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摘要：本文提出了一種基于CDMA 的無線圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識(shí)，描述了CDMA 線傳輸應(yīng)用于遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法。通過在實(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.
關(guān)鍵詞： CDMA；CDMA Ruter；Internet；VPN; 圖像監(jiān)控；監(jiān)控系統(tǒng)
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(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。
一 CDMA 技術(shù)簡(jiǎn)介
CDMA是(Code Division Multiple Access)即碼分多址技術(shù),是近年來用于數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信的一種先進(jìn)的無線擴(kuò)頻通信技術(shù)。
隨著CDMA1X 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(duì)利用CDMA1X 組建專用虛擬網(wǎng)的需求也日益增加，統(tǒng)分體現(xiàn)CDMA1X 無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)，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CDMA1X 無線上網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，推出了基于CDMA1X的VPDN業(yè)務(wù)。
通過這種業(yè)務(wù)方案，用戶可以組建基于CDMA1X的VPDN網(wǎng)，可以通過各種CDMA1X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。
CDMA1X數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于:
（1）速度快：CDMA1X的上網(wǎng)速率最高可達(dá)到153.6Kbps 能夠提供平均30Kbps的上行速率，70Kbps的下行速率。
（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：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(jiǎn)直不可想象。
二 CDMA產(chǎn)品介紹
F3220 CDMA ROUTER采用高性能的工業(yè)級(jí)ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由，PPP server及PPP client，VPN（包括PPTP和IPSEC）,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機(jī)等功能。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)的無線路由網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
工作原理
F3220 CDMA Router原理框圖如下：
RS232接口模塊
10/100M以太網(wǎng)接口模塊 |
1、 無線參數(shù)
1) 支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT無線網(wǎng)絡(luò)
2) 支持13K QCELP音頻編解碼
2、 硬件系統(tǒng)
1) 工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，主頻200M
2) FLASH：4MB（可擴(kuò)展至16MB）
3) SDRAM：16MB（可擴(kuò)展至64MB）
4) E2PROM：64KB
5) 接口：
1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口
1個(gè)RS232串口。（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485），串口速率110~230400bits/s
指示燈：具有“Power”、“Online”、“Alarm”、“System”、“Link/ACT”五個(gè)指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM/UIM卡接口：標(biāo)準(zhǔn)的抽屜式用戶卡接口（3V/5V）。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
“Reset”復(fù)位按鈕，通過此按鈕，可將ROUTER的參數(shù)配置恢復(fù)為出廠值。
6) 供電：
外接電源：DC 9V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<450mA (9V)
待機(jī)電流：<35mA (9V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)CDMA無線模塊
8) 尺寸
外形尺寸：157x97x25 mm (不包括天線和安裝件)
9) 其他參數(shù)
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))
3、 軟件功能
1) 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP＋MPPE和IPSEC
2) 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
3) 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
4) 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。
5) 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
6) 支持DHCP 功能
7) 支持NAT功能，如SNAT，DNAT
8) 支持動(dòng)態(tài)DDNS
9) 支持DMZ主機(jī)
10) 支持路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理
11) 支持VPDN網(wǎng)絡(luò)
12) 方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
13) 支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
14) 支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15) 支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
16) 支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
17) 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
18) 支持串口本地軟件升級(jí)
19) 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
20) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
三 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(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，F3220 CDMA 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：
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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F3220 CDMA 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F3220 CDMA 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F3220 CDMA Router和CDMA網(wǎng)絡(luò)。F3220 CDMA Router 是目前國(guó)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(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。
（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(hào)，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(duì)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。
四 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CDMA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?cè)趯?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CDMA網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，CDMA的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來越廣闊。本文介紹的CDMA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。 , m 0pt 21pt; TEXT-INDENT: 21pt; LINE-HEIGHT: 150%">待機(jī)電流：<35mA (9V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)CDMA無線模塊
8) 尺寸
外形尺寸：157x97x25 mm (不包括天線和安裝件)
9) 其他參數(shù)
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))
3、 軟件功能
1) 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP＋MPPE和IPSEC
2) 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
3) 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
4) 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。
5) 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
6) 支持DHCP 功能
7) 支持NAT功能，如SNAT，DNAT
8) 支持動(dòng)態(tài)DDNS
9) 支持DMZ主機(jī)
10) 支持路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理
11) 支持VPDN網(wǎng)絡(luò)
12) 方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
13) 支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
14) 支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15) 支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
16) 支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
17) 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
18) 支持串口本地軟件升級(jí)
19) 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
20) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
三 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(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，F3220 CDMA 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：
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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F3220 CDMA 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F3220 CDMA 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F3220 CDMA Router和CDMA網(wǎng)絡(luò)。F3220 CDMA Router 是目前國(guó)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(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。
（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(hào)，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(duì)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。
四 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CDMA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?cè)趯?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CDMA網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，CDMA的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來越廣闊。本文介紹的CDMA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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