張鳳玲 李建軍 李潔

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古包頭 014010;2.包鋼(集團(tuán))公司白云鄂博鐵礦,內(nèi)蒙古包頭 014080)

EPON技術(shù)在白云鄂博鐵礦稀土保護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

張鳳玲1,2李建軍1李潔1

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古包頭 014010;2.包鋼(集團(tuán))公司白云鄂博鐵礦,內(nèi)蒙古包頭 014080)

文章主要介紹EPON無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)及其特點(diǎn),并基于這種技術(shù)來來實(shí)現(xiàn)白云鄂博鐵礦稀土保護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,并實(shí)現(xiàn)對(duì)前段攝像頭所采集信號(hào)的回傳。EPON技術(shù)與傳統(tǒng)的光纖傳輸相比,具有節(jié)省光纖資源、對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明的特點(diǎn),因此大大的節(jié)省了光纖資源,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

EPON 稀土保護(hù) 視頻監(jiān)控

1 白云鄂鐵礦稀土保護(hù)的現(xiàn)狀

白云鄂博礦是一座世界罕見的鐵、稀土、鈮等多金屬共生礦床，經(jīng)多年探礦工程所獲的地質(zhì)資料證實(shí)，現(xiàn)已探明礦床蘊(yùn)藏著170多種礦物，71種元素，這些資源屬于國(guó)家戰(zhàn)略性資源，國(guó)家針對(duì)白云鄂博礦床多元素共生的特點(diǎn)，提出“以鐵為主，綜合利用”的方針，在開采鐵的同時(shí)，保護(hù)好稀土等資源。集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)指出：“決不讓鐵礦的一塊石頭被盜走”；這些都迫切要求加快發(fā)展以主動(dòng)預(yù)防為主的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)在稀土資源運(yùn)輸轉(zhuǎn)載場(chǎng)地、重點(diǎn)單位、盜運(yùn)案件多發(fā)地段、重要路口、卡口等地點(diǎn)設(shè)立視頻監(jiān)控點(diǎn)，將監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)较嚓P(guān)職能部門，通過對(duì)圖像的瀏覽、記錄等方式，使各級(jí)相關(guān)職能部門直觀地了解和掌握稀土資源監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的運(yùn)輸，存放的動(dòng)態(tài)，有效提高稀土資源的保護(hù)。建成后的稀土資源保護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程作將為鐵礦信息化管理的有效途徑之一，其建設(shè)的力度、程度、廣度將在一定程度上提高鐵礦稀土資源保護(hù)管理的統(tǒng)一指揮、快速反應(yīng)以及協(xié)同作戰(zhàn)的水平。

2 稀土保護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

白云鄂博鐵礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的外圍攝像頭500多路、礦區(qū)的各個(gè)出入口大門(原有系統(tǒng))4個(gè)共32路，經(jīng)過礦區(qū)的光纖網(wǎng)絡(luò)將視頻信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理服務(wù)器上。視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括：視頻管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、媒體交換服務(wù)器、視頻編碼設(shè)備、視頻解碼設(shè)備、IP-SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)和EPON光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。由于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基于IP構(gòu)建，系統(tǒng)中各個(gè)部件，都可以根據(jù)需求分布式部署并加以集中管理。與傳統(tǒng)監(jiān)控的組成類似，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)方案包括視頻源、傳輸及交換、存儲(chǔ)、顯示及管理控制等組成部分，系統(tǒng)組成如圖1所示：

各部分組成與工作原理如下：

2.1 視頻源部分

視頻源部分完成視頻信號(hào)的輸入功能，視頻源包括各種外圍500多路固定攝像機(jī)、四個(gè)門崗16路球機(jī)，前端是模擬/數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的情況下還包括數(shù)字視頻編碼器。視頻編碼器同時(shí)具備視音頻接入及編碼、網(wǎng)絡(luò)接入和iSCSI存儲(chǔ)寫入功能，可以完成監(jiān)控信號(hào)的視音頻輸入，把模擬的視頻、音頻信號(hào)(如攝像機(jī)、麥克風(fēng)等視音頻源信號(hào))進(jìn)行數(shù)字化和壓縮編碼，形成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡(luò)傳送到指定的目的地址，鐵礦局域網(wǎng)內(nèi)的用戶可以進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。

2.2 傳輸及交換部分

所有前端設(shè)備通過EPON光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控中心相連，完成視頻流的傳送及交換功能。攝像頭所采集錄像通過光纖回到保衛(wèi)部監(jiān)控中心，進(jìn)入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警處理、存儲(chǔ)管理等功能。

