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摘要：本文提供了一種基于WCDAM 3G網(wǎng)絡(luò)的公交圖像監(jiān)控系統(tǒng)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡要介紹了WCDMA技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無線傳輸應(yīng)用于公交圖像監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：WCDMA;3G路由器；3G ROUTER；Internet；公交監(jiān)控；CDMA路由器 GPRS路由器
一．引言
近年來，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)了對遠(yuǎn)程目標(biāo)的監(jiān)視、遙控等功能，從而為無人值守場合提供了新手段。3G技術(shù)的出現(xiàn)使成本合理、相對較低技術(shù)門檻無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸成為可能。
下面以WCDMA為例，介紹3G技術(shù)在公交圖像監(jiān)控中的使用。本方案同樣適合于另外兩種3G網(wǎng)絡(luò)：CDMA2000 EV-DO和TD-SCDMA
二．WCDMA 技術(shù)簡介
WCDMA的發(fā)起者主要是歐洲和日本標(biāo)準(zhǔn)化組織和廠商，WCDMA繼承了第二代移動(dòng)通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利。WCDMA在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上,中國聯(lián)通將在全國200個(gè)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(dá)到5.76MBPS, “全國人口覆蓋在2011年可以達(dá)到75%,2G+3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋可以達(dá)到96%.”導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)方式；適應(yīng)多種速率的傳輸，同時(shí)對多速率、多媒體的業(yè)務(wù)可通過改變擴(kuò)頻比和多碼并行傳送的方式來實(shí)現(xiàn)；上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干擾，提高了系統(tǒng)容量，同時(shí)也降低了傳輸?shù)墓β剩?
隨著WCDMA 無線寬帶業(yè)務(wù)的不斷深入發(fā)展，除了個(gè)人用戶的普通上網(wǎng)應(yīng)用外，行業(yè)用戶對利用WCDMA 組建專用虛擬網(wǎng)的需求也日益增加，統(tǒng)分體現(xiàn)WCDMA無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢，向用戶提供差異性服務(wù)，切實(shí)滿足用戶的移動(dòng)工作需求。聯(lián)通將VPDN與WCDMA無線上網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，推出了基于WCDMA的VPDN業(yè)務(wù)。
通過這種業(yè)務(wù)方案，用戶可以組建基WCDMA的VPDN網(wǎng)，可以通過各種WCDMA業(yè)務(wù)設(shè)備入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，方便，安全地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。
WCDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于:
（1）速度快：上網(wǎng)速率最高可達(dá)到7.2Mbps的下行速率，5.76Mbps的上行速率。
（2）穩(wěn)定性高：WCDMA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：每次通信時(shí)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(chǎn)品介紹
廈門才茂WCDMA 3G Router產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)協(xié)議、路由功能于一體的新型無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。廣域網(wǎng)絡(luò)采用WCDMA，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)100Base-T 和串口（包括RS232、RS485 等）連接等多種方式。由于設(shè)備同時(shí)具有RS232或以太網(wǎng)接口，因此設(shè)備可以同時(shí)用于自身帶TCP/IP協(xié)議棧和不帶TCP/IP協(xié)議棧的場合。該產(chǎn)品支持語音通信、數(shù)據(jù)通信及短信收發(fā)功能。
1．工作原理
WCDMA 3G Router原理框圖如下：
2 產(chǎn)品特點(diǎn)
*;支持IS-95A/B 和CDMA2000 1xRTT
*;支持無線視頻監(jiān)控和動(dòng)態(tài)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(xié)議和大量數(shù)據(jù)
*;內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP 協(xié)議棧，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線
*;多種協(xié)議轉(zhuǎn)換工作模式選擇，使用方便、靈活
*;采用完備的防掉線機(jī)制，保證數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線
*;WDT 看門狗設(shè)計(jì)，保持系統(tǒng)穩(wěn)定
*;智能型數(shù)據(jù)終端，上電即可進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)
*;支持語音通信、數(shù)據(jù)通信及短信收發(fā)功能
*;采用電磁兼容性設(shè)計(jì)、信號完整性設(shè)計(jì)及可靠性設(shè)計(jì)等方法,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定
*;外形美觀，具有通風(fēng)、抗震、耐腐蝕和防EMI 等特點(diǎn)
*;方便的系統(tǒng)配置和維護(hù)接口（ WEB 方式或RS-232 方式）
*;支持操作系統(tǒng)Windows 9x/ME/NT/2000/XP Linux Unix
四．系統(tǒng)組網(wǎng)方案
公交車輛是城市交通的大動(dòng)脈，連結(jié)著千家萬戶，關(guān)系著幾乎每一個(gè)人。車輛運(yùn)營是否正常？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)營效率和服務(wù)質(zhì)量及水平所必須考慮的問題。結(jié)合用戶的需求以及產(chǎn)品實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，廈門桑榮科技有限公司制作了基于CDMA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)。
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站，廈門才茂WCDMA Router 傳輸終端，圖像采集設(shè)備，控制板等設(shè)備組成。
（一） 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
監(jiān)控中心采用Internet接入,其接入方式有多種方式，根據(jù)客戶網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)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(lián)通公司CDMA網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在聯(lián)通認(rèn)證路由器與用戶認(rèn)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(jìn)入該VPDN。只有CDMA專網(wǎng)卡才能進(jìn)入該
VPDN網(wǎng)絡(luò)，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
*; 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在VPN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
*; 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在VPN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
*; 端到端加密：移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。
*; 雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。
（二） 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
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(shè)備和廈門才茂WCDMA Router 組成。攝像頭負(fù)責(zé)采集圖像數(shù)據(jù)并由DVR進(jìn)行編碼處理，把編碼后的數(shù)據(jù)通過廈門才茂WCDMA Router 傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
2 CDMA 傳輸部分
DVR采集到圖像數(shù)據(jù)信息后，要通過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)通訊工作的就是廈門才茂WCDMA Router和CDMA網(wǎng)絡(luò)。廈門才茂WCDMA Router是目前國內(nèi)唯一采用 ARM9處理作為系統(tǒng)平臺(tái)的無線路由器，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。同時(shí)考慮到安全性的問題，設(shè)備支持VPN隧道，固定IP撥號，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配置的方式，用戶只需一些簡單的參數(shù)設(shè)置便可投入系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
（三） 系統(tǒng)功能
公交圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要分三方面：狀態(tài)監(jiān)視、車輛定位和信息服務(wù)
1．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，行駛速度、開關(guān)車門、剎車信息等。
圖像監(jiān)控：記錄車輛內(nèi)外情況圖片，若附加上錄像記錄設(shè)備，可對車內(nèi)進(jìn)行錄像。
2．車輛定位：
實(shí)時(shí)位置：通過車載設(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。
3．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。
五．結(jié)束語
隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高，遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，也越來越成熟，而且正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。采用WCDMA無線傳輸數(shù)據(jù)通訊方法解決了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊問題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于傳送的是圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大且較為頻繁，可選擇不限量使用的商務(wù)套餐較為經(jīng)濟(jì)。我們在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了該無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)，獲得了理想的效果。而且，隨著WCDMA網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，WCDMA的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來越廣闊。本文介紹的WCDMA無線傳輸系統(tǒng)可推廣至各種金融、電力、環(huán)保、交通等行業(yè)應(yīng)用當(dāng)中去。
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