上海監(jiān)控安裝公司:視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2020-02-12 16:19:10   作者：上海監(jiān)控安裝公司

上海監(jiān)控安裝公司:視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

       　目前，視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的場(chǎng)景越來越廣泛，并不局限于公共安全，已拓展至智慧交通、可視化管理、物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)行業(yè)應(yīng)用等廣大領(lǐng)域，覆蓋公共區(qū)域、樓宇、園區(qū)等諸多場(chǎng)景。

　　隨著PON產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，基于PON組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案已經(jīng)在各個(gè)視頻監(jiān)控場(chǎng)景中開始應(yīng)用，“企圖”全面替代現(xiàn)有的交換機(jī)組網(wǎng)解決方案。視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)普通網(wǎng)絡(luò)還存在一定的區(qū)別，筆者和大家一起探討交流下，在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，究竟是選擇傳統(tǒng)的交換機(jī)組網(wǎng)，還是PON組網(wǎng)的方式。

　　PON（Passive Optical Network：無源光纖網(wǎng)絡(luò)）是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的無源光纖網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)，是指ODN（Optical Distribution Network：光分配網(wǎng)絡(luò)）中不含有任何電子器件及電子電源，全部由POS（Passive Optical Splitter：無源分光器）等無源光器件組成，和傳統(tǒng)的交換機(jī)組網(wǎng)方式區(qū)別是ODN中不需要有源電子設(shè)備。

　　PON網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)安裝于中心控制站的OLT（Optical Line Terminal:光線路終端），以及一批配套的安裝于用戶場(chǎng)所的ONUs（Optical Distribution Network:光網(wǎng)絡(luò)單元），在OLT與ONU之間的ODN

　　光配線網(wǎng)絡(luò)包含了光纖以及無源分光器或者耦合器等,如圖1所示。

　　按承載的內(nèi)容，PON主要分為以下三種：基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)（APON），基于Ethernet(以太網(wǎng))的以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON），基于GFP(通用成幀規(guī)程)的吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）。

　　目前廣泛使用的PON技術(shù)主要是EPON和GPON，兩種技術(shù)各有千秋，不管是EPON還是GPON，與使用傳統(tǒng)的交換機(jī)組網(wǎng)技術(shù)相比，PON組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　?。?）傳統(tǒng)使用以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)方式構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)一般分為核心層、匯聚層和接入層三層架構(gòu)，與之相比，PON組網(wǎng)可以通過OLT、ONU替換匯聚層和接入層的交換機(jī)，從而在邏輯上把匯聚層和接入層合并成為一個(gè)用戶接入層，如圖2所示。因此從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層數(shù)上來看，PON組網(wǎng)方式的扁平化網(wǎng)絡(luò)管理更為簡(jiǎn)單，同時(shí)借助于無源分光器，通過對(duì)光信號(hào)的耦合、分支和分配，使PON網(wǎng)絡(luò)擁有了不錯(cuò)的擴(kuò)展能力，所以網(wǎng)絡(luò)比較容易擴(kuò)展和升級(jí)。

　?。?）PON組網(wǎng)采用的是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（P2MP）的無源光網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示，和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖組網(wǎng)方式中光纖收發(fā)器需要提供穩(wěn)定可靠的電源輸入對(duì)比，只有局端的OLT設(shè)備為有源設(shè)備，中間設(shè)備均為無源設(shè)備，由于在局端與用戶端之間不需電源，沒有有源電子器件，因此減少了線路和外部設(shè)備的故障率，簡(jiǎn)化了供電配置和網(wǎng)管復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了維護(hù)成本。同時(shí)PON組網(wǎng)方式得益于無源設(shè)備無需取電，沒有發(fā)熱的優(yōu)勢(shì)，不用考慮配套的空調(diào)制冷設(shè)備，從而降低了系統(tǒng)的整體能耗，更加綠色節(jié)能和環(huán)保。

