UTN综合业务光传输网是深圳市诺龙实业有限公司针对网络化、集成化、标准化的视频监控发展趋势，自主研发和生产的新一代综合业务光传输网。UTN面向视频、音频、数据、状态报警、以太网等多种业务，采用自主知识产权专利的带宽预留传输、交换技术，具有光纤自愈环网拓扑、快速倒换等特点，用于高速公路、平安城市、智能交通、轨道交通、园区、油田、港口等监控领域。本文邀请深圳市诺龙实业有限公司刘小斌技术部副经理介绍目前构建电力遥视系统广泛采用的两种主要传输方式——数字光端机、TCP/IP网络的弊端，通过对UTN综合业务光传输网在电力行业中的应用介绍，为电力遥视系统推荐一个更安全、可靠、高效的传输网络。
文/刘小斌
以往，变电站的建设一般包括
“四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)”系统，而随着近几年对视频监控需求的提出，越来越多的变电站提出遥视系统的建设需求，从而形成目前广泛应用的“五遥”系统。遥视监控系统的建设为实现变电站、所的无人值守提供了有力的技术保障，从而推动了电网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展。
随着
视频监控技术的不断发展，目前前端摄像采集和后端管理存储技术水平突飞猛进，
1080P高清视频、超低照度夜视摄像机、NVS、IP-SAN等设备得到广泛应用。但作为监控系统中“沟通”前端和后端的纽带——传输网络却发展缓慢，往往只能依赖于通信系统提供带宽服务，极大地制约了遥视系统的发展。如何构建一个更安全、可靠、高效的传输网络成为电力部门、企业不可回避的问题。
电力遥视系统应用现状
在电力遥视系统中，由于变电站分布范围较广，如果需要实现在供电局对各个分站的统一监控，就必须利用有效的传输网络将各个分站的图像实时传输到监控中心，同时又可将
云台和镜头的控制信号传输到各个监控点。目前常用的传输系统解决方案主要有以下三种。
数字非压缩光端机+矩阵模式是最早应用于电力遥视系统的传输方式。其采用点对点的方式将各变电站视频传输回集控中心，并利用矩阵进行视频切换以及云台镜头控制，在集控中心则采用DVR来完成集中存储。
采用数字非压缩方式，可保证前端监控点的视频图像高质量、实时地传回监控室，但是其也存一些不足：首先，视频需经过分配器分别接入矩阵系统及录像设备，在此过程中视频进行了多次的A/D、D/A转换，使得图像质量存在明显的下降；其次，光纤资源复用率低，往往一芯光纤只传输10几路视频，造成光纤资料的极大浪费；再则，系统的资源共享不方便，在进行视频发布时往往需要借助DVR的网络功能或增加配视频编解码器，造成系统复杂，管理维护困难。
(2) TCP/IP网络+DVR
TCP/IP网络+DVR这种传输方式是目前应用非常广泛的一种。其基本结构是在每个变电站安装1台或多台DVR，以实现变电站的本地存储，同时利用DVR的网络功能，采用MPEG-4或H.264等编码方式，通过已有的SDH通信系统将视频传输回集控中心，客户在集控中心就可以方便地调用和控制各个前端监控点设备；也可以在集控中心配备一定数量的视频解码器实现数字矩阵功能，并将视频切换到电视墙上。
该模式采用标准化数字视频压缩技术，兼容性较好；采用标准以太网方式接入，组网更方便灵活，易于系统升级扩容，并实现多级共享。但此种方案具有以下几个方面的缺点：大量的视频流极大地占用了网络带宽，而随着系统的不断增大和复杂，需要增加更高带宽的网络交换设备，使得系统建设成本大为增加。另外，随着视频高清化的发展，其对带宽的要求更为苛刻，从而给SDH通信网造成了极大的负担；数字压缩视频传输系统面向的是以太网，而非各种业务应用，其系统容量和视频传输质量较依赖于以太网传输的质量和容量，从而无法提供针对业务的QoS保证，因此其视频质量一直得不到突破；系统无法组成环网，对于电力系统这种要求高可靠的场所并不合适；每个站点都需要DVR，使得系统的维护量过大。
(3) TCP/IP网络+视频编解码器
TCP/IP网络+视频编解码器也是基于网络应用的一种传输方案，其基本结构与TCP/IP网络+DVR的方式相同。其与TCP/IP网络+DVR方案主要的区别在于：它利用NVS、IP-SAN等进行集中存储，从而有效地减少变电站站内的维护工作。
