摘要：EPON的不排它性实现了多系统的弱电智能化接入得到应用，在承载网络中EPON融合了覆盖距离广，节约光纤，带宽高，支持fiberto-z 2.4G无线协议,zigbee无线协议,还具有有高可靠，抗干扰，维护方便的优点。
关键字：监控中的应用、可视对讲用、一卡通、停车场系统、EPON、多系统接入、弱电智能化多系统接入、EPON解决方案、工业级OLT。

一．概述
以睿易安科技搭建的奥林匹克花园EPON网络项目为例，园区配置的弱电系统主要包括：安防数字视频监控系统、可视对讲系统、报警系统、停车场系统。
为了满足小区未来发展的需要，结合智能建筑信息化、数字化建设的发展趋势，我们设计的小区网络系统是采用基于GEPON无源光分配技术的全光纤结构的IP网络来实现弱电系统组网。超前设计为弱电系统的数字化提供了力的基础保证。
“弱电智能化系统”是将传统的弱电科技与现代数字处理技术、通讯技术、计算机网络技术相结合，具有智能化程度高、处理速度快、存储容量大、数据查询快捷并且准确的特点。
“弱电智能化系统”建设的核心是建设以信息网和弱电监控网为中心的小区网络系统，通过高效、便捷、安全的网络系统实现弱电信息的高度集成与共享，实现安全环境监控和智能化监控。
所有的弱电系统都基于中心控制平台进行管理．这是弱电系统发展的趋势，也是小区弱电系统的管理方式。中心管理控制平台首先是对各系统的信息进行收集、汇总．掌握现场情况，由控制中心人员对紧急情况进行处理，合理分配资源，提高弱电系统的效率，有效防止意外事件的发生。
基于EPON系统构建的IP数字弱电网络系统，将小区各组团弱电信息机房、安保中心机房和各建筑楼弱电间通过无源分光网络互连，为园区各弱电子系统提供网络数据支撑平台。

二．EPON无源光网络系统
1.EPON(Ethernet Passive Optical Network)（以太无源光网络）是一种新型的光纤网络技术，是PON技术中的一种，由IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)提出。EPON采用一点到多点网络结构、无源光纤传输方式，中心端到设备末端距离为30公里，接入系统总的传输容量为上行和下行对称1.25Gbp。，由各末端设备共享，每个末端设备使用的带宽可以以64kbps步进划分。特点是传输速率高，可以实现高速率的网络应用（音频、视频、高速数据传输等）。
2.中心机房汇聚层（OLT）(Optical Line Terminal)与终端设备（ONU）(Optical Network Unit)之间仅有光纤（Fiber）、光分路器(ODN)(Optical Distribution Network)等光无源器件，无需带电源的中继设备、无需配备电源及其维护人员。因此，可大大地减少运营维护成本。由于采用单光纤波分复用技术，上行波长1310nm，下行波长1490nm，仅仅只要一根单芯主干光纤和一台OLT，在终端设备ONU侧通过无源光分路器，就可以将信息分送给多达32个终端设备（ONU），因此可有效地降低OLT和主干光纤的建设费用。

典型的EPON系统由OLT、ODN、ONU组成：

OLT(Optical Line Terminal)放置在中心机房，它即可以是一个交换机，或者是一台路由器。在上行方向上，OLT将提供GE(GigabitEthernet) ；在下行方向上，它提供面向无源光网络的光纤接口。未来10Gbit/s的以太网技术成熟后，OLT也将会支持类似的高速接口。OLT还支持ATM，FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。在EPON系统的统一网络管理方面，由作为主要控制中心的OLT来实现网络管理的功能。在OLT上，通过定义网络带宽数据参数来控制通讯业务质量，通过编制访问控制列表来实现网络安全控制管理，通过读取信息库来获取系统状态信息，通过系统设置还可以提供有效的端口隔离。
(ODN)(Optical Distribution Network)是无源光纤分配网络，是一个连接OLT和ONU的无源设备。它的主要作用是收集上行数据和分发下行数据。可以灵活地安排无源分光器的位置，由于是无源作业，具有良好的环境适应能力，同时能够进行多级连接。
ONU(Optical Network Unit)光网络单元放置在终端侧，EPON中的ONU由于使用以太网协议，在通信过程中，不需转换协议，即可实现高速的数据转发，实现ONU对网络数据的透明传送。
EPON是面向未来的技术，带宽分配灵活，服务有保证也是EPON不可忽视的一个方面。EPON可以根据需要对每个终端设备甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端口的速率限制)。
EPON通过划分VLAN（虚拟局域网）对连接到的ONU端口的各个弱电子系统进行逻辑分段，有效的解决了冲突域、广播域、带宽问题，避免了网络性能的下降和带宽资源浪费，实现了对广播风暴的控制，保证了网络安全。