　?。?）PON組網(wǎng)采用的是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以通過分光器一級(jí)分光或是二級(jí)分光，以扇形的結(jié)構(gòu)來節(jié)省有限的主干光纜資源，來服務(wù)于數(shù)量眾多的終端用戶，所有的信號(hào)處理功能均在交換機(jī)和用戶端設(shè)備完成，終端用戶通過共享局端設(shè)備和光纖的方式，有效的節(jié)省了項(xiàng)目的整體投資。PON組網(wǎng)方式的傳輸距離雖然比有源光網(wǎng)絡(luò)（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖組網(wǎng)方式）傳輸距離要短一些，覆蓋的范圍要小一些，但是它的總體造價(jià)低，橋架管孔利用率高，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中放置,無須另外建設(shè)機(jī)房，故障點(diǎn)少,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)相對(duì)容易一些。

　　（4）PON組網(wǎng)是光介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的銅纜介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相比，不受外部電磁信號(hào)的干擾，能有效的避免電磁干擾和雷電影響，更適合在自然條件惡劣的地區(qū)和場(chǎng)景中使用，同時(shí)光介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)不存在信號(hào)的泄漏，具有較好的保密性，信息不易被竊聽或截取。

　?。?）視頻監(jiān)控類項(xiàng)目一般終端數(shù)量從多且分布廣泛，隨著高清化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及多方頻繁共享視頻流的需求，同時(shí)部分用戶有高清（4K/8K）視頻會(huì)議、無線投屏（瞬間投屏高帶寬）的需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上、下行帶寬的要求越來越高。PON組網(wǎng)方式可以提供較大的帶寬，EPON可以提供上下行對(duì)稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級(jí)到10Gb/s，GPON可以提供2.5Gb/s的帶寬，最新的XGSPON可以做到OLT上單端口10G上下行對(duì)稱，符合視頻監(jiān)控大帶寬、高質(zhì)量和高穩(wěn)定的海量多場(chǎng)景接入需求。

　　（6）PON組網(wǎng)方式的業(yè)務(wù)透明性較好，可適用于多種制式和速率的信號(hào)，包括傳統(tǒng)業(yè)務(wù)（普通舊式電話服務(wù)POTS、模擬電視）和寬帶業(yè)務(wù)（IP語音傳輸、IP數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)電視、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等），都可以共享一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入（包括物理層和協(xié)議層），不必使用不同的接入網(wǎng)分別為他們提供服務(wù)，因而為復(fù)雜場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用減少了接入網(wǎng)的數(shù)量。

　　雖然相比交換機(jī)組網(wǎng)，PON組網(wǎng)的確在網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署、防雷防干擾及能耗節(jié)約方面有一定優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際還有很多特殊場(chǎng)景的需求PON組網(wǎng)方式還是不能滿足，存在著許多不足之處：

