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摘要： 随着莱钢信息化建设的持续快速推进，视频监控系统数据流量巨大的新系统的建设，对网络接入带宽的需求持续增加。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务，从而可成为视频监控传输的一种有效的通信方法。
关键词： EPON技术；传输网络；光接入网
中图分类号：NT 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310074－01
0 引言
近年来，我国很多城市在视频监控系统的建设及技术应用等方面突飞猛进，已经初步形成了社会治安技术防范的基础网络。其目的是通过构建一个覆盖整个城市的集成化、多功能、综合性治安防控网络，帮助公安部门更加高效、更加准确地控制和打击犯罪，从而保证城市环境的和谐与稳定发展。
但随着莱钢信息化建设的持续快速推进，网上新业务层出不穷，特别是视频监控系统、等数据流量巨大的新系统的建设，对网络接入带宽的需求持续增加。目前，很多专网骨干网络容量超前，带宽资源过剩。而与此形成鲜明对比的是，接入网领域仍然是铜缆接入的天下，虽不断有新技术涌现，但终究受限于其物理本性，难以在接入带宽距离上有更大的突破。
视频监控业务对上行带宽需求较大，一般超过500K-3Mbit/s，终端设备数量大并且在一个区域内呈分散分布，对接入网络的扩展性要求高。此外，由于此类业务主要用于公共安全防护和行业应用，客户对QoS的要求较高。由于EPON技术的成熟和其先天的优势，在建设视频监控系统时，可根据不同的应用场景选择EPON技术来实现视频监控系统的前端接入。
1 EPON技术原理及优势
1）无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。
2）Epon网络系统的结构：典型的EPON系统由OLT，ONU，POS组成。
OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE（GigabitEthernet）。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在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。
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和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活。由于是无源操作，几乎可以适应于所有环境。一般一个POS的分线率为8，16，并可以进行多级连接。
ONU（Optical Network Unit）放远端接入侧，EPON中的ONU主要采用以太网协议。在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。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。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。
3）EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层、EPON采用成熟的全双工以太网技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。
2 EPON技术的传输原理
EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah（2005年并入IEEE 802.3-2005标准）。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理（OAM）机制，以实现必要的运行管理和维护功能。
在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm）实现单纤双向传输，同时定义了1000BASE-PX-10U/D和1000BASE-PX-20U/D两种PON光接口，分别支持10km和20km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1Gbit/s数据速率（线路速率为1.25Gbit/s）。
在数据链路层，多点MAC控制协议（MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。
3 EPON技术与视频监控系统的融合与应用
视频监控系统采用EPON技术可以达到完美的结合。目前，莱钢在基于EPON的视频监控解决方案是通过EPON以太无源光网络将视频编码设备（DVS、IPC）部署在前端，并通过EPON接入网将IP化的视频信号上传，IP视频流可以灵活地传输至多级监控中心，多级监控中心通过IP城域网络连接，通过分布在各二级厂矿、小区监控中心的视频解码器将图像转化为模拟型号进行输出显示。所有监控图像可以直接存储在总监控中心的IP存储设备当中。整个监控系统的图像调用不再依靠矩阵来进行多级的交换，而是通过监控系统软件向视频编码器发出指令实现在网络的任意位置的直接一级调用。
视频监控的上行信息用于将图像信息传递到监控中心，需求较大，每路视频业务的带宽需求往往在1～3M之间，下行带宽主要是控制信号，信息量小，带宽需求小。而且由于莱钢摄像头分布较为广泛，视频监控业务还呈现出多点对一点的特点。采用EPON平台作为基础构建，传输距离可达数十公里，遍布莱钢各厂区和生活区，线路采用一个无源分路器实现多个监控点共享光纤，也可大幅度降低光缆采购和建设成本。无需额外的设备，网络结构简单，实施方便，而且接入速率可高达1000M，完全满足各监控点当前和未来扩容的容量需求。
参考文献：
[1]汪来，EPON-充满前景的宽带接入技术[J].广东通信技术，2003年05期.
