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一.前沿

园区监控是安防市场的重要领域。园区监控的特点在于:规模适中、需求多样、智能化程度高。如果说城市监控是安防市场的巅峰,那么园区监控就是安防领域的山间一瞥,风光旖旎,别具一番特色。本文主要介绍了园区监控独特的EPON接入技术,让我们一起来探讨即将到来的“光进铜退”时代给园区监控注入的新的活力。


二. EPON技术介绍

EPON(Ethernet Passive Optical Network),以太无源光网络,是以太网技术与PON技术完美结合的产物。它构建了一种纯介质网络,消除了局端与用户端之间的有源设备,因而避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统的可靠性,同时节省了维护成本;EPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构,利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的,大量减少了光纤及光收发器数量。EPON是长距离、高带宽的接入技术,目前能提供上下行对称的1Gbps的带宽,今后可望升级到10Gbps,传输距离更是达到了数十公里。

EPON组网图

一个典型的EPON系统包括了OLT、ONU、POS,如所示。OLT(Optical Line Terminal)光线路终端放在中心机房,ONU(Optical Network Unit)放在用户设备端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OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据,并集中上行数据。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,另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长,来传递模拟电视信号)。

OLT既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,它提供面向无源光纤网络的光纤接口(PON接口),此外,还可以针对用户的QoS/SLA的不同要求进行带宽分配,网络安全和管理配置。

POS是一个简单设备,它不需要电源,可以置于相对宽松的环境中,一般一个POS的分光比为8、16、32、64、128,并可以多级连接,一个OLT PON端口下最多可以连接的ONU数量与设备密切相关,一般是固定的。在EPON中系统,OLT到ONU间的距离最大可达20km。

ONU的作用是接收OLT的光信号并将其转换为电信号,或者将用户端的电信号转换光信号发送至OLT。我们这里说的无源光网络,指的是在中间传输范围内的纯介质化,而在局端和终端,OLT和ONU都是有源设备。


EPON上下行传输原理

数据从OLT到多个ONU以广播式下行(时分复用技术TDM),每一个数据帧的帧头包含特定ONU的逻辑链路标识(LLID),该标识表明本数据帧是给ONU(ONU1、ONU2、ONU3......ONUn)中的唯一一个。

另外,部分数据帧可以是给所有的ONU(广播式)或者特殊的一组ONU(组播),在图2的组网结构下,在分光器处,流量分成独立的三组信号,每一组载到所有ONU的信号。当数据信号到达ONU时,ONU根据LLID,在物理层上做判断,接收给它自己的数据帧,摒弃那些给其它ONU的数据帧。举例,ONU1收到包1、2、3,但是它仅仅发送包1给终端用户1,摒弃包2和包3。 对于上行,采用时分多址接入技术(TDMA)分时隙给ONU传输上行流量。

当ONU在注册时成功后,OLT会根据系统的配置,给ONU分配特定的带宽。带宽对于PON层面来说,就是多少可以传输数据的基本时隙,每一个基本时隙单位时间长度为16ns。在一个OLT端口(PON端口)下面,所有的ONU与OLT PON端口之间时钟是严格同步的,每一个ONU只能够在OLT给他分配的时刻上面开始,用分配给它的时隙长度传输数据。通过时隙分配和时延补偿,确保多个ONU的数据信号耦合到一根光纤时,各个ONU的上行包不会互相干扰。

三. 园区监控中的EPON应用

EPON技术的特点在于高带宽、高稳定性和线路资源的高利用率,这项技术应用于园区监控有其天然的优势。首先,园区监控需要一个高速优质的专网环境,以此来承载其高质量的视频业务,EPON技术提供上下行对称的1Gbps带宽,能够完全满足视频业务的需求。其次,EPON灵活的拓扑结构最大限度地照顾到了园区错落有致的布局,无论是密集的建筑群,还是稀疏的道路,都可以使用合适的组网来契合。最后,EPON的高安全性和高稳定性也使得园区监控的接入技术水平上升到了一个新的层次。

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