摘要：本文提出了一種基于EDGE 的無線圖像傳輸系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了EDGE 技術的基本知識，描述了GEDE無線傳輸應用于遠程圖像監(jiān)控的實現(xiàn)方法。通過在實驗室構建了該無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)，獲得了理想的效果.
關鍵詞： EDGE；EDGE 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、信息內容豐富而被廣泛應用于許多重要場合，成為安全監(jiān)控的主要手段。隨著計算機通信技術和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡技術已成為計算機網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對遠程目標的監(jiān)視、遙控等功能，從而為無人值守場合提供了新手段。EDGE技術的出現(xiàn)使成本合理、相對較低技術門檻無線數(shù)據(jù)傳輸技術在監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)現(xiàn)場到遠程監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)傳輸成為可能。
一 EDGE 技術簡介
增強數(shù)據(jù)率GSM演進（EnhancedDataratesfor GSM Evolution，縮寫：EDGE)， 是一種數(shù)字移動電話技術，作為一個2G和2.5G (GPRS)的延伸，有時被稱為2.75G。這項技術工作在TDMA和GSM網(wǎng)絡中。EDGE (通常又稱為：EGPRS)是GPRS的擴展，可以工作在任何已經(jīng)部署GPRS的網(wǎng)絡上。
EDGE的特點：
信息社會的到來對通信手段提出了越來越高的要求，EDGE技術是應運而生的提供了一種在現(xiàn)在的頻段中提供第三代業(yè)務的演進方法，與以前通信系統(tǒng)相比有較多的優(yōu)點，主要概括為以下幾方面：
1、系統(tǒng)操作更加靈活。
該技術采用了更加靈活的系統(tǒng)操作方式，具體包括為：支持基站間的異步操作；支持自適應天線陣技術與多用戶檢測的技術；支持非平衡頻帶下采用時分雙工的模式，采用單信元頻率復用等；
2、數(shù)據(jù)傳輸方式多樣。
該技術可以同時支持分組交換和電路交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，EDGE支持的分組數(shù)據(jù)服務可以實現(xiàn)每時隙高達11.2kbps～69.2kbps的速率，EDGE可以用28.8kbps的速率支持電路交換服務；
3、支持高速分組接入。
該技術采用了八進制移相鍵控（8PSK）調制，在移動環(huán)境中可以穩(wěn)定達到384kbps，在靜止環(huán)境中甚至可以達到2Mbps，基本上能夠滿足各種無線應用的需求；該技術同時還支持一條連線上傳輸多條并行業(yè)務；支持高速率的分組接入；
4、通信系統(tǒng)性能更好。
該技術包括更大的系統(tǒng)容量和更大的覆蓋區(qū)域，且可以從第二代系統(tǒng)逐步演進；EDGE中采用快速功率控制技術，使發(fā)射機的發(fā)射功率總是處于最小的水平，從而減少了多址干擾，增強了穩(wěn)定性能；
5、支持對稱和非對稱傳輸。
該技術支持對稱和非對稱兩種數(shù)據(jù)傳輸，這對于移動設備上網(wǎng)是非常重要的一個特性，比如在EDGE系統(tǒng)中，用戶可以在下行鏈路中采用比上行鏈路更高的速率；
6、有效降低運行和接入費用。
由于EDGE提供了一種比較靈活的系統(tǒng)操作方式，因此相對其他技術來說，部署起來就容易迅速得多；我們可利用現(xiàn)有的GSM和IDMA-136的基礎設施，并可以采用逐步引入的方法，這樣，我們就能夠有效地降低運行者和用戶的費用。
二 EDGE產(chǎn)品介紹
F3323 EDGE ROUTER采用高性能的工業(yè)級ARM9通信處理器，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動態(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)議路由轉發(fā)的無線路由網(wǎng)絡。本產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
工作原理
F3323 EDGE Router原理框圖如下：
1、 無線參數(shù)
1、支持GSM850/900/1800/1900MHz
2、Multislot Class 10
3、Mobile Station Slass B
4、Modulation and Coding Scheme MCS 1-9
2、 硬件系統(tǒng)
1) 工業(yè)級ARM9 CPU，主頻200M
2) FLASH：4MB（可擴展至16MB）
3) SDRAM：16MB（可擴展至64MB）
4) E2PROM：64KB
5) 接口：
1個10/100M以太網(wǎng)口
1個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”五個指示燈。
天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM/UIM卡接口：標準的抽屜式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
“Reset”復位按鈕，通過此按鈕，可將ROUTER的參數(shù)配置恢復為出廠值。
6) 供電：
外接電源：DC 12V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<400mA (12V)
待機電流：<30mA (12V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級EDGE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
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)
3、 軟件功能
1) 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、L2TP和IPSEC
2) 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
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，F(xiàn)TP等。
5) 支持動態(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) 支持動態(tài)DDNS
9) 支持DMZ主機
10) 支持路由轉發(fā)，同時也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理
11) 支持VPDN網(wǎng)絡
12) 方便的WEB配置，支持遠程WEB管理
13) 支持telnet管理，方便易用的控制臺shell交互環(huán)境
14) 支持多臺終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15) 支持多種無線撥號方式：自動分配，指定IP，指定本地對端IP
16) 支持作為PPP服務器，多種認證方式，支持雙向認證
17) 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調試功能
18) 支持串口本地軟件升級
19) 支持TFTP軟件遠程升級
20) 同時支持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(fā)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(tài)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(chǎn)品實際的應用經(jīng)驗，廈門四信科技通信科技有限公司制作了基于EDGE網(wǎng)絡的視頻傳輸方案，便于用戶快速搭建視頻監(jiān)控平臺。
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站，F(xiàn)3323 EDGE Router 傳輸終端，圖像采集設備，控制板等設備組成。
（一） 系統(tǒng)拓撲結構
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)絡安全的特殊要求，基于EDGE網(wǎng)絡的數(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專線接入移動公司EDGE網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立加密隧道。
Ø 為客戶分配專用的VPDN，普通用戶不能進入該VPDN。只有EDGE專網(wǎng)卡才能進入該
VPDN網(wǎng)絡，防止其他非法用戶的進入。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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(tǒng)的實現(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、控制設備和F3220 EDGE Router 組成。攝像頭負責采集圖像數(shù)據(jù)并由DVR進行編碼處理，把編碼后的數(shù)據(jù)通過F3323 EDGE Router 傳送到遠程監(jiān)控中心。
2 EDGE 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F3323 EDGE Router和EDGE網(wǎng)絡。F3323 EDGE Router 是目前國內唯一采用 ARM9處理作為系統(tǒng)平臺的無線路由器，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(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。 設備采用WEB配置的方式，用戶只需一些簡單的參數(shù)設置便可投入系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
（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
1．狀態(tài)監(jiān)控：
上下客數(shù)：記錄每個站點上下乘客數(shù)量。
行駛資料：記錄發(fā)動機信號，行駛速度、開關車門、剎車信息等。
圖像監(jiān)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(tài)：監(jiān)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。
四 結束語
隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高，遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應用，也越來越成熟，而且正朝著網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展。采用EDGE無線傳輸數(shù)據(jù)通訊方法解決了遠程監(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套餐較為經(jīng)濟。我們在實驗室構建了該無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)，獲得了理想的效果。而且，隨著EDGE網(wǎng)絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，EDGE的應用領域也會越來越廣闊。本文介紹的EDGE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)應用當中去。
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