该模式除了具有TCP/IP网络+DVR所具有的优势外，另外集中存储对系统的维护也变得更为容易。但此种方案除了通过集中存储方式，避免了本地存储的维护、管理问题，其同样具有TCP/IP网络+DVR的其它缺点。
通过对以上三种传输方案的介绍，可以看到市场需要一种能够融合以上几种传输系统优势、同时又解决了各种问题的传输系统。而综合业务光传输网(UTN，Universal Transport Network over Fiber)的面市，正是为了给客户提供一个更好的解决方案。
OTS-UTN综合业务光传输网技术
OTS-UTN是诺龙公司针对数字化、网络化、集成化、标准化的视频监控发展趋势，通过深度挖掘市场需求及现有产品、技术的特点，自主研发和生产的新一代综合业务光传输网。
(1) UTN的主要设备构成
UTN主要由远端业务接入设备(ONU,Optical Network Unit)/OMU、局端业务接收及交换设备(OLT,otical Line Terminal)、网管系统UMS组成。远端业务接入设备ONU可选1、2、4路视频输入。局端OLT采用模块化设计，根据系统需求可灵活配置。UTN系统的一般组成及应用如图1所示：
图1：UTN系统的一般组成及应用图。
(2) UTN的优势和特点
●专业的监控传输网，多业务接入满足各种监控需要
UTN通过光纤将监控系统中的业务接入、传输、交换、存储、管理等系统结合于一体。在全光网、高可靠传输的基础上，可实现视频、音频、报警开关量、各种低速数据、VoIP等信号通过以太网接入传输。
●标准开放的IP架构，高度的可扩展性
UTN整体采用标准化设计，兼容性强，采用高品质IP网络代替了传统的视频切换矩阵进行实时监控流的交换处理，相当于将IP网络作为虚拟交换矩阵，其具备理论上无限的扩展能力。同时，系统设备采用板卡式设计，可在节省行业设备件同时，扩容更容易。
●高质量传输效果，支持双码流传输模式
全网只需要进行一次模数/数模转换，实现端到端全数字码流传输，避免模拟图像转接及二次编解码，克服了传统监控方案多级转接、重复编码的缺陷。图像编码设备支持高/低双码流输出，分别用于高画质大屏幕显示和数字视频网络存储，在保证监控质量的同时节省网络资源及存储硬盘空间。
●组网灵活，接入方式多样
系统支持任意网络拓扑结构，支持点对点星型、总线级联、树状结构、自愈环网及各种多级组合，全光网络拓扑可覆盖至最前端，并可任意延伸。
●高可靠的光传输网
UTN采用自主专利的网络传输技术，对各节点网络传输进行统一控制，有效地保证了在网络传输过程中不会出现网络堵塞、丢包、延时等不稳定现象，充分地保障用户的监控系统能实时、稳定的运行。其主要体现在：TDM控制，独立通道，传输时延小；按业务分配带宽，解决引各节点争抢带宽而造成的网络阻塞；UTN系统支持ONU/OMU环网接入方式，其环网自愈保护功能极大的提高了前端信号接入、传输的可靠性，单点的物理断路可在30ms内快速进行倒换；专用的高速以太网数据通道与低速数据通道，大提高网络传输效率及安全性。单纤虚拟双环设计，高低速数据在各自的通道上传输，低速数据不需要进行IP打包分发，实时性强；支持数据流量监测，隔离广播风暴。UTN系统通过光纤业务接入卡连接ONU自行组网，外网的网络风暴不会对UTN光纤传输网造成任何影响。
●大容量业务交换能力，带宽自由分配支持高清视频
UTN综合业务光传输网支持大容量的业务交换，UTN光接入卡最大支持24个ONU/OMU节点组成环网接入。UTN前端接入点ONU/OMU的各端口可以32Kb为单位进行带宽的预分配，完全支持数字高清视频的应用。
●强大的网管能力
UTN综合业务光传输网的网管基于标准SNMP协议进行设计，提供人性化的人际交互界面，可以再任意一节点接入，对整个系统进行管理和监控，操作简单快捷，赋予用户轻松便捷的使用体验。其优势如下：支持UTN网络拓扑结构的自动发现；可配置各种业务状态报警；支持网管对系统中各节点进行配置；标准SNMP协议；支持Windows NT/2000/XP。
●强大的视频功能
系统采用分布式网络数字图像存储方式，可有效降低网络带宽占用，提高图像存储的可靠性。UTN支持IE浏览及发布功能，适合通过内部网络或因特网随时调看现场图像，可实现交通信息公众发布功能。其监控系统组网、设备选型充分考虑与现有设备的功能、标准、接口协议的系统互连、互通和互控，保证视音频传输质量和控制信令的畅通，提升系统技术先进性水平，保护前期项目的投入。UTN还支持网络远程配置、程序升级、在线诊断等功能，方便系统调试及运行维护。
