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摘要：针对铁路综合视频监控系统的视频清晰度、业务低时延等需求，提出了GPON承载方式，从降低建设成本、提高网络稳定性以及维护方便几个方便探讨了GPON的优势。
关键词：视频监控、承载网、GPON
中图分类号：X924文献标识码： A
引言
随着铁路行业的快速发展，铁路综合视频监控系统对于承载网系统的需求也随之发生着巨大的变化。
目前，铁路车站的综合视频监控系统仍主要覆盖车站站房、站场等各主要环节，具体如下。
站场：咽喉区、站台区、进出站口、装卸货区、站场区内的移动作业点；
站房：车站通信机械室、信息机房、车站运转室、售票厅、候车厅、电梯等。
在视频监控系统发展的过程中，许多新的需求一一显露，如对视频清晰度要求的提高，部署场景的逐渐多样化，对于视频业务低时延的要求等。基于上述要求，目前通过光端机以及交换机网络进行承载的方式已经越来越难满足视频监控业务的需求，而车站视频监控采用GPON承载后，上述问题就迎刃而解。
1.车站视频监控系统光端机+交换机承载网模型
上图是一般情况下一个较小的车站的视频监控组网方式，通过光端机接收机后，再通过交换机将视频监控业务传至最近的上一级节点，然后通过数据网将视频信号传送至路局监控中心。
一般情况下，系统图像信号的传输通道多采用视频基带（同轴电缆）传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，须采用双绞线传输或光纤传输方式。因为当距离较远时，如果采用同轴电缆，则信号衰减比较大，不能够满足客户的图像传输质量需求，因此需要采用視频光端机通过光纤传输。
假如在各个区域需要接入视频摄像头较多的情况下，在每个区域就需要单独配置视频光端机接收机以及相应的交换机进行业务的汇聚和端口的收敛，此种情况下，一路视频信号需要通过视频摄像头-编码器-视频光端机发端-视频光端机收端-交换机-IP数据网-视频分配器，中间需要经过多个环节，故障点多，不便于后期的网络维护。
2.采用GPON技术承载车站视频监控系统的模型
GPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。GPON系统主要由OLT、ONU和ODN组成，其中OLT放在中心机房，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口(PON接口)。ODN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，并集中上行数据。它是一个简单设备，不需要电源，可以置于相对宽松的环境中，一般一个ODN的分光比为1:8、1:16、1:32、1:64甚至1:128，并可以多级连接。ONU放在视频摄像头附近。一个OLT的GPON端口下最多可以连接的ONU数量与设备的配置和分光比密切相关。在GPON系统中，OLT到ONU间的距离最大可达20km。
3.相比传统承载方式GPON的优势
1）降低网络建设成本：节省大量视频同轴线缆和视频光端机等设备。较传统方案建网成本更低。传统的视频监控系统大多是采用视频同轴线缆，距离远的采用视频光端机+光缆+视频光端机的形式传送模拟信号至视频服务器，而使用GPON技术后一个ONU可通过网线连接百米范围内多个的IP摄像机，将每个摄像机的图像信息通过光缆传送至局端的视频服务器。设备数量将大大减少,线缆数量也随方案的变化减少许多。
2）整个网络稳定性大大提高：GPON(光网络)全部是分光器及光纤，主要成分是玻璃，使用寿命长；没有有源设备，也就避免了停电、雷击、过流过压损坏等有源设备的常见故障，网络可靠性高，显著降低维护费用。传统运程视频监控系统的前端接入部分节点较多，为视频故障较多的部分；而且，设备都为有源设备，故障率较高，GPON技术的引入，会使该点的故障频率大大降低。
