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安防知識：監(jiān)控系統(tǒng)長距離以太網(wǎng)解決方案

        隨著人們對安全防范重視程度的提高和技術(shù)的進步，監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由最初的模擬系統(tǒng)，向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。在監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的進程中，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)是至關(guān)重要的。
        但是，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)在銅纜上的傳輸距離不能超過100米的規(guī)定，這在一定程度上阻礙了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化的進程。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的視頻    監(jiān)控、周界報警、可視對講、門禁控制等，這100米的距離限制成為巨大的障礙。如果增加中繼設(shè)備，無疑在增加設(shè)備和維護成本的同時降低了系統(tǒng)的可靠性；如果使用光纜，就必須要考慮工程造價的提高和工期的延長。有沒有一種簡單且經(jīng)濟的方法來解決這個問題呢？
        LRE物理層芯片特性
        目前已有廠家（如Analogix）推出LRE（Long Range Ethernet）物理層芯片，能夠?qū)?0M以太網(wǎng)在普通5類線上的傳輸距離擴展到1000米以上，從而很好地解決了上述問題。此類芯片主要特性包括：
        1.完全兼容IEEE802.3物理層部分協(xié)議。它既可以工作在PHY模式從而替換普通的以太網(wǎng)物理層；也可以工作在轉(zhuǎn)換器／中繼器模式，實現(xiàn)普通以太網(wǎng)與長距離以太網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換；
        2.在成對使用的情況下，傳輸速率為10M時，以太網(wǎng)在3/5類線上的傳輸距離為1000米以上；速率為100M時，傳輸距離為260米以上；
        3.完全兼容普通以太網(wǎng)PHY芯片，應(yīng)用此類芯片的設(shè)備能實現(xiàn)與普通以太網(wǎng)設(shè)備的對接；
        4.具備線纜長度計算功能，為用戶提供線纜故障檢測和定位功能。當(dāng)線纜出現(xiàn)故障的時候，這一功能可以迅速向用戶報告線纜故障的位置，以及可能導(dǎo)致故障的原因；
        5.使用此類芯片的以太網(wǎng)不僅可以在5類線上傳輸，也可以在3類線，甚至HYA音頻線上傳輸。這也給組網(wǎng)帶來了很大的方便；
        6.具有交叉線纜（cross over）自適應(yīng)功能；
        7.支持長距離的以太網(wǎng)供電（PoE，Power over Ethernet）。
        監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用模式
        此類芯片在監(jiān)控領(lǐng)域主要有兩種應(yīng)用模式：長距離以太網(wǎng)設(shè)備直接連接模式(Direct Connection)和普通以太網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換成長距離連接、長距離中繼模式(Converter/Repeater Connection)。以網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控為例，顯示了這兩種典型的應(yīng)用方式。同樣的應(yīng)用模式可以用于周界報警、門禁控制和可視對講中。
        長距離以太網(wǎng)設(shè)備連接應(yīng)用
        這種方式是直接在網(wǎng)絡(luò)攝像機或視頻服務(wù)器中集成該芯片，以實現(xiàn)通信設(shè)備間長距離以太網(wǎng)連接。具體方法是，將芯片設(shè)置在PHY模式，嵌入到網(wǎng)絡(luò)攝像機、高速球或網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器中，用它替換原來的普通物理層芯片。
        普通以太網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換成長距離連接、長距離中繼模式應(yīng)用
