摘要：EPON的不排它性實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)的弱電智能化接入得到應(yīng)用，在承載網(wǎng)絡(luò)中EPON融合了覆蓋距離廣，節(jié)約光纖，帶寬高，支持fiberto-z 2.4G無線協(xié)議,zigbee無線協(xié)議,還具有有高可靠，抗干擾，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵字：監(jiān)控中的應(yīng)用、可視對(duì)講用、一卡通、停車場系統(tǒng)、EPON、多系統(tǒng)接入、弱電智能化多系統(tǒng)接入、EPON解決方案、工業(yè)級(jí)OLT。

一．概述
以睿易安科技搭建的奧林匹克花園EPON網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目為例，園區(qū)配置的弱電系統(tǒng)主要包括：安防數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、停車場系統(tǒng)。
為了滿足小區(qū)未來發(fā)展的需要，結(jié)合智能建筑信息化、數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展趨勢，我們設(shè)計(jì)的小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是采用基于GEPON無源光分配技術(shù)的全光纖結(jié)構(gòu)的IP網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)弱電系統(tǒng)組網(wǎng)。超前設(shè)計(jì)為弱電系統(tǒng)的數(shù)字化提供了力的基礎(chǔ)保證。
“弱電智能化系統(tǒng)”是將傳統(tǒng)的弱電科技與現(xiàn)代數(shù)字處理技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，具有智能化程度高、處理速度快、存儲(chǔ)容量大、數(shù)據(jù)查詢快捷并且準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
“弱電智能化系統(tǒng)”建設(shè)的核心是建設(shè)以信息網(wǎng)和弱電監(jiān)控網(wǎng)為中心的小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過高效、便捷、安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)弱電信息的高度集成與共享，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)境監(jiān)控和智能化監(jiān)控。
所有的弱電系統(tǒng)都基于中心控制平臺(tái)進(jìn)行管理．這是弱電系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，也是小區(qū)弱電系統(tǒng)的管理方式。中心管理控制平臺(tái)首先是對(duì)各系統(tǒng)的信息進(jìn)行收集、匯總．掌握現(xiàn)場情況，由控制中心人員對(duì)緊急情況進(jìn)行處理，合理分配資源，提高弱電系統(tǒng)的效率，有效防止意外事件的發(fā)生。
基于EPON系統(tǒng)構(gòu)建的IP數(shù)字弱電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將小區(qū)各組團(tuán)弱電信息機(jī)房、安保中心機(jī)房和各建筑樓弱電間通過無源分光網(wǎng)絡(luò)互連，為園區(qū)各弱電子系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。

二．EPON無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
1.EPON(Ethernet Passive Optical Network)（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是PON技術(shù)中的一種，由IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)提出。EPON采用一點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，中心端到設(shè)備末端距離為30公里，接入系統(tǒng)總的傳輸容量為上行和下行對(duì)稱1.25Gbp。，由各末端設(shè)備共享，每個(gè)末端設(shè)備使用的帶寬可以以64kbps步進(jìn)劃分。特點(diǎn)是傳輸速率高，可以實(shí)現(xiàn)高速率的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（音頻、視頻、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋?/span>
2.中心機(jī)房匯聚層（OLT）(Optical Line Terminal)與終端設(shè)備（ONU）(Optical Network Unit)之間僅有光纖（Fiber）、光分路器(ODN)(Optical Distribution Network)等光無源器件，無需帶電源的中繼設(shè)備、無需配備電源及其維護(hù)人員。因此，可大大地減少運(yùn)營維護(hù)成本。由于采用單光纖波分復(fù)用技術(shù)，上行波長1310nm，下行波長1490nm，僅僅只要一根單芯主干光纖和一臺(tái)OLT，在終端設(shè)備ONU側(cè)通過無源光分路器，就可以將信息分送給多達(dá)32個(gè)終端設(shè)備（ONU），因此可有效地降低OLT和主干光纖的建設(shè)費(fèi)用。

