在(zai)(zai)模擬監控時期,前(qian)端攝像機(ji)的(de)(de)輸出(chu)接口千(qian)篇一(yi)律都(dou)是(shi)BNC,單一(yi)的(de)(de)接口使組(zu)網受到極大限制。在(zai)(zai)步入(ru)到信息時代的(de)(de)網絡(luo)監控時期,前(qian)端攝像機(ji)的(de)(de)輸出(chu)接口千(qian)篇一(yi)律的(de)(de)幾乎(hu)都(dou)是(shi)RJ45,宇(yu)視科技在(zai)(zai)秉承深厚網絡(luo)積(ji)累的(de)(de)基礎上,貼近(jin)客(ke)戶需(xu)求推出(chu)了豐富多樣的(de)(de)前(qian)端接入(ru)產品(pin)與(yu)解決方案,前(qian)端攝像機(ji)/ 編碼(ma)器無需(xu)借助(zhu)第(di)三(san)方設備即可進行千(qian)變萬化的(de)(de)組(zu)網,滿足各(ge)行各(ge)業的(de)(de)實際(ji)需(xu)求。
以太光網絡接入
隨著(zhu)銅(tong)纜(lan)等金屬價(jia)格大幅上(shang)漲,繼續使用金屬等線(xian)纜(lan)作為(wei)海(hai)量的接入資源成(cheng)本日(ri)漸走高,另一(yi)方面(mian)光(guang)(guang)纖光(guang)(guang)纜(lan)和(he)光(guang)(guang)收(shou)(shou)發模(mo)塊的價(jia)格卻逐步降低,在(zai)“光(guang)(guang)進(jin)銅(tong)退”大趨勢下(xia)(xia),前端攝像(xiang)機(ji)/ 編碼器支持以(yi)太網(wang)光(guang)(guang)接口也是水到渠成(cheng)。宇視科技是業界首家在(zai)前端網(wang)絡攝像(xiang)機(ji)/ 編碼器上(shang)支持SFP 光(guang)(guang)口,勿需借助(zhu)光(guang)(guang)電(dian)收(shou)(shou)發器就能解決在(zai)長距(ju)離下(xia)(xia)視頻數據(ju)的回(hui)傳,省去(qu)光(guang)(guang)電(dian)收(shou)(shou)發器減少單(dan)點故障,易(yi)于(yu)維護。典型的以(yi)太光(guang)(guang)網(wang)絡接入拓(tuo)撲如下(xia)(xia)圖:
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EPON光網絡接入
光(guang)纖接(jie)入(ru)從技術(shu)(shu)(shu)上可分為兩(liang)大(da)(da)陣營: 有(you)源光(guang)網絡(AON,Active Optical Network) 和(he)無源光(guang)網絡(PON,Passive Optical Network)。1983 年,BT實(shi)驗(yan)室首先(xian)發明了(le)PON 技術(shu)(shu)(shu);PON 是一(yi)種(zhong)純介(jie)質網絡,由于(yu)(yu)消除(chu)了(le)局端(duan)與用戶端(duan)之間(jian)的(de)(de)有(you)源設(she)備,它能避免外(wai)部(bu)設(she)備的(de)(de)電(dian)(dian)磁干擾和(he)雷電(dian)(dian)影響,減少(shao)線路和(he)外(wai)部(bu)設(she)備的(de)(de)故障率(lv),提高(gao)系統可靠性(xing)還能節省運維成本,是運維護部(bu)門(men)期盼(pan)已(yi)久(jiu)的(de)(de)技術(shu)(shu)(shu)。PON 的(de)(de)業務透(tou)明性(xing)較好,理論上可承載任何制式和(he)速率(lv)的(de)(de)信號。目前基于(yu)(yu)PON 的(de)(de)實(shi)用技術(shu)(shu)(shu)主要有(you)APON/BPON、GPON、EPON/GEPON 等(deng)(deng)幾種(zhong)。在(zai)各(ge)種(zhong)PON 技術(shu)(shu)(shu)之爭(zheng)的(de)(de)過程中,EPON 脫穎(ying)而(er)出,率(lv)先(xian)進(jin)入(ru)大(da)(da)規模商用階段,這得益于(yu)(yu)EPON 融合了(le)多(duo)種(zhong)最(zui)佳技術(shu)(shu)(shu)和(he)網絡結構。宇視科技創(chuang)新(xin)性(xing)的(de)(de)把EPON 技術(shu)(shu)(shu)引入(ru)到前端(duan)攝(she)像(xiang)機(ji)和(he)編碼器中,利用EPON 技術(shu)(shu)(shu)可以衍生出星型或總線型等(deng)(deng)諸多(duo)千變萬化(hua)的(de)(de)組(zu)網,如下所示:
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EPON總線型組網圖