3）运程视频监控网络覆盖范围广阔：可提供0.5~20KM的远距离视频信号接入，基本覆盖中等规模城区的范围；即使是一个大型车站内的摄像机也可以通过光网络中的1套OLT将图像信息传送至局方的视频监控平台。
4）传输带宽大：每个ONU的带宽可在2M~1.25Gbps间动态调整；每个ONU平均上行带宽在30M左右，即一个OLT端口中(主干光纤可带240路视频码流)。
5)传输安全有保障：对于安全性的考虑。上行方向ONU不能直接接收到其他OUN上行的信号，所以ONU之间的通信，都必须通过OLT，在OLT可以设置允许和禁止ONU之间的通信，所以安全方面不存在问题。对于下行方向，由于GPON网络，下行是采用广播方式传输数据，系统可以对ONU进行认证，只有通过认证的ONU，系统才允许其接入。对于每一对ONU与OLT之间,可以启用128位AES加密，各个ONU的密钥是不同的。另外，还可做VLAN隔离，通过VLAN方式，将不同的用户群、不同的业务限制在不同的VLAN，保障相互之间的信息隔离。
6)组网灵活：组网模型不受限制，通过不同分光器的组合可以灵活组建链型、树型、星型网络。可根据摄像机的不同地理位置，以及客户的不同需求，调整组网方式，以满足网络资源的合理化配置。
7)维护简单:无源光网络系统提供拓扑管理、故障管理、性能管理、安全管理、配置管理等功能，可以大大提高铁路运营维护部门的运营维护能力。
结束语
基于GPON技术进行高清视频监控信号的承载只是GPON在铁路行业应用的一小部分，随着铁路各类业务的逐渐明晰，相关业务的整合，今后车站的办公网络，电话网络，也可以逐渐转移到GPON系统上进行承载，以达到进一步降低投资，提高可维护性的目的。
参考文献
【1】Brian Hill[美].Cisco 完全手册【K】.北京：电子工业出版社，2002.
【2】汪光华.视频监控系统运用【M】.北京：中国政法大学出版社，2009.
【3】王廷晓 等.以太网技术与运用【M】.北京：人民邮电出版社，2005.
【4】TB 10006-2005，铁路运输通信设计规范【S】.
【5】TB 10621-2009，高速铁路设计规范【S】.
关键词：视频监控、承载网、GPON
中图分类号：X924文献标识码： A
引言
随着铁路行业的快速发展，铁路综合视频监控系统对于承载网系统的需求也随之发生着巨大的变化。
目前，铁路车站的综合视频监控系统仍主要覆盖车站站房、站场等各主要环节，具体如下。
站场：咽喉区、站台区、进出站口、装卸货区、站场区内的移动作业点；
站房：车站通信机械室、信息机房、车站运转室、售票厅、候车厅、电梯等。
在视频监控系统发展的过程中，许多新的需求一一显露，如对视频清晰度要求的提高，部署场景的逐渐多样化，对于视频业务低时延的要求等。基于上述要求，目前通过光端机以及交换机网络进行承载的方式已经越来越难满足视频监控业务的需求，而车站视频监控采用GPON承载后，上述问题就迎刃而解。
1.车站视频监控系统光端机+交换机承载网模型
上图是一般情况下一个较小的车站的视频监控组网方式，通过光端机接收机后，再通过交换机将视频监控业务传至最近的上一级节点，然后通过数据网将视频信号传送至路局监控中心。
一般情况下，系统图像信号的传输通道多采用视频基带（同轴电缆）传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，须采用双绞线传输或光纤传输方式。因为当距离较远时，如果采用同轴电缆，则信号衰减比较大，不能够满足客户的图像传输质量需求，因此需要采用視频光端机通过光纤传输。
假如在各个区域需要接入视频摄像头较多的情况下，在每个区域就需要单独配置视频光端机接收机以及相应的交换机进行业务的汇聚和端口的收敛，此种情况下，一路视频信号需要通过视频摄像头-编码器-视频光端机发端-视频光端机收端-交换机-IP数据网-视频分配器，中间需要经过多个环节，故障点多，不便于后期的网络维护。
2.采用GPON技术承载车站视频监控系统的模型
GPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。GPON系统主要由OLT、ONU和ODN组成，其中OLT放在中心机房，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口(PON接口)。ODN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，并集中上行数据。它是一个简单设备，不需要电源，可以置于相对宽松的环境中，一般一个ODN的分光比为1:8、1:16、1:32、1:64甚至1:128，并可以多级连接。ONU放在视频摄像头附近。一个OLT的GPON端口下最多可以连接的ONU数量与设备的配置和分光比密切相关。在GPON系统中，OLT到ONU间的距离最大可达20km。
3.相比传统承载方式GPON的优势
1）降低网络建设成本：节省大量视频同轴线缆和视频光端机等设备。较传统方案建网成本更低。传统的视频监控系统大多是采用视频同轴线缆，距离远的采用视频光端机+光缆+视频光端机的形式传送模拟信号至视频服务器，而使用GPON技术后一个ONU可通过网线连接百米范围内多个的IP摄像机，将每个摄像机的图像信息通过光缆传送至局端的视频服务器。设备数量将大大减少,线缆数量也随方案的变化减少许多。
2）整个网络稳定性大大提高：GPON(光网络)全部是分光器及光纤，主要成分是玻璃，使用寿命长；没有有源设备，也就避免了停电、雷击、过流过压损坏等有源设备的常见故障，网络可靠性高，显著降低维护费用。传统运程视频监控系统的前端接入部分节点较多，为视频故障较多的部分；而且，设备都为有源设备，故障率较高，GPON技术的引入，会使该点的故障频率大大降低。
3）运程视频监控网络覆盖范围广阔：可提供0.5~20KM的远距离视频信号接入，基本覆盖中等规模城区的范围；即使是一个大型车站内的摄像机也可以通过光网络中的1套OLT将图像信息传送至局方的视频监控平台。
4）传输带宽大：每个ONU的带宽可在2M~1.25Gbps间动态调整；每个ONU平均上行带宽在30M左右，即一个OLT端口中(主干光纤可带240路视频码流)。
5)传输安全有保障：对于安全性的考虑。上行方向ONU不能直接接收到其他OUN上行的信号，所以ONU之间的通信，都必须通过OLT，在OLT可以设置允许和禁止ONU之间的通信，所以安全方面不存在问题。对于下行方向，由于GPON网络，下行是采用广播方式传输数据，系统可以对ONU进行认证，只有通过认证的ONU，系统才允许其接入。对于每一对ONU与OLT之间,可以启用128位AES加密，各个ONU的密钥是不同的。另外，还可做VLAN隔离，通过VLAN方式，将不同的用户群、不同的业务限制在不同的VLAN，保障相互之间的信息隔离。
6)组网灵活：组网模型不受限制，通过不同分光器的组合可以灵活组建链型、树型、星型网络。可根据摄像机的不同地理位置，以及客户的不同需求，调整组网方式，以满足网络资源的合理化配置。
7)维护简单:无源光网络系统提供拓扑管理、故障管理、性能管理、安全管理、配置管理等功能，可以大大提高铁路运营维护部门的运营维护能力。
结束语
基于GPON技术进行高清视频监控信号的承载只是GPON在铁路行业应用的一小部分，随着铁路各类业务的逐渐明晰，相关业务的整合，今后车站的办公网络，电话网络，也可以逐渐转移到GPON系统上进行承载，以达到进一步降低投资，提高可维护性的目的。
参考文献
【1】Brian Hill[美].Cisco 完全手册【K】.北京：电子工业出版社，2002.
【2】汪光华.视频监控系统运用【M】.北京：中国政法大学出版社，2009.
【3】王廷晓 等.以太网技术与运用【M】.北京：人民邮电出版社，2005.
【4】TB 10006-2005，铁路运输通信设计规范【S】.
【5】TB 10621-2009，高速铁路设计规范【S】.