王軍

在模擬監(jiān)控時(shí)期，前端攝像機(jī)的輸出接口千篇一律都是BNC，單一的接口使組網(wǎng)受到極大限制。在步入到信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時(shí)期，前端攝像機(jī)的輸出接口千篇一律的幾乎都是RJ45，宇視科技在秉承深厚網(wǎng)絡(luò)積累的基礎(chǔ)上，貼近客戶需求推出了豐富多樣的前端接入產(chǎn)品與解決方案，前端攝像機(jī)/ 編碼器無(wú)需借助第三方設(shè)備即可進(jìn)行千變?nèi)f化的組網(wǎng)，滿足各行各業(yè)的實(shí)際需求。

以太光網(wǎng)絡(luò)接入

隨著銅纜等金屬價(jià)格大幅上漲，繼續(xù)使用金屬等線纜作為海量的接入資源成本日漸走高，另一方面光纖光纜和光收發(fā)模塊的價(jià)格卻逐步降低，在“光進(jìn)銅退”大趨勢(shì)下，前端攝像機(jī)/ 編碼器支持以太網(wǎng)光接口也是水到渠成。宇視科技是業(yè)界首家在前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)/ 編碼器上支持SFP 光口，勿需借助光電收發(fā)器就能解決在長(zhǎng)距離下視頻數(shù)據(jù)的回傳，省去光電收發(fā)器減少單點(diǎn)故障，易于維護(hù)。典型的以太光網(wǎng)絡(luò)接入拓?fù)淙缦聢D：

EPON光網(wǎng)絡(luò)接入

光纖接入從技術(shù)上可分為兩大陣營(yíng)： 有源光網(wǎng)絡(luò)(AON，Active Optical Network) 和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON，Passive Optical Network)。1983 年，BT實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)明了PON 技術(shù)；PON 是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，由于消除了局端與用戶端之間的有源設(shè)備，它能避免外部設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設(shè)備的故障率，提高系統(tǒng)可靠性還能節(jié)省運(yùn)維成本，是運(yùn)維護(hù)部門期盼已久的技術(shù)。PON 的業(yè)務(wù)透明性較好，理論上可承載任何制式和速率的信號(hào)。目前基于PON 的實(shí)用技術(shù)主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON 等幾種。在各種PON 技術(shù)之爭(zhēng)的過(guò)程中，EPON 脫穎而出，率先進(jìn)入大規(guī)模商用階段，這得益于EPON 融合了多種最佳技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。宇視科技創(chuàng)新性的把EPON 技術(shù)引入到前端攝像機(jī)和編碼器中，利用EPON 技術(shù)可以衍生出星型或總線型等諸多千變?nèi)f化的組網(wǎng)，如下所示：

EPON總線型組網(wǎng)圖

EPON星型組網(wǎng)圖

EPON系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：

■TCO 成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)。EPON 結(jié)構(gòu)在傳輸途中不需電源，沒(méi)有電子部件，因此容易鋪設(shè)，基本不用維護(hù)，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本和管理成本的節(jié)省很大；
■EPON 系統(tǒng)對(duì)局端資源占用很少，多個(gè)終端設(shè)備接入時(shí)只需占用一個(gè)局端設(shè)備端口；
■能提供高帶寬。EPON 目前可以提供上下行對(duì)稱的1Gbps 的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以平滑升級(jí)到10Gbps；
■提供高安全性的前端接入；

在常見(jiàn)的以太網(wǎng)中，對(duì)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層安全性考慮甚少。以太網(wǎng)自身沒(méi)有認(rèn)證或安全機(jī)制，理論上一個(gè)以太網(wǎng)端口可以接入任何一臺(tái)終端設(shè)備。而EPON則不然， 不是所有的終端設(shè)備都能隨意的接入到EPON 網(wǎng)絡(luò)，需要對(duì)終端設(shè)備的身份進(jìn)行認(rèn)證，只有合法的終端設(shè)備才能接入到EPON 網(wǎng)絡(luò)中去。即使是經(jīng)過(guò)合法認(rèn)證接入后的設(shè)備，其通信過(guò)程啟用了128位的AES 加密或者48 位的三重?cái)噭?dòng)加密，形成端到端的加密通道，而且各個(gè)終端設(shè)備的密鑰都不同，每10 秒更新一次，其時(shí)間周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于密鑰破譯所需時(shí)間，具有很高的安全性。

