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      基于EVDO和VPN的公交圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

      2012年07月17日 17:27:15人氣:1172來(lái)源:廈門四信通信科技有限公司

      *部分 概述
      1. 引言
      近年來(lái),圖像監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛應(yīng)用于許多重要場(chǎng)合,成為安全監(jiān)控的主要手段。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分,它的應(yīng)用領(lǐng)域也在飛速的擴(kuò)大。由于遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)程目標(biāo)的監(jiān)視、遙控等功能,從而為無(wú)人值守場(chǎng)合提供了新手段。CDMA技術(shù)的出現(xiàn)使成本合理、相對(duì)較低技術(shù)門檻無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸成為可能。


      2. CDMA EVDO
      EVDO其全稱為:CDMA2000 1xEV-DO,是3G標(biāo)準(zhǔn)之一, 并已具備商用化條件。
      EV-DO是一種針對(duì)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化的、高頻譜利用率的CDMA無(wú)線通信技術(shù),可在1.25MHz帶寬內(nèi)提供峰值速率達(dá)2.4Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。


      CDMA evdo 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于:
      (1)速度快:RA版理論值是下載3.1M速率,上傳1.8M速率,在實(shí)際應(yīng)用中一般能達(dá)到800Kbps左右,而且在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是TD_SCDMA,WCDMA,CDMA-EVDOA三種網(wǎng)絡(luò)制式中zui小的。
      (2)穩(wěn)定性高:CDMA系統(tǒng)切換時(shí)的基站覆蓋采用“單獨(dú)覆蓋—雙覆蓋—單獨(dú)覆蓋”。
      (3)組網(wǎng)方便:不需要布線,設(shè)點(diǎn),組網(wǎng)不受限制。
      (4)保密性高:CDMA技術(shù)源于美國(guó)軍事通信領(lǐng)域;每次通信時(shí)共有4.4萬(wàn)億種可能的排列,要想破解密碼或竊聽簡(jiǎn)直不可想象。


      3.VPDN技術(shù)
      VPN的基本原理是利用隧道技術(shù),把VPN報(bào)文封裝在隧道中,利用VPN骨干網(wǎng)建立數(shù)據(jù)傳輸通道,實(shí)現(xiàn)報(bào)文的透明傳輸。VPDN,基于撥號(hào)的VPN,VPDN隧道協(xié)議包括為PPTP、L2F和L2TP三種,目前使用zui廣泛的是L2TP 。
      L2TP協(xié)議是由IETF起草,微軟、Ascend、Cisco、3COM等公司參予制定的二層隧道協(xié)議,它結(jié)合了PPTP和L2F兩種二層隧道協(xié)議的優(yōu)點(diǎn),為眾多公司所接受,已經(jīng)成為IETF有關(guān)2層通道協(xié)議的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。使用L2TP,可以方便的構(gòu)建VPDN(Virtual Private Dial Network)。


      L2TP協(xié)議特點(diǎn)
      1. 靈活的身份驗(yàn)證機(jī)制以及高度的安全性,L2TP本身并不保證連接的安全性,但它可利用PPP提供的認(rèn)證(如CHAP、PAP),因此具有PPP的所有安全特性??筛鶕?jù)特定的網(wǎng)絡(luò)安全要求,在L2TP之上采用通道加密技術(shù)、端對(duì)端數(shù)據(jù)加密或應(yīng)用層數(shù)據(jù)加密等方案來(lái)提高安全性。
      2. 多協(xié)議傳輸:L2TP傳輸PPP數(shù)據(jù)包,可以在PPP數(shù)據(jù)包內(nèi)封裝多種協(xié)議。
      3. 支持RADIUS服務(wù)器的認(rèn)證:LAC端支持將用戶名和密碼發(fā)往RADIUS服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證,由RADIUS服務(wù)器負(fù)責(zé)接收用戶的認(rèn)證請(qǐng)求,完成認(rèn)證。
      4. 支持內(nèi)部地址分配:LNS可放置于企業(yè)網(wǎng)的防火墻之后,對(duì)遠(yuǎn)端用戶地址進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配和管理,并支持私有地址應(yīng)用。
      5. 網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)的靈活性
      6. 可靠性


      3.系統(tǒng)簡(jiǎn)介
      公交車輛是城市交通的大動(dòng)脈,連結(jié)著千家萬(wàn)戶,關(guān)系著幾乎每一個(gè)人。車輛運(yùn)營(yíng)是否正常?在有故障或意外發(fā)生后調(diào)度中心如何快速擬制方案進(jìn)行調(diào)度?如何能讓每位乘客及早知道每班車的到達(dá)時(shí)刻并動(dòng)態(tài)知道其變化?是城市公交提高運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量及水平所必須考慮的問(wèn)題。結(jié)合用戶的需求以及產(chǎn)品實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),廈門四信科技通信科技有限公司制作了基于CDMAEVDO網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸方案,便于用戶快速搭建視頻監(jiān)控平臺(tái)。