　?。?）POE的支持力度：在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)施工中，為了減少布線成本以及更加方便快捷，越來越多的視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成商在使用POE攝像機(jī)，各個(gè)視頻監(jiān)控設(shè)備廠商都推出了多種型號(hào)的POE攝像機(jī)。針對(duì)一些高品質(zhì)視頻監(jiān)控場(chǎng)景的監(jiān)控設(shè)備，已不滿足于常規(guī)的POE（802.3af）支持，大部分高速高清攝像頭需要PoE+（802.3 at）支持，更有部分高清旋轉(zhuǎn)攝像頭需要POE++（802.3 bt）支持。交換機(jī)組網(wǎng)方式能夠更好的支持PoE/PoE+/PoE++，滿足多種15W、30W、60W多種功耗輸出，支持多場(chǎng)景下靈活連接POE攝像頭、AP及其它POE供電設(shè)備。若采用PON組網(wǎng)方式，GPON ONU支持POE/POE+產(chǎn)品類型有限，同時(shí)ONU端口密度一般較低（4/8/16口），不支持MultiGE口，特別是針對(duì)一些設(shè)備功耗超過30W需要POE++供電，PON組網(wǎng)方式將無法提供很好的支持。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性：隨著視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大與前端點(diǎn)位數(shù)的增多，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)壓力越來越大，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維與管理的自動(dòng)化勢(shì)在必行，但PON組網(wǎng)方式中分光器由于是無源設(shè)備，遠(yuǎn)程故障檢測(cè)和定位比較困難，很多情況下只能派遣人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)。雖說華為全光視頻監(jiān)控解決方案中有eSight可視化運(yùn)維系統(tǒng)，但只有運(yùn)營(yíng)商客戶會(huì)毫不猶豫的使用，一般客戶在設(shè)計(jì)方案時(shí)不得不考慮其成本。交換機(jī)組網(wǎng)方式不僅支持Ethernet OAM、MPLS OAM、NQA等多種OAM故障檢測(cè)和故障定位手段，而且還支持端到端VxLAN，讓W(xué)LAN、LAN和WAN網(wǎng)絡(luò)可以在一個(gè)平臺(tái)下自動(dòng)化管理，運(yùn)維效率提升80%以上，同時(shí)支持Netconf/Yang，支持SDN，結(jié)合控制區(qū)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)配置策略統(tǒng)一下發(fā)，實(shí)現(xiàn)真正的業(yè)務(wù)隨行。在PON組網(wǎng)方式中，有很大的可能是PON設(shè)備廠商自己的一套網(wǎng)管系統(tǒng)，而其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用的是另外一套網(wǎng)管系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，同時(shí)PON組網(wǎng)方式不能較好的支持VxLAN，無法和上層網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)管和業(yè)務(wù)控制器互動(dòng)，形成網(wǎng)絡(luò)孤島，業(yè)務(wù)管理分段。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)上下行帶寬：隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)步，支持4K&8K的高清攝像頭將呈現(xiàn)出爆發(fā)性的增長(zhǎng)，部署場(chǎng)景無處不在，這對(duì)于視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的上下行帶寬提出了更高的要求，例如實(shí)現(xiàn)千兆到桌面、萬兆上行等等。從目前實(shí)際情況來看，GPON處于向10G PON演進(jìn)的初期，40G PON技術(shù)還尚未成熟，同時(shí)PON組網(wǎng)方式是一種帶寬共享技術(shù)，以GPON為例（下行帶寬2.5G、上行帶寬1.25G），考慮共享帶寬資源的特性，使得平均上下行帶寬會(huì)降低，以1:32分光計(jì)算，平均帶寬分別僅有78Mbps和29Mbps。相比之下，10GE接入交換機(jī)早已成熟部署，甚至連單端口40G、100G也已成熟部署，再加上交換機(jī)組網(wǎng)方式獨(dú)占帶寬的特性，可以輕松實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)于平均上下行帶寬1Gbps的要求，提供千兆到桌面的業(yè)務(wù)。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)帶寬的調(diào)整與擴(kuò)容：GPON組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配和擴(kuò)容缺乏靈活性，不同監(jiān)控設(shè)備或者用戶的帶寬需求有可能是不一樣的，而且經(jīng)常根據(jù)需求來進(jìn)行調(diào)整。在GPON組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)每一個(gè)用戶的距離和帶寬都要做好規(guī)劃（規(guī)劃過度，會(huì)造成初始成本浪費(fèi)；規(guī)劃較少，后期擴(kuò)容又會(huì)增加成本），例如網(wǎng)絡(luò)初期規(guī)模不大，1:4或1:8級(jí)分光即可滿足，但一旦增加監(jiān)控點(diǎn)位或擴(kuò)容，就需要升級(jí)到1:32級(jí)分光。而在交換機(jī)組網(wǎng)方式中，不同用戶之間是相互獨(dú)立，因此可以通過動(dòng)態(tài)下發(fā)規(guī)則，對(duì)用戶分配不同的帶寬及權(quán)限，如果出現(xiàn)端口不夠的情況，則可通過級(jí)聯(lián)或者堆疊方式進(jìn)行方便擴(kuò)容。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)可靠性：高可靠性的網(wǎng)絡(luò)不但涉及到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備選型、協(xié)議選擇、業(yè)務(wù)規(guī)劃等技術(shù)層面的問題，還受用戶現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況、網(wǎng)絡(luò)投資預(yù)算、用戶管理水平等影響，因此在規(guī)劃可靠性網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要因地制宜，綜合考慮各方面的影響因素。基于PON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话銥樾切屯負(fù)?，一旦其中某個(gè)核心組件（OLT、ODN等）出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。雖然目前PON組網(wǎng)方式中有Type A（主干光纖冗余保護(hù)）、Type B（OLT PON口、主干光纖冗余保護(hù)）、Type C（全保護(hù)：OLT PON口、主干光纖、分光器，配線光纖冗余保護(hù)）、Type D（全保護(hù)：OLT PON口、主干光纖、分光器，配線光纖冗余保護(hù)、ONU PON口）四種冗余保護(hù)模式技術(shù)，但到了Type C、Type D模式就需要購置兩臺(tái)OLT設(shè)備，成本就會(huì)顯著提升。與之相比，交換機(jī)組網(wǎng)方式可進(jìn)行環(huán)形或者雙歸組網(wǎng)來提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性，也可采用堆疊技術(shù)，既方便了管理，又提高了業(yè)務(wù)可靠性和可擴(kuò)展性，成本相對(duì)較低。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)兼容性：考慮到視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備很難是單一品牌的產(chǎn)品，因此設(shè)備間的兼容性和互通性非常重要。在PON組網(wǎng)方式中不同品牌的OLT和ONU/ONT實(shí)現(xiàn)對(duì)接的難度較大；而交換機(jī)組網(wǎng)方式則有著成熟的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不同品牌的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以比較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

