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安防知识：监控系统长距离以太网解决方案

查看次数：次发布时期：2011-12-03 【返回】

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        随着人们对安全防范重视程度的提高和技术的进步，监控系统已经由最初的模拟系统，向数字化、网络化、智能化方向发展。在监控系统网络化的进程中，网络传输技术是至关重要的。
        但是，标准以太网在铜缆上的传输距离不能超过100米的规定，这在一定程度上阻碍了监控网络化的进程。为了实现网络化的视频    监控、周界报警、可视对讲、门禁控制等，这100米的距离限制成为巨大的障碍。如果增加中继设备，无疑在增加设备和维护成本的同时降低了系统的可靠性；如果使用光缆，就必须要考虑工程造价的提高和工期的延长。有没有一种简单且经济的方法来解决这个问题呢？
        LRE物理层芯片特性
        目前已有厂家（如Analogix）推出LRE（Long Range Ethernet）物理层芯片，能够将10M以太网在普通5类线上的传输距离扩展到1000米以上，从而很好地解决了上述问题。此类芯片主要特性包括：
        1.完全兼容IEEE802.3物理层部分协议。它既可以工作在PHY模式从而替换普通的以太网物理层；也可以工作在转换器／中继器模式，实现普通以太网与长距离以太网之间的转换；
        2.在成对使用的情况下，传输速率为10M时，以太网在3/5类线上的传输距离为1000米以上；速率为100M时，传输距离为260米以上；
        3.完全兼容普通以太网PHY芯片，应用此类芯片的设备能实现与普通以太网设备的对接；
        4.具备线缆长度计算功能，为用户提供线缆故障检测和定位功能。当线缆出现故障的时候，这一功能可以迅速向用户报告线缆故障的位置，以及可能导致故障的原因；
        5.使用此类芯片的以太网不仅可以在5类线上传输，也可以在3类线，甚至HYA音频线上传输。这也给组网带来了很大的方便；
        6.具有交叉线缆（cross over）自适应功能；
        7.支持长距离的以太网供电（PoE，Power over Ethernet）。
        监控领域应用模式
        此类芯片在监控领域主要有两种应用模式：长距离以太网设备直接连接模式(Direct Connection)和普通以太网设备转换成长距离连接、长距离中继模式(Converter/Repeater Connection)。以网络视频监控为例，显示了这两种典型的应用方式。同样的应用模式可以用于周界报警、门禁控制和可视对讲中。
        长距离以太网设备连接应用
        这种方式是直接在网络摄像机或视频服务器中集成该芯片，以实现通信设备间长距离以太网连接。具体方法是，将芯片设置在PHY模式，嵌入到网络摄像机、高速球或网络视频服务器中，用它替换原来的普通物理层芯片。
        普通以太网设备转换成长距离连接、长距离中继模式应用
        这种方式适用于普通以太网设备之间的长距离连接，以保护已有通信设备的投资。当芯片工作在转换器模式时，将两个端口分别设置在长距离工作模式和普通工作模式，就可以让数据在普通以太网端口和LRE端口间双向转换传递。如果将两个端口都设置在长距离工作模式，就形成了LRE中继。通过增加LRE中继器，可以实现普通以太网设备的长距离连接。
       与现有解决方案相比的优势
        LRE物理层芯片在网络监控系统中有非常广泛的应用。它不仅可以用于对现有的基于双绞线以太网结构的改进，提高整个网络系统的可靠性，降低组网的成本；也可以用于取代远距离传输中常用的光缆和光端机，在缩短工期的同时，极大地降低了工程成本；同时，在应用此类芯片后，远距离设备供电也可以通过以太网供电（PoE）解决。
        改善现有的基于5类线的以太网结构
        当网络信号传输距离超过100米时，通常会选用“双绞线＋中继器/交换机”的方式来解决。这种方案尽管延长了以太网传输距离，但是却带来许多问题——中继器和交换机除了带来设备成本增加以外，也给网络设计增加了很多困难——它们都是在传输线中间的有源设备，需要设置电源；如果处于户外，就还要考虑防水、防晒等等。
        LRE芯片带来了一种全新的组网方式，所有上述问题都迎刃而解。从上述的应用模式中可以看到，只需要集成两颗芯片或者加上两个转换器，就能实现中继器无法实现的传输距离。更为重要的是，由于这个芯片更靠近系统的两端，所以在整个传输距离上是没有任何设备的。在超市、厂房等布线距离常在300～500米的环境中，这种一线传输的方案带来的方便不言而喻。通过LRE连接，还能将网络延伸到传统布线模式下由于成本、供电等原因一些无法覆盖到的点。
        在长距离中替代光缆
        LRE在更远的距离（1000米～3000米）也有很大的应用空间。通常在这个距离上，铺设光缆是唯一的选择。除了光缆和光端机的成本外，铺设工程本身也价格不菲。但由于在这个距离上中继器鞭长莫及，客户也只能接受昂贵的光缆方案。
        LRE芯片支持自身的级连，单颗芯片就可以作为转发器将10M以太网由1000米转发到2000米。同样，两次级连以后，10M以太网就可以通过5类线传送3000米（如图4）。这种应用，加上室外用超五类线，可以实现大范围内的低成本布线。整个方案不仅组网成本（包括设备、线缆和施工）是光缆方案的一半左右，同时大大缩短了施工时间，降低了施工困难度。
        支持长距离的以太网供电
        随着监控前端设备（摄像头、高速球、周界报警器等）的设计耗电量越来越低，以太网供电（PoE）成为其供电方式的首选。普通以太网只能支持100米范围内设备供电，这大大限制了该技术的使用。以视频监控为例，有了LRE长距离以太网芯片，对1000米以外的网络摄像机通过网络供电成为可能，这可以实现整个系统的进一步集成化，为施工布线及设备选址带来极大的方便。如果在供电端使用不间断电源（UPS），还可以缩短停机时间、简化维护作业。<0>“PoE+LRE”成为在诸如矿井等复杂、恶劣环境下视频监控方案的首选。值得注意的是，从设备成本的角度讲，使用“PoE+LRE”的网络高速球，与常规的使用“摄像机+云台+电源控制盒”的成本是不相上下的。

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