安防论文-科技创新类-EPON浅析

浅析EPON技术在安防项目中的应用前景第一部分认识EPON技术一、导言在通信领域，各种先进的通信技术日新月异，不断满足日常生活、工作、娱乐对通信的方式、带宽等方面提出的要求。国内各个通信巨头，也捕捉到寻常百姓对家庭网络通信的日益提升的需求。为在越加激烈的市场竞争中能够掌握主动，那么，积极应用新的通信技术，以“提升速度，保持稳定，降低成本，简化施工”为主导的思想，将成为保持竞争力的重要支撑。在通信行业的技术高速发展，通信企业激烈竞争的同时，笔者所在的安防行业的各个企业，也不仅仅是作壁上观，而是时时关注着通信技术的发展动向，力求将新兴技术应用到安防行业，为安防行业的技术发展提供新思路和新方案。因此，从众多的通信技术中脱颖而出，并得到广泛使用的EPON通信技术，自然进入到安防行业相关人士的视野，并积极尝试将其应用到安防项目的实施过程。下面，笔者通过在安防项目中的实际应用，对EPON技术在安防项目中的应用前景做初步探讨。二、EPON是什么——whatEPON（EthernetPassiveOpticalNetwork）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH是宽带接入的最终解决方式，而EPON也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。三、EPON由哪些单元组成——Makeup一套完整的EPON通信系统由：OLT（光终端opticallineterminal）、ODN（光路网opticaldistributionnetwork）、ONU（光单元opticalnetworkunit）等三个部分组成。图1EPON系统的组成OLT放在中心机房，它可以看作是一个L2交换机或者L3路由交换机。在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络（ODN）的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE光/电接口，将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了提供多业务接入，OLT还可支持E1以及OC3等接口，来实现传统话音的接入或电路中继业务。在EPON的网管方面，OLT是主要的控制中心，内置OAMPAgent，可以管理其下的ONU终端设备，实现网络管理的五大功能。EPON网管可以通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量，通过编写访问控制列表来实现网络安全控制，通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。ODN是光分发网，由无源光纤分支器和光纤构成。无源光纤分支器是连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活，由于是无源器件，几乎可以适应于所有环境。一般无源光纤分支器的分光比有1：2、1：4、1：8、1：16、1：32、1：64等。一般建议采用一级分光，最多不能超过二级分光。ONU是放在用户驻地侧的终端设备，EPON中的ONU采用以太网协议，实现了成本低廉的以太网第二层交换功能。由于使用以太网协议，在通信的过程中就不再需要协议转换，实现ONU对用户数据的透明传送。OLT到ONU之间采用加密协议保证用户数据的安全性。四、EPON的工作原理——MethodEPON在OLT和ONU间采用单根光纤提供对称1.25Gbps带宽，受物理接口限制，实际提供1Gbps带宽，可传输数据、语音和视频业务。EPON在单芯光纤上采用波分复用（WDM）技术，上下行数据流分别在不同的频段传输。其中，下行1490nm；上行1310nm。下行的数据流采用广播方式，OLT将802.3格式的以太网帧数据流通过单播复制的方式推送到所有的ONU处；ONU通过判断以太网帧帧头里的由OLT分配的LLID（LogicalLinkID）来判断是否接收，接收属于自己的数据帧，将不属于自己的数据帧丢弃。图2EPON下行数据流上行的数据流采用时分多址（TDMA）技术，把上行的时间分成了许多的时间片，根据ONU分配的带宽和业务的优先级给ONU的上行数据流分配不同的时间片，每个时间点上光纤上只传送一个ONU的上行数据流。通过OLT和ONU之间协商，避免了ONU上行数据流之间的冲突，不会造成数据丢失。图3EPON上行数据流五、EPON应用在哪些类型的安防项目——whereEPON技术在安防项目中最重要的一点是它为网络信号的传输提供了一套“高可靠性、高稳定性、高灵活性”的通信手段。因此，它首先是用在利用计算机网络作为推送手段的安防项目中。其次，EPON技术利用其灵活的组网方式，超远的信号传播距离，以及能够保证较高带宽的特性，解决了“远距离”、“大范围”、“分散式”设置的终端设备的接入问题。