EPON的適用場(chǎng)景：

■平安城市中的高安全性接入
在平安城市的部署中，由于其安全性因素，都要求IP不到路面，采用EPON 方式接入是最合適的。在平安城市的設(shè)計(jì)模型中，EPON 的總線型和扇形覆蓋都比較常見(jiàn)。總線型覆蓋主要應(yīng)用在平安城市中的城市主干道路監(jiān)控，而扇形覆蓋則主要適用于一個(gè)園區(qū)的監(jiān)控。

■在高速公路中的高可靠性接入
在高速公路的應(yīng)用場(chǎng)景下，業(yè)界通用的方案是選用光端機(jī)采取手拉手的組網(wǎng)方案，此方案需要對(duì)光端機(jī)供電，而高速公路上供電穩(wěn)定性無(wú)法保障，如果出現(xiàn)一臺(tái)光端機(jī)設(shè)備掉電，則會(huì)導(dǎo)致后面所有節(jié)點(diǎn)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都無(wú)法回傳，可靠性很差。

宇視科技創(chuàng)新性的把總線型分光模式引入到高速公路監(jiān)控解決方案中，利用宇視科技獨(dú)創(chuàng)的EPON 長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)，突破EPON 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中20 公里限制，延伸一倍達(dá)到40 公里。如果采取3 公里的密度進(jìn)行部署，可以進(jìn)行11 級(jí)分光，覆蓋范圍能達(dá)到36 公里。而分光器是無(wú)源設(shè)備，根本無(wú)需考慮掉電風(fēng)險(xiǎn)。如下圖所示：

RRPP（Rapid Ring Protection Protocol，快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議）接入

環(huán)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)單而言，就是將設(shè)備連接到一起構(gòu)成環(huán)狀，實(shí)現(xiàn)相互通信的一種技術(shù)。為避免環(huán)網(wǎng)中產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，最初業(yè)界普遍采用STP 協(xié)議環(huán)路保護(hù)機(jī)制。但實(shí)際應(yīng)用中STP 協(xié)議的收斂時(shí)間受網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆绊戄^大，在網(wǎng)絡(luò)直徑大時(shí)收斂時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿足視頻流傳輸?shù)囊?，迫切需要一種故障時(shí)收斂時(shí)間短的環(huán)網(wǎng)技術(shù)，故障切換時(shí)對(duì)視頻圖像基本無(wú)影響，RRPP 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。RRPP 能為二層以太網(wǎng)絡(luò)提供高可靠性的服務(wù)質(zhì)量保證，可以防止環(huán)路上的廣播風(fēng)暴，鏈路故障時(shí)可以提供小于50ms 的快速收斂，基本不影響視頻圖像的連續(xù)性。

RRPP環(huán)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)：

■每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有雙鏈路上行，并具環(huán)網(wǎng)保護(hù)機(jī)制
環(huán)網(wǎng)拓?fù)湎拢幋a器為雙端口接入，在一個(gè)端口down的情況下，依然可以保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，對(duì)端口的光電屬性無(wú)要求，可以是光電接口混合組網(wǎng)。

■環(huán)網(wǎng)拓?fù)浔苊饬薙RG(SharedRiskGroup共享風(fēng)險(xiǎn)組) 問(wèn)題
環(huán)網(wǎng)拓?fù)湎碌木W(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點(diǎn)間的光纖分別走不同的管道，不會(huì)存在SRG的問(wèn)題。

■RRPP環(huán)網(wǎng)提供了50ms的快速保護(hù)倒換能力
RRPP是一個(gè)專門應(yīng)用于以太網(wǎng)環(huán)的鏈路層協(xié)議，它在以太網(wǎng)環(huán)中能夠防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴；當(dāng)以太網(wǎng)環(huán)上一條鏈路斷開(kāi)時(shí)，能迅速啟用備份鏈路以恢復(fù)環(huán)網(wǎng)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信通路。和STP協(xié)議相比，RRPP協(xié)議具有拓?fù)涫諗克俣瓤旌褪諗繒r(shí)間與環(huán)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)數(shù)無(wú)關(guān)的特點(diǎn)。