2.3 存儲(chǔ)部分

存儲(chǔ)部分完成視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。視頻音頻存儲(chǔ)部分包括IP SAN存儲(chǔ)設(shè)備，主要功能是接收前端設(shè)備發(fā)送過來的基于TCP/IP ISCSI存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)流，并存儲(chǔ)起來；向PC客戶端提供實(shí)際的VOD點(diǎn)播視頻流數(shù)據(jù)流和視頻數(shù)據(jù)下載服務(wù)；接受數(shù)據(jù)管理服務(wù)器的管理等。所有的IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備可以根據(jù)需求靈活的部署在不同的監(jiān)控中心及二級(jí)管理中心，但都可以通過數(shù)據(jù)管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理。

圖2 EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.4 顯示部分

視頻顯示部分完成視頻信號(hào)的解碼及輸出顯示。這部分主要通過數(shù)字視頻解碼器、經(jīng)過矩陣，顯示在保衛(wèi)部監(jiān)控中心電視墻上。

2.5 控制及管理部分

這部分完成對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制，核心是基于IMOS的管理平臺(tái)，含括視頻管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、媒體交換服務(wù)器、設(shè)備代理服務(wù)軟件。

3 基于EPON網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)

3.1 組網(wǎng)方案,見圖2

基于稀土保護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍廣、光纖敷設(shè)路由廠等特點(diǎn)，系統(tǒng)采用EPON接入技術(shù)，攝像頭通過EPON光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和保衛(wèi)部監(jiān)控中心交換機(jī)相連，完成視頻流的傳送及交換功能。由于視頻監(jiān)控方案基于IP構(gòu)建，IP網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)具備傳輸和交換的功能。傳輸及交換部分包括路由器、接入交換機(jī)、核心交換機(jī)、EPON傳輸設(shè)備、信息安全產(chǎn)品等。為了構(gòu)建高品質(zhì)的監(jiān)控專用IP網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控特性對(duì)安全接入、QoS保障和組播支持進(jìn)行了充分的優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)視頻流的無阻塞交換，確保圖像的清晰度和實(shí)時(shí)性，并具備高度的安全性、天然的可擴(kuò)展能力和靈活性。

支持Ethernet(以太網(wǎng))、SFP(光纖)、EPON(無源光網(wǎng)絡(luò))光環(huán)網(wǎng)等多種接入方式。方便用戶選擇組網(wǎng)方案。在稀土資源保護(hù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用EPON光網(wǎng)絡(luò)，大幅減少光纖數(shù)量；降低系統(tǒng)綜合成本。

3.2 EPON工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

EPON工作原理：EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的信號(hào)，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)[1][2]。

EPON接入系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)[3]：

(1)局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機(jī)房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護(hù)人員，因此，可有效節(jié)省建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本；

(2)采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490nm，上行1310nm)，僅需一根主干光纖和一個(gè)OLT，傳輸距離可達(dá)20公里。在ONU側(cè)通過光分路器分送給最多32個(gè)攝像頭，因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力；

(3)EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時(shí)也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素；

(4)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)，充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資；

(5)上下行均為千兆速率，下行采用針對(duì)不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時(shí)分復(fù)用(TDMA)共享帶寬。高速寬帶，充分滿足視頻傳輸?shù)膸捫枨蟆?/p>

4 結(jié)語

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控內(nèi)容的廣度覆蓋，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)全面的覆蓋了重點(diǎn)地區(qū)，監(jiān)控內(nèi)容適應(yīng)了重點(diǎn)地區(qū)稀土保護(hù)的需求；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務(wù)與稀土防控的有效鏈接，滿足監(jiān)控系統(tǒng)的安全性要求；實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息反饋的快速反應(yīng)，確保信息的快速、高效和安全流動(dòng)。稀土視頻監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的建立，屬于具有國(guó)家經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略意義上的資源，涉及到國(guó)家的戰(zhàn)略安全，所以其價(jià)值無法用數(shù)據(jù)來計(jì)算，它帶來的社會(huì)效益將是無法估量的。

[1]羅瑋,張立超.EPON技術(shù)及其工作原理淺析.中國(guó)信息化,2013(2).

[2]郎為民,郭東生.EPON/GPON從原理到實(shí)踐.人民郵電出版社,2010-1-1.

[3](美)拉馬斯瓦米,(美)西瓦拉詹,(美)佐佐木 著,徐安士,吳德明,何永琪 譯.光網(wǎng)絡(luò)(第三版).電子工業(yè)出版社,2013-3-1.

張鳳玲(1982-),女,漢族,內(nèi)蒙古赤峰市人,網(wǎng)絡(luò)工程師,工程碩士在讀,主要從事通信、網(wǎng)絡(luò)管理工作。