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1、EPON技术在弱电智能化系统中的应用举例摘要：采用EPON光纤无源分光网络作为弱电智能化系统的承载网络，可以实现多个弱电子 系统融合传输，覆盖距离广，节约光纤，带宽高，还具有高可靠、抗干扰、维护方便的优点。关键字：光纤，无源分光网络，弱电智能化系统。一. 概述以上海某信息产业园项H为例，园区配置的弱电系统主要包括：数字化视频安防监控系统、数字化可视 对讲系统、报警系统、一卡通系统。为了满足信息产业园未来发展的需要，结合智能逑筑信息化、数字化建设的发展趋势，我们设计的园区 网络系统是采用基于EPON无源光分配技术的全光纤结构IP数据网络来实现弱电系统纟 11M。超前设计为弱电 系统的数字化应用提
2、供了有力的保证。“弱电智能化系统”是将传统的弱电科技与现代数字处理技术、通讯技术、计算机网络技术相结合，具 有智能化程度高、处理速度快、存储容量大、数据查询快捷并且准确的特点。“弱电智能化系统”建设的核心是建设以信息网和弱电监控网为中心的园IX网络系统，通过高效、便捷、安全的网络系统实现弱电信息的商度集成与共享，实现安全环境监控和智能化监控。所有的弱电系统都基于中心控制平台进行管理.这是弱电系统发展的趋势，也是最适合园区弱电系统的管理方式。中心管理控制平台首先是对各系统的信息进行收集、汇总.掌握现场惜况，由控制中心人员对紧 急惜况进行处理，合理分配资源，提高弱电系统的效率，有效防土意外事件的发
3、生。基于EPON系统构建的IP数字弱电网络系统，将园区各组团弱电信息机房、安保中心机房和各建筑楼弱 电间通过无源分光网络互连，为园区各弱电子系统提供网络数据支撑平台。二. EPON无源光网络系统EPON (Ethernet Passive Optical Network)(以太无源光网络)是一种新型的光纤网络技术，是PON技 术中最新的一种，由IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)提出。EPON采用一点到多点网络结构、 无源光纤传输方式，中心端到设备末端最大距离为20公里，接入系统总的传输容量为上行和下行各 155Mbps/622M/lGbps,由
4、各末端设备共享，每个末端设备使用的带宽可以以64kbps步进划分。特点是传输 速率高，可以实现高速率的M络应用(音频、视频、高速数据传输等)。中心机房汇聚交换机(OLT) (Optical Line Terminal)与终端设备(ONU) (Optical Network Unit)之 间仅有光纤(Fiber)、光分路器(ODN) (Optical Distribution Network)等光无源器件，无需带电源的中继 设备、无需配备电源及其维护人员。因此，可大大地减少运营维护成本。由于采用单光纤波分复用技术，上 行波长1310nm,下行波长1490mn,仅仅只要一根单芯主干光纤和一台OLT
5、,在终端设备ONU侧通过无源光分路器，就可以将信息分送给多达32个终端设备(ONU),闪此可有效地降低OLT和主干光纤的建设费用。典型的EPON系统由OLT、ODN、ONU组成:EPON系统组成OLT(Optical Line Terminal)放置在中心机房，它即可以是一个交换机，或者是一台路由器。在上行方 向上，OLT将提供GE(GigabitEthernet);在下行方向上，它提供面向无源光网络的光纤接口。未來10Gbit/s 的以太网技术成熟后，OLT也将会支持类似的高速接门。OLT还支持ATM, FR以及0C3/12/48/192等速率的 SDH/SONET的接口标准。在EPON系统
