王軍

在模擬監控時期，前端攝像機的輸出接口千篇一律都是BNC，單一的接口使組網受到極大限制。在步入到信息時代的網絡監控時期，前端攝像機的輸出接口千篇一律的幾乎都是RJ45，宇視科技在秉承深厚網絡積累的基礎上，貼近客戶需求推出了豐富多樣的前端接入產品與解決方案，前端攝像機/ 編碼器無需借助第三方設備即可進行千變萬化的組網，滿足各行各業的實際需求。

以太光網絡接入

隨著銅纜等金屬價格大幅上漲，繼續使用金屬等線纜作為海量的接入資源成本日漸走高，另一方面光纖光纜和光收發模塊的價格卻逐步降低，在“光進銅退”大趨勢下，前端攝像機/ 編碼器支持以太網光接口也是水到渠成。宇視科技是業界首家在前端網絡攝像機/ 編碼器上支持SFP 光口，勿需借助光電收發器就能解決在長距離下視頻數據的回傳，省去光電收發器減少單點故障，易于維護。典型的以太光網絡接入拓撲如下圖：

EPON光網絡接入

光纖接入從技術上可分為兩大陣營： 有源光網絡(AON，Active Optical Network) 和無源光網絡(PON，Passive Optical Network)。1983 年，BT實驗室首先發明了PON 技術；PON 是一種純介質網絡，由于消除了局端與用戶端之間的有源設備，它能避免外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設備的故障率，提高系統可靠性還能節省運維成本，是運維護部門期盼已久的技術。PON 的業務透明性較好，理論上可承載任何制式和速率的信號。目前基于PON 的實用技術主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON 等幾種。在各種PON 技術之爭的過程中，EPON 脫穎而出，率先進入大規模商用階段，這得益于EPON 融合了多種最佳技術和網絡結構。宇視科技創新性的把EPON 技術引入到前端攝像機和編碼器中，利用EPON 技術可以衍生出星型或總線型等諸多千變萬化的組網，如下所示：

EPON總線型組網圖

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；

在常見的以太網中，對物理層和數據鏈路層安全性考慮甚少。以太網自身沒有認證或安全機制，理論上一個以太網端口可以接入任何一臺終端設備。而EPON則不然， 不是所有的終端設備都能隨意的接入到EPON 網絡，需要對終端設備的身份進行認證，只有合法的終端設備才能接入到EPON 網絡中去。即使是經過合法認證接入后的設備，其通信過程啟用了128位的AES 加密或者48 位的三重攪動加密，形成端到端的加密通道，而且各個終端設備的密鑰都不同，每10 秒更新一次，其時間周期遠遠小于密鑰破譯所需時間，具有很高的安全性。

EPON的適用場景：

■平安城市中的高安全性接入
在平安城市的部署中，由于其安全性因素，都要求IP不到路面，采用EPON 方式接入是最合適的。在平安城市的設計模型中，EPON 的總線型和扇形覆蓋都比較常見。總線型覆蓋主要應用在平安城市中的城市主干道路監控，而扇形覆蓋則主要適用于一個園區的監控。

■在高速公路中的高可靠性接入
在高速公路的應用場景下，業界通用的方案是選用光端機采取手拉手的組網方案，此方案需要對光端機供電，而高速公路上供電穩定性無法保障，如果出現一臺光端機設備掉電，則會導致后面所有節點的視頻監控數據都無法回傳，可靠性很差。

宇視科技創新性的把總線型分光模式引入到高速公路監控解決方案中，利用宇視科技獨創的EPON 長距離傳輸技術，突破EPON 技術標準中20 公里限制，延伸一倍達到40 公里。如果采取3 公里的密度進行部署，可以進行11 級分光，覆蓋范圍能達到36 公里。而分光器是無源設備，根本無需考慮掉電風險。如下圖所示：

