用于視頻監控的PON系統建設方案探討

鄔曉駿

（上海郵電設計咨詢研究院，中國 上海200092）

0 前言

隨著平安城市建設的不斷深入實踐和應用，城市治安視頻監控系統正從單純的城市治安防范的技術手段形成為大型的、綜合性非常強的視頻圖像信息系統，是“平安城市”建設的重要組成部分，更成為“智慧城市”的重要載體。它不僅可以滿足治安管理、城市管理、交通管理、應急指揮等的需求，在預防、發現、控制和打擊違法犯罪，提供破案線索，固定違法犯罪證據等方面發揮人防、物防所不可替代的重要作用；而且還能兼顧災難事故預警、安全生產監控、環境等方面對視頻圖像的需求，對于提升城市可視化管理水平和政府應急處置能力，建立社會治安防控體系具有十分重大的意義。

1 視頻監控系統的發展歷程

視頻監控系統的發展經歷了多年的時間，發展經歷了三個發展階段。從上個世紀80年代開始，視頻監控在我國得到迅速普及，特別是在公安、銀行、交通等部門，當時主要采用模擬監控；從上個世紀90年代中期開始，視頻監控系統開始從模擬監控時代邁入了數字監控時代，在數字電路技術、嵌入式技術、數字信號傳輸技術、數字音視頻壓縮技術的推動下，其發展開始突飛猛進；目前視頻監控已進入第三代數字化網絡監控階段，其主要特征就是前端一體化、視頻數字化、監控網絡化、系統集成化、監控的智能化。

2 監控系統的組成

2.1 數字化監控系統的構成

監控系統通常由前端、傳輸、處理/控制以及顯示/記錄等部分構成。

1）前端是由網絡攝像機（模擬攝像機增加數字編碼功能）、數字視頻前端等實現視頻信息、音頻信息、數據信息及告警信息的采集功能，具有語音信息和數據信息的雙向傳送功能，部分前端可實現音視頻錄像的存儲功能。

2）傳輸可以是以太網和DDN、xDSL、視頻光端機、SDH/PTN以及PON等傳輸網絡。

3）處理/控制主要是數字編碼設備，數字編碼設備可采用具有記錄功能的DVR或視頻服務器，數字視頻的處理、控制和記錄措施可以在前端、傳輸和顯示的任何環節實施

4）顯示/記錄一般是監控器、顯示大屏等設備。

視頻監控傳輸承載技術主要有xDSL、視頻光端機、SDH/PTN以及PON等，本文主要分析基于PON承載的平安城市視頻監控組網模式分析。

2.2 前端攝像機對傳輸帶寬的需求

前端攝像機的分類較多，如從圖象清晰度可分為標清和高清等；從功能可分為球機、半球機、槍機等；如從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭、長焦鏡頭、變焦鏡頭等。不管如何分類，前端攝像機都要實現視頻信息、音頻信息、數據信息及告警信息的采集功能，然后通過視頻壓縮技術將圖象回傳。目前視頻壓縮技術主要有以下兩種制式：

1）PAL制式

QCIF（176x144）、CIF（352x288）、HD1（704x288即2CIF）、DCIF（512x384）、VGA（640x480）、FULL D1（704x576）、SVGA（800*600）、XVGA（1024*768）、720P（1280*720）、1080P（1920*1080）

2）NTSC制式

QCIF（176x120）、CIF（352x240）、HD1（704x240即2CIF）、DCIF（512x320）、VGA （640x480）、FULL D1（704x480）、SVGA（800*600）、XVGA（1024*768）、720P（1280*720）、1080P（1920*1080）

目前用的比較多的是標清攝像機 (D1、CIF)和高清攝像機(720P、1080P)；高清攝像機取代普清攝像機已是大勢所趨；且1080P高清攝像機逐漸成為主流；因此本文以1080P攝像機作為需求分析的對象。

1080P攝像機(對傳輸的需求約8Mbps～10Mbps，一般取10Mbps)，1個監控點通常安裝1～3個攝像機；因此每個監控點需要帶寬約10 Mbps～30 Mbps。

3 用于監控的PON系統建設方案

3.1 系統組成

用于視頻監控的PON系統與用于公眾網的PON系統一樣有OLT、ODN和ONU三部分組成。

OLT上聯城域網后與視頻存儲中心、視頻指揮中心以及視頻分中心連接；ONU與前端攝像機連接，把視頻信號通過PON系統送回視頻存儲中心、視頻指揮中心以及視頻分中心。

3.2 OLT建設方案

3.2.1 OLT設

OLT一般集中放置于機房內，宜采用獨立的子框，受條件限制時可使用同子框不同板卡的PON口。

3.2.2 PON口數量配置

新建獨立子框的OLT，應根據業務需要配置PON口，同時應留有一定的余量，供發展用；如業務發展迅速，可一次性配足PON口。

3.2.3 上聯容量

每PON下帶攝像頭數按90個估算，每攝像頭按10Mbps計算，則每PON口帶寬需求約900M；每個獨立子框按128個PON口測算，PON口利用率按70%計算，則上聯帶寬約8.8G，需配置10G容量上聯端口；上聯端口按1＋1方式保護，則需配2個10G光模塊。

3.3 ONU建設方案

3.3.1 ONU端口配置

ONU承載監控攝像頭信息回傳功能，通常放置在美化桿的背包箱中；由于1個美化桿可帶1～3個監控攝像頭，因此ONU應配置4個FE端口；有語音需求的監控頭，可再配置2個POTS口。

3.3.2 ONU選型需要注意的問題

由于視頻監控攝像機大部分工作于室外，因此ONU對環境溫度的要求在工程建設中要予以特別關注，一定要滿足當地的環境要求，以防ONU“罷工”而影響“平安城市”建設。

3.4 ODN建設方案

在“平安城市”ODN建設通常包含主干光纜、配線光纜、光纜交接箱、光纜分纖箱、光分路器、美化桿、背包箱等內容。由于主干光纜、配線光纜、光纜交接箱、光纜分纖箱與常規ODN建設沒有區別，因此本文重點介紹分光方式、美化桿和背包箱等建設內容。

3.4.1 美化桿

1）美化桿安裝位置

美化桿是視頻監控中大量使用，立桿位置一般處于交叉路口和銀行、學校、大型公共場所等公安部門指定的重點監控部位。

2）美化桿桿高選定

美化桿桿高通常在2.5m～9m；一般而言，小區等出入口附近用3米桿高，人行道一般用3～3.5米桿高，道路口、大型廣場一般用4.5米及以上桿，特殊地段如避開電車線路段則需要8～9米桿高。

3.4.2 背包箱

1）背包箱要求

室外設備箱應能放置ONU、編碼器、熔纖盤、防雷模塊、電源空開等設備，內部安裝架的設計應充分考慮架內設備的安裝位置，采取底部進線，應具備防雨、防塵、防高溫、較好的防盜和防破壞功能。

在卡口、封控點位采用落地式室外箱體，封控點采用不低于8小時UPS電源保障，其他監控點采用背箱式室外箱體，室外設備箱和立桿統一接地。

室外設備箱外形和顏色應與環境相適宜，要求設備適應環境溫度：-10～75℃、環境濕度：≤85%，防護等級：IP36以上。

4 小結

用于視頻監控的PON系統在ODN建設、OLT上聯容量、ONU選型等方面與用于公眾網絡的PON系統都有所不同，需要我們不斷總結建設經驗。

［1］蘭州市視頻監控建設指導意見[Z].

［2］上海公安數字高清圖像監控系統建設指導意見V1.0(征求意見稿)[Z].