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摘要：描述了EPON技术体系结构以及工作原理，对高速公路视频监控传输系统进行适用性介绍，为高速公路视频监控系统承载平台建设提供参考和指导。
关键词：EPON技术高速公路视频监控系统应用研究
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，我国随着“平安城市”等工程项目的大量启动，城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求大量出现，远程视频监控业务已经成为运营商获取利润的新兴业务。远程视频监控系统是能覆盖整个城市的多功能、综合性网络系统，承载的主要是监控实时视频图像、报警和存储等业务。从系统构成的主体类型上可分成监控资源、传输网络、监控中心和用户终端四个组成部分。传输网络在组网功能结构上可分为监控资源接入网络、用户终端接入网络、监控中心互连网络三部分。在各接入网络部分，根据接入规模大小、地理位置的分布，可以采用一级或多级级连方式。网络结构可以采用树型、环形、网状等多种拓扑方式。
1 EPON技术原理
在EPON 技术体系中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON 使用1000BASE 的以太PH Y，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC 控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU) 与光线路终端(OL T) 之间突发性数据通信和实时的TDM 通信。在协议的第二层， EPON 采用成熟的全双工以太技术，使用TDM ，由于ONU 在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/ CD ，从而充分利用带宽。另外， EPON 通过在MAC 层中实现80211p 来提供与APON/ GPON 类似的QOS。
1.1EPON 系统构成
与其他PON 技术一样， EPON 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， EPON 的系统结构如图1 所示。
EPON 系统主要由OL T、ONU 、POS 组成，其中OL T (Optical Line Terminal ) 放在中心机房，OL T 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) 。POS( Passive Optical Splitter) 是无源光纤分支器，是一个连接OL T 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POS 的分光比为8 、16 、32 、64 、128 ，并可以多级连接。ONU (Optical Network Unit) 放在用户设备端附近或与其合为一体。一个OL T PON 端口下最多可以连接的ONU 数量与设备密切相关，一般是固定的。在EPON 系统中，OL T 到ONU 间的距离最大可达20 km。EPON 的优点主要表现如下。
1.1.1相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON 结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大； EPON 系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高； EPON 系统是面向未来的技术，大多数EPON 系统都是一个多业务平台，对于向全IP 网络过渡是一个很好的选择。
1.1.2提供非常高的带宽。EPON 目前可以提供上下行对称的1 Gbp s 的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10 Gbp s。
1.1.3服务范围大。EPON 作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO 的资源，服务大量用户。
1.1.4带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON 可以通过DBA(动态带宽算法) 、DiffServ、PQ/ WFQ、WRED 等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QOS。
1.2 EPON 传输安全保障
對于安全性的考虑。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OL T ，在OL T 可以设置允许和禁止ONU 之间的通信，在缺省状态下是禁止的，所以安全方面不存在问题。对于下行方向， 由于EPON 网络，下行是采用广播方式传输数据，为了保障信息的安全，从几个方面进行保障。
1.2.1所有的ONU 接入的时候，系统可以对ONU进行认证，认证信息，可以是ONU 的一个唯一标识(如MAC 地址或者是预先写入ONU 的一个序列号) ，只有通过认证的ONU ，系统才允许其接入。
1.2.2对于给特定ONU 的数据帧，其他的ONU 在物理层上，也会收到数据，在收到数据帧后，首先会比较LLID(处于数据帧的头部) 是不是自己的，如果不是，就直接丢弃，数据不会上二层，这是在芯片层实现的功能，对于ONU 的上层用户，如果想窃听到其他ONU 的信息，除非自己去修改芯片的实现。
1.2.3加密，对于每一对ONU 与OL T 之间，可以启用128 位的AES 加密。各个ONU 的密钥是不同的。
1.2.4 VLAN 隔离:通过VLAN 方式，将不同的用户群、或者不同的业务限制在不同的VLAN ，保障相互之间的信息隔离。
2 EPON在高速公路监控系统中的应用
