劉亞榮，謝曉蘭，楊 春，周 瑋

（1.桂林理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第一分公司，河北 保定 071051；3.95285部隊(duì)，廣西 桂林 541007）

基于OTN+GPON技術(shù)的平安城市視頻監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

劉亞榮1，謝曉蘭1，楊 春2，周 瑋3

（1.桂林理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第一分公司，河北 保定 071051；3.95285部隊(duì)，廣西 桂林 541007）

針對(duì)平安城市的建設(shè)需求及高清視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，分析了目前平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足，設(shè)計(jì)了基于OTN+GPON的平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方案，不僅可以實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控部門之間的互聯(lián)互通，提高公安部門的辦事效率，還為今后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容及監(jiān)控系統(tǒng)的智能發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

平安城市；視頻監(jiān)控；GPON；OTN

隨著平安城市建設(shè)的推進(jìn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的部署規(guī)模逐漸增大，不僅監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量由原來的幾十個(gè)向成百上千甚至上萬個(gè)擴(kuò)展，監(jiān)控區(qū)域也由原來的各自獨(dú)立向相互通信、互聯(lián)發(fā)展過渡，監(jiān)控設(shè)備也逐漸從模擬高清向數(shù)字高清轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)存在帶寬資源有限、安全性低等缺點(diǎn)，因此，采用新技術(shù)的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不斷創(chuàng)新，其中OTN+GPON技術(shù)以其帶寬高、安全性好、資源利用率高的優(yōu)勢(shì)逐漸被人們所青睞[1-2]。

1 平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀[3]

平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指在公安信息網(wǎng)中建立的數(shù)據(jù)專網(wǎng)，主要是利用視頻處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳輸技術(shù)等針對(duì)城市主要道路、大型聚集場(chǎng)所、重點(diǎn)單位及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種違法犯罪活動(dòng)。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前平安城市中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要存在以下問題：

1）監(jiān)控點(diǎn)布局不科學(xué)。在監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)過程中，存在很多攝像頭安裝不科學(xué)、不合理的現(xiàn)象，例如監(jiān)控點(diǎn)光線暗、受障礙物影響、長(zhǎng)期日曬雨淋造成設(shè)備損壞等，這些均不利于正常監(jiān)控。

2）各部門監(jiān)控系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。目前一個(gè)城市中的監(jiān)控系統(tǒng)有幾種甚至幾十種，存在各部門自己建設(shè)、自己保存視頻資源的現(xiàn)象，此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)以傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)為主，不僅網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較高，而且沒有一個(gè)保護(hù)措施，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，勢(shì)必會(huì)造成信息丟失的現(xiàn)象。

3）監(jiān)控系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)智能化。目前大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)僅僅起到一個(gè)事后取證錄像的作用，對(duì)于一些違法犯罪行為，不能做到實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)打擊。

為了提高執(zhí)法部門的工作效率，必須對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)布局不科學(xué)的現(xiàn)象，可以通過人為排查進(jìn)行解決，若要使視頻監(jiān)控系統(tǒng)真正起到實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警的作用，監(jiān)控系統(tǒng)必須向智能化的方向發(fā)展，而智能化的前提是必須實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，只有城市中各類視頻資源達(dá)到有機(jī)融合，才能有效地服務(wù)于城市管理，因此，建立一個(gè)互聯(lián)互通的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

2 OTN及GPON技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著IP分組化網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展及各種寬帶業(yè)務(wù)的不斷追求，光傳輸網(wǎng)絡(luò)也呈現(xiàn)出高速率、大容量的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)固有的承載效率低下、不能對(duì)基于以太網(wǎng)的用戶提供多等級(jí)QoS服務(wù)、服務(wù)類型不能提供端到端的質(zhì)量保障、SDH設(shè)備的端口速率單一、SDH/MSTP的電路帶寬固定等缺點(diǎn)已不適合新業(yè)務(wù)的需求。而光傳送網(wǎng)（OTN）以其特有的優(yōu)勢(shì)成為光傳輸網(wǎng)在核心層面和匯聚層面的大發(fā)展方向，與此同時(shí)，隨著FTTX的逐步推進(jìn)，PON技術(shù)也脫穎而出，兩種技術(shù)相互補(bǔ)充，滿足不同行業(yè)不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求[4-6]。