VLAN与业务的对应关系及规划：

IP地址分配原则：
IP地址采用网段区分业务，把各种不同的业务采用不同的VLAN承载。如视频监控系统在一个VLAN，可视对讲系统在另一个VLAN。
同一VLAN采用同一网段地址，如视频监控系统采用192.168.1.X网段。在同一网段内采用地址区段来分配。如：192.168.1.X段内，从192.168.1.2-200给PC和终端设备使用。192.168.1.201-250给DVR或是视频编码器使用。192.168.1.252-254给服务器和网络存储使用等等。
EPON技术很好的解决了目前弱电系统网络的诸多问题，它可以使弱电系统网络更可靠，更稳定，使得弱电系统实现在新一代网络上传输音频、视频、数据等信号。

三．EPON在弱电智能化系统中的应用
1.数字视频监控系统：
数字视频处理技术和硬盘录像技术相结合的方式，系统数据传输依附于园区的EPON全光纤网络，即：系统前端摄像机摄取的数字图像视频信号通过超五类非屏蔽双绞线传输进入ONU的对应VLAN端口，由单模光纤再经过无源光分配网络进入中心机房OLT，由计算机管理系统对视频图像信号进行切换控制和画面处理，将数字视频信号通过监视器进行监视，并由计算机的大容量硬盘予以压缩处理记录。
EPON替代了原来模拟组网方案中的二/三层交换机，同时还节省大量的光纤收发器，并且不需要视频光端机设备。
视频监控类项目对上行带宽需求高，终端数量大，分布广泛，EPON覆盖距离广，节约光纤，带宽高，是实现园区数字化视频监控的合适技术。

系统结构示意图:

本系统的特点在于充分利用数字信号技术优势，通过数字信号进行光纤网络传输，信号到中心全由计算机来进行数字控制处理和记录。这样很好地发挥了数字信息处理、记录、检索灵活、可靠、方便的优点，从而达到控制成本的目的。
为了适应园区的特定环境，本系统的技术路线为纯数字视频监控系统，图像质量及录像回放图像质量为D1水平，图像存储为集中存储方式，图像存储时间为30天，存储设备集中放在弱电信息中心机房，以供查询。

2.IP数字化可视对讲系统
数字化技术的导入，不仅解决了传统彩色可视对讲系统中抗干扰能力差，传输距离受限，系统不能兼容等问题，并且使系统具有的扩展性。基于TCP/IP互联网技术和宽带技术的系统设计，在保证系统的传输容量和可靠性的同时，不仅可以实现楼宇可视对讲功能，还可以通过模块扩展的方式集成多种系统功能。
在本项目中，彩色可视对讲系统也是通过EPON网络传输音频、视频和数据信息。在安装使用时，只需将IP对讲终端设备连接到ONU的对应VLAN端口即可实现园区内部的数字楼宇对讲。

系统结构示意图:

各个单元主机通过IP转换器接入数字系统中，IP转换器完成模拟彩色可视对讲系统中音视频信号的编解码，并对其进行压缩和解压，同时对总线上的数据进行重新打包，采用标准的TCP/IP协议，通过网络传输音频、视频及控制协议。采用IP转换器，数据共享于宽带，保证数据的远距离传输，实现多通道实时数据交换，有效地避免通道占线，并且实现与纯数字系统的无缝对接。
系统采用G.711完成音频编解码，采用H.264完成视频编解码，实现户户间双向音视频传输、可视通话对讲、留影留言、电梯预约等功能。通过对H.264编解码算法的优化，提高编解码效率，有效地保证在低带宽的情况下楼宇可视对讲系统的稳定运行。

3.防盗报警系统：
系统采用网络防盗报警产品,该防盗报警设备具有优良的品质及性能价格比。系统主要由前端红外/微波双鉴探测器、紧急按钮、键盘、报警控制主机、联网器、光纤网络及多媒体工作站等设备构成。

