基于3G 4G网络公交图像监控应用方案

一．引言

近年来，图像监控以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多重要场合，成为安全监控的主要手段。随着计算机通信技术和网络技术的快速发展，无线网络技术已成为计算机网络中一个至关重要的组成部分，它的应用领域也在飞速的扩大。由于远程图像监控系统实现了对远程目标的监视、遥控等功能，从而为无人值守场合提供了新手段。3G技术的出现使成本合理、相对较低技术门槛无线数据传输技术在监控系统中实现现场到远程监控中心的实时数据传输成为可能。

下面以WCDMA为例，介绍3G/4G无线技术在公交图像监控中的使用。本方案同样适合于另外两种3G/4G无线网络。

二．WCDMA 技术简介

WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利。WCDMA在3G网络建设上,中国联通将在全国200个城市同步起步,所有的基站都配置HSDPA、HSUPA.HSDPA下行速率14.4MBPS,上行的速率可以达到5.76MBPS, “全国人口覆盖在2011年可以达到75%,2G 3G网络的覆盖可以达到96%.”导频辅助的相干解调方式；适应多种速率的传输，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比和多码并行传送的方式来实现；上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高了系统容量，同时也降低了传输的功率；

随着WCDMA 无线宽带业务的不断深入发展，除了个人用户的普通上网应用外，行业用户对利用WCDMA 组建专用虚拟网的需求也日益增加，统分体现WCDMA无线数据业务的优势，向用户提供差异性服务，切实满足用户的移动工作需求。联通将VPDN与WCDMA无线上网技术结合起来，推出了基于WCDMA的VPDN业务。

通过这种业务方案，用户可以组建基WCDMA的VPDN网，可以通过各种WCDMA业务设备入企业内部网络，方便，安全地实现各种数据传输应用。

WCDMA数据传输的优点在于:

（1）速度快：上网速率最高可达到7.2Mbps的下行速率，5.76Mbps的上行速率。

（2）稳定性高：WCDMA系统切换时的基站覆盖采用“单独覆盖—双覆盖—单独覆盖”。

（3）组网方便：不需要布线，设点，组网不受限制。

（4）保密性高：每次通信时共有4.4万亿种可能的排列，要想破解密码或窃听简直不可想象。

三．CDMA产品介绍

厦门才茂WCDMA 3G/4G Router产品采用高性能的32位嵌入式处理器，集成了WCDMA无线传输功能和TCP/IP网络协议、路由功能于一体的新型无线移动通信网络设备。广域网络采用WCDMA，内部网络采用标准100Base-T 和串口（包括RS232、RS485 等）连接等多种方式。由于设备同时具有RS232或以太网接口，因此设备可以同时用于自身带TCP/IP协议栈和不带TCP/IP协议栈的场合。该产品支持语音通信、数据通信及短信收发功能。

工作原理框图如下：

四．系统组网方案

公交车辆是城市交通的大动脉，连结着千家万户，关系着几乎每一个人。车辆运营是否正常？在有故障或意外发生后调度中心如何快速拟制方案进行调度？如何能让每位乘客及早知道每班车的到达时刻并动态知道其变化？是城市公交提高运营效率和服务质量及水平所必须考虑的问题。结合用户的需求以及产品实际的应用经验，厦门桑荣科技有限公司制作了基于CDMA网络的视频传输方案，便于用户快速搭建视频监控平台。

本系统由带系统软件的主站，厦门才茂WCDMA Router 传输终端，图像采集设备，控制板等设备组成。

（一） 系统拓扑结构

监控中心采用Internet接入,其接入方式有多种方式，根据客户网络安全的特殊要求，基于CDMA网络的数据传输方案，采用了专线VPDN安全措施，主要包括：

� 通过一条2M专线接入联通公司CDMA网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接，在联通认证路由器与用户认证路由器之间建立加密隧道。

� 为客户分配专用的VPDN，普通用户不能进入该VPDN。只有CDMA专网卡才能进入该

VPDN网络，防止其他非法用户的进入。

� 用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在VPN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。

� 用户在内部建立DHCP服务器（或在VPN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。

� 端到端加密：移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

� 双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

（二） 系统的实现

1  终端部分

图像采集终端部分由摄像头、视频图象处理器DVR、控制设备和厦门才茂WCDMA Router 组成。摄像头负责采集图像数据并由DVR进行编码处理，把编码后的数据通过厦门才茂WCDMA Router 传送到远程监控中心。

2  CDMA 传输部分

  DVR采集到图像数据信息后，要通过Internet把数据发送到监控中心。而系统中完成DVR与Internet网通讯工作的就是厦门才茂WCDMA Router和CDMA网络。厦门才茂WCDMA Router是目前国内唯一采用 ARM9处理作为系统平台的无线路由器，最大限度地提高系统的吞吐量，使视频监控图象更加流畅。同时考虑到安全性的问题，设备支持VPN隧道，固定IP拨号，双向认证的功能，充分保证系统的安全性和稳定性。 设备采用WEB配置的方式，用户只需一些简单的参数设置便可投入系统稳定运行。

（三） 系统功能

公交图像监控系统主要分三方面：状态监视、车辆定位和信息服务

1．状态监控：

上下客数：记录每个站点上下乘客数量。

行驶资料：记录发动机信号，行驶速度、开关车门、剎车信息等。

图像监控：记录车辆内外情况图片，若附加上录像记录设备，可对车内进行录像。

2．车辆定位：

实时位置：通过车载设备中GPS模块，实时取得车辆当前位置信息。

线路状态：监控车辆在线路上的行驶状况，实时提示驾驶员按线路和时间表行驶。

3．信息服务：自动播放各种信息，例如：换乘信息，天气，路况，广告信息等。

五．结束语

随着生产管理水平的不断提高，远程图像监控系统得到了广泛的应用，也越来越成熟，而且正朝着网络化、智能化的方向发展。采用WCDMA无线传输数据通讯方法解决了远程监控系统的通讯问题，比起其它有线通讯方式有着不可比拟的优越性。由于传送的是图像数据，数据量大且较为频繁，可选择不限量使用的商务套餐较为经济。我们在实验室构建了该无线图像监控系统，获得了理想的效果。而且，随着WCDMA网络的逐渐完善和应用技术的不断成熟，WCDMA的应用领域也会越来越广阔。本文介绍的WCDMA无线传输系统可推广至各种金融、电力、环保、交通等行业应用当中去。