2.1 OTN技術(shù)

OTN（Optical Transport Network）是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、遵循G.709協(xié)議制定的標(biāo)準(zhǔn)，重新對(duì)OTU的線路側(cè)接口進(jìn)行封裝，且可按需靈活地引入電交叉和光交叉的光傳送網(wǎng)，能夠提供基于光通道的客戶信號(hào)的傳送、復(fù)用、路由、管理、監(jiān)護(hù)以及保護(hù)。其優(yōu)勢(shì)在于擅長(zhǎng)解決IP業(yè)務(wù)的超長(zhǎng)距離、超大帶寬傳輸問題，可以為2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大量大顆粒業(yè)務(wù)提供傳輸通道。同時(shí)OTN還可以提供包括光線路保護(hù)、客戶側(cè)1+1保護(hù)、ODUK SNCP保護(hù)等多種不同級(jí)別的保護(hù)。故采用OTN技術(shù)組網(wǎng)，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求和建設(shè)選擇合適的保護(hù)方案[7-8]。

2.2 GPON技術(shù)

GPON（Gigabit-Capable PON）技 術(shù) 是 基 于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)。其系統(tǒng)主要由OLT，ONU和ODN組成，目前已成為FTTX的主流技術(shù)，能夠?yàn)橛脩籼峁﹥?yōu)質(zhì)、可靠及安全的語音、數(shù)據(jù)、視頻三網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)接入［9］。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案

基于以上分析，針對(duì)平安城市視頻監(jiān)控的建設(shè)需求，采用OTN+GPON相結(jié)合的方案，設(shè)計(jì)安全可靠的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景及組網(wǎng)方案

以桂林市為例，目前該市用于平安城市的監(jiān)控點(diǎn)只有少數(shù)高清監(jiān)控，大部分屬于模擬監(jiān)控，監(jiān)控點(diǎn)不超過800個(gè)，且存在視頻畫面模糊不清、沒有實(shí)現(xiàn)各行政區(qū)之間互聯(lián)互通的問題，因此需對(duì)監(jiān)控點(diǎn)重新設(shè)置，建立一個(gè)高清的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)平安城市的真正意義。

桂林市共有象山區(qū)、秀峰區(qū)、疊彩區(qū)、七星區(qū)和雁山區(qū)5個(gè)行政區(qū)，重要路口、娛樂場(chǎng)所、商場(chǎng)等監(jiān)控點(diǎn)暫定2 000個(gè)，平均每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)采用的高清攝像頭需預(yù)留帶寬6～8 Mbit/s，總業(yè)務(wù)需求為16 Gbyte，且各監(jiān)控點(diǎn)較分散，因此采用OTN與GPON技術(shù)相結(jié)合的組網(wǎng)方式。具體方案如圖1所示。

圖1 轄區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

3.2 方案介紹

在方案設(shè)計(jì)中，首先將各分散監(jiān)控點(diǎn)根據(jù)地理位置及所屬轄區(qū)劃分區(qū)域，為每個(gè)派出所區(qū)域配一個(gè)OLT設(shè)備，采用華為MA5680T設(shè)備。OLT放置在一個(gè)專用機(jī)房（可租用），各區(qū)域的OLT設(shè)備通過所屬分局的S9306交換機(jī)將視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚后傳至分局OTN設(shè)備，下行通過PON口及分光器接至ONU終端設(shè)備，ONU通過編碼器與監(jiān)控點(diǎn)攝像頭相連。從而完成了各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的匯聚功能，如圖2所示。

圖2 GPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控點(diǎn)的匯聚功能圖

其次，每個(gè)派出所配備華為S3328交換機(jī)1臺(tái)，用于本派出所內(nèi)部各種業(yè)務(wù)的匯聚。S3328上行與所屬分局S9306交換機(jī)相連，下行可與電視墻及內(nèi)部業(yè)務(wù)相連，實(shí)現(xiàn)派出所內(nèi)部數(shù)據(jù)與分局之間的聯(lián)系。另外，考慮到市局業(yè)務(wù)較多的需求，為市局配備路由器華為NE40E及S9306交換機(jī)，專門處理市局內(nèi)部業(yè)務(wù)，同時(shí)與其他分局實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。圖1僅畫出了七星分局網(wǎng)絡(luò)布局情況，其他分局網(wǎng)絡(luò)布局與七星分局相同。

最后，為市局及每個(gè)分局配備一套OTN設(shè)備，各個(gè)OTN設(shè)備組成一個(gè)16×10 Gbit/s波分環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

在該方案設(shè)計(jì)中，OLT采用華為MA5680T，光傳輸設(shè)備采用OptiX OSN 6800系列設(shè)備。

3.3 方案特點(diǎn)