典型的EPON系統(tǒng)由OLT、ODN、ONU組成：

OLT(Optical Line Terminal)放置在中心機(jī)房，它即可以是一個(gè)交換機(jī)，或者是一臺(tái)路由器。在上行方向上，OLT將提供GE(GigabitEthernet) ；在下行方向上，它提供面向無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖接口。未來10Gbit/s的以太網(wǎng)技術(shù)成熟后，OLT也將會(huì)支持類似的高速接口。OLT還支持ATM，F(xiàn)R以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標(biāo)準(zhǔn)。在EPON系統(tǒng)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理方面，由作為主要控制中心的OLT來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的功能。在OLT上，通過定義網(wǎng)絡(luò)帶寬數(shù)據(jù)參數(shù)來控制通訊業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過編制訪問控制列表來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全控制管理，通過讀取信息庫來獲取系統(tǒng)狀態(tài)信息，通過系統(tǒng)設(shè)置還可以提供有效的端口隔離。
(ODN)(Optical Distribution Network)是無源光纖分配網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)連接OLT和ONU的無源設(shè)備。它的主要作用是收集上行數(shù)據(jù)和分發(fā)下行數(shù)據(jù)。可以靈活地安排無源分光器的位置，由于是無源作業(yè)，具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，同時(shí)能夠進(jìn)行多級(jí)連接。
ONU(Optical Network Unit)光網(wǎng)絡(luò)單元放置在終端側(cè)，EPON中的ONU由于使用以太網(wǎng)協(xié)議，在通信過程中，不需轉(zhuǎn)換協(xié)議，即可實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)ONU對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的透明傳送。
EPON是面向未來的技術(shù)，帶寬分配靈活，服務(wù)有保證也是EPON不可忽視的一個(gè)方面。EPON可以根據(jù)需要對(duì)每個(gè)終端設(shè)備甚至每個(gè)端口實(shí)現(xiàn)基于連接的帶寬分配(區(qū)別于普通交換機(jī)的基于端口的速率限制)。
EPON通過劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)）對(duì)連接到的ONU端口的各個(gè)弱電子系統(tǒng)進(jìn)行邏輯分段，有效的解決了沖突域、廣播域、帶寬問題，避免了網(wǎng)絡(luò)性能的下降和帶寬資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣播風(fēng)暴的控制，保證了網(wǎng)絡(luò)安全。

VLAN與業(yè)務(wù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及規(guī)劃：

IP地址分配原則：
IP地址采用網(wǎng)段區(qū)分業(yè)務(wù)，把各種不同的業(yè)務(wù)采用不同的VLAN承載。如視頻監(jiān)控系統(tǒng)在一個(gè)VLAN，可視對(duì)講系統(tǒng)在另一個(gè)VLAN。
同一VLAN采用同一網(wǎng)段地址，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用192.168.1.X網(wǎng)段。在同一網(wǎng)段內(nèi)采用地址區(qū)段來分配。如：192.168.1.X段內(nèi)，從192.168.1.2-200給PC和終端設(shè)備使用。192.168.1.201-250給DVR或是視頻編碼器使用。192.168.1.252-254給服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)使用等等。
EPON技術(shù)很好的解決了目前弱電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的諸多問題，它可以使弱電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更可靠，更穩(wěn)定，使得弱電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在新一代網(wǎng)絡(luò)上傳輸音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)。

三．EPON在弱電智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)：
數(shù)字視頻處理技術(shù)和硬盤錄像技術(shù)相結(jié)合的方式，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸依附于園區(qū)的EPON全光纖網(wǎng)絡(luò)，即：系統(tǒng)前端攝像機(jī)攝取的數(shù)字圖像視頻信號(hào)通過超五類非屏蔽雙絞線傳輸進(jìn)入ONU的對(duì)應(yīng)VLAN端口，由單模光纖再經(jīng)過無源光分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入中心機(jī)房OLT，由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)視頻圖像信號(hào)進(jìn)行切換控制和畫面處理，將數(shù)字視頻信號(hào)通過監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)視，并由計(jì)算機(jī)的大容量硬盤予以壓縮處理記錄。
EPON替代了原來模擬組網(wǎng)方案中的二/三層交換機(jī)，同時(shí)還節(jié)省大量的光纖收發(fā)器，并且不需要視頻光端機(jī)設(shè)備。
視頻監(jiān)控類項(xiàng)目對(duì)上行帶寬需求高，終端數(shù)量大，分布廣泛，EPON覆蓋距離廣，節(jié)約光纖，帶寬高，是實(shí)現(xiàn)園區(qū)數(shù)字化視頻監(jiān)控的合適技術(shù)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:

本系統(tǒng)的特點(diǎn)在于充分利用數(shù)字信號(hào)技術(shù)優(yōu)勢，通過數(shù)字信號(hào)進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸，信號(hào)到中心全由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)字控制處理和記錄。這樣很好地發(fā)揮了數(shù)字信息處理、記錄、檢索靈活、可靠、方便的優(yōu)點(diǎn)，從而達(dá)到控制成本的目的。
為了適應(yīng)園區(qū)的特定環(huán)境，本系統(tǒng)的技術(shù)路線為純數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，圖像質(zhì)量及錄像回放圖像質(zhì)量為D1水平，圖像存儲(chǔ)為集中存儲(chǔ)方式，圖像存儲(chǔ)時(shí)間為30天，存儲(chǔ)設(shè)備集中放在弱電信息中心機(jī)房，以供查詢。

