光纤网络中，中心机以点对多点连续广播的方式向网内所有节点机传输八路数据和一路反向控球数据，节点机选择性接收数据；网内所有节点机采用时分多址复用技术，可以将八路视频、八路数据、八路开关信号组成一个信息流传输给中心机。当每台节点机都只正向传输一路视频、一路数据和一路开关信号时，中心机可以支持最多八个节点机接入。此光纤网络采用数字非压缩技术传输视频，兼容RS422、RS485、曼彻斯特编码、开关信号。

N3792网管软件可以帮助用户实现对光端机设备的管理，通过电子地图直观地了解整个光端机网络的分布情况，监视网络中每一台设备的工作状态；能够在出现异常情况时及时告警，帮助用户定位设备故障；可以统计、分析各种设备的历史数据，生成报表或图表，帮助用户对系统内设备进行管理。

3 系统组成

如图1所示，整个光纤传输监控系统分为前端和后端两级，前端摄像机摄取的视频数据通过节点机传输至后端监控中心的中心机，由中心机的视频输出接口连接到监视器，显示现场情况。监视中心的中心机可以通过以太网与安装有网络管理软件的服务器通信。网管软件可以帮助用户轻松管理和配置整个网络，自动进行故障诊断定位，极大地节约运行和维护成本。

网管软件可实现以下管理功能：

◆ 自动/手动生成拓扑图，分层显示光端机分布图和设备面板图，展现出被管网络各个子网之间的连接关系；

◆ 拓扑图可以显示设备图标，支持通过双击设备图标查看设备运行状态的面板图；

◆ 实时监控系统内设备的运行状态，如温度、电压、视频、光路等是否正常；

◆ 基于端口的故障定位，多路视频光端机每路视频的分别命名；

◆ 图标可在设备运行不正常时发生变化，提示告警信息；

◆ 可以按照设备类型、设备ID、设备名称、设备IP地址范围及设备状态中的一项内容或几项内容的组合进行设备状态查询；

◆ 区域管理功能，包括将设备划分进不同的区域里，设置区域的名称（如北京市）、描述和对应地图（如北京地图），以及为区域添加和删除关联设备等内容，可方便定位设备故障点；

◆ 数据库定时备份，数据库可恢复；

◆ 数据库支持多条件查询，包括时间、事件、名称查询等；

◆ 设备报警管理；

◆ 实时监视设备掉电情况，在报警日志中显示相关报警事件的状态；

◆ 实时监视设备掉线情况，在报警日志中显示相关报警事件的状态；

◆ 实时监视光路是否正常，在报警日志中显示相关报警事件的状态；

◆ 实时监视视频传输是否正常，在报警日志中显示相关报警事件的状态；

◆ 实时监视设备电压情况（是否过高、过低），在报警日志中显示相关报警事件的状态；

◆ 实时监视设备温度情况（是否过高、过低），在报警日志中显示相关报警事件的状态。

4 采用PON技术的光端机的优势

采用PON技术的光端机，其优势主要有三方面的体现。

（1）可靠性高

作为一种无源光接入，PON传输网络由分光器和光纤组成，传输介质为玻璃，没有有源设备，因而不存在有源设备常见的停电、雷击、过流过压损坏等问题，也没有双绞电缆传输的电磁干扰问题，网络可靠性高，维护费用更低。

（2）节省光纤

PON系统采用点对多点通信技术，与无源点对点系统相比能够有效地节省主干光纤及系统中的光接口。

（3）组网灵活

PON系统可以通过不同分光器的组合，非常灵活地组建链型、星型、树型网络。

5 应用分析

5.1 链式组网在隧道监控中的应用

公路隧道是公路上的特殊路段，空间环境狭窄、光线变化大、视野不清，存在潜在的交通事故危险。特别是发生火灾等紧急事件时，公路隧道的交通疏导和救援工作与普通路段大不一样，而且二次事故的后果远比原发性事故严重得多。因此，长隧道内的安全保障是公路隧道建设和运营中要特别关注的问题。