1）為多種業(yè)務(wù)及多個(gè)接入點(diǎn)提供接入保障。

方案中采用GPON技術(shù)，其中OLT采用華為MA5680T，每個(gè)MA5680T設(shè)備可提供16個(gè)槽板，每個(gè)槽板可提供8個(gè)PON口，每個(gè)PON口連接1∶8的分光器，故每個(gè)OLT可以實(shí)現(xiàn)8×8×16=1 024個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)的接入，每個(gè)派出所根據(jù)所轄區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量合理配置PON板及ONU設(shè)備，為多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的接入提供保障。此外，ONU設(shè)備不僅可以為用戶提供視頻接入，還可提供語音及數(shù)據(jù)接口，因此可為以后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容及三網(wǎng)融合奠定基礎(chǔ)。

2）具有大容量高速率傳輸能力。

光傳輸設(shè)備采用OptiX OSN 6800系列設(shè)備。首先，OptiX OSN 6800是基于OTN/ASON的智能光傳送平臺(tái)，采用了基于光波長(zhǎng)、電層子波長(zhǎng)的OTN調(diào)度功能，使得大顆粒業(yè)務(wù)在不同站點(diǎn)之間進(jìn)行靈活調(diào)度。其次，OSN 6800 DWDM系統(tǒng)最多可接入80波（典型16個(gè)節(jié)點(diǎn)），每波最大可支持40 Gbit/s速率，從而使高速大顆粒業(yè)務(wù)傳輸成為可能。

3）安全可靠，易于管理。

由于方案中的OptiX OSN 6800除了具備傳統(tǒng)WDM所有的保護(hù)方式外，更支持電層保護(hù)（SW-SNCP，MS-SPRING……）、Mesh網(wǎng)智能保護(hù)等多種保護(hù)方式，相比傳統(tǒng)的通道級(jí)1+1保護(hù)，可靠性更高，且還具有易于管理等優(yōu)點(diǎn)。

4）波道配置簡(jiǎn)單。

由于方案采用OTN設(shè)備，具有波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此波道配置簡(jiǎn)單，該方案波道配置如圖3所示。圖中每個(gè)波道帶寬均為10 Gbit/s。

圖3 方案波道劃分圖

4 結(jié)束語

本方案采用了OTN與GPON技術(shù)結(jié)合的組網(wǎng)方案，不僅充分發(fā)揮了GPON技術(shù)對(duì)小顆粒業(yè)務(wù)的匯聚功能及OTN技術(shù)對(duì)大顆粒業(yè)務(wù)的傳輸優(yōu)勢(shì)，而且網(wǎng)絡(luò)層次清晰、覆蓋面廣，為各類高帶寬監(jiān)控需求提供強(qiáng)有力的保證，同時(shí)采用16×10 Gbit/s波分環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)容量較大，為以后擴(kuò)容奠定基礎(chǔ)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會(huì)公共安全管理、突發(fā)事件及重大活動(dòng)應(yīng)急指揮中發(fā)揮著越來越重要的作用，且隨著平安城市的推進(jìn)，各部門對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高，本文僅僅從平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方案方面進(jìn)行了探討，若要充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能，做到真正的“平安”，必須朝著智能化方向發(fā)展，建立一個(gè)完善的智能化的監(jiān)控安防系統(tǒng)。

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Design of Video M onitoring Schem e for Safe City Based on OTN+GPON

LIU Yarong1,XIE Xiaolan1,YANG Chun2,ZHOU Wei3
（1.College of Information Science and Engineering,Guilin University of Technology,Guangxi Guilin 541004,China; 2.The Fist Branch of China International Telecommunication Group Design Institute Co.,Ltd,Hebei Baoding 071051,China; 3.95285 Unit of Chinese People’s Liberation Army,Guangxi Guilin 541007,China）

Aiming at the construction needs of safe city and the development of HD video surveillance technology,current problems in safe city video surveillance system are analyzed,and a video monitoring scheme for safe city is designed based on OTN+GPON.With this scheme,the interconnectivity between various monitoring departments can be realized and the efficiency of the public security departments can be improved.Furthermore,this scheme is the foundation for the network capacity and the intelligent development of monitoring system.

safe city;video monitoring;GPON;OTN

TN915

A

??健男

2014-03-20

【本文獻(xiàn)信息】劉亞榮，謝曉蘭，楊春，等.基于OTN+GPON技術(shù)的平安城市視頻監(jiān)控方案設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2014，38（21）.

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2013AA12A402）；廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2013GXNSFAA019349）