2.1 EPON 在高速公路监控系统中的结构高速公路具有线形好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，视频监控系统对发现问题、排除问题，对整个高速公路的安全运营起到至关重要的作用。高速公路监控系统主要由道路沿线全程监控、隧道监控、收费站监控、服务区监控等组成，系统传输介质为沿线铺设的光纤。在高速公路视频监控系统中， EPON 作为监控系统的传输平台，由于EPON 最大ONU 与OL T 之间距离为20 km ，因此，设有多个OL T 设备，设备安装在高速公司的通信站，OL T 设备通过配置多个PON 口实现沿线监控系统的接入，结构示意如图2所示。
图2EPON技术在高速公路监控系统应用结构
为了节省光纤资源，沿线监控一般采用5 ∶95的逐级分光方式。同时，由于高速公司沿线监控点较分散，如在隧道中，一般每隔200 m 设置一个监控点，因此， 一般一个ONU 设备连接一路监控，ONU 设备通过以太网与视频监控系统的编码器互联。同时，采用具有ONU 功能的编码器可减少设备的单点故障，有利于提高系统的可靠性。在通信站，OL T 设备通过以太网连接到高速公路的传输平台，从而实现与通信中心监控平台的通信。EPON 技术可采用树形线性网络连接，各节点之间通过无源分光，同时，提供高达1 Gbp s 的带宽，非常适用于高速公路视频监控系统的网络传输。
2.2 EPON 存在问题及解决方法
随着对高速公路视频监控要求的不断提高，高速公路视频监控传输系统的网络业务出现数据流量大、实时性高的特点，且在与数字视频技术结合时，会产生报文大小变化而引发带宽拥塞的问题，即峰值出现的情况下，带宽不够会影响视频及存储流实时传输质量。带宽问题不仅影响网络的性能，还会使业务无法运行，是EPON 传输机制在网中是否能够正确实现、保障业务畅通的重要条件。同时，EPON 采用单芯传输方式，节点故障可能会导致EPON 双向链路故障。针对出现的带宽问题可通过组播技术来解决。具体方法为，在OL T 及ONU 端开启组播转发或透传功能。在同源并发的情况下减少流复制带来的带宽压力。针对EPON 单芯故障问题，可采用管道内双线备份的方式解决。综合上述关于EPON 具备传输原理、实时性、灵活性、数据安全性、经济性等特点，在高速公路视频监控传输系统中采用EPON 传输是稳妥可行的方式。
3 结语
在高速公路视频监控传输系统中， 通过对EPON 技术与视频技术组合应用，明确了EPON 技
术对于高速公路视频监控传输建设以及各项业务由模拟传输到数字传输的平稳过渡有非常重要的意义，为高速公路视频监控传输系统建设的可行性和有效性提供了有力的证据。
参考文献:
1.Kramer G1 陈雪， 等译1 Ethernet Passive Ptical Net2works[M]1 北京邮电大学出版社1
2.李江涛，陈雪，等1 EPONMAC 控制层实现动态带宽分配策略的研究[J ]1 电信科学，20021
3.YD/ T1475 - 2006 接入网技术要求———基于以太网方式的无源光网络( EPON) [ S]120061
4.浦昭邦，编1 光电测试技术[M]1 机械工业出版社1
关键词：EPON技术高速公路视频监控系统应用研究
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，我国随着“平安城市”等工程项目的大量启动，城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求大量出现，远程视频监控业务已经成为运营商获取利润的新兴业务。远程视频监控系统是能覆盖整个城市的多功能、综合性网络系统，承载的主要是监控实时视频图像、报警和存储等业务。从系统构成的主体类型上可分成监控资源、传输网络、监控中心和用户终端四个组成部分。传输网络在组网功能结构上可分为监控资源接入网络、用户终端接入网络、监控中心互连网络三部分。在各接入网络部分，根据接入规模大小、地理位置的分布，可以采用一级或多级级连方式。网络结构可以采用树型、环形、网状等多种拓扑方式。
1 EPON技术原理
在EPON 技术体系中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON 使用1000BASE 的以太PH Y，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC 控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU) 与光线路终端(OL T) 之间突发性数据通信和实时的TDM 通信。在协议的第二层， EPON 采用成熟的全双工以太技术，使用TDM ，由于ONU 在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/ CD ，从而充分利用带宽。另外， EPON 通过在MAC 层中实现80211p 来提供与APON/ GPON 类似的QOS。
1.1EPON 系统构成
与其他PON 技术一样， EPON 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， EPON 的系统结构如图1 所示。
EPON 系统主要由OL T、ONU 、POS 组成，其中OL T (Optical Line Terminal ) 放在中心机房，OL T 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) 。POS( Passive Optical Splitter) 是无源光纤分支器，是一个连接OL T 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POS 的分光比为8 、16 、32 、64 、128 ，并可以多级连接。ONU (Optical Network Unit) 放在用户设备端附近或与其合为一体。一个OL T PON 端口下最多可以连接的ONU 数量与设备密切相关，一般是固定的。在EPON 系统中，OL T 到ONU 间的距离最大可达20 km。EPON 的优点主要表现如下。
