平安城市監控系統PON網絡應用

□文/張健

隨著對寬帶接入提出越來越高的要求，現有的寬帶接入方式因其安全性差、傳輸距離短、接入帶寬有限、QoS無保證等等各方面的問題使得現有傳輸網已不能滿足用戶的需求。同時，光纖接入技術得到了快速發展，從有源接入技術到PON無源光接入技術。由于光纖成本低，光收發模塊等現有光纖到戶的配套成本下降，使得光纖到戶和線路成本有了大幅度下降。

然而在目前眾多的接入技術中，哪接入技術比較適合“平安城市”項目的應用呢？

平安城市視頻圖像監控系統使用數字或模擬視頻技術、計算機通信技術、網絡技術及相關系統和設備，通過實時動態監控、記錄查詢、網絡傳輸、分級控制、授權訪問、資源共享等方式，實現對城市卡口、主要道路、重要目標、重點單位、要害部位、治安復雜區域等目標的治安監控。PON（passive optical network)技術作為近年來“城市光網”的主流接入技術，它面向應用的組網模式使接入網絡靈活性更高，接入業務類型更豐富，在解決“平安城市”視頻監控系統接入網絡覆蓋范圍廣、接入點位設置不確定、接人前端設備數字化等問題上都有很好的適應性。

視頻監控承載網絡建設的新要求

作為國家級安全系統，平安城市視頻監控系統關系著國家和人民的生命、財產安全，這也對承載網絡提出了較高要求。

挑戰1：高清視頻回傳，畫面穩定無花屏

清晰、流暢的畫面是視頻監控系統的重點核心。目前天網工程中多為高清攝像機，圖像編碼處理后的碼率較大，對應也要求較大的回傳帶寬，因此在網絡建設中，要求延遲小于100ms，丟包≤0.1%。

挑戰2：室外環境復雜，可靠性要求高

視頻監控場景多為室外區域，環境復雜、氣候惡劣，這需要接入設備既支持多種多樣的安裝形態，也支持較高的環境可靠性要求。通常來說，設備的環境工作溫度支持-40℃～+75℃，防雷等級支持6KV/4KV，EMC支持CLASS B。

挑戰3：便捷的故障處理

復雜的場景和網絡設備的多樣性，不僅要求網絡能夠支持統一的管理和運維，也需要在網絡故障發生時能夠進行快速的故障定責和恢復；并且同時需要針對公安方面的維護和考核要求，做到全網流量和業務監控、退服率自動統計等。

挑戰4：快速的施工周期

隨著平安城市的需求不斷增加，視頻監控業務發展迅猛，需求量不斷上升。但由于是政府工程，施工周期較短。因此需要創新的端到端解決方案，從規劃、設計、設備到貨、工程、調試等端到端的系統集成，保障快速交付。

無源光纖接入技術

無源光網絡，簡稱PON，是一種光線路終端（OLT）和光網絡單元（ONU)之間的光分配網絡（ODN）沒有任何有源電子設備。光分支點無需節點設備，只需安裝一個簡單的無源光分路器，這樣就節省光纜資源、帶寬資源和機房投資，并具有安全性高、綜合建網成本低、維護

成本低、可靠性高等優點。PON使用波分復用（WDM)技術，同時處理雙向信號傳輸，上、下行信號分別用不同的波長，但在同一根光線中傳送。OLT到ONU/ONT的方向為下行方向，反之為上行方向。下行方向采用1490nm，上行方向采用1310nm。

EPON是IEEE提出的基于以太網的PON技術，已形成標準802.3ah，該標準主要是設備商推動的。

EPON的優點主要表現在：

相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。EPON結構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節省很大；EPON系統對局端資源占用很少，模塊化程度高，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高；EPON系統是面向未來的技術，大多數EPON系統都是一個多業務平臺，對于向全IP網絡過渡是一個很好的選擇。

提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gbps的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10Gbps。

服務范圍大，EPON作為一種點到多點網絡，可以利用局端單個光模塊及光纖資源，服務大量終端用戶。

帶寬分配靈活，服務有保證。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。EPON可以通過DBA(動態帶寬算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來實現對每個用戶進行帶寬分配，并保證每個用戶的QoS。

平安城市視頻監控PON應用方案

上海兆越通訊技術有限公司專注于工業級通訊設備的研發與制造，為我國平安城市視頻監控系統提供了高性能且穩定的PON網絡設備作為支撐。

如圖所示，平安城市的Ethernet over PON系統由OLT、ONU、POS組成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心機房或者分控機房，ONU（Optical Network Unit）放在用戶設備端附近或與其合為一體。POS（Passive Optical Splitter）是無源光纖分支器，是一個連接OLT和ONU的無源設備，它的功能是分發下行數據，并集中上行數據。EPON中使用單芯光纖，在一根芯上轉送上下行兩個波（上行波長：1310nm，下行波長：1490nm，另外還可以在這個芯上下行疊加1550nm的波長，來傳遞模擬電視信號）。

OLT既是一個路由交換機，又是一個多業務提供平臺，它提供面向無源光纖網絡的光纖接口（PON接口）。根據以太網向城域和廣域發展的趨勢，OLT上將提供多個1 Gbps和10Gbps的以太接口，可以支持WDM傳輸。OLT還支持ATM、FR以及OC3／12／48／192等速率的SONET的連接。如果需要支持傳統的TDM話音，普通電話線（POTS）和其他類型的TDM通信（T1／E1）可以被復用連接到出接口，OLT除了提供網絡集中和接入的功能外，還可以針對用戶的QoS／SLA的不同要求進行帶寬分配，網絡安全和管理配置。OLT根據需要可以配置多塊OLC（Optical Line Card），OLC與多個ONU通過POS（無源分光器）連接，POS是一個簡單設備，它不需要電源，可以置于相對寬松的環境中，一般一個POS的分光比為8、16、32、64，并可以多級連接，一個OLT PON端口下最多可以連接的ONU數量與設備密切相關，一般是固定的。在EPON中系統，OLT到ONU間的距離最大可達20km。

在下行方向，IP數據、語音、視頻等多種業務由位于中心局的OLT，采用廣播方式，通過ODN中的1：N無源分光器分配到PON上的所有ONU單元。在上行方向，來自各個ONU的多種業務信息互不干擾地通過ODN中的1：N無源分光器耦合到同一根光纖，最終送到位于局端OLT接收端。

結束語

隨著技術的發展，PON技術已經越來越趨于成熟化，正因為如此，PON在小區，大客戶數據等接入層覆蓋中已得到了廣泛的應用。

PON技術在接入層方面的優勢在于它大大的節省了光纖資源，對于線路的保護十分靈活并且包括了多種的保護方式，簡化了網絡的層次；在運用維護方面大大地減少了故障，利于管理和維護；它的建網成本比傳統的組網方式低很多，節省了現了和機房的投資；提供了多種業務的接入（如視頻，語音，數據等），帶寬更高，服務質量更好。

由此可見，PON技術是實現“平安城市”傳輸網絡的一個最佳選擇。