EPON+4G=传输网 平安城市监控新形式

随着国家构建"和谐社会"战略决策的实施，"智慧城市中的平安城市"、"应急体系"等各项建设工作的深入开展，中国社会公共安全需求日益旺盛，安防产业迅猛发展。在平安城市项目特别是视频监控系统启动建设的几年中，国内城市治安状况大为好转，项目的建设产生了巨大的社会效益。近年来智慧城市将平安城市的管理宽度和广度不断扩展，应运而生出对综合执法及营运车辆的实时监控及人员定位，以确保车辆的安全、人员安全幷实时掌控车辆出勤状况。

平安城市建设特点

平安城市中视频监控系统的建设具有特点：

1.接入点多，覆盖面广、跨越地域广、覆盖环境复杂；整个监控系统接入点少则几百个点，多则几万个接入点（如媒体报道北京海淀区在2006年内建成4万个视频摄像头），部分覆盖区域由于有线网络部署困难，成为监控系统部署的盲点；

2.对上行的带宽要求高，视频监控数据主要从监控点往监控中心传送，单路上行带宽在500K~6Mbps甚至更高；

3.链形或树形组网，如沿主干道路每一公里左右路口或公共场所设几个接入点；这样用以太网交换机或光端机串联或星型级连成本很高，维护将会非常困难；

4.实时性强、需捕捉高速运动物体、回传图像清晰度要求高；

5.安全性、稳定性要求高；

6.必须适应室外恶劣的工作环境；

7.回传的数据量大、存储量大；

8.管理复杂等特点。

面对以上问题，平安城市中视频监控系统承载的传输网络的选择就变得尤为重要。视频监控系统的传输技术发展经历了多次的变迁；从初期的仿真信号传输技术到现在的IP数字传输网络技术，配合视频监控产品的更新换代传输网络技术将向高质量、大容量的方向飞速发展。

平安城市传输网络解决方案

平安城市项目的建设特点决定了它需要迫切解决几个方面的问题：

有线传输覆盖广，运维成本高

平安项目传输网络的覆盖面很广，往往需跨越整个城市，实际部署接入网络占整个网络建设成本的50%，维护费用的70%.

有线传输网络中的接入部分是城市视频监控系统建设的难点，也是该系统成败的关键；从头铺设势必投入资金过大、建设难度和工期大、这样不利于节省投资，综合利用资源，解决办法是需要借助电信运营商的现有网络主干，根据平安城市的布点情况再对接入网络进行延伸，通过电信运营商的城域网汇聚至监控中心。

3G网络高资费制约无线应用

由于受到地理环境和工作内容的限制，部分区域有线网络部署困难、成本较高，需要有线与无线网络结合使用，才能保证在应用需求的覆盖范围实现视频监控，同时配合GPS、北斗定位系统实现人员与车辆的定位；

3G无线网络的收费方式极大的制约了无线传输方式的发展，随着4G网络建设的不断推开，网络的租用费用将不断降低，平安城市中无线网络部署成为重要的一部分，可采用以4G为主结合3G网络的方式，4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度理论值也能达到20Mbps，使得720P以上的无线高清监控系统得以广泛使用，同时将大量如智能分析/人脸识别等智能应用以通过无线网络方式承载。满足实施和维护方便的应用需求。

海量视频信号、智能信号，占用带宽大

平安城市的大量的视频信号、智能信号需占用的网络带宽大，对网络传输提出较高的需求，电信运营商的宽带网络技术主要是xDSL技术、无线WIFI、4G/3G技术和HTTX技术，由于xDSL网络提供的带宽是非常有限的、而且扩展空间小，因此可以排除，在大部分的监控应用中HTTX技术是较为适用的，而FTTH最佳形式是PON（无源光网络）技术，PON（无源光网络）从技术指标、性价比、发展前景几个方面来看都是平安城市较合适的宽带接入技术。4G/3G技术可以根据应用需求作为它的补充结合使用。

网络的稳定性和安全性

采用IP数字传输网络技术来承载大量的视频信号，通过MPLS VPN技术将平安城市的信号封闭在专用的虚通道中进行传输、汇集，保障了此部分数据的安全。与IP应用紧密结合，由于存在着多个监控中心同时实时查看一个点的视频情况，采用IP组播技术解决。

接入网采用PON（无源光网络）技术，由于是无源的技术，不容易受到外界环境的干扰，使得网络中的故障点减少，带来维护的便利，光纤网络介质随距离信号衰减度非常小，提高了网络的稳定性。