1.1.1相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON 结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大； EPON 系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高； EPON 系统是面向未来的技术，大多数EPON 系统都是一个多业务平台，对于向全IP 网络过渡是一个很好的选择。
1.1.2提供非常高的带宽。EPON 目前可以提供上下行对称的1 Gbp s 的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10 Gbp s。
1.1.3服务范围大。EPON 作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO 的资源，服务大量用户。
1.1.4带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON 可以通过DBA(动态带宽算法) 、DiffServ、PQ/ WFQ、WRED 等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QOS。
1.2 EPON 传输安全保障
對于安全性的考虑。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OL T ，在OL T 可以设置允许和禁止ONU 之间的通信，在缺省状态下是禁止的，所以安全方面不存在问题。对于下行方向， 由于EPON 网络，下行是采用广播方式传输数据，为了保障信息的安全，从几个方面进行保障。
1.2.1所有的ONU 接入的时候，系统可以对ONU进行认证，认证信息，可以是ONU 的一个唯一标识(如MAC 地址或者是预先写入ONU 的一个序列号) ，只有通过认证的ONU ，系统才允许其接入。
1.2.2对于给特定ONU 的数据帧，其他的ONU 在物理层上，也会收到数据，在收到数据帧后，首先会比较LLID(处于数据帧的头部) 是不是自己的，如果不是，就直接丢弃，数据不会上二层，这是在芯片层实现的功能，对于ONU 的上层用户，如果想窃听到其他ONU 的信息，除非自己去修改芯片的实现。
1.2.3加密，对于每一对ONU 与OL T 之间，可以启用128 位的AES 加密。各个ONU 的密钥是不同的。
1.2.4 VLAN 隔离:通过VLAN 方式，将不同的用户群、或者不同的业务限制在不同的VLAN ，保障相互之间的信息隔离。
2 EPON在高速公路监控系统中的应用
2.1 EPON 在高速公路监控系统中的结构高速公路具有线形好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，视频监控系统对发现问题、排除问题，对整个高速公路的安全运营起到至关重要的作用。高速公路监控系统主要由道路沿线全程监控、隧道监控、收费站监控、服务区监控等组成，系统传输介质为沿线铺设的光纤。在高速公路视频监控系统中， EPON 作为监控系统的传输平台，由于EPON 最大ONU 与OL T 之间距离为20 km ，因此，设有多个OL T 设备，设备安装在高速公司的通信站，OL T 设备通过配置多个PON 口实现沿线监控系统的接入，结构示意如图2所示。
图2EPON技术在高速公路监控系统应用结构
为了节省光纤资源，沿线监控一般采用5 ∶95的逐级分光方式。同时，由于高速公司沿线监控点较分散，如在隧道中，一般每隔200 m 设置一个监控点，因此， 一般一个ONU 设备连接一路监控，ONU 设备通过以太网与视频监控系统的编码器互联。同时，采用具有ONU 功能的编码器可减少设备的单点故障，有利于提高系统的可靠性。在通信站，OL T 设备通过以太网连接到高速公路的传输平台，从而实现与通信中心监控平台的通信。EPON 技术可采用树形线性网络连接，各节点之间通过无源分光，同时，提供高达1 Gbp s 的带宽，非常适用于高速公路视频监控系统的网络传输。
2.2 EPON 存在问题及解决方法
随着对高速公路视频监控要求的不断提高，高速公路视频监控传输系统的网络业务出现数据流量大、实时性高的特点，且在与数字视频技术结合时，会产生报文大小变化而引发带宽拥塞的问题，即峰值出现的情况下，带宽不够会影响视频及存储流实时传输质量。带宽问题不仅影响网络的性能，还会使业务无法运行，是EPON 传输机制在网中是否能够正确实现、保障业务畅通的重要条件。同时，EPON 采用单芯传输方式，节点故障可能会导致EPON 双向链路故障。针对出现的带宽问题可通过组播技术来解决。具体方法为，在OL T 及ONU 端开启组播转发或透传功能。在同源并发的情况下减少流复制带来的带宽压力。针对EPON 单芯故障问题，可采用管道内双线备份的方式解决。综合上述关于EPON 具备传输原理、实时性、灵活性、数据安全性、经济性等特点，在高速公路视频监控传输系统中采用EPON 传输是稳妥可行的方式。
3 结语
在高速公路视频监控传输系统中， 通过对EPON 技术与视频技术组合应用，明确了EPON 技
术对于高速公路视频监控传输建设以及各项业务由模拟传输到数字传输的平稳过渡有非常重要的意义，为高速公路视频监控传输系统建设的可行性和有效性提供了有力的证据。
参考文献:
1.Kramer G1 陈雪， 等译1 Ethernet Passive Ptical Net2works[M]1 北京邮电大学出版社1
2.李江涛，陈雪，等1 EPONMAC 控制层实现动态带宽分配策略的研究[J ]1 电信科学，20021
3.YD/ T1475 - 2006 接入网技术要求———基于以太网方式的无源光网络( EPON) [ S]120061
4.浦昭邦，编1 光电测试技术[M]1 机械工业出版社1