所以，目前利用EPON技术作为安防系统信号传输手段的项目，多属于“厂区、园（风景）区、校园”等性质的建筑群。在楼宇内采用该技术的典型项目还较少，且在类似项目中与传统网络搭建方式在经济性上的比较还需要论证。图4EPON在监控系统中的应用六、EPON的优势是在哪里——AdvantageEPON技术优势，可以简单归结为以下几个方面：省——节约资源EPON技术采用波分复用（WDM）技术在单根光纤上实现对称1Gbps的带宽，并且且可以在接近客户段实现分光下行，大量节省了骨干光纤资源。目前达到的最大分光比是1：64。EPON系统的另一个优势在于其强大的覆盖能力，在1:32的分路比下最远覆盖可达20km，在1：64分光比下，最远覆盖范围是10km，这充分保证了设备的覆盖范围。在1：32分光比下，每个ONU用户的平均带宽可达30M以上，使得视频业务得到了足够的带宽保证。无源光分支器的使用，节省了大量的维护资源，节省了机房、电源配套等资源，整体降低了网络的建设成本和维护成本。稳——运行可靠EPON技术采用无源设备构成光传输路由，极大降低由于设备故障（设备本身故障、外界条件故障）导致的链路通信故障（而且该故障很可能是大面积的）。理论上，只要光回路保持联通，整个通信网络的有效性就能够得到保证。灵活——扩展方便EPON技术为系统的扩展提供极大的空间。首先，通过无源光分路器的接口扩展，即能在一定程度上（具体扩展端口视中心设备参数和距离因素确定）迅速的扩大覆盖范围，而无需更换中心设备。其次，在光分路中，支持多层级联，允许一个光分路下级联多个光分路，理论上只要光信号能够到达，就能够实现扩展。为安防项目的后期扩容，提供稳定的传输通道。七、EPON的不足之处是什么——Defect投资经济性较差按照经济学，投资项目的最优方案是“前期投入少，后期投入多”，使得资金能够得到最大程度的利用。但是，EPON系统搭建过程中，由于初期难以准确预估实际的用户数量，而不得不提早为后期出现的客户群的接入设备投资，因此，在初期用户数较少时相对成本较高，投资回报年限较长。虽然，它在施工资源、维护资源上有节省优势，但是，初期的较大投资，仍然是制约推广的短板。当然，在安防项目中，由于在项目规划阶段就能够非常准确的判断实际接入的点位数量，因此，只要在其基础上，适当考虑冗余接口，就能够得到比较准确的接入量，从而得到最实际的配置要求和配置成本。对超过有效通信距离的接入点失效虽然EPON能够达到20KM的传输距离，但是，由于整个系统是以OLT为中心而布置，对超过20KM的有效传输距离的接入点，整个系统则失去了扩展的可能，对其管理失效。八、综述EPON技术利用其特性，在安防项目的设计、实施、运行、维保等各个环节，必将能够越来越多的加以应用，发挥其积极的作用。第二部分EPON技术实际应用举例某厂区安全及生产监控系统设计方案一、项目概述厂区建设用地面积约为1000亩，建筑总面积62.44万平方米。本项目中，视频监控系统将在安全监控、生产监控两个方面进行覆盖和建设。两个监控功能方面有各自的侧重点，完成不同的功能目标。本项目的视频监控系统整体方向：采用全数字结构，摄像机终端为IP摄像机，实现视频数据的数字化存储，支持局域网、广域网有权限人员的登陆访问。在具体的设计和实施过程中，按照监控系统的覆盖区域，划分为“室内”、“室外”两个大概念。室内监控系统的搭建采用“视频采集终端→接入（汇聚）交换机→核心交换机→处理终端”的视频流进行搭建和布置。而室外的监控系统则采用“视频采集终端→EPON通信网络→核心交换机→处理终端”的视频流进行搭建和布置。（由于篇幅有限，本论文将重点阐述EPON在厂区室外监控中的应用）二、为什么选择EPON在设计的最初阶段，曾经考虑过采用与室内监控系统相同的通信手段来解决视频流的传输，但是，在设计进行到中后期时，采用“视频采集终端→接入（汇聚）交换机→核心交换机→处理终端”方案的不足之处逐渐显现，主要体现在以下几个方面：1、室外监控点位布置分散，如果使用IP摄像机，就应当遵循信号不超过90米的规则。如果按照此规则，则需要使用大量的光电转换设备（如：光纤收发器、光端机或者工业光交换机）；2、一旦前端需要布置大量的光电转换设备，势必将增加汇聚级光交换机的数量；3、大量的光纤、管路、设备机箱施工，工程量将大大增加；4、可以预见的，太多的有源设备工作在室外，对外界环境（温湿度、电源）条件要求较高，必定是潜在的故障点，而且，很有可能是成片的故障点。真是居于上述种种不利因素的考虑，在设计中后期不得不改变原设计方案，寻找替代的通信手段，并最终选择使用EPON通信技术，来解决问题：1、多端口类型可选，根据摄像机的实际布置情况，可以选择1:4至1:64的分光路由，可以灵活组网；2、光信号的传输，注意满足厂区内任何一个偏远点位的接入；3、按照工业级要求生产的设备，外形精巧，无需安装对防尘、防水、散热要求高的设备箱，大大减少施工工程量；4、在施工工艺符合要求的前提下，无需担心光网络的失效和故障；三、系统结构示意图图5厂区监控系统结构示意图四、应用结论项目从2011年4月份竣工验收至今，已经24小时不间断运行超过3