2.IP數(shù)字化可視對(duì)講系統(tǒng)
數(shù)字化技術(shù)的導(dǎo)入，不僅解決了傳統(tǒng)彩色可視對(duì)講系統(tǒng)中抗干擾能力差，傳輸距離受限，系統(tǒng)不能兼容等問題，并且使系統(tǒng)具有的擴(kuò)展性?；赥CP/IP互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和寬帶技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在保證系統(tǒng)的傳輸容量和可靠性的同時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)樓宇可視對(duì)講功能，還可以通過模塊擴(kuò)展的方式集成多種系統(tǒng)功能。
在本項(xiàng)目中，彩色可視對(duì)講系統(tǒng)也是通過EPON網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息。在安裝使用時(shí)，只需將IP對(duì)講終端設(shè)備連接到ONU的對(duì)應(yīng)VLAN端口即可實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部的數(shù)字樓宇對(duì)講。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:

各個(gè)單元主機(jī)通過IP轉(zhuǎn)換器接入數(shù)字系統(tǒng)中，IP轉(zhuǎn)換器完成模擬彩色可視對(duì)講系統(tǒng)中音視頻信號(hào)的編解碼，并對(duì)其進(jìn)行壓縮和解壓，同時(shí)對(duì)總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新打包，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻、視頻及控制協(xié)議。采用IP轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)共享于寬帶，保證數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，有效地避免通道占線，并且實(shí)現(xiàn)與純數(shù)字系統(tǒng)的無縫對(duì)接。
系統(tǒng)采用G.711完成音頻編解碼，采用H.264完成視頻編解碼，實(shí)現(xiàn)戶戶間雙向音視頻傳輸、可視通話對(duì)講、留影留言、電梯預(yù)約等功能。通過對(duì)H.264編解碼算法的優(yōu)化，提高編解碼效率，有效地保證在低帶寬的情況下樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.防盜報(bào)警系統(tǒng)：
系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)防盜報(bào)警產(chǎn)品,該防盜報(bào)警設(shè)備具有優(yōu)良的品質(zhì)及性能價(jià)格比。系統(tǒng)主要由前端紅外/微波雙鑒探測器、緊急按鈕、鍵盤、報(bào)警控制主機(jī)、聯(lián)網(wǎng)器、光纖網(wǎng)絡(luò)及多媒體工作站等設(shè)備構(gòu)成。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:

通過聯(lián)網(wǎng)器，可實(shí)現(xiàn)與閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的通訊，每個(gè)報(bào)警與附近的攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)，通過IP通訊的方式來實(shí)現(xiàn)報(bào)警與攝像機(jī)的聯(lián)動(dòng)。
當(dāng)警情發(fā)生時(shí)，安保人員能通過報(bào)警畫面知道警情的發(fā)生，了解警情發(fā)生的地點(diǎn)，若有必要，安保人員可通過按動(dòng)緊急按鈕將報(bào)警信息發(fā)往110聯(lián)動(dòng)報(bào)警中心。

4.一卡通系統(tǒng)：
一卡通系統(tǒng)主要包括：一卡通系統(tǒng)平臺(tái)、門禁系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、IC卡電梯控制系統(tǒng)。采用TCP/IP通信方式時(shí)，使用通信中心的設(shè)備檢測軟件可以檢測并查找出所有網(wǎng)絡(luò)上的控制主機(jī)，可以方便的修改控制器的運(yùn)行參數(shù)（如控制器的IP、掩碼、網(wǎng)關(guān)等）。
由于系統(tǒng)全面采用TCP/IP協(xié)議，通過EPON網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息，可以避免許多串口信號(hào)先天性的問題（如總線信號(hào)易受干擾、通信速率低下、串口資源有限、需要專用布線等等），系統(tǒng)密鑰認(rèn)證機(jī)制杜絕了非法終端機(jī)連入系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
通過一卡通系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人員的身份識(shí)別、門禁控制、電梯控制、車輛管理等綜合應(yīng)用，加強(qiáng)了對(duì)園區(qū)內(nèi)人、財(cái)、物的有序及有效監(jiān)控管理，提高了資源的共享利用率，減少了資源的浪費(fèi)；避免了諸多人為因素的干預(yù)，提高了園區(qū)工作人員的工作效率和安全。
基于EPON網(wǎng)絡(luò)的停車場管理系統(tǒng)采用3進(jìn)3出配置，具有遠(yuǎn)距離讀卡、可發(fā)臨時(shí)卡、滿位顯示功能。
停車場管理系統(tǒng)由服務(wù)器、管理工作站、管理軟件、出入口控制機(jī)、遠(yuǎn)距離感應(yīng)卡、車輛檢測器等設(shè)備組成，信號(hào)傳輸部分包括光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)、無源分光器（與弱電系統(tǒng)共用）、OLT（與弱電系統(tǒng)共用）。

