基于EPON技术的高清视频监控传输系统

　 系统概述

　　随着近些年平安中国、全球眼等项目的不断兴起，越来越多城市的重要场所、交通道路都将安装视频监控系统，实现对每一个重要公共场所的24小时监控。视频监控开始从楼宇、园区应用急剧扩大，监控点从十几个、几十个监控点扩展到数千个、十万个监控点，覆盖范围从一两平方公里扩大到几十、上百平方公里。很多问题也随之产生，视频监控工程建设中的最大难题就是：“如何低成本实现监控资源的大规模远程接入？”

　　城市范围的视频监控特点明显：摄像头数量众多、传输距离远，对联网技术的要求较高。网络模式即能完成远距离传输的要求又要减少主干光路的资源占用，同时如此庞大的网络结构要求具有极高的稳定性和易维护性。

　　视频监控承载网络属于城域网，同样用户终端接入网络也属于城域网接入网。视频监控承载网络技术特点除包含一般城域网技术特点外，视频监控接入网还有其独特之处：

　　■视频监控承载网络对网络的上行的带宽要求比较高，视频监控数据主要从监控点往监控中心传送，单路上行带宽在500K～3Mbps 甚至更高，如 AipStar 公司 720P 高清网络摄像机上行带宽要求1Mbps，1080P 全高清网络摄像机要求上行带宽 4Mbps，而目前主流的接入技术ADSL技术无法保证高清清晰视频的实时上传；

　　■前端监控点分布广， 并且呈不规则分布， 这就需要网络能够覆盖到，对网络光纤线路的建设提出了较高的要求；

　　■对于目前有较高视频监控建设需求的交通行业，组网需要利用最少的光纤资源组网，一般采用链形或树形组网，如沿主干道路每一公里左右路口或公共场所设几个接入点；这样采用传统的城域网以太网交换机的组网方式级连成本很高，维护将会非常困难；

　　■接入点多，整个监控系统接入点少则几百个，多则几万个接入点，这种情况下用传统的视频距阵切换监控点几乎不可能， IP技术成为必然的选择；

　　而IP 视频监控系统与 IP 应用紧密结合，由于存在着多个监控中心同时实时查看一个点的视频情况，一般会用 IP 技术解决，要求网络具有极高的QOS 支持能力。而PON是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络,是无源光网络的简称(Passive Optical Network )由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、光网络单元 ONU( Optical Network Unit)和无源分光器POS(Passive Optical Splitter)组成,是目前城市范围视频监控系统的最佳组网方式。

　　目前面临的高带宽低成本接入问题，正在随着FTTH（光纤接入）技术的发展得到解决。采用EPON产品，在光纤资源有限，或监控点成总线分布、监控点密集等情况下，可为用户提供低成本、高品质、大规模的视频监控接入解决方案。

　　采用EPON构建视频监控平台，除满足视频监控需求外，还符合了运营商的“光进铜退”策略。“全球眼”等网络视频监控业务正在向高清晰图像传输的方向发展，而基于 EPON的FTTH正是这一发展方向的主要基础。

　　EPON 解决方案无需额外的设备，网络结构简单，实施方便，而且该方案的接入速率可高达 1000M， 完全满足各监控点当前和未来扩容的容量需求。目前，各地在建设 FTTx时，已经把视频监控业务作为推动FTTx业务发展的一个主要因素。

　　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。

　　1.2 IP 视频监控承载网络面临的挑战 IP 视频监控系统作为综合性多媒体应用系统，包含了视频、音频、数据多种数据类型，并同时运行实时音视频编码/传输、音视频存储、历史视频回放以及实施音视频解码/观看等业务， 在提供客户更直观的交流及监控手段的同时，也给承载网络带来了巨大压力。

　　我们在考虑整个IP 视频监控系统建设的初期， 就要去了解IP 视频监控的流量特征，明白监控业务对IP 承载网的压力所在，并通过合理的网络规划、系统设计来减小网络的负载，让承载网络更好的保障其承载的多媒体业务正常运行。

　　1.2.1 理解视频监控流量模型

　　IP 视频监控集成了音视频多种业务，不同业务对于承载网络的需求也各不一样，在业务流量的方向、模型以及特征上区别较大。比如对于视频存储而言，数据安全性是第一位的，在数据传输过程中首要保障的是可靠性，而实时视频查看业务，用户的感官体验是首要考虑的，数据传输要优先考虑实时性，低延时的网络对实时视频业务来说是最重要的。

　　1)多媒体业务使能

　　2)当前 IP 视频监控系统中启用了哪些业务？视频数据是满足实时查看还是事后查询？视频数据的存储策略（集中存储或分布存储）？ 2)        多媒体数据的生产和消费 视频源（编码器/摄像头）部署在哪里？实时视频在哪里查看？视频源数据存储在哪里？

　　3)多媒体数据流向 音视频数据在IP 承载网中的路由方向、汇聚点。

　　4)多媒体业务的网络服务水平指标 考虑多媒体数据的的带宽需求，确定视频源的数量、音视频码率大小、以及为可能的数据突发考虑带宽冗余度。 考虑其他网络服务水平指标，包括丢包率、抖动、时延、乱序等。

　　5)系统扩展需求 需要了解整个视频监控系统可能的扩展需求，在网络接入端口扩容、核心网扩展以及存储系统扩展等方面留下必要的弹性空间。

　　1.2.2 IP 承载网络面临的压力

　　对于处于底层的IP 承载网来说，IP 视频监控系统承载说带来的压力和需求主要集中在以下几点：

　　高带宽需求