广东省工业设备安装有限公司 510220
摘要：在视频监控系统中，经常会碰到视频信号传输距离远，且摄像机分布较为分散的情况。这种运用环境在传统的监控系统布线结构中，往往是每个摄像机独立敷设一条光纤，若摄像机较多，则需敷设的光纤也比较多，如此建设成本高，且维护和增加监控点较为困难。
关键词：EPON组网技术、视频监控系统、设计、运用
Abstract：In the video surveillance system，often encounter the video signal transmission distance，and the camera more scattered distribution.This application environment in the traditional monitoring system wiring structure，often each camera independent installation of a fiber，if the camera is more，laying the fiber is more，so the high cost of construction，and maintenance and increased monitoring point is difficult.
Keywords：EPON network technology、video surveillance system、design、application
在周界、智能交通、智能小区等范围广、防范距离长的视频监控系统设计中，传统的组网技术显得极为不合理，其建设成本高，维护难度大。而EPON组网技术对于这种诸如周界视频监控、高速公路视频监控等监控范围广、传输距离远的视频监控系统有几点明显的优势：
优势一：降低网络建设成本。传统的远距离视频监控采用“视频光端机+光缆+视频光端机”的形式传送模拟信号，而EPON组网技术通过1个ONU连接百米范围内多个IP摄像机，通过1芯光纤将每个摄像机图像传送至光线路终端OLT。
优势二：提高网络稳定性。EPON光网络由无源的分光器及光纤组成，寿命长，同时避免了停电、雷击、过流、过压等有源设备的常见故障。
优势三：网络覆盖范围广。可提供0.5~20KM远距离视频信号接入。
优势四：组网灵活。通过不同分光比的分光器，可组建总线型、树型、星型网络。
本文结合EPON组网各元器件技术特点，谈谈在视频监控系统中采用EPON进行组网时，如何进行EPON的光网络设计。
1、EPON的定义
EPON（Ethernet－PON基于以太网的无源光网络）是一种基于点到多点（P2MP）、非对称拓扑的技术。其组成为：光线路终端（OLT，也称局端设备）、光分配网（ODN，包括分光器、单模光纤）、光网络单元（ONU）。其网络结构如图所示：
EPON网络结构图
2、无源分光器（POS）
POS是一个连接光纤的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。规格一般有1分2（多种分光比：50%：50%，95%：5%，75%：25%）、1分4、1分8、1分16、1分32。除1分2分支比可以平均和非平均分配光功率外，其它均为平均分配光功率。POS有尾纤盒式和机架式两种形态的设备。
3、EPON光路设计
EPON设备分为支持10KM和20KM两种最大传输距离的规格。20KM传输规格的OLT需要与20KM传输规格的ONU配合使用。如果是采用总线型的网络，则只能使用20KM规格的EPON设备。在总结EPON光路设计前，先总结OLT/ONU光模块的指标、分光器的衰减值，以及光功率绝对值的换算。
3.1 OLT/ONU光模块指标
3.2 分光器衰减值
根据理论估算，每增加一级1分2的分光器，增加3dB插损。
3.3 光功率值的换算
光功率绝对值以dBm进行表示，与mW的换算关系为：X（dBm）=10*lgY（mW），Y（mW）=10∧（X dBm/10）。通过换算关系可以得到：
从上述的换算结果可以看出，光功率绝对值是选定1mW作为基准功率。若功率绝对值为负数，说明某点的功率比基准功率1mW小，而不是功率为负数。
dB是功率增益的单位，为相对值，与dBm的换算关系为：dB=10*lgA（mW）-10*lgB（mW）= A（dBm）- B（dBm）。从换算关系可以看出，dB是计算A位置的功率相比B位置的功率增益或衰减多少。如：A位置的功率为2dBm，B位置的为12dBm，那么A相比B功率衰减10dB。
3.4光路设计原则及注意事项
判断EPON光路设计是否满足传输要求的原则是：所有ONU接收侧的光功率在-24dBm到-8dBm范围之间。根据这条原则，有几点应提醒自己注意：
3.4.1 ONU不能直接连接光纤，需接分光器降低输入光功率，避免接入光功率超过ONU输入饱和光功率-3 dBm，从而损坏ONU。
3.4.2光衰减最大地方的光功率不能小于-23 dBm，否则光功率小于ONU的接收灵敏度，OLT无法发现ONU。
3.4.3由于ONU之间光功率不能相差太大，因此倒数第一级使用50%：50%分光器，倒数第二级使用25%：75%分光器。
3.5光路计算公式
ONU接收侧光功率=OLT发射功率-光路损耗
光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（KM）*0.3+熔纤点数目*0.1+光纤适配器个数*0.2
注明：功率通过1310nm波长的光传输时每公里衰减0.35dB，通过1490nm波长的光传输时每公里衰减0.3dB，所以，通过光纤传输每公里的功率衰减取0.3dB。
3.6光路损耗计算举例
假设到每个ONU光路上只有2个光纤适配器，没有熔纤点。根据“光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（KM）*0.3+熔纤点数目*0.1+光纤适配器个数*0.2”可得到：
ONU1光路衰减：15+4.5*0.3+2*0.2=16.75 dB（15是5%分光器的插损值，4.5*0.3是光纤本身的衰减值）
ONU2光路衰减：0.6+15+3.8+8*0.3+2*0.2=22.2 dB（0.6是95%分光器的插损值）
ONU3光路衰减：0.6+15+3.8+（8+1）*0.3+2*0.2=22.5 dB
ONU4光路衰减：0.6*2+15+3.8+（8+3）*0.3+2*0.2=19.9 dB
ONU5光路衰减：0.6*3+3.8+（8+3+5）*0.3+2*0.2=10.8 dB
ONU6光路衰减：0.6*3+3.8+（8+3+5+9）*0.3+2*0.2=13.5 dB
根据“ONU接收侧光功率=OLT发射功率-光路损耗”及20KM OLT发射功率为2~7 dBm可知：
ONU1接收侧光功率：-14.75 ~ -9.75 dB
ONU2接收侧光功率：-20.2 ~ -15.2 dB
ONU3接收侧光功率：-20.5 ~ -15.5 dB
ONU4接收侧光功率：-17.9 ~ -12.9 dB
ONU5接收侧光功率：-8.8 ~ -3.8 dB
ONU6接收侧光功率：-11.5 ~ -6.5 dB
从上述计算可知，ONU5和ONU6接收侧的光功率不满足-24d~-8dBm的要求，ONU5和ONU6不能正常上线。
4、结束语
在周界、智能交通、智能小区等范围广、防范距离长的视频监控系统中，利用本文提出的EPON组网方式，可节省EPON的建设成本和运维成本，同时，也方便EPON网络的管理与维护。
参考文献：
[1]YD/T 1475-2006 接入网技术要求-基于以太网方式的无源光网络（EPON）[S].2006.
论文作者:温丽娟
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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