系统结构示意图:

通过联网器，可实现与闭路电视监控系统的通讯，每个报警与附近的摄像机联动，通过IP通讯的方式来实现报警与摄像机的联动。
当警情发生时，安保人员能通过报警画面知道警情的发生，了解警情发生的地点，若有必要，安保人员可通过按动紧急按钮将报警信息发往110联动报警中心。

4.一卡通系统：
一卡通系统主要包括：一卡通系统平台、门禁系统、停车场管理系统、IC卡电梯控制系统。采用TCP/IP通信方式时，使用通信中心的设备检测软件可以检测并查找出所有网络上的控制主机，可以方便的修改控制器的运行参数（如控制器的IP、掩码、网关等）。
由于系统全面采用TCP/IP协议，通过EPON网络传输数据信息，可以避免许多串口信号先天性的问题（如总线信号易受干扰、通信速率低下、串口资源有限、需要专用布线等等），系统密钥认证机制杜绝了非法终端机连入系统数据网络。
通过一卡通系统可以实现人员的身份识别、门禁控制、电梯控制、车辆管理等综合应用，加强了对园区内人、财、物的有序及有效监控管理，提高了资源的共享利用率，减少了资源的浪费；避免了诸多人为因素的干预，提高了园区工作人员的工作效率和安全。
基于EPON网络的停车场管理系统采用3进3出配置，具有远距离读卡、可发临时卡、满位显示功能。
停车场管理系统由服务器、管理工作站、管理软件、出入口控制机、远距离感应卡、车辆检测器等设备组成，信号传输部分包括光纤传输网络、无源分光器（与弱电系统共用）、OLT（与弱电系统共用）。

停车场管理系统结构示意图:

采用EPON系统，具有开放性的体系结构，在设计中充分考虑到可移植性、易扩充性、互操作性和灵活性，做到模块化通信与接口标准化，使得纵向便于升级，横向易于扩展。

四、EPON在安防行业所表现的八大优势：
(1)相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
1、XPON点对多点的结构节省了大量的主干光纤资源。
2、灵活的组网方式使得升级扩容非常方便，初期投入小。

(2)大容量和长距离单线成本低。
EPON分光1:32/1:64分光比、ONU可以实现MDU24口，单线路可实现32x24=768 线。

(3)高可靠性的数据安全通讯可应用于高安全级别安防。
XPON网络通过三层搅拌方式产生密码，时时更新密码，加密通信。

(4)高坚固性保护模式，可实现24小时全天候高服务保证。
EPON  TYPEA/B/C/D  可实现断光纤不断网、坏光口不断网、坏设备不断网。

(5)齐全产品形态，适合各种领域的全业务应用，最终实现全方案提供商。
1、EPON  ONU涵盖：SFU、HGU、MDU、MTU、MXU形态分类
2、涵盖端口：FE、GE、RF、XDSL、T1、E1、WIFI、USB、POE等
3、适合布局：电信、企业、家庭、学校、酒店、银行、、交通、电力、生产、物流等

(6)极易扩展当前安防业务到 电信业务，最终实现服务提供商。
1、EPON本身就是电信接入网设备和系统，支持电信业务接入与管理模式。
2、安防业务与电信业务共用EPON业务上下行带宽属于珠联璧合，节省资源与带宽。

(7)下一代智能家庭、物联网时代的接入技术选择。
1、EPON的无线产品形态、电信业务的支持使他极易是物联网接入主网选择。

(8)独立的分布管理模式，极易后期增值业务的开发，最终实现业务提供商。
1、EPON网络通过OLT的网管系统和对ONU的OAM、TR069、SNMP管理极易管控业务与管理。

五．结论与展望
EPON 作为一种新兴的网络连接技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、音频及视频的综合业务传输，具有良好的经济性。由于EPON网络结构的特点，宽带的特殊性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得无源光网络成为解决弱电系统信息传输高速公路的传输媒介。
在实施“光进铜退”大的战略背景下，采用EPON技术可以节省大量的铜缆和光纤资源，高性价比的多子系统融合承载解决方案，为弱电智能化系统提供强有力的支撑和保障。在实际运行过程中，园区的弱电系统状况良好，性能稳定可靠，取得了理想的使用效果。
EPON技术未来的发展前景广阔，在大范围远距离弱电系统的信息传输中将发挥重要的作用。