        這種方式適用于普通以太網(wǎng)設(shè)備之間的長距離連接，以保護已有通信設(shè)備的投資。當(dāng)芯片工作在轉(zhuǎn)換器模式時，將兩個端口分別設(shè)置在長距離工作模式和普通工作模式，就可以讓數(shù)據(jù)在普通以太網(wǎng)端口和LRE端口間雙向轉(zhuǎn)換傳遞。如果將兩個端口都設(shè)置在長距離工作模式，就形成了LRE中繼。通過增加LRE中繼器，可以實現(xiàn)普通以太網(wǎng)設(shè)備的長距離連接。
        與現(xiàn)有解決方案相比的優(yōu)勢
        LRE物理層芯片在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中有非常廣泛的應(yīng)用。它不僅可以用于對現(xiàn)有的基于雙絞線以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改進，提高整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性，降低組網(wǎng)的成本；也可以用于取代遠距離傳輸中常用的光纜和光端機，在縮短工期的同時，極大地降低了工程成本；同時，在應(yīng)用此類芯片后，遠距離設(shè)備供電也可以通過以太網(wǎng)供電（PoE）解決。
        改善現(xiàn)有的基于5類線的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)
        當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信號傳輸距離超過100米時，通常會選用“雙絞線＋中繼器/交換機”的方式來解決。這種方案盡管延長了以太網(wǎng)傳輸距離，但是卻帶來許多問題——中繼器和交換機除了帶來設(shè)備成本增加以外，也給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計增加了很多困難——它們都是在傳輸線中間的有源設(shè)備，需要設(shè)置電源；如果處于戶外，就還要考慮防水、防曬等等。
        LRE芯片帶來了一種全新的組網(wǎng)方式，所有上述問題都迎刃而解。從上述的應(yīng)用模式中可以看到，只需要集成兩顆芯片或者加上兩個轉(zhuǎn)換器，就能實現(xiàn)中繼器無法實現(xiàn)的傳輸距離。更為重要的是，由于這個芯片更靠近系統(tǒng)的兩端，所以在整個傳輸距離上是沒有任何設(shè)備的。在超市、廠房等布線距離常在300～500米的環(huán)境中，這種一線傳輸?shù)姆桨笌淼姆奖悴谎远?。通過LRE連接，還能將網(wǎng)絡(luò)延伸到傳統(tǒng)布線模式下由于成本、供電等原因一些無法覆蓋到的點。
        在長距離中替代光纜
        LRE在更遠的距離（1000米～3000米）也有很大的應(yīng)用空間。通常在這個距離上，鋪設(shè)光纜是唯一的選擇。除了光纜和光端機的成本外，鋪設(shè)工程本身也價格不菲。但由于在這個距離上中繼器鞭長莫及，客戶也只能接受昂貴的光纜方案。
        LRE芯片支持自身的級連，單顆芯片就可以作為轉(zhuǎn)發(fā)器將10M以太網(wǎng)由1000米轉(zhuǎn)發(fā)到2000米。同樣，兩次級連以后，10M以太網(wǎng)就可以通過5類線傳送3000米（如圖4）。這種應(yīng)用，加上室外用超五類線，可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的低成本布線。整個方案不僅組網(wǎng)成本（包括設(shè)備、線纜和施工）是光纜方案的一半左右，同時大大縮短了施工時間，降低了施工困難度。
        支持長距離的以太網(wǎng)供電
        隨著監(jiān)控前端設(shè)備（攝像頭、高速球、周界報警器等）的設(shè)計耗電量越來越低，以太網(wǎng)供電（PoE）成為其供電方式的首選。普通以太網(wǎng)只能支持100米范圍內(nèi)設(shè)備供電，這大大限制了該技術(shù)的使用。以視頻監(jiān)控為例，有了LRE長距離以太網(wǎng)芯片，對1000米以外的網(wǎng)絡(luò)攝像機通過網(wǎng)絡(luò)供電成為可能，這可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的進一步集成化，為施工布線及設(shè)備選址帶來極大的方便。如果在供電端使用不間斷電源（UPS），還可以縮短停機時間、簡化維護作業(yè)。<0>“PoE+LRE”成為在諸如礦井等復(fù)雜、惡劣環(huán)境下視頻監(jiān)控方案的首選。值得注意的是，從設(shè)備成本的角度講，使用“PoE+LRE”的網(wǎng)絡(luò)高速球，與常規(guī)的使用“攝像機+云臺+電源控制盒”的成本是不相上下的。