停車場管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:

采用EPON系統(tǒng)，具有開放性的體系結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中充分考慮到可移植性、易擴(kuò)充性、互操作性和靈活性，做到模塊化通信與接口標(biāo)準(zhǔn)化，使得縱向便于升級(jí)，橫向易于擴(kuò)展。

四、EPON在安防行業(yè)所表現(xiàn)的八大優(yōu)勢：
(1)相對(duì)成本低，維護(hù)簡單，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)。
1、XPON點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)節(jié)省了大量的主干光纖資源。
2、靈活的組網(wǎng)方式使得升級(jí)擴(kuò)容非常方便，初期投入小。

(2)大容量和長距離單線成本低。
EPON分光1:32/1:64分光比、ONU可以實(shí)現(xiàn)MDU24口，單線路可實(shí)現(xiàn)32x24=768 線。

(3)高可靠性的數(shù)據(jù)安全通訊可應(yīng)用于高安全級(jí)別安防。
XPON網(wǎng)絡(luò)通過三層攪拌方式產(chǎn)生密碼，時(shí)時(shí)更新密碼，加密通信。

(4)高堅(jiān)固性保護(hù)模式，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候高服務(wù)保證。
EPON  TYPEA/B/C/D  可實(shí)現(xiàn)斷光纖不斷網(wǎng)、壞光口不斷網(wǎng)、壞設(shè)備不斷網(wǎng)。

(5)齊全產(chǎn)品形態(tài)，適合各種領(lǐng)域的全業(yè)務(wù)應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)全方案提供商。
1、EPON  ONU涵蓋：SFU、HGU、MDU、MTU、MXU形態(tài)分類
2、涵蓋端口：FE、GE、RF、XDSL、T1、E1、WIFI、USB、POE等
3、適合布局：電信、企業(yè)、家庭、學(xué)校、酒店、銀行、、交通、電力、生產(chǎn)、物流等

(6)極易擴(kuò)展當(dāng)前安防業(yè)務(wù)到 電信業(yè)務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)服務(wù)提供商。
1、EPON本身就是電信接入網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)，支持電信業(yè)務(wù)接入與管理模式。
2、安防業(yè)務(wù)與電信業(yè)務(wù)共用EPON業(yè)務(wù)上下行帶寬屬于珠聯(lián)璧合，節(jié)省資源與帶寬。

(7)下一代智能家庭、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的接入技術(shù)選擇。
1、EPON的無線產(chǎn)品形態(tài)、電信業(yè)務(wù)的支持使他極易是物聯(lián)網(wǎng)接入主網(wǎng)選擇。

(8)獨(dú)立的分布管理模式，極易后期增值業(yè)務(wù)的開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供商。
1、EPON網(wǎng)絡(luò)通過OLT的網(wǎng)管系統(tǒng)和對(duì)ONU的OAM、TR069、SNMP管理極易管控業(yè)務(wù)與管理。

五．結(jié)論與展望
EPON 作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，它通過一個(gè)單一的光纖接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、音頻及視頻的綜合業(yè)務(wù)傳輸，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。由于EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，寬帶的特殊性，以及與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)天然的有機(jī)結(jié)合，使得無源光網(wǎng)絡(luò)成為解決弱電系統(tǒng)信息傳輸高速公路的傳輸媒介。
在實(shí)施“光進(jìn)銅退”大的戰(zhàn)略背景下，采用EPON技術(shù)可以節(jié)省大量的銅纜和光纖資源，高性價(jià)比的多子系統(tǒng)融合承載解決方案，為弱電智能化系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的支撐和保障。在實(shí)際運(yùn)行過程中，園區(qū)的弱電系統(tǒng)狀況良好，性能穩(wěn)定可靠，取得了理想的使用效果。
EPON技術(shù)未來的發(fā)展前景廣闊，在大范圍遠(yuǎn)距離弱電系統(tǒng)的信息傳輸中將發(fā)揮重要的作用。