基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統的製作方法

2023-10-04 05:32:54

專利名稱：基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多業務視頻監控傳輸系統，特別涉及基於無源光網絡 技術的多業務視頻監控傳輸平臺。
背景技術：
無源光網絡作為一種寬帶接入光纖技術其發展已經越來越成熟，現已開始 步入規模應用階段，目前國內外網絡運營商己經鋪設很多基於無源光網絡的光 纖線路。而目前在安防監控和交通機電領域使用的視頻光端機多是點到點的傳 統連接方式，如果在一個範圍內要監控多個地點，使用這種方式需要多套光端 機以及多條相互獨立的光纖，基於無源光網絡技術的光纖線路則得不到利用， 需要另外鋪設大量的光纖，這樣就會大幅增加用戶的費用開支，且帶來網絡維 護不便，光纖資源利用率不高，業務擴展不靈活等種種弊端。 發明內容
為了克服現有技術上述結構的不足，本實用新型提供一種能在無源光網絡 上傳輸高清晰非壓縮視頻圖像的多業務視頻監控傳輸平臺。本發明解決其技術 問題所採用的技術方案是
一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統，該傳輸系統是一種 基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺(簡稱VP0N)。該VPON平臺包括 前端視頻接入設備、中心端視頻輸出設備和無源光分配器。其中，中心端視頻 輸出設備通過光纖與無源光分配器連接，所述無源光分配器通過光纖與一個或 多個級聯的前端視頻接入設備連接n
一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統，該傳輸系統是一種 基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺(簡稱VPON)，該平臺包括中心端視頻輸出設備、無源光分配器和前端視頻接入設備，其中，所述中心端視頻輸出設備通過光纖與所述無源光分配器連接，所述無源光分配器通過光纖與一個或多個前端視頻接入設備連接；同時，該無源光分配器通過光纖與一個或多個無源光分配器擴展級聯，擴展級聯的所述一個或多個無源光分配器中的每一個無源光分配器通過光纖分別與一個或多個前端視頻接入設備連接。
所述多業務為在傳輸視頻的同時擴展其他輔助業務，所述輔助業務包括
異步數據、開關量和音頻。
本實用新型的基於無源光網絡(P0N)技術的多業務視頻監控傳輸平臺，
所述前端視頻接入設備為獨立模塊結構，所述中心端視頻輸出設備為4U子架結構。所述4U子架結構為19英寸寬4U高插槽後置式子架結構。
本實用新型的有益效果是本實用新型是視頻監控領域裡面，基於無源光
網絡技術的電信級視頻監控解決方案，其基於無源光網絡技術的多業務視頻監
控傳輸平臺，其組網後的網絡拓撲結構與現有電信運營商運營的EPON網絡兼容，可以充分利用現有的光纖資源，為城市視頻監控網的"視頻聯網"、"全球眼\寬視界"的建立提供了技術上的可能。

圖1為根據本實用新型的VP0N的結構示意圖1;
圖2為根據本實用新型的VP0N的結構示意圖2;圖3為根據本實用新型的VP0N的4U子架結構圖；其中，圖3a是該4U子架構的主視圖；圖3b是該4U子架構揭開頂蓋後的水平剖面圖；圖3c是該4U子架構揭開頂蓋後的後視圖4為根據本實用新型的中心端視頻輸出設備的原理框圖；圖5為根據本實用新型的前端視頻接入設備的原理框圖。附圖符號說明
Ul、 U2、 U3、 U4、 U5、 U6、 U7、 U8、 U21…視頻插件U9、 U22…電源模塊電路 UIO、 U23…時鐘源
Ul 1 、 U24:現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,簡稱FPGA);U12、 U13:複雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device,
簡稱CPLD );
U14、 U25:串行器/解串行器(SERDES); U15、 U26:光模塊
U16、 U27…網管模塊 U17、 U28:輔助業務擴展接口
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進--步詳細描述實施例l:如圖l所示的根據本實用新型的基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統示意圖l，該系統是一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺，該平臺包括中心端視頻輸出設備、無源光分配器和前端視頻接入設備，其中，所述中心端視頻輸出設備通過光纖與所述無源光分配器連接，所述無源光分配器通過光纖與一個或多個前端視頻接入設備連接。