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EPON星型組網圖
EPON系統的優勢:
■TCO 成本低,維護簡單,容易擴展,易于升級。EPON 結構在傳輸途中不需電源,沒有電子部件,因此容易鋪設,基本不用維護,長期運營成本和管理成本的節省很大;
■EPON 系統對局端資源占用很少,多個終端設備接入時只需占用一個局端設備端口;
■能提供高帶寬。EPON 目前可以提供上下行對稱的1Gbps 的帶寬,并且隨著以太技術的發展可以平滑升級到10Gbps;
■提供高安全性的前端接入;
在(zai)常見的(de)(de)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)(wang)中,對物理層和數據鏈路(lu)層安(an)全性考慮甚(shen)少。以(yi)(yi)太(tai)網(wang)(wang)自(zi)身沒有(you)認證或安(an)全機制,理論上(shang)一個(ge)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)(wang)端(duan)(duan)口可以(yi)(yi)接(jie)入任何一臺終(zhong)端(duan)(duan)設(she)備(bei)。而EPON則不然, 不是所(suo)有(you)的(de)(de)終(zhong)端(duan)(duan)設(she)備(bei)都(dou)能(neng)隨(sui)意的(de)(de)接(jie)入到(dao)EPON 網(wang)(wang)絡(luo),需要對終(zhong)端(duan)(duan)設(she)備(bei)的(de)(de)身份進行認證,只(zhi)有(you)合法(fa)的(de)(de)終(zhong)端(duan)(duan)設(she)備(bei)才能(neng)接(jie)入到(dao)EPON 網(wang)(wang)絡(luo)中去(qu)。即使是經過(guo)合法(fa)認證接(jie)入后的(de)(de)設(she)備(bei),其通(tong)信過(guo)程啟用了(le)128位的(de)(de)AES 加密或者48 位的(de)(de)三重攪動加密,形成(cheng)端(duan)(duan)到(dao)端(duan)(duan)的(de)(de)加密通(tong)道,而且各個(ge)終(zhong)端(duan)(duan)設(she)備(bei)的(de)(de)密鑰都(dou)不同,每(mei)10 秒更新(xin)一次,其時(shi)間(jian)周期遠(yuan)遠(yuan)小于密鑰破譯(yi)所(suo)需時(shi)間(jian),具有(you)很(hen)高的(de)(de)安(an)全性。
EPON的適用場景:
■平安城市中的高安全性接入
在(zai)平(ping)安(an)城(cheng)市(shi)的(de)(de)部署中,由(you)于(yu)(yu)其安(an)全(quan)性因(yin)素,都要(yao)求IP不到路面,采用EPON 方式接入是(shi)最合適的(de)(de)。在(zai)平(ping)安(an)城(cheng)市(shi)的(de)(de)設計模型(xing)中,EPON 的(de)(de)總線(xian)型(xing)和扇形(xing)覆(fu)蓋(gai)(gai)都比較常見(jian)。總線(xian)型(xing)覆(fu)蓋(gai)(gai)主要(yao)應用在(zai)平(ping)安(an)城(cheng)市(shi)中的(de)(de)城(cheng)市(shi)主干(gan)道(dao)路監控,而扇形(xing)覆(fu)蓋(gai)(gai)則主要(yao)適用于(yu)(yu)一個園區的(de)(de)監控。
■在高速公路中的高可靠性接入
在高(gao)速公(gong)(gong)路的應用場(chang)景下,業界通用的方(fang)案是選用光端(duan)機采取手(shou)(shou)拉手(shou)(shou)的組網(wang)方(fang)案,此方(fang)案需要對光端(duan)機供(gong)電,而高(gao)速公(gong)(gong)路上供(gong)電穩(wen)定性無(wu)法保障,如果出現一臺光端(duan)機設備(bei)掉電,則會(hui)導致后(hou)面所有節點的視頻監控數據都無(wu)法回傳,可(ke)靠性很差(cha)。
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宇視科(ke)技創新性的(de)把(ba)總線(xian)型(xing)分光(guang)(guang)模(mo)式(shi)引入到(dao)(dao)高速公(gong)路監控(kong)解決方案(an)中(zhong),利用宇視科(ke)技獨(du)創的(de)EPON 長距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu)技術,突破EPON 技術標準中(zhong)20 公(gong)里(li)(li)限制,延(yan)伸一倍達到(dao)(dao)40 公(gong)里(li)(li)。如(ru)果(guo)采取(qu)3 公(gong)里(li)(li)的(de)密度進(jin)行部署,可以進(jin)行11 級分光(guang)(guang),覆蓋范圍(wei)能達到(dao)(dao)36 公(gong)里(li)(li)。而分光(guang)(guang)器(qi)是無源設備,根本無需考慮掉(diao)電風險。如(ru)下圖所示:
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RRPP(Rapid Ring Protection Protocol,快速環網保護協議)接入
環(huan)(huan)(huan)網(wang)技(ji)(ji)術(shu)簡單而(er)言(yan),就(jiu)是將設備連接到一(yi)起構成(cheng)環(huan)(huan)(huan)狀(zhuang),實(shi)現(xian)相(xiang)互通信的(de)(de)一(yi)種技(ji)(ji)術(shu)。為避免環(huan)(huan)(huan)網(wang)中(zhong)產生廣播(bo)風暴(bao),最初業界普遍采用STP 協議環(huan)(huan)(huan)路保(bao)護(hu)機制(zhi)。但實(shi)際應用中(zhong)STP 協議的(de)(de)收斂(lian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)受網(wang)絡拓(tuo)撲(pu)影響較大,在網(wang)絡直徑大時(shi)(shi)(shi)收斂(lian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)較長,無(wu)法滿足視頻流傳輸(shu)的(de)(de)要(yao)求,迫(po)切需要(yao)一(yi)種故障(zhang)時(shi)(shi)(shi)收斂(lian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)短的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)網(wang)技(ji)(ji)術(shu),故障(zhang)切換時(shi)(shi)(shi)對視頻圖(tu)像基本無(wu)影響,RRPP 技(ji)(ji)術(shu)應運而(er)生。RRPP 能為二層(ceng)以(yi)太網(wang)絡提供高可(ke)靠性的(de)(de)服務(wu)質量保(bao)證,可(ke)以(yi)防止環(huan)(huan)(huan)路上的(de)(de)廣播(bo)風暴(bao),鏈路故障(zhang)時(shi)(shi)(shi)可(ke)以(yi)提供小于(yu)50ms 的(de)(de)快速收斂(lian),基本不影響視頻圖(tu)像的(de)(de)連續性。
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RRPP環網優勢:
■每個節點都有雙鏈路上行,并具環網保護機制
環網拓(tuo)撲下(xia),編碼(ma)器為雙(shuang)端(duan)口接入,在一個端(duan)口down的情(qing)況下(xia),依然可(ke)以保證數據的有效傳輸,對端(duan)口的光電屬性無要求,可(ke)以是光電接口混合組網。
■環網拓撲避免了SRG(SharedRiskGroup共享風險組) 問題
環(huan)網(wang)(wang)拓(tuo)撲下的(de)(de)網(wang)(wang)絡由于節點(dian)間的(de)(de)光(guang)纖分別走(zou)不同的(de)(de)管道,不會存在(zai)SRG的(de)(de)問題。
■RRPP環網提供了50ms的快速保護倒換能力
RRPP是一(yi)個專(zhuan)門(men)應用于以(yi)太網(wang)環(huan)的(de)(de)鏈路(lu)(lu)層(ceng)協議(yi),它在以(yi)太網(wang)環(huan)中(zhong)能夠防止(zhi)數據(ju)環(huan)路(lu)(lu)引起的(de)(de)廣播(bo)風(feng)暴;當以(yi)太網(wang)環(huan)上(shang)一(yi)條鏈路(lu)(lu)斷開時,能迅(xun)速啟用備份鏈路(lu)(lu)以(yi)恢復環(huan)網(wang)上(shang)各個節(jie)點之間(jian)的(de)(de)通(tong)信通(tong)路(lu)(lu)。和STP協議(yi)相比,RRPP協議(yi)具有拓撲收(shou)斂(lian)速度快(kuai)和收(shou)斂(lian)時間(jian)與(yu)環(huan)網(wang)上(shang)節(jie)點數無(wu)關的(de)(de)特(te)點。
■低成本的高可靠性接入方案
RRPP環(huan)(huan)網(wang)接入只需(xu)要2芯光纖即可完成環(huan)(huan)網(wang)的搭建,適用于(yu)光纖資源(yuan)(yuan)緊缺,核心設備端口資源(yuan)(yuan)緊張,要求(qiu)成本(ben)控制,要求(qiu)高可靠性的場景。
