基于EPON技术的公安网建设及工程案例分析

阮邦耀

基于EPON技术的公安网建设及工程案例分析

阮邦耀

（福建省广电网络工程技术有限公司，福建 福州 350000）

首先，主要介绍了视频监控产业的发展现状，以及我国公安网建设的基本现状。同时，介绍了基于EPON光传输网络的公安网视频监控工程的建设，并通过实际工程的案例进行了较为详细的分析，以期加深对公安网建设的了解。

公安网；EPON；工程实例

1 视频监控产业发展现状和趋势

近年来伴随着国际社会上群体性安全事件的发生次数逐年增加，各国开始越来越重视本国安防产业的发展，尤其是视频监控产业，据统计英国大约安装了400多万部监控探头，监控探头与人口的比例，大约为1∶15，而我国以上海为例，大约安装了20多万部监控探头，监控探头与人口的比例，大约为1∶115。我国2013年安防产业规模已达到3 900亿元，其中视频监控产业产值已达近千亿规模，按照《安防产业“十二五”规划》所提出的目标，到“十二五”末期，安防产业规模将翻一番，年均增长率达到20%左右，2015年总产值达到5 000亿元。我国目前主要采用模拟与数字两种视频监控方式。

1.1 模拟监控方式

模拟监控采用的是模拟摄像机，其是获取监控现场画面的前端输入设备，其主要以CCD图像传感器为核心部件，外加视频信号处理电路和电源控制设备。采用此种监控方式，前端设备输出的信号为视频信号，信号通过与机房间的链路将信号传输监视器进行显示播出画面，同时传回的信号将在硬盘录像机中进行存储。其主要特点是：

1）输出信号是模拟信号，信号在经过传输，到达机房显示器，所显示画面清晰度不高，存在干扰现象。

2）采用隔行扫描技术，会出现行间闪烁效应、并行现象等，同时会降低运动画面的清晰度。

3）模拟信号不易于长时间存储，存在丢失的风险。

4）此监控方式仅能实现信号的单向传输，无法做到信号的双向传输。

1.2 数字监控方式

数字监控主要采用数字摄像头，其也是通过摄像头获取监控现场画面，同时摄像头集成了模数转换器、视频压缩器、网络接口等设备。摄像头在获取画面后，通过A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号，视频压缩器对数字信号进行压缩，压缩后的信号通过链路传输至前端机房内，再经过解压、解码，然后在屏幕上显示。其主要特点是：

1）信号质量高，输出的信号是数字信号，在经过链路传输后，能够较好地还原出原始信号。

2）采用逐行扫描技术，画面清晰度高。

3）因为输入的是数字信号，可以长时间保存，同时可实现大容量的存储。

4）数字信号可以通过网络线传输，具有组网灵活等特点。

1.3 发展趋势

伴随着科技的快速发展，视频监控产业也加快了前进的步伐，逐步向智能化、小型化、广覆盖和高清晰度方向发展。

1）智能化。智能视频监控系统结合了摄像系统、图像处理系统、预警系统等，其与传统的视频监控系统相比，能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用的信息提示，从而能够更加有效地协助安全人员及时发现和处理危机事件，并最大限度地降低误报和漏报现象[1]。

2）小型化。科技的进步，生产工艺的改进，这些都为视频监控设备的小型化提供了良好的基础，小型化后的监控设备可以很好地缓解日益紧张的公共空间。

3）广覆盖。通过对摄像技术的改进，可以实现对更远距离、更广范围目标的全程监控，可以减少监控点位的设置密度，以达到更加合理的布局要求，同时减少投资金额。

4）高清晰度。传统的摄像头的有效像素仅能达到752×582，画面清晰度不高，而高清晰度摄像头，其有效像素可以达到1 920×1 080级别，可以提供更多的图像细节部分，使得画面更加清晰。

2 基于EPON网络的公安网视频监控建设

2004年公安部启动了全国平安城市建设和科技强警示范城市建设，经过11年的建设，国家平安城市建设取得了很好的效果，同时我国公安网视频监控技术也取得了跨越式的发展。目前主流的视频监控系统是基于EPON传输网络，同时结合高清数字摄像机、大容量存储设备等组合成的新一代视频监控网络。

2.1 公安网建设的特点

公安网视频监控项目由于其本身的特殊性和专业性，与其他视频监控项目有很多区别，主要特点有：

1）实时性高。监控点位所传输回的画面必须做到真实，且实时性高，以便能满足警方对发生的事件做到快速处理。

2）存储容量大。监控点位要求能够对监控目标进行全天24小时不间断的监控，同时对于视频内容还要能做到回看功能，故对存储器容量提出了很高的要求。

3）高可靠性。监控系统建设，应做到合理规划、规范施工，保证监控点位能够具有很高的系统可靠度。

4）安全性。对于监控点位本身的安全，也应充分给予考虑。

2.2 PON技术

PON系统结构主要由OLT、ODN、ONU以及网元管理系统组成，其网络拓扑通常为树型结构。在下行方向，视频、数据、语音等信号通过前端机房的OLT，由光分配网络传输到ONU。在上行方向，来自各个ONU的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1:N无源光合路器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端的OLT接收端，类似于点到点的结构[2]。

PON网最为显著的特点是消除了室外有源设备，信号的处理在交换机或者用户家中的设备上完成。采用PON网络从经济方面考虑，其前期投入低。它的传输距离与有源光纤接入系统相比，其传输距离短，覆盖的范围较小，但投资低，无须另设机房，维护容易[3]。