■低成本的高可靠性接入方案
RRPP環(huán)網(wǎng)接入只需要2芯光纖即可完成環(huán)網(wǎng)的搭建，適用于光纖資源緊缺，核心設(shè)備端口資源緊張，要求成本控制，要求高可靠性的場(chǎng)景。

普通長(zhǎng)距離以太網(wǎng)

無(wú)論是10Base-T和100Base-TX標(biāo)準(zhǔn)， 還是1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)，都明確規(guī)定最遠(yuǎn)傳輸距離為100米。在綜合布線規(guī)范中，也明確要求水平布線不能超過(guò)90米，鏈路總長(zhǎng)度不能超過(guò)100米。也就是說(shuō)，100米對(duì)于雙絞線承載以太網(wǎng)而言是一個(gè)極限。為什么要規(guī)定100米的傳輸極限呢？原因有如下幾個(gè)方面：

■信號(hào)在雙絞線中傳輸時(shí)，由于電阻和電容的原因而導(dǎo)致信號(hào)衰減或畸變。累積的信號(hào)衰減將不能保證信號(hào)穩(wěn)定傳輸。

■信號(hào)在導(dǎo)線傳輸過(guò)程中既會(huì)產(chǎn)生彼此之間的相互干擾，也會(huì)受到外界電磁波的干擾，當(dāng)背景噪聲過(guò)大時(shí)，誤碼率也將隨之而增高。

■以太網(wǎng)絡(luò)所允許的最大延遲為512比特時(shí)間（1比特時(shí)間=10納秒）。也就是說(shuō)，從信號(hào)發(fā)送到最后得到確認(rèn)的時(shí)間差不能超過(guò)512比特時(shí)間，否則，將認(rèn)為該信號(hào)在傳輸途中丟失，沒(méi)有到達(dá)目的地。因此，最大延遲時(shí)間也在很大程度上制約著雙絞線長(zhǎng)度。

■根據(jù)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)要求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)卡端口的PHY芯片只保證驅(qū)動(dòng)100米的銅纜，對(duì)更遠(yuǎn)的傳輸距離則不作硬性要求。

另一方面，在實(shí)際工程上總有部分點(diǎn)位距離是超過(guò)100米，目前業(yè)界常用的方案是采用光電收發(fā)器，該方案會(huì)增加后期的維護(hù)成本，且額外引入故障點(diǎn)，對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的健壯性有一定的影響，并且還無(wú)法做到隨路供電，能否在保持現(xiàn)有狀態(tài)不變的前提下，突破100米距離限制并隨路供電？宇視科技積極響應(yīng)用戶需求，通過(guò)嚴(yán)格的器件選型、縝密的電路設(shè)計(jì)來(lái)確保安防領(lǐng)域線路施工工程的便利性，具體采用如下方法：

■通信行業(yè)專用PHY芯片驅(qū)動(dòng)能力和接收靈敏度更強(qiáng)

■定制變壓器，特殊繞線工藝的轉(zhuǎn)換靈敏度更高，可容納的驅(qū)動(dòng)電流更大

■PCB設(shè)計(jì)阻抗精準(zhǔn)控制，電磁干擾小，信號(hào)保真度高

宇視科技采用如上技術(shù)，可以在普通超五類線下回傳視頻數(shù)據(jù)信號(hào)達(dá)到300米的距離，并且同時(shí)還能進(jìn)行隨路供電。

雙鏈路上行組網(wǎng)

安裝在重要點(diǎn)位的編碼器，對(duì)可靠性很高，宇視科技在基于高質(zhì)量元器件以及高穩(wěn)定IMOS軟件的基礎(chǔ)，還考慮到鏈路級(jí)的冗余備份機(jī)制。如下圖所示，當(dāng)一條鏈路故障或者一臺(tái)上行交換機(jī)故障或異常斷電，視頻流量能自動(dòng)的遷移到另外一個(gè)網(wǎng)口或者鏈路上，視頻監(jiān)控流量不受影響。