一種以八節點光端機構建光纖視頻傳輸系統的方案

文｜深圳英飛拓科技股份有限公司 林 宇

1 應用背景

隨著城市建設、道路交通和網絡工程的不斷深化發展，要在日趨復雜的城市布局和地形多樣的高速公路、隧道等場所中重新埋設光纖，由于工程量巨大，周期長，資金投入大，已是不大現實的。因此，如何用盡可能少的光纖傳輸大量分散分布的視頻，便成了監控系統的傳輸方案不可避免地需要解決的問題；特別是關鍵區域的智能監控系統，更需要一種組網靈活、可靠性高、節省光纖、維護方便、高性價比的傳輸設備。

本文將針對這一情況，介紹一種采用深圳英飛拓科技股份有限公司推出的一款低成本八節點光端機，引進接入層最先進的光網絡概念PON，并用PON技術承載數字非壓縮視頻，在組網形態、光纖資源占用、視頻質量、可靠性等諸多方面具有高度優越性的，全新的視頻接入層傳輸解決方案。

2 工作原理介紹

本文介紹的視頻接入層傳輸解決方案所采用的，N3792系列八節點光端機，由節點機（發射機）、中心機（接收機）和無源分光器（Passive optical splitter，可選）三部分組成；支持鏈型連接或匯聚型連接；具有自我診斷功能，可在出現故障時自動判斷故障點；還具備網管功能，可極大地方便系統的后期維護管理。由于采用了無源光網絡技術，其連接的任一前端設備的故障不會對其他節點造成影響。

在八節點光端機組成的光纖網絡中，中心機以點對多點連續廣播的方式向網內所有節點機傳輸八路數據和一路反向控球數據，節點機選擇性接收數據；網內所有節點機采用時分多址復用技術，可以將八路視頻、八路數據、八路開關信號組成一個信息流傳輸給中心機。當每臺節點機都只正向傳輸一路視頻、一路數據和一路開關信號時，中心機可以支持最多八個節點機接入。此光纖網絡采用數字非壓縮技術傳輸視頻，兼容RS422、RS485、曼徹斯特編碼、開關信號。

N3792網管軟件可以幫助用戶實現對光端機設備的管理，通過電子地圖直觀地了解整個光端機網絡的分布情況，監視網絡中每一臺設備的工作狀態；能夠在出現異常情況時及時告警，幫助用戶定位設備故障；可以統計、分析各種設備的歷史數據，生成報表或圖表，幫助用戶對系統內設備進行管理。

3 系統組成

如圖1所示，整個光纖傳輸監控系統分為前端和后端兩級，前端攝像機攝取的視頻數據通過節點機傳輸至后端監控中心的中心機，由中心機的視頻輸出接口連接到監視器，顯示現場情況。監視中心的中心機可以通過以太網與安裝有網絡管理軟件的服務器通信。網管軟件可以幫助用戶輕松管理和配置整個網絡，自動進行故障診斷定位，極大地節約運行和維護成本。

網管軟件可實現以下管理功能：

◆ 自動/手動生成拓撲圖，分層顯示光端機分布圖和設備面板圖，展現出被管網絡各個子網之間的連接關系；

◆ 拓撲圖可以顯示設備圖標，支持通過雙擊設備圖標查看設備運行狀態的面板圖；

◆ 實時監控系統內設備的運行狀態，如溫度、電壓、視頻、光路等是否正常；

◆ 基于端口的故障定位，多路視頻光端機每路視頻的分別命名；

◆ 圖標可在設備運行不正常時發生變化，提示告警信息；

◆ 可以按照設備類型、設備ID、設備名稱、設備IP地址范圍及設備狀態中的一項內容或幾項內容的組合進行設備狀態查詢；

◆ 區域管理功能，包括將設備劃分進不同的區域里，設置區域的名稱（如北京市）、描述和對應地圖（如北京地圖），以及為區域添加和刪除關聯設備等內容，可方便定位設備故障點；

◆ 數據庫定時備份，數據庫可恢復；

◆ 數據庫支持多條件查詢，包括時間、事件、名稱查詢等；

◆ 設備報警管理；

◆ 實時監視設備掉電情況，在報警日志中顯示相關報警事件的狀態；

◆ 實時監視設備掉線情況，在報警日志中顯示相關報警事件的狀態；

◆ 實時監視光路是否正常，在報警日志中顯示相關報警事件的狀態；

◆ 實時監視視頻傳輸是否正常，在報警日志中顯示相關報警事件的狀態；

◆ 實時監視設備電壓情況（是否過高、過低），在報警日志中顯示相關報警事件的狀態；

◆ 實時監視設備溫度情況（是否過高、過低），在報警日志中顯示相關報警事件的狀態。

4 采用PON技術的光端機的優勢

采用PON技術的光端機，其優勢主要有三方面的體現。

（1）可靠性高

作為一種無源光接入，PON傳輸網絡由分光器和光纖組成，傳輸介質為玻璃，沒有有源設備，因而不存在有源設備常見的停電、雷擊、過流過壓損壞等問題，也沒有雙絞電纜傳輸的電磁干擾問題，網絡可靠性高，維護費用更低。

