平安城市监控系统PON网络应用

□文/张健

随着对宽带接入提出越来越高的要求，现有的宽带接入方式因其安全性差、传输距离短、接入带宽有限、QoS无保证等等各方面的问题使得现有传输网已不能满足用户的需求。同时，光纤接入技术得到了快速发展，从有源接入技术到PON无源光接入技术。由于光纤成本低，光收发模块等现有光纤到户的配套成本下降，使得光纤到户和线路成本有了大幅度下降。

然而在目前众多的接入技术中，哪接入技术比较适合“平安城市”项目的应用呢？

平安城市视频图像监控系统使用数字或模拟视频技术、计算机通信技术、网络技术及相关系统和设备，通过实时动态监控、记录查询、网络传输、分级控制、授权访问、资源共享等方式，实现对城市卡口、主要道路、重要目标、重点单位、要害部位、治安复杂区域等目标的治安监控。PON（passive optical network)技术作为近年来“城市光网”的主流接入技术，它面向应用的组网模式使接入网络灵活性更高，接入业务类型更丰富，在解决“平安城市”视频监控系统接入网络覆盖范围广、接入点位设置不确定、接人前端设备数字化等问题上都有很好的适应性。

视频监控承载网络建设的新要求

作为国家级安全系统，平安城市视频监控系统关系着国家和人民的生命、财产安全，这也对承载网络提出了较高要求。

挑战1：高清视频回传，画面稳定无花屏

清晰、流畅的画面是视频监控系统的重点核心。目前天网工程中多为高清摄像机，图像编码处理后的码率较大，对应也要求较大的回传带宽，因此在网络建设中，要求延迟小于100ms，丢包≤0.1%。

挑战2：室外环境复杂，可靠性要求高

视频监控场景多为室外区域，环境复杂、气候恶劣，这需要接入设备既支持多种多样的安装形态，也支持较高的环境可靠性要求。通常来说，设备的环境工作温度支持-40℃～+75℃，防雷等级支持6KV/4KV，EMC支持CLASS B。

挑战3：便捷的故障处理

复杂的场景和网络设备的多样性，不仅要求网络能够支持统一的管理和运维，也需要在网络故障发生时能够进行快速的故障定责和恢复；并且同时需要针对公安方面的维护和考核要求，做到全网流量和业务监控、退服率自动统计等。

挑战4：快速的施工周期

随着平安城市的需求不断增加，视频监控业务发展迅猛，需求量不断上升。但由于是政府工程，施工周期较短。因此需要创新的端到端解决方案，从规划、设计、设备到货、工程、调试等端到端的系统集成，保障快速交付。

无源光纤接入技术

无源光网络，简称PON，是一种光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU)之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备。光分支点无需节点设备，只需安装一个简单的无源光分路器，这样就节省光缆资源、带宽资源和机房投资，并具有安全性高、综合建网成本低、维护

成本低、可靠性高等优点。PON使用波分复用（WDM)技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光线中传送。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。下行方向采用1490nm，上行方向采用1310nm。

EPON是IEEE提出的基于以太网的PON技术，已形成标准802.3ah，该标准主要是设备商推动的。

EPON的优点主要表现在：

相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；EPON系统是面向未来的技术，大多数EPON系统都是一个多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。

提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbps的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gbps。

服务范围大，EPON作为一种点到多点网络，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户。

带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS。

平安城市视频监控PON应用方案

上海兆越通讯技术有限公司专注于工业级通讯设备的研发与制造，为我国平安城市视频监控系统提供了高性能且稳定的PON网络设备作为支撑。

如图所示，平安城市的Ethernet over PON系统由OLT、ONU、POS组成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房或者分控机房，ONU（Optical Network Unit）放在用户设备端附近或与其合为一体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行数据。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，另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长，来传递模拟电视信号）。

OLT既是一个路由交换机，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口（PON接口）。根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个1 Gbps和10Gbps的以太接口，可以支持WDM传输。OLT还支持ATM、FR以及OC3／12／48／192等速率的SONET的连接。如果需要支持传统的TDM话音，普通电话线（POTS）和其他类型的TDM通信（T1／E1）可以被复用连接到出接口，OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoS／SLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。OLT根据需要可以配置多块OLC（Optical Line Card），OLC与多个ONU通过POS（无源分光器）连接，POS是一个简单设备，它不需要电源，可以置于相对宽松的环境中，一般一个POS的分光比为8、16、32、64，并可以多级连接，一个OLT PON端口下最多可以连接的ONU数量与设备密切相关，一般是固定的。在EPON中系统，OLT到ONU间的距离最大可达20km。

在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT，采用广播方式，通过ODN中的1：N无源分光器分配到PON上的所有ONU单元。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无源分光器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端OLT接收端。

结束语

随着技术的发展，PON技术已经越来越趋于成熟化，正因为如此，PON在小区，大客户数据等接入层覆盖中已得到了广泛的应用。

PON技术在接入层方面的优势在于它大大的节省了光纤资源，对于线路的保护十分灵活并且包括了多种的保护方式，简化了网络的层次；在运用维护方面大大地减少了故障，利于管理和维护；它的建网成本比传统的组网方式低很多，节省了现了和机房的投资；提供了多种业务的接入（如视频，语音，数据等），带宽更高，服务质量更好。

由此可见，PON技术是实现“平安城市”传输网络的一个最佳选择。