      第二部分 項(xiàng)目分析
      本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站,F(xiàn)3623 EVDO Router 傳輸終端,視頻服務(wù)器DVR,攝像頭,控制設(shè)備等設(shè)備組成。

      2.1系統(tǒng)組成
      2.1.1 控制設(shè)備:能把每次進(jìn)站的考勤數(shù)據(jù)和每一趟車的車的運(yùn)行狀態(tài)匯總到中心管理站進(jìn)行分析處理。
      2.1.2 四信F3623(3g路由器):傳輸終端采用廈門四信的F3623,為用戶提供安全,高速,穩(wěn)定可靠,各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無(wú)線路由網(wǎng)絡(luò)。
      2.1.3 監(jiān)控中心:監(jiān)控中心負(fù)責(zé)給個(gè)傳輸終端提供VPN接入服務(wù),同時(shí)對(duì)音頻,視頻,狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分開處理,從而實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控,狀態(tài)監(jiān)視、車輛定位和信息服務(wù)等系統(tǒng)功能。
      2.2 系統(tǒng)總架構(gòu)
      該系統(tǒng)把公交車或列車上視頻攝像頭的圖像傳給視頻服務(wù)器DVR處理,DVR的視頻壓縮編碼模塊對(duì)其壓縮編碼,然后通過(guò)四信通信的3G的無(wú)線通訊終端F3623發(fā)射到運(yùn)營(yíng)商的evdo網(wǎng)絡(luò),zui終到達(dá)總部,實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送/接收、加解密、加解碼,鏈路的控制維護(hù)等功能。在本系統(tǒng)中,我們可以得到現(xiàn)場(chǎng)返回來(lái)的動(dòng)態(tài)圖像及車載終端其他數(shù)據(jù)信息,所有的數(shù)據(jù)都是通過(guò)VPN隧道傳輸過(guò)來(lái)的,安全性得到了有力的保證,同時(shí)DVR支持多種傳輸方式比如:實(shí)時(shí)傳輸,定時(shí)傳輸,觸發(fā)傳輸。
      2.3系統(tǒng)功能
      1.根據(jù)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)出各個(gè)時(shí)段,各個(gè)車次,各個(gè)路段的車載量,從而方便行車幾乎和配車排班業(yè)務(wù)的開展。行車計(jì)劃與配車排班業(yè)務(wù)完成公交車輛復(fù)雜生產(chǎn)計(jì)劃的制定和日常配車排班的管理,在行車計(jì)劃的制定過(guò)程中,進(jìn)行了算法和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化,使該功能適應(yīng)于廣泛的公車用戶。
      2.監(jiān)控調(diào)度指揮業(yè)務(wù)完成現(xiàn)場(chǎng)的車輛運(yùn)行狀況的監(jiān)控,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜多變的情況實(shí)時(shí)的調(diào)整車輛運(yùn)行指標(biāo),提高運(yùn)行計(jì)劃的完成率,避免因事后調(diào)度而導(dǎo)致的生產(chǎn)效率低下。
      3.決策分析業(yè)務(wù)就是對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、抽象、整理、統(tǒng)計(jì)等發(fā)掘工作以報(bào)表的形式向公司的決策*層從多角度,多方位提供公司的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)分析數(shù)據(jù)。
      4.數(shù)據(jù)交換系統(tǒng):數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是在ACE的基礎(chǔ)上,結(jié)合公交監(jiān)控實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)要求較高的特點(diǎn),在滿足數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)路由的功能基礎(chǔ)上,建立了具有良好擴(kuò)展性的通訊協(xié)議平臺(tái),對(duì)大大減少系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)的工作量。
      5.報(bào)警功能:當(dāng)公交車上在運(yùn)行過(guò)程中,遇到了特殊的或者意外的情況,可以通過(guò)3G的方式把報(bào)警信息和視頻傳送回總部。總部對(duì)報(bào)警信息和視頻進(jìn)行分析,及時(shí)有效地采集各種措施。
      6.診斷功能:通過(guò)對(duì)車的各種運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)指標(biāo)的處理分析,再配合管理工程師的診斷,可以及時(shí)對(duì)車載系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷,確保車輛安全運(yùn)行。
      7.視頻監(jiān)控:實(shí)時(shí)的或者定時(shí)的視頻信息可以方便公車管理員對(duì)列車行駛狀態(tài)(人員數(shù),公車服務(wù)情況,公車治安等)進(jìn)行直觀的監(jiān)控并提供各種有效的,有力的各種依據(jù)。