随着4G网络的大规模商用，无线网络的稳定性和带宽问题正在不断提高。

传输接入网络（PON）技术

PON技术在以太网之上提供多种业务，称之为EPON系统，一个典型的EPON系统由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）、POS（分光器）组成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房（CO，Central Office），ONU（Optical Network Unit）放在网络接口单元（NIU：Network Interface Unit）附近或与其合为一体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接各光纤的无源设备，它的功能是分发下行数据幷集中上行数据，型号一般有1：2（50%：50%，95%：5%等），1：4、1：8、1：16、1：32.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，另外还可以在这个光纤下行叠加1550nm的波长，来传递电视信号）。

OLT到ONU间的距离最大可达20km，传输速度为双向对称1Gbps，最大分光比一般支持1：32或者更高，可以一级分光也可以多个分光器级连。目前无源光纤接入网发展很快，组网方式多种多样。PON主要采用无源光功率分配器（耦合器）将信息送至各用户。由于采用了光功率分配器，使功率降低，因此，较适合于短距离使用。若需传输较长距离，可采用掺饵光纤放大器（Eribium doped optical fiber amplifier，EDFA）来增加功率。

在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层、EPON采用成熟的全双工以太网技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON在MAC层通过802.1p优先级功能来提供QoS.

PON中的关键技术

在PON中，OLT至ONU的信息下行信号传输过程是：OLT送至各ONU的信息采用光时分复用（OTDM）方式组成复帧送到馈线光纤；通过无源光分路器以广播方式送至每一个ONU，ONU收到下行复帧信号后，分别取出属？自己的那部分信息，各ONU至OLT的上行信号采用光时分多址（OTDMA）、光波分多址（OWDMA）、光码分多址（OCDMA）、光副载波多址（OSCMA）。

拓扑结构

光接入网（OAN）的拓扑结构取决于光配线网（ODN）的结构。通常ODN可归纳为单星型、树型、总线型和环型等四种结构，也就是PON的四种基本拓扑结构。

为便于PON结构选择，现将总线型、星型、环型及树型拓扑结构进行比较。

根据平安城市的特点，光接入网宜采用星型和总线型相结合的方式，从监控中心到各区域可以采用星型辐射状组网方式，在各区域路段可以采用总线型方式组网。

从局端OLT设备出来占用1芯光纤，通过分光器进行复用，在一根芯上传送上下行两个波（上行波长：1310nm，下行波长：1490nm）的信息。

EPON网络中OLT设备往往是多个逻辑OLT的集合，可选加上交换芯片，集成交换机或路由器的功能，与核心网络的接口称为SNI（系统网络接口）。ONU设备一般为单个逻辑ONU设备，提供UNI（用户网络接口），SNI、UNI口可以为以太口（数据）、POTS口（语音）、RF（视频）接口，可选和交换机、路由器、其它特定功能的网络终端集成。

平安城市项目中采用EPON设备优势：

1.经济节约：节省大量光纤和光收发器；

2.可靠性高：EPON ODN（光网络）全部是分光器及光纤，主要成分是玻璃，使用寿命长；没有有源设备，也就避免了停电、雷击、过流过压损坏等有源设备的常见故障，网络可靠性高，显著降低维护费用；

3.长距离：可提供0.5~20KM的远距离高带宽接入，基本覆盖中等规模城区的范围；

4.高带宽：每个ONU的带宽可在2M~1Gbps间动态调整；每个ONU平均上行带宽在30M左右，即一个OLT端口中（主干光纤可带240路视频码流）；

5.组网灵活：组网模型不受限制，通过不同分光器的组合可以灵活组建链型、树型、星型网络；

6.应用广泛：不仅仅是运营商宽带接入，也可作为广电视频广播的传输网络，视频监控的图像传输系统，甚至是政府的基层单位接入。这些正符合相关部门建设平安城市综合信息平台的需求。

4G无线网络的部署

目前，中国移动已经启动了全国范围内4G网络技术的试点应用，正准备快速在全国范围内推广。"4G"TD-LTE的最大特点是高速数据传输服务，是现有3G网络的十倍。同时可以通过手机等各种终端获得无线高清视频体验，十分流畅清晰。4G无线网络的部署是在运营商的4G网络基础上对覆盖点进行网络的延伸，增加4G网络路由器通过无线方式与监控平台互联，通过运营商的宽带网络实现信息传输。在4G网络未覆盖到的区域可以通过3G网络作为补偿进行承载，可根据3G网络带宽情况灵活调整信号的方式和容量。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式。

总论

综上所述，将EPON技术结合4G无线技术应用到平安城市视频监控系统的传输网络部署中，可以极大的提高网络的经济性、安全性、可靠性，将平安城市项目迅速、有效的推进。