每一臺前端視頻接入設備和中心端視頻輸出設備都有一個唯一的ID號，這
個ID號在任何時候均不能改變。中心端視頻輸出設備上電時，由中心端視頻輸出設備向前端視頻接入設備廣播註冊指令，前端視頻接入設備收到註冊指令後，
延時0mS 15mS不等，向中心端視頻輸出設備作應答；中心端視頻輸出設備收
到應答幀即確認註冊成功並向前端視頻接入設備發送註冊成功消息，否則發送
二次註冊指令。在VPON運行中，若加入新的前端視頻接入設備，要求不能打斷正在工作中的設備，中心端視頻輸出設備必須提供一種機制讓前端視頻接入設備知道該系統的運行狀態。中心端視頻輸出設備在下行數據流中攜帶系統信息及每個時隙的佔用情況。新加入的前端視頻接入設備隨機選擇-一個空閒時隙發出註冊請求，中心端視頻輸出設備收到請求即確認註冊成功並向前端視頻接入設備發送註冊成功消息。註冊失敗的前端視頻接入設備繼續上述操作，直到全部註冊成功為止。
所述下行是指從中心端視頻輸出設備到前端視頻接入設備，對應的上行指從前端視頻接入設備到中心端輸出設備。下行數據流分為8個時隙，每個時隙包
含一個ID號，分別對應8個前端視頻接入設備。下行數據流中ID號為O的時隙，稱為空閒時隙，空閒時隙對應的前端視頻接入設備不存在，新加入的前端視頻接入設備可以在空閒時隙進行上述註冊。
實施例2:如圖2所示的根據本實用新型的基於無源光網絡技術的多業務視
頻監控傳輸系統示意圖1，該系統是一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控
傳輸平臺，該平臺包括中心端視頻輸出設備、無源光分配器和前端視頻接入設備，其中，所述中心端視頻輸出設備通過光纖與所述無源光分配器連接，所述無源光分配器通過光纖與一個或多個前端視頻接入設備連接；同時，該無源
光分配器通過光纖與一個或多個無源光分配器擴展級聯，擴展級聯的所述一個或多個無源光分配器中的每一個無源光分配器通過光纖分別與一個或多個前端視頻接入設備連接。該傳輸平臺上行為多點到點的拓撲，多個前端視頻接入設備共享主幹光纖(無源光分配器與中心端視頻輸出設備之間的光纖)，為了保證多個前端視頻接入設備的數據流在主幹光纖上不發生重疊，就必須確定各個前端視頻接入設備上傳數據流的先後順序，也就需要測量各個前端視頻接入設備與中心端視頻輸出設備之間的延時，稱為測距。
上述註冊完成後，每個時隙對應一個確定的前端視頻接入設備。測距時，中心端視頻輸出設備定時向各個前端視頻接入設備發送實時測距命令，前端視頻接入設備接收到實時測距命令後，在對應時隙的l/2處發送應答幀，中心端視頻輸出設備發送測距命令時刻與接收應答幀時刻的時間差為前端視頻接入設備與中心端視頻輸出設備之間的延時。實時測距中，上述時間差也在不斷變換，中心端視頻輸出設備根據該時間差實時調整前端視頻接入設備發送數據的時刻。
實施例3:根據本實用新型的基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺，其包括前端視頻接入設備、中心端視頻輸出設備和無源光分配器。所述多
業務為在傳輸視頻的同時也可以擴展其他輔助業務，所述輔助業務包括異步
數據、丌關量和音頻。所述中心端視頻輸出設備為4U子架結構。4U子架為我公司自行設計生產的子架結構，型號為R4021。具體地，為如圖3所示的19英寸寬4U高插槽後置式子架結構。其中，圖3a是該4U子架構的主視圖；圖3b是該4U子架構揭開頂蓋後的水平剖面圖；圖3c是該4U子架構揭開頂蓋後的後視圖。該中心端視頻輸出設備和前端視頻接入設備通過光纖與無源光分配器連接。
如圖5所示的前端視頻接入設備的原理框圖，結合圖1或圖2所示的VPON的結構示意圖，下行方向為點到多點的拓撲，可以直接採用TDM (時分復用)的方式向下發送數據流。下行數據流通過主幹光纖、無源光分配器，送至各個前端視頻接入設備，前端視頻接入設備通過光模塊(U26)把光信號轉換為電信號後送入SERDES (U25),再經過串並轉換進入FPGA (U24)。前端視頻接入設
7備從下行數據流中分解出系統命令、系統消息、輔助業務。所述的系統命令包括前端視頻接入設備廣播的註冊指令、註冊成功消息、測距命令等。所述的系統消息包括中心端視頻輸出設備的ID號、日期、時間等。前端視頻接入設備根據系統命令，產生註冊應答、測距應答幀。下行數據流分為8個時隙，每個時
隙的註冊成功消息中包含一個前端視頻接入設備的ID號，前端視頻接入設備把上述ID號與自d ID號相比較，相同則確定該時隙為本設備發送上行數據的時隙。
