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北京监控安装公司:视频监控网络系统网络规划与设计

作者:亿杰监控安装点击: 发布时间:2020-08-27

北京监控安装公司:视频监控网络系统的网络规划与设计

目前,视频监控网络的应用场景越来越广泛,不局限于公共安全,而是已经扩展到智能交通、视觉管理、物联网等广泛领域和相关行业应用,覆盖公共区域、建筑、公园等许多场景。

随着无源光网络产业链的不断成熟,基于无源光网络的网络解决方案已经应用于各种视频监控场景,试图取代现有的交换机网络解决方案。视频监控网络与传统的普通网络仍有一些区别。作者就视频监控网络的系统组网规划和设计中,是选择传统的交换机组网还是PON组网模式与大家进行了讨论。

无源光网络是一种点对多点的无源光网络组网技术,这意味着ODN(光分布网络)不包含任何电子设备和电子电源,完全由无源光设备如无源光分路器等组成。无源光网络与传统交换网络模式的区别在于,ODN不需要有源电子设备。

无源光网络包括安装在中央控制站的OLT(光线路终端:光线路终端),安装在用户站的一批匹配的光分配网络(光网络单元:),以及OLT和ONU之间的ODN

光分布网络包括光纤和无源光分路器或耦合器,如图1所示。

根据承载的内容,无源光网络主要分为以下三种类型:基于ATM的无源光网络、基于以太网的无源光网络和基于GFP的千兆无源光网络(GPON)。

目前,广泛使用的无源光网络技术主要是EPON和GPON。两种技术都有各自的优势。无论是EPON还是GPON,与传统的交换机组网技术相比,PON组网技术的优势主要体现在以下几个方面:

(1)传统的以太网交换网络一般分为核心层、汇聚层和接入层。相反,PON网络可以通过OLT和ONU取代汇聚层和接入层的交换机,从而在逻辑上将汇聚层和接入层合并成一个用户接入层,如图2所示。因此,从网络架构的层数来看,PON组网模式的扁平化网络管理更简单。同时,借助无源光分路器,无源光网络通过光信号的耦合、分支和分配具有良好的扩展能力,因此网络更易于扩展和升级。

(2)无源光网络采用点对多点无源光网络。如图3所示,与点对点光纤组网方式相比,光纤收发器需要提供稳定可靠的功率输入,只有本地端的OLT设备是主动设备,中间设备是被动设备。由于本端和用户端之间没有电源和有源电子设备,降低了线路和外部设备的故障率,简化了电源配置和网络管理的复杂度,提高了系统的可靠性,节约了维护成本。同时,无源光网络组网模式得益于无源设备无需供电和发热的优势,不需要考虑配套空调和制冷设备,降低了系统的整体能耗,更加绿色、节能、环保。

(3)PON组网采用点对多点(P2MP)网络结构,通过光分路器一次分裂或二次分裂,可以节省扇形结构中有限的骨干光缆资源,为大量终端用户服务。所有信号处理功能都在交换机和用户设备中完成。最终用户通过共享本地设备和光纤有效地节省了项目的总体投资。虽然无源光网络组网方式的传输距离比主动光网络(点对点光纤组网方式)短,覆盖面积较小,但其整体成本较低,桥管孔利用率高,网络设备集中,不需要额外配置

(4)无源光网络是一种光媒体网络。与传统铜缆媒体网络相比,无源光网络不受外部电磁信号的干扰,能够有效避免电磁干扰和雷电效应,更适合在自然条件恶劣的地区和场景中使用。同时,光媒体网络不存在信号泄漏,具有较好的保密性,信息不容易被窃听或截获。

(5)视频监控项目终端数量普遍增加,分布广泛。随着多方对高清、智能化、网络化、数字化和视频流频繁共享的需求,一些用户对高清(4K/8K)视频会议和无线屏幕投影(高带宽瞬时屏幕投影)有了需求,这就要求网络内外的带宽越来越高。无源光网络网络模式可以提供大带宽。EPON可以提供1.25Gb/s的上行和下行对称带宽。随着以太网技术的发展,可以升级到10Gb/s,GPON可以提供2.5Gb/s的带宽,最新的XGSPON可以实现OLT单端口10G的上下游对称,满足大带宽、高质量、高稳定性的视频监控对大规模多场景接入的要求。

