基于3G網絡公交圖像監控應用方案

　　摘要：本文提供了一種基于WCDAM 3G網絡的公交圖像監控系統原理和實現方案，簡要介紹了WCDMA技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于公交圖像監控的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
　　關鍵詞：WCDMA;3G；ROUTER；Internet；公交監控；
一．引言
　　近年來，圖像監控以其直觀、方便、信息內容豐富而被廣泛應用于許多重要場合，成為安全監控的主要手段。隨著計算機通信技術和網絡技術的快速發展，無線網絡技術已成為計算機網絡中一個至關重要的組成部分，它的應用領域也在飛速的擴大。由于遠程圖像監控系統實現了對遠程目標的監視、遙控等功能，從而為無人值守場合提供了新手段。3G技術的出現使成本合理、相對較低技術門檻無線數據傳輸技術在監控系統中實現現場到遠程監控中心的實時數據傳輸成為可能。 下面以WCDMA為例，介紹3G技術在公交圖像監控中的使用。本方案同樣適合于另外兩種3G網絡：CDMA2000 EV-DO和TD-SCDMA
二．WCDMA 技術簡介
　　WCDMA的發起者主要是歐洲和日本標準化組織和廠商，WCDMA繼承了第二代移動通信體制GSM標準化程度高和開放性好的特點，標準化進展順利。WCDMA在3G網絡建設上,中國聯通將在全國200個城市同步起步,所有的基站都配置HSDPA、HSUPA.HSDPA下行速率14.4MBPS,上行的速率可以達到5.76MBPS, “全國人口覆蓋在2011年可以達到75%,2G+3G網絡的覆蓋可以達到96%.”導頻輔助的相干解調方式；適應多種速率的傳輸，同時對多速率、多媒體的業務可通過改變擴頻比和多碼并行傳送的方式來實現；上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統的多址干擾，提高了系統容量，同時也降低了傳輸的功率； 隨著WCDMA 無線寬帶業務的不斷深入發展，除了個人用戶的普通上網應用外，行業用戶對利用WCDMA 組建專用虛擬網的需求也日益增加，統分體現WCDMA無線數據業務的優勢，向用戶提供差異性服務，切實滿足用戶的移動工作需求。聯通將VPDN與WCDMA無線上網技術結合起來，推出了基于WCDMA的VPDN業務。
　　通過這種業務方案，用戶可以組建基WCDMA的VPDN網，可以通過各種WCDMA業務設備入企業內部網絡，方便，安全地實現各種數據傳輸應用。
WCDMA數據傳輸的優點在于:
（1）速度快：上網速率最高可達到7.2Mbps的下行速率，5.76Mbps的上行速率。
（2）穩定性高：WCDMA系統切換時的基站覆蓋采用“單獨覆蓋—雙覆蓋—單獨覆蓋”。
（3）組網方便：不需要布線，設點，組網不受限制。
（4）保密性高：每次通信時共有4.4萬億種可能的排列，要想破解密碼或竊聽簡直不可
想象。
三．CDMA產品介紹
　　廈門才茂WCDMA 3G Router產品采用高性能的32位嵌入式處理器，集成了
WCDMA無線傳輸功能和TCP/IP網絡協議、路由功能于一體的新型無線移動通信網絡設
備。廣域網絡采用WCDMA，內部網絡采用標準100Base-T 和串口（包括RS232、RS485
等）連接等多種方式。由于設備同時具有RS232或以太網接口，因此設備可以同時用于
自身帶TCP/IP協議棧和不帶TCP/IP協議棧的場合。該產品支持語音通信、數據通信及短信收發功能。
1．工作原理
WCDMA 3G Router原理框圖如下：