前端視頻接入設備的模擬視頻信號送入視頻插件，經過低通濾波器、視頻放大器、模數轉換，轉換為8位並行的數位訊號送至FPGA中，也即圖5中的U24中，視頻信號、註冊應答、測距應答、網管信息進行復接(時分復用:)，復接後的信號選擇對應的時隙發送到SERDES (U25)轉換為低電壓差分信號(LowVoltage Differential Signaling,簡稱LVDS)電平的高速串行信號，送入光模塊
(U26),發送至無源光分配器。無源光分配器將各個前端的數據流送入主幹光纖，由於各個前端視頻接入設備選擇不同的時隙發送數據流，所以在主幹光纖上不會發生數據流混疊的現象。
如圖所示的中心端視頻輸出設備的原理框圖，當上行數據流到達中心端視頻輸出設備，通過光模塊(U15)把光信號轉換為電信號後送入SERDES (U14)，再經過串並轉換進入FPGA (Ull)。在FPGA中從上行數據流的各個時隙中分解出視頻信號、註冊應答、測距應答和網管信息。各個時隙的註冊應答幀中包含一個遠端設備的ID號，如果ID號為0，表示本時隙空閒；如果ID號不為0，表示註冊成功，並由此確定遠端設備與時隙的對應關係。中心端視頻輸出設備根據測試應答的延時來調整各個時隙的起始時刻。1 4路視頻信號送入CPLD (U12)中，再分解成4路視頻分別送入視頻插件(Ul、 U2、 U3、 U4)中；5 8路視頻信號送入CPLD (U13)中，再分解成4路視頻分別送入視頻插件(U5、 U6、 U7、U8)中；各路視頻經過數模轉換、視頻放大、低通濾波器後，恢復為模擬視頻信號輸出。
所述網管信息包括遠端設備的ID號、工作狀態(遠端設備是否註冊、完成測距等)、有無視頻輸入以及通過網管模塊(U16、 U27)採集到的電壓、溫度值等信息。
本實用新型的基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺，所述的時鐘源(UIO、 U23)採用60M晶振，所述的上行、下行數據流採用1.25G的光傳輸平
臺
上述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用來限定本實用新型的實施和保護範圍。也就是說，任何依照本實用新型的權利要求範圍所做的同等變化與修改，皆為本實用新型的權利要求範圍所涵蓋。
權利要求1.一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統，其特徵是該傳輸系統是一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺，該平臺包括前端視頻接入設備、中心端視頻輸出設備和無源光分配器，其中，中心端視頻輸出設備通過光纖與無源光分配器連接，所述無源光分配器通過光纖與一個或多個前端視頻接入設備連接。
2. 根據權利要求1所述的一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸 系統，其特徵是所述無源光分配器通過光纖與一個或多個無源光分配器擴展 級聯，擴展級聯的所述一個或多個無源光分配器中的每一個無源光分配器通過光纖分別與一個或多個前端視頻接入設備連接。
3. 根據權利要求1所述的一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統，其特徵是所述前端視頻接入設備為獨立模塊結構，所述中心端視頻輸 出設備為4U子架結構。
4. 根據權利要求3所述的一種基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸系統，其特徵是所述4U子架結構為19英寸寬4U高插槽後置式子架結構。
專利摘要本實用新型公開了一種基於無源光網絡(PON)的多業務視頻監控傳輸系統，其特徵在於該系統包括基於無源光網絡技術的多業務視頻監控傳輸平臺，該傳輸平臺包括前端視頻接入設備、可接入和提取高清晰非壓縮視頻及輔助業務的中心端視頻輸出設備和無源光分配器。中心端視頻輸出設備通過光線與無源光分配器連接，無源光分配器通過光纖與一個或多個前端視頻接入設備連接。本實用新型綜合了無源光網絡技術低成本、高帶寬、業務擴展性強、靈活快速的服務重組的優點；同時系統組網靈活，網絡拓撲結構與現在電信運營商運營的EPON網絡兼容，從而很好地解決了電信運營商採用傳統視頻接入方式，在城市視頻監控網建設過程中要受到各種制約的難題。
文檔編號H04N7/22GK201341207SQ20082017649
公開日2009年11月4日 申請日期2008年12月17日 優先權日2008年12月17日
發明者城 嚴, 朱小兵, 陳善文 申請人:武漢微創光電股份有限公司