6、的统一网络管理方面，由作为主要控制中心的OLT来实现网络管理的功 能。在OLT上，通过定义网络带宽数据参数来控制通讯业务质:W:,通过编制访问掠制列表来实现网络安全掠 制管理，通过读取信息库來获取系统状态信息，通过系统设置还可以提供有效的端口隔离。(ODN) (Optical Distribution Network)是无源光纤分配网络，是一个连接OLT和ONU的无源设备。它 的主要作川是收集上行数据和分发下行数据。可以灵活地安排无源分光器的位置，由于是无源作业，具有良 好的环境适应能力，同时能够进行多级连接。ONU (Optical Network Unit)光网络单元放貫在终端侧，EPON
7、中的ONU巾于使用以太网协议，在通信过 程中，不需转换协议，即可实现高速的数据转发，实现ONU对网络数据的透明传送。RPON是面向未來的技术，带宽分配灵活，服务有保证也是EPON不可忽视的一个方面。EPON可以根据耑 要对每个终端设备甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端门的速率限制)。EPON通过划分VLAN (虚拟局域网)对连接到的ONU端口的各个弱电子系统进行逻辑分段，有效的解决 了冲突域、广播域、带宽问题，避免丫网络性能的下降和带宽资源浪费，实现了对广播风暴的控制，保证丫 M络安全。VLAN与业务的对应关系及规划:VLAN IDVLAN name数据业务网关地址子
8、网掩码VLAN 101Shipinjiankong视频监控192. 168. 1. 1255. 255. 255.0VLAN 102Fangdaobaojing防盗报警192. 168.2. 1255. 255. 255.0VLAN 103Keshiduijiang可视对讲192. 168. 3. 1255. 255. 255.0VLAN 104Mcnjingyikatong门禁一卡通192. 168. 4. 1255. 255. 255.0VLAN 105Cheliangguanli车辆管理192. 168. 5. 1255. 255. 255.0VLAN 254GUANLI管理VALN19
9、2. 168. 254. 1255. 255. 255.0IP地址分配原则:IP地址采用网段区分业务，把各种不同的业务采用不同的VLAN承载。如视频监控系统在一个VLAN，可 视对讲系统在另一个VLAN。同一 VLAN采用同一网段地址，如视频监控系统采用192. 168. 1.X网段。在同一网段内采用地址区段来 分配。如:192. 168. 1.X 段内，从 192. 168. 1.2-200 给 PC 和终端设备使用。192. 168. 1.201-250 给 DVR 或是 视频编码器使川。192. 168. 1. 252-254给服务器和网络存储使用等等。EPON技术很好的解决了目前弱电系
10、统M络的诸多问题，它可以使弱电系统网络更可靠，更稳定，使得 弱电系统实现在新一代网络上传输音频、视频、数据等信号。三. RP0N在弱电智能化系统巾的应用1. 数字视频监控系统：数字视频处理技术和硬盘录像技术相结合的方式，系统数据传输依附于园区的EPON全光纤网络，B|J: 系统前端摄像机摄取的数字图像视频信号通过超五类非屏蔽双绞线传输进入ONU的对应VLAN端口，由单模 光纤再经过无源光分配网络进入中心机房0LT，由计算机管理系统对视频图像信号进行切换控制和画面处理, 将数字视频信号通过监视器进行监视，并由计算机的大容量硬盘予以压缩处理记录。EPON替代了原来模拟组网方案中的二/三层交换机，同
11、时还节省大量的光纤收发器，并且不需要视频光 端机设备。视频监控类项目对上行带宽需求商，终端数量大，分布广泛，EPON覆盖距离广，节约光纤，带宽岛，是实现园区数字化视频监控的合适技术。 系统结构示意图：本系统的特点在于充分利用数字信号技术优势，通过数字信号进行光纤网络传输，信号到中心全由计算 机來进行数字控制处理和记录。这样很好地发挥了数字信息处理、记录、检索灵活、可靠、方便的优点，从 而达到控制成本的目的。为了适应园区的特定环境，本系统的技术路线为纯数字视频监控系统，图像质量及录像回放图像质量为 D1水平，图像存储为集中存储方式，图像存储时间为30天，存储设备集中放在弱电信息中心机房，以供査