      第三部分 項(xiàng)目架構(gòu)實(shí)施
      3.1 采集終端部分
      圖像采集終端部分由攝像頭、視頻圖象處理器DVR、各種車載控制設(shè)備。攝像頭負(fù)責(zé)采集視頻語(yǔ)音數(shù)據(jù),然后交由DVR進(jìn)行壓縮編碼處理,車載控制設(shè)備負(fù)責(zé)采集各種車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)。
      3.2 數(shù)據(jù)傳輸終端
      DVR采集到圖像數(shù)據(jù)信息后,要通過(guò)Internet把數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。而系統(tǒng)中完成DVR與Internet網(wǎng)通訊工作的就是四信的F3623 CDMA-EVDO Router和電信的EVDO網(wǎng)絡(luò)。F3623 CDMA-EVDO Router 是目前國(guó)內(nèi)*采用 ARM9處理作為系統(tǒng)平臺(tái)的工業(yè)無(wú)線路由器,zui大限度地提高系統(tǒng)的吞吐量,使視頻監(jiān)控圖象更加流暢。該傳輸設(shè)備具有多重看門狗,和在線保持機(jī)制,能夠確保設(shè)備穩(wěn)定,長(zhǎng)久地運(yùn)行,從而有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)考慮到安全性的問(wèn)題,設(shè)備支持VPN隧道,固定IP撥號(hào),雙向認(rèn)證的功能,充分保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。 設(shè)備采用WEB配置和CLI配置的方式,用戶只需一些簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置便可投入系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。F3623提供一個(gè)以太網(wǎng)口和一個(gè)串口,以太網(wǎng)口用來(lái)傳輸視頻語(yǔ)音數(shù)據(jù),串口用來(lái)傳輸車載控制設(shè)備的信息。
      3.3 數(shù)據(jù)中心軟件平臺(tái)構(gòu)建
      監(jiān)控中心架設(shè)有一臺(tái)VPN服務(wù)器,它負(fù)責(zé)各傳輸終端(F3623設(shè)備)提供VPN接入服務(wù);同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分開處理,圖像數(shù)據(jù)可以采用DVR提供商給的視頻監(jiān)控軟件,也可以根據(jù)他們的SDK進(jìn)行開發(fā);狀態(tài)信息根據(jù)四信提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)來(lái)開發(fā)各種數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件。該公車視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的任務(wù)主要分三方面:視頻監(jiān)控,狀態(tài)監(jiān)視、車輛定位和信息服務(wù)

      1.視頻監(jiān)控: 實(shí)時(shí)或定時(shí)地傳輸車載內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)
      2.狀態(tài)監(jiān)控:上下客數(shù):記錄每個(gè)站點(diǎn)上下乘客數(shù)量。行駛資料:記錄發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào),行駛速度、開關(guān)車門、剎車信息等。
      3.車輛定位:
      實(shí)時(shí)位置:通過(guò)車載設(shè)備中GPS模塊,實(shí)時(shí)取得車輛當(dāng)前位置信息。
      線路狀態(tài):監(jiān)控車輛在線路上的行駛狀況,實(shí)時(shí)提示駕駛員按線路和時(shí)間表行駛。
      4.信息服務(wù):自動(dòng)播放各種信息,例如:換乘信息,天氣,路況,廣告信息等。


      3.4 VPN通道的實(shí)現(xiàn)
       如下為VPN隧道實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,四信的WCDMA無(wú)線路由器作為VPN客戶端,主動(dòng)連接到VPN服務(wù)器。VPN服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證,認(rèn)證通過(guò)后,分配各種隧道地址給各個(gè)路由器。這樣現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)路由器和監(jiān)控中心的VPN服務(wù)器就組成了一個(gè)私有的安全的局域網(wǎng),局域網(wǎng)內(nèi)各臺(tái)設(shè)備就都可以互相通訊。
      依上圖為例,終端為192.168.1.10和192.168.1.11的視頻服務(wù)器,通過(guò)無(wú)線路由器和監(jiān)控中心建立的VPN通道后,分別獲得的隧道IP 200.200.200.6和200.200.200.5,而中心的隧道地址是200.200.200.1,所以三個(gè)隧道IP之間是可以直接互相訪問(wèn)的。如果我們?cè)诼酚善魃贤ㄟ^(guò)端口映射及服務(wù)器其它方面的設(shè)置也可達(dá)到直接訪問(wèn)終端IP 192.168.1.10和192.168.1.11觀看實(shí)時(shí)畫面。


      第四部分 總結(jié)
        隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高和3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展,在3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳輸視頻,音頻及數(shù)據(jù)成為一種趨勢(shì),車載無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有其他無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)*的功能和特點(diǎn),能夠保證車輛移動(dòng)過(guò)程的數(shù)據(jù)和音視頻的正常通信,*符合移動(dòng)通信的的嚴(yán)格要求,是全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的典型代表。廈門四信的無(wú)線傳輸系統(tǒng)的解決方案已廣泛用于公交車輛、長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛、貨運(yùn)車輛、特種車輛、*、消防*現(xiàn)場(chǎng)指揮和勘探,以及水利防汛、道路搶險(xiǎn)、*督察等緊急應(yīng)急指揮系統(tǒng)。

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