环境监控系统(视频监控系统中EPON网络的应用经验)

随着以太网无源光网络技术的发展，以太网无源光网络以其高带宽、长传输距离开始与数字视频监控系统相结合，并承担起基本传输网络的功能。EPON系统的传输网络采用无源器件，不需要电源，因此具有电路简单、故障少、维护量少的特点，适用于恶劣环境，尤其适合户外应用。

以太网无源光网络是从接入网技术发展而来的。数字视频监控系统的网络结构和数据传输特性不同于接入网。如何在视频监控系统中充分利用以太网无源光网络，是设计和实现数字视频监控系统时必须注意的问题。

结合EPON技术在住宅视频监控系统中的工程应用，对工程实施中遇到的问题进行了分析和解决，并提出了系统设计和实施中应遵循的指导原则，以避免工程实践中的弯路，充分发挥EPON系统的技术优势。

1 EPON技术介绍

无源光网络(PON)的网络传输完全由无源器件组成，具有无需维护、故障少等优点，发展迅速，并已大规模应用于电信接入网，逐渐取代了以铜线为传输介质的xDSL技术。

以太网无源光网络是在无源光网络基础上发展起来的一种以太网技术，它将以太网和无源光网络结合起来，形成一个具有广域分布的以太网。从结构上看，EPON网络分为三部分，一部分是OLT(线路终端)，安装在中心；中间部分是光缆和无源光分路器，构成传输网络；终端部分是ONU(光线路单元)，安装在用户端，提供用户访问接口。

EPON系统的光网络是一个双向网络，它采用波分复用技术在光纤上提供双向路径。下行采用广播方式。通过修改以太网的前导码，可以在广播中指定低层节点的地址，从而实现与低层节点的点对点通信。上行采用时分复用，下级节点根据不同的时隙共享带宽。

EPON系统的光网络是一种无源网络，它使用光缆和无源光分路器进行传输，不需要外部电源或特殊维护。因此，EPON网络特别适合户外使用，故障率低。虽然EPON网络是无源的，但是由于使用了光通信技术，EPON网络的通信距离为10 ~ 20公里，没有任何中继。此外，以太网无源光网络采用复用技术，可以在一个纤芯上支持多个用户，减少布线，大大降低了部署以太网无源光网络的成本。

以太网无源光网络在住宅工程中的应用

2.1项目概述

在某城市生活小区的视频监控工程中，采用了以太无源光网络作为数字视频监控系统的传输网络。该项目包括26个生活区，每个生活区的出入口、围栏、重要通道和公共活动场所都应安装摄像头。几个小区的图像将集中传送到相邻小区的分控中心，总控中心暂时不设，但将在未来完成。根据社区的地理情况，设置监测点的位置。社区内的摄像机数量在30至60台之间，整个项目需要安装约1 000台摄像机。

考虑到小区的分布范围和系统未来的建设，本项目非常适合使用EPON网络。每个小区只需铺设一根多芯光缆，小区内所有终端摄像机通过分光器连接。工程造价低，实施简单，将来建设综合中心时可以方便地连接。

2.2系统结构

目前，EPON技术已经开发出10gb对带宽的设备，但是成本高，而且带宽也超过了社区视频监控系统的要求。考虑到社区视频监控系统必须以成本控制为重要目标，第一代1gb对带宽的以太网无源光网络设备正在销售

由于没有总中心，所以从分控中心到每个区域都设计了一层网络。OLT设备部署在分控中心，为每个小区提供1 ~ 2个无源光网络端口，每个无源光网络端口最多有32个分光通道，这两个通道可以装载60台摄像机。从分控中心到各分区铺设4芯光缆。一至两个核心用于提供本区域的主干光通道，其他核心预留。小区内电缆分支处设置分光器，设备端设置ONU，连接网络摄像头。分光器的布局采用树状分层设置，从主光缆进入区开始，逐步分支，形成多级树状结构。

2.3系统运行中的问题

为了积累经验，掌握EPON网络的特点，先在社区进行试点，然后全面铺开。试点小区建成后，系统进行了调试，在调试过程中遇到了光路和系统带宽分配的问题，与原设计中的理论计算有很大不同。通过对对问题的分析和解决，探索了使用以太网无源光网络的一些经验。

3 光路问题的分析与解决

系统加电运行后，大部分ONU无法在OLT的注册进行检查，只有一小部分支路在光路被封锁。在纠正了被封锁的支路，后，问题依然存在。

通过对对，原设计的分析，发现问题可能在于光路的损失。在EPON网络中，OLT和ONU之间有一个无源光网络。OLT和ONU通过光网络接收的光传输应满足光功率的要求，最小值为-23 dB，最大值为-3 dB。如果超过这个范围，就需要衰减。如果低于这个范围，ONU就不能在OLT打败注册。从OLT到ONU的光损耗由各级分光器损耗、接头焊接损耗和光缆损耗累积而成。

考虑光路损耗因素，用光功率计和OTDR测试了对分光器损耗、光缆损耗和接头损耗，并计算了实际光路损耗。结果表明，多级分光的实际损耗与理论计算存在较大差距，其中分光器是主要的衰减源，相同的分光器损耗值分布在较大的区域，器件质量一般。

在系统的最初设计中，网络分支是根据摄像机的分布来设计的。由于摄像机的地理位置不规则，为了节省管道长度，降低施工难度，网络采用多级分裂，经计算满足光功率衰减要求。然而，在实际光路，中，由于器件质量一般且焊接质量不令人满意，当存在许多分支阶段时，接头的累积损耗较大，并且分光器的累积损耗较大，这使得实际损耗大于计算损耗。我们测得的最大损耗为-37分贝。不可能是注册的责任都是由光路的巨大损失造成的(节选)