隨著EPON技術的發展，EPON網絡憑借其帶寬高、傳輸距離遠開始和數字視頻監控系統結合，承擔起基礎傳輸網絡的功能。EPON系統的傳輸網絡使用無源器件，不需要供電，所以具備線路簡單、故障少、維護量小和適合惡劣環境的特點，特別適合室外的應用場合。
　　
　　EPON網絡是從接入網技術中發展起來的，數字視頻監控系統的網絡結構特點和數據傳送特點和接入網不同，如何在視頻監控系統中用好EPON網絡是進行數字視頻監控系統設計和實施時必須要注意問題。
　　
　　豐潤達在本文中結合EPON技術在小區視頻監控系統中的工程應用，通過分析解決工程實施中碰到的問題，提出了系統設計實施中要遵循的一些指導原則，從而避免在工程實踐中走彎路，充分發揮EPON系統的技術優勢。
　　
　　1EPON技術簡介
　　
　　PON（無源光網絡技術）的網絡傳輸*是由無源器件構成的，具有無需維護、極少故障的優點，所以得到了快速發展，已經在電信接入網中開始規模應用，逐步取代以銅導線為傳輸介質的xDSL技術。
　　
　　EPON網絡是在PON網絡上的以太網技術，它將以太網和PON光網絡結合，構成可以廣域分布的以太網網絡。從結構上看EPON網絡分為三個部分，一部分是OLT（線路終端），安裝在中心；中間部分是光纜和無源的分光器，構成傳輸網絡；末端部分是ONU（光線路單元），安裝在用戶端，提供用戶接入的接口。
　　
　　EPON系統的光網絡是雙向網絡，采用波分復用技術在一根光纖上提供雙向的通路。下行采用廣播方式，通過修改以太網的前導碼可以在廣播中某個下級節點的地址，從而實現和某一下級節點的點對點通信。上行采用時分復用技術，下級節點按不同的時隙共享帶寬。
　　
　　EPON系統的光網絡是無源網絡，傳輸使用的是光纜和無源的分光器，不需要外部供電，也不需要特別的維護，所以EPON網絡特別適合于在室外環境下使用，故障率很低。雖然EPON的網絡是無源的，但是由于使用光通信技術，在沒有任何中繼的情況下，EPON網絡也有10～20km的通信距離。而且EPON網絡采用了多路復用的技術，所以在一根纖芯上能支持多個用戶，減少了布線，這使得部署EPON網絡的成本大大降低了。
　　
　　2EPON網絡在小區項目中的應用
　　
　　2.1項目概況
　　
　　在某城市生活小區視頻監控項目中，采用了EPON光網絡作為數字視頻監控系統的傳輸網絡。該項目包括26個生活小區，每個小區的出入口、圍墻、重要通道、公共活動場所都要安裝攝像頭，數個小區的圖像集中傳送到臨近的某一小區的分控中心，暫不設置總中心，留待將來完成。根據小區地理情況設置監控點的位置，小區攝像機的數量在30～60之間，整個項目約需要安裝1000個攝像機。
　　
　　考慮到小區的分布范圍和系統未來的建設，在該項目中采用EPON網絡非常適合，到每個小區只需敷設一根多芯光纜，在小區中通過分光器連接各終端攝像機，工程成本低、實現簡單，將來建設總中心時也可以很方便地匯接。
　　
　　2.2系統結構
　　
　　EPON技術目前已發展出10Gb對稱帶寬的設備，但是成本高，帶寬也超出了小區視頻監控系統的要求，考慮到小區視頻監控系統必須把控制成本當成重要目標，所以在實際應用中選用了*代的1Gb對稱帶寬的EPON設備。這樣的設備技術成熟、價格低廉，已經大量生產，適合用于視頻監控系統。
　　
　　由于沒有總中心，從分控中心到各小區設計了一層網絡。OLT設備部署在分控中心，給每個小區提供1～2個PON口，每個PON口zui多32路分光，兩路可以負載60個攝像機。從分控中心到下級各小區敷設一條4芯光纜，使用其中1～2芯提供小區的干路光通道，其他纖芯備用。在小區線纜分支的地方設置分光器，在設備端設置ONU，連接網絡攝像機。在分光器的布置上，采用了樹形的分級設置，從主光纜進入小區處開始，逐級分支，構成一個多級的樹形結構。
　　
　　2.3系統運行中的問題
　　
　　為了積累經驗，掌握EPON網絡的特點，先在一個小區進行工程試點，摸索經驗后再全面鋪開。在試點小區完成施工后，進行了系統運行調試，過程中碰到了光路問題和系統帶寬分配的問題，這兩方面都和原設計中的理論計算有較大出入，通過對問題的分析和解決，摸索出了一些運用EPON網絡的經驗。
　　
　　3光路問題的分析和解決
　　
　　在系統加電運行后，大部分ONU都不能在OLT注冊，通過對光路進行檢查，光路不通的支路只占很小一部分，修正了不通的支路后，問題依舊。
　　
　　通過對原設計的分析發現，問題可能出在光路損耗上。在EPON網絡中，OLT和ONU之間是無源光網絡，兩者接收的光線經過光網絡的傳輸要滿足光功率的要求，zui低-23dB，zui高-3dB，超過該范圍需要衰減，低于該范圍ONU在OLT上不能注冊。從OLT到ONU的光損耗由光線經過的各級分光器損耗、接頭熔接損耗、光纜損耗累計而成。