2.3 系统架构和工作原理

公安网视频监控系统可以大致分为前端机房、传输网络、远端摄像头3个部分，其工作原理是摄像头安装在指定位置，对目标进行实时监控，生成原始视频信号，经过处理，转换成码率适合的数字信号，数字信号到达ONU完成电光转换，然后通过光缆网传输至前端监控机房内，光信号再经过光电转换、解码、解压缩等步骤后，还原成原始信号在显示器上显示，所传回的信号同时在视频存储器中进行保存，以便实现回看功能。公安网视频监控系统架构如图1所示。

图1 公安网视频监控系统架构图

EPON系统可以采用波分复用方式进行信号的单芯传输。使用1 490 nm波长传输下行信号，使用1 310 nm波长传输EPON反向上行信号。EPON技术也可以采用双芯传输方式，一芯光芯用于传输下行信号，另一芯光芯传输反向上行数据信号（1 490 nm波长下行，1 310 nm波长上行）。

3 工程案例分析

3.1 工程概况和建设目标：

本工程为公安网新建工程，共计新增30个视频监控点位。

本工程特点：

1）点位数量多，管道敷设量大，需完成近3 km的管道敷设工作。

2）光链路指标要求高，要求施工质量高。

3）施工任务重、时间紧，要求参加本工程施工的相关人员，具有较高的业务素质，能够充分理解设计思路，做到按图施工。

本工程各项设计指标：1）探头监控角度为360°；2）ONU接收光功率在-24 dBm以上；3）OLT接收光功率在-30 dBm以上。

3.2 光缆部分设计方案

光链路设计应注意以下几点：

1）一般不能将光纤与ONU直接连接，而是需要经过光分路器或衰减器来避免ONU接收到的光功率超过其最大值。

2）下行光功率不能小于-24 dBm，否则光功率小于ONU的接收灵敏度，OLT无法发现ONU。

3）考虑到今后线路老化，以及实际施工过程中光缆的附加损耗，在设计时预留2～3 dBm作为系统总裕量。

光缆部分，采用树型结构，主干光缆分别采用72芯和48芯束缆，到每个监控点处则采用6芯束缆，每段光缆预留系数为光缆设计长度的5%，光节点处预留10 m，光缆路由采用沿管道、杆路、沿墙敷设。光缆布放路由如图2所示。

图2 光缆布放路由图

ONU通过光网络与前端机房内的OLT连接，其工作流程是，OLT通过一个光二分路器，将信号分成两路，再连接至ODF柜，光信号通过光纤先传输至光交接箱，再通过光交箱中的16路分光器，与位于控制箱中的ONU建立连接。ONU与OLT间采用波分复用方式实现信号的上下行传输，下行采用1 490 nm波长，上行采用1 310 nm波长，ONU与OLT连接如图3所示。

图3 ONU与OLT连接图

对于本次工程所使用的ONU设备，要求其正向接收光功率大于-24 dBm，OLT设备反向接收光功率应大于-30 dBm。OLT与ONU间包含1∶2光分路，1∶16光分路。

ONU设备接收光功率如

式中：a代表OLT输出功率；b代表光分路器损耗；c代表光链路损耗；d代表缆附加损耗。

以位于后坂路与濂水路交叉口，编号为3032441的监控点（距离OLT最远的监控点）为例，OLT的PON口输出功率为0 dBm，1∶2光分路器损耗为4.0 dB，1∶16光分路器损耗为13.0 dB，光链路长度为10.33 km，光缆损耗每公里平均为0.25 dB，光缆附加损耗计为2 dB。经过计算3032441接收光功率如

从计算结果得出此ONU接收光功率满足设计要求。

OLT设备接收光功率如

式中：e代表ONU输出功率；f代表光分路器损耗；g代表光链路损耗；h代表光缆附加损耗。

继续以编号为3032441的监控点（距离OLT最远的监控点）为例，ONU输出功率为2 dBm，1∶2光分路器损耗为4.0 dB，1∶16光分路器损耗为13.0 dB，光链路长度为10.33 km，光缆损耗每公里平均为0.3 dB，光缆附加损耗计为2 dB。经过计算3032441接收光功率如

从计算结果得出此OLT接收光功率满足设计要求。

工程总造价如表1所示，主要材料量如表2所示，主要工作量如表3所示。

表1 工程总造价表

表2 主要材料量表

4 小结

本文介绍了我国视频监控产业现状以及产业的发展趋势。同时对采用EPON系统作为传输架构，来建设公安网视频监控系统进行了分析介绍，最后对某市公安网建设实例，从工程特点、设计方案的选定、到工程总造价进行了详细的分析介绍，希望以此来加深对公安网视频监控系统的认识。

[1] 郑世宝.智能视频监控技术与应用[J].电视技术，2009，33（1）：94-96.

[2] 林洁.电力城域远端分支机构网络接入方案探讨[J].电力与电工，2009（4）：14-16.

[3]刘会衡.EPON突发式光收发模块测试系统的研究与开发[D].武汉：武汉理工大学，2009.

Analysis of Public Security Network Construction Project Based on EPON Technology

RUAN Bangyao
（Fujian Broadcast and Television Network Engineering Technology Co.,Ltd.,Fuzhou 350000,China）

In this paper,the current development of video surveillance industry is described.The basic status of China's public security network construction,as well as the public security network video surveillance project based on EPON optical transmission network are also introduced.Through the analysis of practical engineering case,deeper understanding of the construction of public security network is achieved.

public security network；EPON;projects

表3 主要工作量表

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阮邦耀（1987—），二级建造师，助理工程师，主要研究方向为有线电视HFC网络、双向传输等。

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2014-04-24

【本文献信息】阮邦耀.基于EPON技术的公安网建设及工程案例分析[J].电视技术，2014，38（20）.