(6)PON组网方式具有良好的业务透明性,可应用于各种格式和速率的信号,包括传统业务(普通老式电话业务POTS、模拟电视)和宽带业务(IP语音、IP数字电视、网络电视、视频监控网络等)。),所有这些都可以共享一个网络接入(包括物理层和协议层),而无需使用不同的接入网络分别为它们提供服务,从而减少了复杂场景中网络应用的接入网络数量。

尽管无源光网络在大规模网络部署、防雷防干扰、节能等方面确实比交换机网络有一定的优势,但仍有许多特殊的场景需要不能满足的无源光网络组网方式,存在许多不足之处:

(1)POE支持:为了降低布线成本,使其更加方便快捷,越来越多的视频监控系统集成商在视频监控网络的建设中使用POE摄像机,所有视频监控设备制造商都推出了各种类型的POE摄像机。对于一些用于高质量视频监控场景的监控设备,它不再满足于传统的POE(802.3af)支持。大多数高速高清摄像机需要PoE (802.3 at)支持,一些高清旋转摄像机需要POE (802.3 bt)支持。交换机组网方式能够更好地支持POE/POE /POE,满足15W、30W和60W的各种功耗输出,支持多种场景下POE摄像机、接入点和其他PoE供电设备的灵活连接。如果采用PON网络模式,GPON ONU支持有限类型的POE/POE产品,ONU端口密度一般较低(4/8/16端口),不支持多千兆端口。当某些设备的功耗超过30W时,PON组网模式不能提供很好的支持,尤其是POE电源。

(2)网络的可维护性:随着视频监控网络规模的扩大和前端点数量的增加,运维团队的压力越来越大。网络运行和管理的自动化势在必行。然而,在PON网络模式下,光分路器很难检测和定位远程故障,因为它是无源设备。在许多情况下,只能派遣人员到现场进行维护。虽然华为的全光视频监控解决方案中有可视操作维护系统,但只有运营商客户才会毫不犹豫地使用,普通客户在设计解决方案时必须考虑其成本。交换机组网方式不仅支持以太网OAM、MPLS OAM、NQA等OAM故障检测和故障定位方法,还支持端到端的虚拟局域网,使无线局域网、局域网和广域网在一个平台下自动管理,运行维护效率提高80%以上。同时,它支持Netconf/Yang和SDN,并能结合控制区域实现服务配置策略的统一分配,实现真正的服务伴随。在PON组网模式下,PON设备制造商很可能拥有一套网络管理系统,而其他网络设备使用另一套网络管理系统,难以实现统一管理。同时,PON组网模式不能更好地支持VxLAN和ca

(3)网络上下行带宽:随着视频监控技术的进步,4K8K高清摄像头将呈现爆炸式增长,部署场景无处不在。这就对视频监控网络的上行和下行带宽提出了更高的要求,如实现千兆到桌面和10Gb上行。从目前的实际情况来看,GPON正处于向10G无源光网络演进的初始阶段,40G无源光网络技术尚未成熟,而无源光网络是一种带宽共享技术。以GPON为例(下行带宽2.5G,上行带宽1.25G),考虑到共享带宽资源的特点,平均上下行带宽将会降低,1:32分裂计算的平均带宽分别为78兆比特/秒和29兆比特/秒。相比之下,10GE接入交换机已经完全部署了很长时间,甚至40G和100G单端口也已经完全部署。结合交换机联网模式独有的带宽特性,很容易满足用户对1Gbps平均上行和下行带宽的要求,并提供千兆到桌面的服务。