RRPP（Rapid Ring Protection Protocol，快速環網保護協議）接入

環網技術簡單而言，就是將設備連接到一起構成環狀，實現相互通信的一種技術。為避免環網中產生廣播風暴，最初業界普遍采用STP 協議環路保護機制。但實際應用中STP 協議的收斂時間受網絡拓撲影響較大，在網絡直徑大時收斂時間較長，無法滿足視頻流傳輸的要求，迫切需要一種故障時收斂時間短的環網技術，故障切換時對視頻圖像基本無影響，RRPP 技術應運而生。RRPP 能為二層以太網絡提供高可靠性的服務質量保證，可以防止環路上的廣播風暴，鏈路故障時可以提供小于50ms 的快速收斂，基本不影響視頻圖像的連續性。

RRPP環網優勢：

■每個節點都有雙鏈路上行，并具環網保護機制
環網拓撲下，編碼器為雙端口接入，在一個端口down的情況下，依然可以保證數據的有效傳輸，對端口的光電屬性無要求，可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
環網拓撲下的網絡由于節點間的光纖分別走不同的管道，不會存在SRG的問題。

■RRPP環網提供了50ms的快速保護倒換能力
RRPP是一個專門應用于以太網環的鏈路層協議，它在以太網環中能夠防止數據環路引起的廣播風暴；當以太網環上一條鏈路斷開時，能迅速啟用備份鏈路以恢復環網上各個節點之間的通信通路。和STP協議相比，RRPP協議具有拓撲收斂速度快和收斂時間與環網上節點數無關的特點。

■低成本的高可靠性接入方案
RRPP環網接入只需要2芯光纖即可完成環網的搭建，適用于光纖資源緊缺，核心設備端口資源緊張，要求成本控制，要求高可靠性的場景。

普通長距離以太網

無論是10Base-T和100Base-TX標準， 還是1000Base-T標準，都明確規定最遠傳輸距離為100米。在綜合布線規范中，也明確要求水平布線不能超過90米，鏈路總長度不能超過100米。也就是說，100米對于雙絞線承載以太網而言是一個極限。為什么要規定100米的傳輸極限呢？原因有如下幾個方面：

■信號在雙絞線中傳輸時，由于電阻和電容的原因而導致信號衰減或畸變。累積的信號衰減將不能保證信號穩定傳輸。

■信號在導線傳輸過程中既會產生彼此之間的相互干擾，也會受到外界電磁波的干擾，當背景噪聲過大時，誤碼率也將隨之而增高。

■以太網絡所允許的最大延遲為512比特時間（1比特時間=10納秒）。也就是說，從信號發送到最后得到確認的時間差不能超過512比特時間，否則，將認為該信號在傳輸途中丟失，沒有到達目的地。因此，最大延遲時間也在很大程度上制約著雙絞線長度。

■根據IEEE802.3標準要求，網絡設備和網卡端口的PHY芯片只保證驅動100米的銅纜，對更遠的傳輸距離則不作硬性要求。

另一方面，在實際工程上總有部分點位距離是超過100米，目前業界常用的方案是采用光電收發器，該方案會增加后期的維護成本，且額外引入故障點，對整個監控系統的健壯性有一定的影響，并且還無法做到隨路供電，能否在保持現有狀態不變的前提下，突破100米距離限制并隨路供電？宇視科技積極響應用戶需求，通過嚴格的器件選型、縝密的電路設計來確保安防領域線路施工工程的便利性，具體采用如下方法：

■通信行業專用PHY芯片驅動能力和接收靈敏度更強

■定制變壓器，特殊繞線工藝的轉換靈敏度更高，可容納的驅動電流更大

■PCB設計阻抗精準控制，電磁干擾小，信號保真度高

宇視科技采用如上技術，可以在普通超五類線下回傳視頻數據信號達到300米的距離，并且同時還能進行隨路供電。

雙鏈路上行組網

安裝在重要點位的編碼器，對可靠性很高，宇視科技在基于高質量元器件以及高穩定IMOS軟件的基礎，還考慮到鏈路級的冗余備份機制。如下圖所示，當一條鏈路故障或者一臺上行交換機故障或異常斷電，視頻流量能自動的遷移到另外一個網口或者鏈路上，視頻監控流量不受影響。