　　（7）網(wǎng)絡(luò)安全性：有部分金融、政府、大企業(yè)等行業(yè)客戶，對(duì)帶寬訴求非常大，安全性要求也很高，有加密需求。PON組網(wǎng)方式上行數(shù)據(jù)不加密，并不適用于金融、政企等對(duì)于安全性要求較高的場(chǎng)景。而交換機(jī)組網(wǎng)方式提供MACsec（Media Access Control Security，MAC安全）數(shù)據(jù)安全通信特性，可為用戶提供端到端網(wǎng)絡(luò)安全的MAC層數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)，包括用戶數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)幀完整性檢查及數(shù)據(jù)源真實(shí)性校驗(yàn)。

　　從筆者近三年接觸到的相關(guān)項(xiàng)目來看，大中型規(guī)模視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)使用的PON組網(wǎng)方式較多，例如某副省級(jí)城市及所轄縣市雪亮工程、某國(guó)家重點(diǎn)大型發(fā)電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)、某三甲醫(yī)院綜合樓安防系統(tǒng)等，中小型規(guī)模視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)也有使用的PON組網(wǎng)方式的，例如某縣職教中心安防監(jiān)控系統(tǒng)，但很明顯使用數(shù)量及比例少于交換機(jī)組網(wǎng)方式，筆者分析主要原因是還是成本的問題。

　　其實(shí)交換機(jī)組網(wǎng)方式和PON組網(wǎng)方式在技術(shù)上不存在誰優(yōu)誰劣的問題，只有在具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中誰更合適的問題。在規(guī)劃設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，除了考慮網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性、前瞻性、可擴(kuò)展性、可靠性、兼容性、安全性等因素之外，還要考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本、運(yùn)維等方面諸多的因素。

　　PON組網(wǎng)方式主要是運(yùn)營(yíng)商使用的較多，生態(tài)圈較為封閉，相關(guān)設(shè)備提供商較少（國(guó)內(nèi)主要有華為、中興、烽火等），在網(wǎng)絡(luò)成熟度、業(yè)務(wù)支撐顯得略有不足，但在大中型規(guī)模視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目中，PON組網(wǎng)的無源適應(yīng)性、星型網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性和多業(yè)務(wù)承載能力等優(yōu)勢(shì)就得到很好的體現(xiàn)。交換機(jī)組網(wǎng)的生態(tài)圈可以說是經(jīng)歷了這么多年的發(fā)展比較成熟，不僅渠道體系完善，商業(yè)模式豐富，同時(shí)主流設(shè)備制造商不僅提供了豐富的產(chǎn)品，還能通過開放API和SDK，實(shí)現(xiàn)與第三方對(duì)接，從而打造更多業(yè)務(wù)創(chuàng)新，以滿足視頻監(jiān)控技術(shù)高速發(fā)展的新需求。所以可以預(yù)見，未來的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將會(huì)呈現(xiàn)出PON組網(wǎng)與交換機(jī)組網(wǎng)“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的局面，視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)也將因此變得更加精彩！

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