(4)网络带宽的调整和扩展:GPON组网模式在网络带宽的分配和扩展上缺乏灵活性。不同的监控设备或用户可能有不同的带宽要求,通常会根据要求进行调整。在GPON网络的规划和设计中,应该对每个用户的距离和带宽进行良好的规划(过度的规划会造成初始成本的浪费;少规划,以后扩建会增加成本),例如,网络的初始规模不大,1:4或1:8等级分裂就可以满足,但一旦监控点或扩建增加,就需要升级到1:32等级分裂。但是,在交换机网络模式中,不同的用户彼此独立,因此可以通过动态发布规则为用户分配不同的带宽和权限。如果没有足够的端口,可以通过级联或堆叠来方便地进行扩展。

(5)网络可靠性:高度可靠的网络不仅涉及网络架构、设备选择、协议选择、业务规划等技术问题。还受到用户现有网络条件、网络投资预算、用户管理水平等的影响。因此,在规划可靠的网络时,必须因地制宜,综合考虑各种影响因素。基于无源光网络的网络拓扑通常是星形拓扑。曾经的核心组成部分之一(OLT、ODN等。)出了差错,整个网络就会瘫痪。虽然目前无源光网络组网模式下有四种冗余保护模式技术:A类(主干光纤冗余保护)、B类(OLT无源光网络端口和主干光纤冗余保护)、C类(全保护:OLT无源光网络端口、主干光纤、光分路器、分配光纤冗余保护)、D类(全保护:OLT无源光网络端口、主干光纤、光分路器、分配光纤冗余保护、ONU无源光网络端口),但需要购买两种OLT设备,分别采用C类和D类模式,因此成本将大幅增加。相比之下,交换机组网方式可以是环形或双归位组网,以提高网络的可靠性,也可以采用堆叠技术,这不仅便于管理,而且以相对较低的成本提高了业务的可靠性和可扩展性。

(6)网络兼容性:考虑到视频监控网络设备很难成为单一品牌的产品,设备之间的兼容性和互操作性非常重要。在PON组网模式下,很难实现OLT与不同品牌的ONU/ONT的对接。但是,交换机的组网方式具有成熟的标准协议,不同品牌的网络设备可以轻松连接。

(7)网络安全:金融、政府、大型企业等行业的一些客户对带宽的要求很高,对安全性和加密的要求也很高。PON网络模式不加密上游数据,不适合金融、政府和企业管理等高安全要求的场景。但是,交换机联网模式提供了媒体访问控制安全(MAC sec)数据安全通信功能,可以为用户提供端到端的网络安全MAC层数据发送和接收服务,包括用户数据加密、数据帧完整性检查和数据源真实性检查。

从笔者近三年接触的相关项目来看,大中型视频监控网络的规划设计中使用了多种PON组网方式,如副省级城市及其所辖县市的识别项目、国家重点大型电站的图像监控系统、3A医院综合楼的安全系统等。PON组网方式也用于中小型视频监控网络的规划和设计,如某县职业教育中心的安全监控系统,但使用的数量和比例明显少于交换机组网方式。作者分析了主要原因以及成本。

事实上,在交换网络模式和PON网络模式中,并不存在谁更好谁更差的技术问题,只是在具体的业务场景中谁更合适的问题。在规划和设计视频监控网络系统时,除了考虑网络的实用性、前瞻性、可扩展性、可靠性、兼容性、安全性等因素外,还必须考虑网络建设、运营和维护等诸多因素的成本。

PON组网模式主要由运营商使用,生态圈相对封闭,相关设备提供商较少(主要是华为、中兴、烽火等)。)在中国,在网络成熟度和服务支持方面稍显不足。然而,在大中型视频监控网络项目中,无源光网络的无源适应性、星型网络的可扩展性和多业务承载能力等优势得到了很好的体现。经过这么多年的发展,交换网络的生态系统可以说已经相对成熟。它不仅渠道体系完善,商业模式丰富,而且主流设备制造商不仅可以提供丰富的产品,还可以通过开放的API和SDK实现与第三方的对接,从而创造更多的业务创新,满足视频监控技术快速发展的新需求。因此,可以预见,未来的视频监控网络将呈现PON网络和交换机网络优势互补的局面,视频监控网络将更加精彩!


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