2 產品特點
　　支持IS-95A/B 和CDMA2000 1xRTT 支持無線視頻監控和動態圖像傳輸 
　　采用高性能的AMR9 32位嵌入式處理器，可高速處理協議和大量數據 
　　內嵌標準的TCP/IP 協議棧，數據終端永遠在線 
　　多種協議轉換工作模式選擇，使用方便、靈活 
　　采用完備的防掉線機制，保證數據終端永遠在線 
　　WDT 看門狗設計，保持系統穩定 
　　智能型數據終端，上電即可進入數據傳輸狀態 
　　支持語音通信、數據通信及短信收發功能 
　　采用電磁兼容性設計、信號完整性設計及可靠性設計等方法,保證系統 的穩定 
　　外形美觀，具有通風、抗震、耐腐蝕和防EMI 等特點 
　　方便的系統配置和維護接口（ WEB 方式或RS-232 方式） 
　　支持操作系統Windows 9x/ME/NT/2000/XP Linux Unix
四．系統組網方案
　　公交車輛是城市交通的大動脈，連結著千家萬戶，關系著幾乎每一個人。車輛運營是否正常？在有故障或意外發生后調度中心如何快速擬制方案進行調度？如何能讓每位乘客及早知道每班車的到達時刻并動態知道其變化？是城市公交提高運營效率和服務質量及水平所必須考慮的問題。結合用戶的需求以及產品實際的應用經驗，廈門桑榮科技有限公司制作了基于CDMA網絡的視頻傳輸方案，便于用戶快速搭建視頻監控平臺。 本系統由帶系統軟件的主站，廈門才茂WCDMA Router 傳輸終端，圖像采集設備，控制板等設備組成。
（一） 系統拓撲結構

　　監控中心采用Internet接入,其接入方式有多種方式，根據客戶網絡安全的特殊要求，基于CDMA網絡的數據傳輸方案，采用了專線VPDN安全措施，主要包括：
 通過一條2M專線接入聯通公司CDMA網絡，雙方互聯路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在聯通認證路由器與用戶認證路由器之間建立加密隧道。
 為客戶分配專用的VPDN，普通用戶不能進入該VPDN。只有CDMA專網卡才能進入該
VPDN網絡，防止其他非法用戶的進入。
 用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在VPN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
 用戶在內部建立DHCP服務器（或在VPN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
 端到端加密：移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
 雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

（二） 系統的實現
　　1 終端部分
　　圖像采集終端部分由攝像頭、視頻圖象處理器DVR、控制設備和廈門才茂WCDMA Router 組成。攝像頭負責采集圖像數據并由DVR進行編碼處理，把編碼后的數據通過廈門才茂WCDMA Router 傳送到遠程監控中心。
　　2 CDMA 傳輸部分
　　DVR采集到圖像數據信息后，要通過Internet把數據發送到監控中心。而系統中完成DVR與Internet網通訊工作的就是廈門才茂WCDMA Router和CDMA網絡。廈門才茂WCDMA Router是目前國內唯一采用 ARM9處理作為系統平臺的無線路由器，最大限度地提高系統的吞吐量，使視頻監控圖象更加流暢。同時考慮到安全性的問題，設備支持VPN隧道，固定IP撥號，雙向認證的功能，充分保證系統的安全性和穩定性。 設備采用WEB配置的方式，用戶只需一些簡單的參數設置便可投入系統穩定運行。
（三） 系統功能
　　公交圖像監控系統主要分三方面：狀態監視、車輛定位和信息服務
　　1．狀態監控： 上下客數：記錄每個站點上下乘客數量。 行駛資料：記錄發動機信號，行駛速度、開關車門、剎車信息等。 圖像監控：記錄車輛內外情況圖片，若附加上錄像記錄設備，可對車內進行錄像。
　　2．車輛定位： 實時位置：通過車載設備中GPS模塊，實時取得車輛當前位置信息。 線路狀態：監控車輛在線路上的行駛狀況，實時提示駕駛員按線路和時間表行駛。
　　3．信息服務：自動播放各種信息，例如：換乘信息，天氣，路況，廣告信息等。

五．結束語
　　隨著生產管理水平的不斷提高，遠程圖像監控系統得到了廣泛的應用，也越來越成熟，而且正朝著網絡化、智能化的方向發展。采用WCDMA無線傳輸數據通訊方法解決了遠程監控系統的通訊問題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優越性。由于傳送的是圖像數據，數據量大且較為頻繁，可選擇不限量使用的商務套餐較為經濟。我們在實驗室構建了該無線圖像監控系統，獲得了理想的效果。而且，隨著WCDMA網絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，WCDMA的應用領域也會越來越廣闊。本文介紹的WCDMA無線傳輸系統可推廣至各種金融、電力、環保、交通等行業應用當中去。