　　
　　考慮到光路損耗的因素，用光功率計和OTDR對分光器損耗、光纜損耗和接頭損耗進行測試，計算實際的光路損耗，結果發現多級分光的實際損耗和理論計算有較大差距，其中分光器是主要的衰減源，而且同樣的分光器損耗值分布區域較大，器件品質一般。
　　
　　在系統的原始設計中是根據攝像頭的分布來設計網絡分支的，由于攝像頭的地理位置沒有規律，為了節省管線長度降低施工難度，網絡有多級分光，經計算符合光功率衰減的要求。但是在實際光路中，由于器件品質一般，熔接質量差強人意，分支級數較多時，接頭多累計損耗大，分光器累計損耗大，使得實際損耗比計算損耗大，我們測得的zui大損耗達-37dB，不能注冊的ONU都是光路損耗大造成的。
　　
　　在實際工程情況下，要解決這個問題比較麻煩，需要反復熔接和調換分光器，但是修改光路設計可以提高對各級損耗增大的容忍度，將原來就近分支的方法，改為按分組設計分光的方法；既先按攝像機的分布分組，每組設計一個分支；再在同一組中一次性分光到攝像機；這樣只需要兩級分光。經過這樣的改變，并在注意控制熔接質量的情況下，系統順利連接成功。
　　
　　4帶寬問題的分析和解決
　　
　　小區視頻監控系統的攝像機選用了1080P的網絡高清攝像機，采用H.264的編碼，平均帶寬4Mb。在光路打通以后，從上傳到分控中心的畫面上看，有的畫面出現了卡頓現象。系統中選用的EPON設備有效的數據帶寬為1Gb，減去系統開銷至少也有700Mb的帶寬可供使用，小區攝像機zui多為60臺，即使加在一起總帶寬也才240Mb，遠小于系統可用帶寬，畫面不應該出現卡頓現象。
　　
　　畫面卡頓說明視頻信號的傳送出現了延時。通過對攝像機的碼流進行測試，發現攝像機的碼流并不固定，當畫面變化時，碼流會成數倍的增加，分析其原因是由于攝像機工作在畫面優先模式，隨著畫面的變化，為了保證畫面質量需要增加數據量；進一步的測試發現，經常出現很多攝像機同時出現數據量增大的情況，這時會造成數據傳送延時。
　　
　　EPON系統中上行數據傳輸采用了時分復用技術，各個ONU向OLT發送數據時占用不同的時隙，在每個時隙中，只有一個ONU在通信。為了充分利用上行帶寬，OLT根據ONU的數據傳送請求動態分配帶寬，給需要上傳數據的ONU分配較長的時隙，使其得到較大的帶寬。該功能在接入網中有很大作用，因為用戶上行數據傳送的隨機性很強，呈現陣發的特點，使用動態帶寬分配可以讓需要帶寬的用戶得到比較大的帶寬，而用戶同時需要大的上行帶寬的幾率很低。但是在視頻監控系統中，會出現多臺攝像機同時需要增加帶寬的情況，結果zui先請求的一臺或多臺攝像機得到滿足并被允許盡可能多地傳送數據，這樣時隙延長就造成其他攝像機等待時間延長，出現了卡頓現象。這現象就像一個十字路口，如果兩個方向都有大量的車輛要通行，的辦法不是讓一個方向盡量走，然后再允許另一個方向通行，而是要交錯讓兩個方向通行，才能保證交通的暢通。
　　
　　明白了這個道理，就可以重新設置系統的帶寬分配策略，將動態帶寬分配改為固定帶寬分配，每個攝像機分配一個固定帶寬，這樣即使多臺攝像機的碼流都增加時，也都可以得到機會傳送數據，由于EPON系統上行帶寬很大，固定帶寬分配能滿足實時顯示的需要，不會使畫面出現卡頓現象。
　　
　　5結語
　　
　　由于室外施工的條件比較差，光路損耗的指標會比理論指標大，所以在光路分光設計上盡量控制在兩層。從小區視頻監控的需求看控制在兩層是可以做到的，先將小區攝像機分組，按分組進行*層分光；在分組內，進行第二層分光。
　　
　　在帶寬的分配上要使用固定帶寬的分配方式。雖然動態帶寬分配技術是EPON網絡比較*的特點之一，但是在設置不當的情況下可能造成不利的后果。
　　
　　在設備選型上，在滿足成本要求的前提下盡量選用品質好的設備。小區視頻監控系統不可能選用電信級的、的EPON設備，為了控制成本只能選用大量生產的普通產品，所以要注意品牌的選擇，盡量挑選品質好的。比如分光器的選用，就是光路設計中重要的一環，如果有條件，要事*行一些測試，盡量挑選指標好的。
　　
　　OLT和ONU的選用也非常重要，EPON技術目前還沒有統一的帶寬分配的標準，允許各廠家自行選擇算法，所以選型前要盡量了解有關技術內容。如果施工取電不便的，可以采用帶PoE功能的ONU，如豐潤達的EPS5081。帶寬分配的問題經查詢資料分析[2]，應該是所選用的設備在帶寬分配算法上會出現一個設備較長時間占用信道的情況，這種算法可能適應接入網那種隨機陣發傳送上行數據的情況，但是在視頻監控系統中所有設備都對時延敏感，在多臺設備同時需要大數據量傳送的時候就不適應。
　　
　　事實上，在小區視頻監控系統中使用EPON網絡，進行系統設計和配置時，不能簡單只以理論為依據，要充分考慮工程實際情況。