第一部分 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(mén)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，是國(guó)際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)制式中最小的。

（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(tīng)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)建立專用數(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，目前使用最廣泛的是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(mén)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，F3623 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：傳輸終端采用廈門(mén)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(kāi)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)，最終到達(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，從而方便指定行車幾乎和配車排班業(yè)務(wù)的開(kāi)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領(lǐng)導(dǎo)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)唯一采用 ARM9處理作為系統(tǒng)平臺(tái)的工業(yè)無(wú)線路由器，最大限度地提高系統(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(mén)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)目煽啃浴?/span>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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)車門(mén)、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(huà)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)無(wú)法比擬的功能和特點(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，完全符合移動(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(mén)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、公安、消防武警現(xiàn)場(chǎng)指揮和勘探，以及水利防汛、道路搶險(xiǎn)、城管督察等緊急應(yīng)急指揮系統(tǒng)。