基于无源光网络技术的视频监控系统

关键词： PON , VPON , 视频

随着现代城市朝多职能化发展，城市布局日趋复杂，地面监控点有上百、数百个甚至上千个，要保证职能部门能在第一时间掌握实时、清晰高品质的视频图像，就凸现出光纤资源的紧张。而且，在城市功能日趋强大和复杂的今天，重新敷设光缆不仅成本非常昂贵，各方的协调更是困难重重。鉴于此，该如何解决上述问题呢？

其实，在电信运营商的FTTH（光纤到户）的建设中也遇到了同样的问题。为了解决这一问题，充分发挥光纤的带宽优势、解决光纤资源紧张、提高网络的健壮性，电信运营商选择了PON（无源光网络）技术。

不过，在运营商的PON网络中，通常是传输以太网信号，如果是要承载视频监控的话，也只能传输低带宽的压缩视频信号，无法保证视频质量。为了既能节省光纤，又能传输高质量的非压缩视频，VPON(Video over PON)概念应运而生，为“平安城市”监控点视频接入提供了全新的解决方案。

1 PON的优点

PON（Passive Optical Network）即无源光网络。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONU）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。

无源光网络从中心到驻地网之间不存在任何有源器件，取而代之的是将无源光器件插入到网络中，并在整个路径上通过分离光波长的功率来引导传输的流量。这种替换使得用户不再需要向传输环路中的有源器件供能和保养，大大节约了用户的成本。无源的分光器和耦合器只起到传递和限制光的作用，不需要供电和信息处理，而且具有不受限制的平均故障间隔时间(MTBF)，可以全面降低维护成本。

PON技术的优点主要体现在以下几个方面：

·光纤接入网是最能适应未来发展的解决方案，特别是PON技术已被证明是当前综合宽带接入中非常经济有效的方式。

·由于采用PON技术，整个光分配网是无源的，无源光网络的体积小且设备简单。与铜缆网相比，PON可减少维护运行费用，并彻底避免了电磁干扰和雷电干扰。

·PON的无源ONU(光网络单元)无需供电，不仅免除了供电的一系列问题，而且可靠性优于有源设备。

·由于使用的是无源器件，共享光纤传输介质，整个光网络的投资费用较低。

·PON在一定程度上对所使用的传输体制是透明的，升级起来比较容易。

PON技术已经成为业界公认的实现光纤到户（FTTH）的首选方案。PON技术采用点到多点拓扑结构，下行和上行分别通过TDM和TDMA方式传输数据。目前电信行业主要推广的是EPON，即以太网封装到PON，实现光纤宽带入户。

2 VPON的诞生

为解决“平安城市”建设中光纤资源紧张问题，促进我国视频监控事业的发展，将电信领域先进可靠的无源光网络技术——PON引入到视频监控领域，武汉微创光电股份有限公司首创VPON（Video over PON）概念。

VPON在视频监控中引进接入层最先进的光网络概念PON，并用PON技术承载数字非压缩视频，是数字非压缩视频光端机技术与PON技术的完美结合，在组网形态、光纤资源、视频质量、可靠性等诸多方面具有无可比拟的优越性，是一种全新的视频接入层传输解决方案。

VPON定位于密集的视频监控系统如“平安城市”建设的视频接入层，是一种数字非压缩视频光纤传输系统，与微创光电数字非压缩视频光端机产品一起构成完整的视频接入层解决方案。它既能满足监控点密集情况下的各种组网要求，又能提供实时的、清晰的高品质视频图像。

3 VPON的特点

系统组成：系统由光网络单元（ONU）、光线路终端（OLT）和无源光纤网络组成。无源光分配网络（ODN）由光纤和分光器组成，可以是无环的任意拓扑结构。

单个系统包含1台OLT和最多8台ONU。每个ONU能接入1路视频信号，同时提供1个总线型前端控制数据通道、1个音频通道和1个开关量通道。OLT接收全部ONU的信号并集中输出。

根据需要还可以提供多路视频接入的ONU，这时单个系统可接入的ONU个数会减少，而是以接入的视频信号总数不超过8路为限。多路视频信号接入的ONU可以通过软件设置实际的视频信号接入数量，辅助信号数量也同时调整，总线通道不受影响。

组网灵活：系统通过分光器和光纤组成多对一的无源光网络（PON），可以根据前端的分布情况组成链形、星形和树形网络。按设计和试验验证，8个前端ONU可以支持在20km半径范围内的任意组网（非环形）。

扩容方便：可在系统中的干线光纤或支线光纤上的任意一点插入新的ONU，或者在系统中的干线光纤或支线光纤上的任意一点插入无源分路器后，分出若干段光纤后插入新的ONU。也支持在原ONU的后端再延长出一段光纤插入新的ONU。

可靠性高：系统所有设备都通过PON连接，PON由无源元件组成，不易受损，特性稳定。

系统不论采用哪种网络形式，实际上还是接收端与各前端点到点的直接传输，因此前端故障不会对网络造成影响。前端故障可包括前端掉电和设备故障，甚至还可以包括前端设备不稳定。实际上，VPON完全与点对点光端机组成的监控传输网具有相同的可靠性。

可指派输出：可根据需要将特定ONU接入的信号设置到OLT端指定端口输出。即可以实现一个完整PON系统内的视频交换功能。

统一网管：系统遵循统一管理，除可实现系统内各机盘性能和告警参数的采集上报，还能够对系统中前端ONU的工作时隙进行切换，并能够对前端ONU进行启动、暂停和注销等操作。网管盘采用SNMP网管盘。

平台兼容性强：同一平台上的OLT可以与不同功能组合的ONU互通。目前已开发了VPON-1.25G平台，平台上可以支持各种不同型号的ONU产品，分别支持1路正向视频、1路反向视频、1路半双工数据、1路双向音频、1路正向开关量、1路以太网等功能的组合。各种型号的ONU均可与此平台的OLT完全互通，不影响ONU功能的发挥。

4 VPON的应用