普通長距離以太網
無論是(shi)10Base-T和100Base-TX標準, 還是(shi)1000Base-T標準,都明確規(gui)定最遠傳輸(shu)(shu)距離為(wei)100米(mi)。在綜合布(bu)線規(gui)范(fan)中(zhong),也明確要求水平布(bu)線不能超過90米(mi),鏈路總長(chang)度不能超過100米(mi)。也就是(shi)說,100米(mi)對于(yu)雙絞線承(cheng)載以(yi)太網而(er)言(yan)是(shi)一個極限(xian)。為(wei)什么(me)要規(gui)定100米(mi)的傳輸(shu)(shu)極限(xian)呢?原因有如(ru)下幾個方面:
■信號(hao)在雙絞(jiao)線中傳(chuan)輸(shu)時,由(you)于(yu)電(dian)阻和電(dian)容的原因(yin)而(er)導致(zhi)信號(hao)衰(shuai)減(jian)或畸(ji)變。累(lei)積的信號(hao)衰(shuai)減(jian)將不能保(bao)證信號(hao)穩定傳(chuan)輸(shu)。
■信(xin)號在(zai)導線(xian)傳輸(shu)過程中既會產生(sheng)彼此之間的(de)相互(hu)干(gan)擾(rao)(rao),也會受到外界電磁(ci)波的(de)干(gan)擾(rao)(rao),當背景噪聲過大時(shi),誤碼率也將(jiang)隨(sui)之而增高。
■以太(tai)網絡所允許的最大延遲(chi)為(wei)512比特(te)時(shi)間(jian)(1比特(te)時(shi)間(jian)=10納秒(miao))。也就是說,從信號發送到(dao)最后得到(dao)確認的時(shi)間(jian)差不能超過512比特(te)時(shi)間(jian),否則,將(jiang)認為(wei)該信號在傳輸途中(zhong)丟失,沒有到(dao)達目的地。因此,最大延遲(chi)時(shi)間(jian)也在很大程度上制約著(zhu)雙絞線長度。
■根據(ju)IEEE802.3標(biao)準要求,網(wang)絡設備(bei)和網(wang)卡端口的PHY芯(xin)片只保證驅(qu)動100米的銅纜,對更遠的傳輸距離(li)則(ze)不作(zuo)硬性要求。
另一方面,在實(shi)際工程(cheng)上總有(you)部分點(dian)位距(ju)離是超(chao)過(guo)100米,目前業界常用(yong)的(de)(de)方案是采用(yong)光(guang)電(dian)收(shou)發(fa)器(qi),該方案會增加后(hou)期(qi)的(de)(de)維護成(cheng)本(ben),且額外引入故障點(dian),對整個(ge)監控(kong)系統的(de)(de)健(jian)壯性(xing)有(you)一定的(de)(de)影響,并且還無法做到隨路(lu)供電(dian),能否在保持(chi)現有(you)狀(zhuang)態不變的(de)(de)前提下,突(tu)破100米距(ju)離限制并隨路(lu)供電(dian)?宇視科技(ji)積極(ji)響應用(yong)戶需求,通過(guo)嚴格的(de)(de)器(qi)件(jian)選型、縝密的(de)(de)電(dian)路(lu)設計來確保安防領(ling)域線路(lu)施工工程(cheng)的(de)(de)便利性(xing),具體采用(yong)如下方法:
■通(tong)信行業專用PHY芯片(pian)驅動能(neng)力和(he)接收(shou)靈敏度更強(qiang)
■定制(zhi)變壓器,特殊繞(rao)線工藝的轉(zhuan)換靈敏(min)度(du)更高,可容(rong)納的驅動(dong)電流更大
■PCB設計阻抗精準控制(zhi),電磁(ci)干(gan)擾小,信號保(bao)真度高
宇視(shi)科技采用如(ru)上技術,可以在普(pu)通超五類(lei)線下(xia)回(hui)傳視(shi)頻數據信號達(da)到(dao)300米的距離,并且同(tong)時(shi)還能(neng)進行隨路(lu)供電。
雙鏈路上行組網
安裝在重要點位的(de)編碼(ma)器,對(dui)可靠(kao)性很高(gao),宇視(shi)科(ke)技在基(ji)于高(gao)質量(liang)(liang)元器件(jian)以及高(gao)穩(wen)定IMOS軟件(jian)的(de)基(ji)礎,還考慮到鏈路級的(de)冗余(yu)備份(fen)機制。如(ru)下圖所示,當(dang)一(yi)條鏈路故障(zhang)或者(zhe)一(yi)臺上(shang)行交(jiao)換機故障(zhang)或異常斷電,視(shi)頻(pin)流量(liang)(liang)能自動的(de)遷移到另(ling)外一(yi)個網(wang)口或者(zhe)鏈路上(shang),視(shi)頻(pin)監控流量(liang)(liang)不(bu)受(shou)影響。
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