千兆光纤环网实现监控，门禁和无线接入

在大型企业，大学校园，政府机构，公园，机场和一些其他地方提供监控，门禁和无线接入已经越来越普遍. 以太网的存在为摄像头，内部通信设备，接入控制设备，报警系统和控制系统的安装提供了一个很好的平台。然而使用以太网连接这些设备需要考虑使用什么拓扑，考虑所需带宽和如何保证冗余。Figure 1 描述了一个典型的基于冗余环网实现的门禁，校园监控和无线接入热点系统。在此系统中，N-TRON千兆系列交换机7506组成千兆光纤环网，作为搭载IP摄像头，门禁和无线接入的平台。为完成对整个开放式校园的全覆盖，180多个摄像头被布置在每个需要的角落。在中东应用的另一个案例中，一个千兆光纤环网搭载了近600个摄像头。通常，对于大数据流量，千兆光纤环网是最合适的选择。

环网 千兆光纤环网可以保证建筑之间的连接没有电磁干扰，并且可以提供足够的带宽来支持IP摄像头和无线接入热点。同样，环网还可以提供冗余通信路径以防止光纤链路断裂。环网内的交换机使用RSTP协议或速度更快的环控制协议，比如N-TRON的N-Ring (30ms自愈)，通过在环网内发送以太网健康检测包来监控环工作情况。环网管理者会阻断环里的某个端口，这样可以阻止在环内形成环路，环路将最终产生广播风暴，终止正常通信。健康检测包被允许通过被阻止的端口，同时环网管理者对健康检测包进行计时，保证环网正常运行。如果健康检测包没有在规定的时间内被收到，环管理者就认为网络断路，并且自动打开被阻止的端口。这样，即使网络断路，通信也可以继续进行。如果链路被修复了，环管理者会再次收到健康检测包，它就会关闭某个端口以防止环路的形成。 N-TRON交换机通过N-RING高速环管理协议可以很方便的监控环网运行情况。Figure 2 展示了N-TRON的N-RING管理页面，一个是运行正常的环网，一个是有故障的环网。故障用红色标记，它显示了发生故障的位置，在这个例子里，故障发生在交换机1的A2端口与交换机2的A2端口之间。

网络监控

N-TRON管理型交换机提供基于OPC的监控功能，它可以为每个端口提供40个不同的运行参数，为每个交换机提供10个不同的运行参数。OPC 服务器软件N-View既可以当做一个独立的监控软件使用，也可以集成到大多数基于Windows的HMI和SCADA系统里。具体例子见Figure 3。

交换机参数 在这些场合应用的交换机，不仅仅只是工作在封闭的IT环境里，它们会面临各种环境的挑战。在这种条件下，需要使用专门的可以在恶劣环境下工作的交换机。它们需要在这些环境条件下长时间稳定工作，以保证监控系统的稳定性。通常，以下环境和参数是保证稳定所必须考虑的 1．-40〬～80〬的运行温度 2. 200g的冲击 3． 50g的震动 4． 16KV ESD过压保护 5． 一百万小时无故障工作时间

应急通信站 Figure4是一个应急通信站的应用例子，应急通信站通常用在公园，大学，商业中心或政府机构，用来报警或请求医疗救助。这个系统使用24V直流电提供电源，以防止断电。这个应急通信站包括：

1． 带快速环网管理功能和OPC监控的千兆管理型交换机

2． 一个带实时时钟的MODBUS TCP/IP 远程输入输出模块。

3． 工安全人员使用的IP内部应急通信设备

4． IP摄像头

5． IEEE 802.11 a,b,d,n无线接入点，提供无线接入服务

6． 供应急通信站照明的LED灯

7． 警报器和应急照明灯

8． 报警按钮，用来通知安全人员

9． 24V直流电源

10．直流电源和12V电池充电器

11．12V可续充电的电池

应急站组网

Figure 5是一个单环的例子

巨环或多环网络

大地区覆盖或许需要多环方案。Figure 6展示了四个高速N-RING连到一个中心控制网络。这种类型的拓扑在实施前需要仔细的规划以保证所需带宽和有足够的IP地址分配，以及连接到无线接入的用户的数量。带宽问题可以通过减少每个系统内设备的数量或把系统切分，分别独自连接到监控站，服务器或路由器。在大型网络里，在一个子网内的IP地址可能会超过254个。这就需要使用V-LAN把覆盖区域划分成不同子网，这样IP地址可以在每个子网重复使用。N-TRON交换机的V-LAN功能可以使交换机的每个端口都成为一个独立的VLAN ID.

主控制室环网的交换机可以把整个网络分隔成不同的VLAN，在每个VLAN里重复使用IP地址。

其他协议 这些监控的应用要求声音和视频没有延迟，QoS可以赋予语音和视频包以优先权。 大部分IP摄像头和IP内部通信系统使用IGMP协议发出组播包，要求网络内交换机转发消息。N-TRON交换机可以自动地使用IGMP Snooping管理由这些设备产生的组播包。

DHCP服务器和Option 82 Relay交换机可以为连接在Relay 交换机某个端口的设备提供IP地址。这种IP地址分配机制可以使IP摄像头和IP内部通讯设备可更换，新替换的设备会被自动分配被替换的设备的IP地址。这个系统通过现场设备的IP进行通信，如果现场设备的IP地址发生变化，相关软件将不得不进行升级。如果使用DHCP 82 Relay交换机就可以避免这个问题，因为在DHCP 82下，IP地址被固定到Relay交换机的端口。如果要使用Option 82, 所有的现场设备都应该设置成DHCP Client.