隧道监控系统是中、长隧道必不可少的安全保障工具，也是保证隧道交通畅通与环保必需的工程设施；用于直观地、及时地观测隧道内外交通运行情况和事故现场，为救灾排险提供第一手信息。

短距离的隧道，配置的摄像机一般数量不多，用一条链路即可将视频传输到中心；对于长距离隧道，可以将6～8台摄像机分成一组，将视频集中或直接采用汇聚的方式传输。

采用N3792八节点光端机，每条链路只需一根光纤，每个节点允许一路图像接入、一路RS485控制信号输出（实现摄像机的PTZ操作）和一路开关量信号接入（用于隧道内其他报警设备的信号，如火警信号的接入）。前端模拟摄像机输出的复合视频信号经过同轴电缆传输后进入邻近的N3792八节点光端机，而后通过链路传输至附近监控室的中心接收光端机。中心接收机采用以太网方式与网管软件进行通信；通过网管软件，用户可以实时监控中心接收机及节点机的运行状态。

如图2所示，多个前端共用一芯光纤的链式组网结构，可大幅降低监控系统工程的造价。节点机内置无源分光器，可简化工程建设和维护；节点之间的故障不关联，任何节点的设备故障均不会影响其他节点光端机的正常工作。

5.2 汇聚式组网在小区监控中应用

小区一般都会根据业主实际的监控需要，在小区周边、大门、住宅、仓库、机房、停车场等重点部位安装摄像机，有效地保障小区财产和工作人员的安全，最大程度地防范各种入侵，提高处理各种突发事件的反应速度，给保卫人员提供一个良好的工作环境。

小区周边监控点、小区内的道路监控点可以通过采用N3792系列八节点光端机构建的链式结构连接到小区管理处，管理处内放置中心接收机；小区大门、各住宅大门、停车场出入口等地方的监控点可以通过汇聚式结构（如图3、图4所示）连接到小区管理处。管理人员可利用N3792光端机的网管功能来进行对整个小区传输系统的维护及运行状态监控。系统需要新增监控点时只需要在附近增加一个节点机即可。接收机可自动识别新增节点，新增设备不会影响原有设备的正常工作。

6 结束语

在治安监控及广场、高速公路、工业园区监控等前端分布较分散的视频接入传输系统中，在传输链路资源有限和人工维护成本高的情况下，对关键区域进行无间断监控，需要更加可靠的传输网络。本文介绍的，采用八节点光端机构建的光分配网络（Optical Distribution Network）设计，能够在任意组网方式下避免节点机故障给网路带来影响。此外，其双向RS422、RS485、曼彻斯特编码、开关信号和反向控球数据的传输以及网管功能的实现，更有效地解决了光纤资源有限、节点分散、前端数据传输复杂的问题，为智能化传输系统建设拓展了一条新路。

深圳英飞拓科技股份有限公司（Infinova）是秉承“以科技和敬业服务安全”经营理念的电子安防与光通信设备制造商，股票代码为002528，产品涵盖全系列视频监控设备，包括摄像机、快球、高速云台、视频矩阵、IP视频系统，以及光端机和门禁控制系统，为全球众多平安城市、政府、厂矿、楼宇、机场、港口、地铁、隧道、高速公路以及智能交通领域的大型安保项目选用。

在本届安博会上，英飞拓将重点展示其新一代智能高清视频监控解决方案。该方案将智能技术、IP高清技术、HD-SDI高清技术、模拟技术高度融合，包含NSP新一代综合管理平台、IP智能高清监控系统、HD-SDI高清数字监控系统以及CCTV模拟视频监控系统四个子系统。其中NSP综合管理平台可实现对IP网络系统、HD-SDI高清系统、模拟监控系统的综合管理，实现各系统间的无缝深度技术融合、视频联网功能，实现三者信号的统一解码上墙显示功能；还可通过扩展单元实现不同系统、协议、设备间的通信。

深圳英飞拓科技股份有限公司的展位号为E1F56。