（2）節省光纖

PON系統采用點對多點通信技術，與無源點對點系統相比能夠有效地節省主干光纖及系統中的光接口。

（3）組網靈活

PON系統可以通過不同分光器的組合，非常靈活地組建鏈型、星型、樹型網絡。

5 應用分析

5.1 鏈式組網在隧道監控中的應用

公路隧道是公路上的特殊路段，空間環境狹窄、光線變化大、視野不清，存在潛在的交通事故危險。特別是發生火災等緊急事件時，公路隧道的交通疏導和救援工作與普通路段大不一樣，而且二次事故的后果遠比原發性事故嚴重得多。因此，長隧道內的安全保障是公路隧道建設和運營中要特別關注的問題。

隧道監控系統是中、長隧道必不可少的安全保障工具，也是保證隧道交通暢通與環保必需的工程設施；用于直觀地、及時地觀測隧道內外交通運行情況和事故現場，為救災排險提供第一手信息。

短距離的隧道，配置的攝像機一般數量不多，用一條鏈路即可將視頻傳輸到中心；對于長距離隧道，可以將6～8臺攝像機分成一組，將視頻集中或直接采用匯聚的方式傳輸。

采用N3792八節點光端機，每條鏈路只需一根光纖，每個節點允許一路圖像接入、一路RS485控制信號輸出（實現攝像機的PTZ操作）和一路開關量信號接入（用于隧道內其他報警設備的信號，如火警信號的接入）。前端模擬攝像機輸出的復合視頻信號經過同軸電纜傳輸后進入鄰近的N3792八節點光端機，而后通過鏈路傳輸至附近監控室的中心接收光端機。中心接收機采用以太網方式與網管軟件進行通信；通過網管軟件，用戶可以實時監控中心接收機及節點機的運行狀態。

如圖2所示，多個前端共用一芯光纖的鏈式組網結構，可大幅降低監控系統工程的造價。節點機內置無源分光器，可簡化工程建設和維護；節點之間的故障不關聯，任何節點的設備故障均不會影響其他節點光端機的正常工作。

5.2 匯聚式組網在小區監控中應用

小區一般都會根據業主實際的監控需要，在小區周邊、大門、住宅、倉庫、機房、停車場等重點部位安裝攝像機，有效地保障小區財產和工作人員的安全，最大程度地防范各種入侵，提高處理各種突發事件的反應速度，給保衛人員提供一個良好的工作環境。

小區周邊監控點、小區內的道路監控點可以通過采用N3792系列八節點光端機構建的鏈式結構連接到小區管理處，管理處內放置中心接收機；小區大門、各住宅大門、停車場出入口等地方的監控點可以通過匯聚式結構（如圖3、圖4所示）連接到小區管理處。管理人員可利用N3792光端機的網管功能來進行對整個小區傳輸系統的維護及運行狀態監控。系統需要新增監控點時只需要在附近增加一個節點機即可。接收機可自動識別新增節點，新增設備不會影響原有設備的正常工作。

6 結束語

在治安監控及廣場、高速公路、工業園區監控等前端分布較分散的視頻接入傳輸系統中，在傳輸鏈路資源有限和人工維護成本高的情況下，對關鍵區域進行無間斷監控，需要更加可靠的傳輸網絡。本文介紹的，采用八節點光端機構建的光分配網絡（Optical Distribution Network）設計，能夠在任意組網方式下避免節點機故障給網路帶來影響。此外，其雙向RS422、RS485、曼徹斯特編碼、開關信號和反向控球數據的傳輸以及網管功能的實現，更有效地解決了光纖資源有限、節點分散、前端數據傳輸復雜的問題，為智能化傳輸系統建設拓展了一條新路。

深圳英飛拓科技股份有限公司（Infinova）是秉承“以科技和敬業服務安全”經營理念的電子安防與光通信設備制造商，股票代碼為002528，產品涵蓋全系列視頻監控設備，包括攝像機、快球、高速云臺、視頻矩陣、IP視頻系統，以及光端機和門禁控制系統，為全球眾多平安城市、政府、廠礦、樓宇、機場、港口、地鐵、隧道、高速公路以及智能交通領域的大型安保項目選用。

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