[2]潘明、季晓飞、范戈，EPON——新一代宽带光接入网[J].光通信技术，2002年04期.
关键词： EPON技术；传输网络；光接入网
中图分类号：NT 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310074－01
0 引言
近年来，我国很多城市在视频监控系统的建设及技术应用等方面突飞猛进，已经初步形成了社会治安技术防范的基础网络。其目的是通过构建一个覆盖整个城市的集成化、多功能、综合性治安防控网络，帮助公安部门更加高效、更加准确地控制和打击犯罪，从而保证城市环境的和谐与稳定发展。
但随着莱钢信息化建设的持续快速推进，网上新业务层出不穷，特别是视频监控系统、等数据流量巨大的新系统的建设，对网络接入带宽的需求持续增加。目前，很多专网骨干网络容量超前，带宽资源过剩。而与此形成鲜明对比的是，接入网领域仍然是铜缆接入的天下，虽不断有新技术涌现，但终究受限于其物理本性，难以在接入带宽距离上有更大的突破。
视频监控业务对上行带宽需求较大，一般超过500K-3Mbit/s，终端设备数量大并且在一个区域内呈分散分布，对接入网络的扩展性要求高。此外，由于此类业务主要用于公共安全防护和行业应用，客户对QoS的要求较高。由于EPON技术的成熟和其先天的优势，在建设视频监控系统时，可根据不同的应用场景选择EPON技术来实现视频监控系统的前端接入。
1 EPON技术原理及优势
1）无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。
2）Epon网络系统的结构：典型的EPON系统由OLT，ONU，POS组成。
OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE（GigabitEthernet）。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在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。
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和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活。由于是无源操作，几乎可以适应于所有环境。一般一个POS的分线率为8，16，并可以进行多级连接。
ONU（Optical Network Unit）放远端接入侧，EPON中的ONU主要采用以太网协议。在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。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。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。
3）EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层、EPON采用成熟的全双工以太网技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。
2 EPON技术的传输原理
EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah（2005年并入IEEE 802.3-2005标准）。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理（OAM）机制，以实现必要的运行管理和维护功能。
在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm）实现单纤双向传输，同时定义了1000BASE-PX-10U/D和1000BASE-PX-20U/D两种PON光接口，分别支持10km和20km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1Gbit/s数据速率（线路速率为1.25Gbit/s）。
在数据链路层，多点MAC控制协议（MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。
3 EPON技术与视频监控系统的融合与应用
视频监控系统采用EPON技术可以达到完美的结合。目前，莱钢在基于EPON的视频监控解决方案是通过EPON以太无源光网络将视频编码设备（DVS、IPC）部署在前端，并通过EPON接入网将IP化的视频信号上传，IP视频流可以灵活地传输至多级监控中心，多级监控中心通过IP城域网络连接，通过分布在各二级厂矿、小区监控中心的视频解码器将图像转化为模拟型号进行输出显示。所有监控图像可以直接存储在总监控中心的IP存储设备当中。整个监控系统的图像调用不再依靠矩阵来进行多级的交换，而是通过监控系统软件向视频编码器发出指令实现在网络的任意位置的直接一级调用。
视频监控的上行信息用于将图像信息传递到监控中心，需求较大，每路视频业务的带宽需求往往在1～3M之间，下行带宽主要是控制信号，信息量小，带宽需求小。而且由于莱钢摄像头分布较为广泛，视频监控业务还呈现出多点对一点的特点。采用EPON平台作为基础构建，传输距离可达数十公里，遍布莱钢各厂区和生活区，线路采用一个无源分路器实现多个监控点共享光纤，也可大幅度降低光缆采购和建设成本。无需额外的设备，网络结构简单，实施方便，而且接入速率可高达1000M，完全满足各监控点当前和未来扩容的容量需求。
参考文献：
[1]汪来，EPON-充满前景的宽带接入技术[J].广东通信技术，2003年05期.
[2]潘明、季晓飞、范戈，EPON——新一代宽带光接入网[J].光通信技术，2002年04期.