UTN在电力遥视系统中的应用
下面我们以某市供电局的遥视系统建设为例，简单介绍如何利用UTN来构建变电站的遥视系统。该市供电局目前拥有500千伏变电站1座，220千伏变电站6座，110千伏变电站42座。为了适应生产、管理的需求，现对所有变电站进行无人值守化改造。整个遥视系统可分为两个子部份，一是变电站监控系统的建设，二是集控中心的建设。
(1) 变电站监控系统的建设
系统采用集中管理、集中存储、集中发布的建设思路，变电站站内负责监控点的接入，包括视频、报警、门禁等。另外在站内配置一台视频工作站，供巡检人员在现场进行视频监控及录像的调阅。接入监控点的数量，根据变电站规模的大小不同，每个110KV站预计接入8路左右的监控摄像头，220KV预计接入16路左右，500KV预计接入32路左右。所有的视频、音频、报警及其它数据通过线缆接入ONU，各ONU之间采用光纤相连，并与其它变电站内的ONU组成环网接入集控中心的OLT设备。系统组成图如图2所示。
UTN具有面向业务应用的双环设计，ONU对变电站内接入的视频及音频信号，进行H.264编码压缩，采用TCP/IP协议封装在高速环内传输。而对于接入的报警信号、RS232/485等低速数据则不需进行TCP/IP协议封装，以透明数据格式在低速环内传输。另外，UTN采用TDM技术，前端ONU均分配有固定的带宽，所有数据能可靠地传回集控中心OLT，按需要可完成模拟电视墙的输出、电脑显示器的显示、实时的录像以及与其它监控系统的共享。从而彻底改变了原有光端机方案不方便视频联网共享的缺点，也杜绝了简单的TCP/IP方式的视频传输不可靠的缺点，从专业的角度实现了视频的传输。
图2：变电站监控系统组网图。
(2) 集控中心的建设
集控中心是整个遥视系统的中枢部分，我们配置了一套OLT局端设备，以完成所有变电站ONU设备的接入，同时配合网络视频、存储设备NVR，实现对变电站监控图像的集中存储。中心OLT配置标准FE、GE口，预留战级监控系统接入地市、省公司监控联网平台的接口，同时UTN具备自动检测、告警、日志管理和统一网管的功能，为未来实现全省变电站无人值守化的视频应用奠定了基础。系统组成图如图3所示。
图3：集控中心监控系统组网图。
(3) 整个系统的组网
根据变电站的位置分布以及监控点数量的不同，各变电站的ONU在本地完成必要的监控点接入后，通过光纤组成链网、环网或星型的结构与集控中心相连，做到专网专用，保证视频传输的稳定、可靠、高质量。同时，所有资源在集控中心可通过标准的以太网接口输出，以IP方式共享给市局及省公司。其整个系统组网图如图4。
图4：UTN在遥视系统中的组网图。
上述系统解决方案的特点如下：
●标准化、兼容性好
系统在视频压缩时采用国际标准的H.264格式，可方便的进行解码、播放。所有设备均提供标准的以太网、视频、数据等接口，其它符合相关标准的产品均可接入，而不管是哪个厂商生产的。
●稳定可靠
变电站与变电站、变电站与集控中心之间均可形成环网，ONU以TDM方式将标准的IP信号，通过环网等方式传回给OLT。信号在传输时没有资源竞争，不会出现网络阻塞、掉包等情况，而且环网有自愈功能，整个系统的可靠性大大提高。
●性价比高
本系统采用集中管理、集中控制、集中存储，变电站站内不需设置大量的主控设备。整个系统投入成本低，维护成本更低，具有较高的性价比。
●操作使用简单
所有操作采用中文菜单选择，中文提示，鼠标操作和专用功能键操作。保证图像清楚、查询方便，并可随时进行统计报表，做出各种分析，为上级部门的决策提供科学的依据。
●管理维护方便
采用有亲和力、方便使用管理的操作界面，增加必要的辅助服务功能，即中心可对前端节点的系统集成及相关设备可以进行远程操作控制，通过网络管理工具，可以方便地监控系统运行情况，对出现的问题及时解决。
结束语
由于电厂内部环境特殊对监控系统在可靠性、易用性及易维护性上，尤其对远程监控方面提出了更高的要求。UTN综合业务光传输平台集视频编解码、视频传输和管理平台为一体，基于对IP网络视频的交换、视频、存储、控制等技术融合，让整个监控系统的规划部署、增值应用、管理维护、扩展升级变得简单，帮助电力行业用户打造高度融合和开放的完整监控解决方案。
(作者是深圳市诺龙实业有限公司刘小斌技术部副经理)