12、询。2. TP数字化可视对讲系统数字化技术的导入，不仅解决了传统彩色可视对讲系统中抗千扰能力差，传输距离受限，系统不能兼 容等问题，并且使系统具有极强的扩展性。基于TCP/IP互联网技术和宽带技术的系统设计，在保证系统的 传输容量和可靠性的同时，不仅可以实现楼宇可视对讲功能，还可以通过模块扩展的方式集成多种系统功能。 在本项目中，彩色可视对讲系统也是通过EP0N网络传输咅频、视频和数据信息。在安装使用时，只需将TP对讲终端设备连接到ONU的对应VLAN端口即可实现园区内部的数字楼宇对讲。系统结构示意图:各个单元主机通过TP转换器接入数字系统中，TP转换器完成模拟彩色可视对讲系统中音视频信号的编
13、 解码，并对其进行压缩和解压，同时对总线上的数据进行重新打包，采用标准的TCP/IP协议，通过网络传 输音频、视频及控制协议。采用1P转换器，数据共享于宽带，保证数椐的远距离传输，实现多通道实时数 据交换，有效地避免通道占线，并且实现与纯数字系统的无缝对接。系统采用G. 711完成音频编解码，采川H. 264完成视频编解码，实现户户间双向音视频传输、可视通话 对讲、留影留言、电梯预约等功能。通过对H. 264编解码算法的优化，提高编解码效率，有效地保证在低带 宽的情况下楼宇可视对讲系统的稳定运行。3. 防盗报警系统：系统采用网络防盗报警产品，该防盗报警设备具有优良的品质及性能价格比。系统主要由
14、前端红外/微波 双鉴探测器、紧急按钮、键盘、报警控制主机、联网器、光纤网络及多媒体工作站等设备构成。系统结构示意图：中o机房通过联网器，可实现与闭路电视监控系统的通讯，每个报瞥与附近的摄像机联动，通过1P通讯的方式 來实现报警与摄像机的联动。当警情发生时，安保人员能通过报警画面知道警情的发生，了解警情发生的地点，若有必要，安保人员可通过按动紧急按钮将报警信息发往110联动报警中心。4. 一卡通系统：一卡通系统主要包括：一卡通系统平台、门禁系统、停车场管理系统、1C卡电梯控制系统。采用TCP/IP 通信方式时，使用通信中心的设备检测软件可以检测并查找出所有网络上的控制主机，可以方便的修改控制 器
15、的运行参数（如控制器的IP、掩码、网关等）。由于系统全面采川TCP/IP协议，通过EP0N网络传输数据信息，可以避免许多串L1信号先天性的问题（如 总线信号易受千扰、通信速率低下、串口资源有限、耑要专用布线等等），系统密钥认证机制杜绝了非法终 端机连入系统数据网络。通过一卡通系统可以实现人员的身份识别、门禁控制、电梯控制、车辆管理等综合应用，加强了对园区 内人、财、物的有序及有效监控管理，提高了资源的共亨利用率，减少了资源的浪费；避免了诸多人为因素 的干预，提高了园区工作人员的工作效率和安全。基于EP0NM络的停车场管理系统采用3进3出配置，具有远距离读卡、可发临吋卡、满位显示功能。停车场管理系统由服务器、管理工作站、管理软件、出入口控制机、远距离感应卡、车辆检测器等设 备组成，信号传输部分包括光纤传输网络、无源分光器（与弱电系统共用）、OLT （与弱电系统共用）。停车场管理系统结构示意图：入口3采用RP0N系统，具有开放性的体系结构，在设计中充分考虑到可移植性、易扩充性、互操作性和灵活 性，做到模块化通信与接口标准化，使得纵向便于升级，横向易于扩展。四. 结论与展望EP0N作为一种新兴的网络连接技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、音频及视频的综合 业务传输，具有良好的经济性。由于RP0N网络结构的特点，宽带的特殊优越性
