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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)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了CDMA 技術的基本知識，描述了CDMA 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： 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。CDMA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 CDMA 技術簡介
CDMA是(Code Division Multiple Access)即碼分多址技術,是近年來用于數(shù)字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術。
隨著CDMA1X 業(yè)務的不斷深入發(fā)展，除了個人用戶的普通上網(wǎng)應用外，行業(yè)用戶對利用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)務的優(yōu)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(lián)通將VPDN與CDMA1X 無線上網(wǎng)技術結合起來，推出了基于CDMA1X的VPDN業(yè)務。
通過這種業(yè)務方案，用戶可以組建基于CDMA1X的VPDN網(wǎng)，可以通過各種CDMA1X業(yè)務設備入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡，方便，安全地實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)傳輸應用。
CDMA1X數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點在于:
（1）速度快：CDMA1X的上網(wǎng)速率最高可達到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)切換時的基站覆蓋采用“單獨覆蓋—雙覆蓋—單獨覆蓋”。
（3）組網(wǎng)方便：不需要布線，設點，組網(wǎng)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。
二 CDMA產(chǎn)品介紹
F3220 CDMA 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(zhuǎn)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
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
2) 支持13K QCELP音頻編解碼
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（3V/5V）。
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 9V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<450mA (9V)
待機電流：<35mA (9V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級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＋MPPE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，FTP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(zhuǎn)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(diào)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(diào)度中心如何快速擬制方案進行調(diào)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(zhì)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CDMA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，F3220 CDMA 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CDMA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專線接入聯(lián)通公司CDMA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，在聯(lián)通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CDMA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(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在VPN路由器內(nèi)，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(nèi)部安全。
Ø 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在VPN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)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 CDMA 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F3220 CDMA Router 傳送到遠程監(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。F3220 CDMA Router 是目前國內(nèi)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(nèi)外情況圖片，若附加上錄像記錄設備，可對車內(nèi)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CDMA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CDMA網(wǎng)絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，CDMA的應用領域也會越來越廣闊。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)應用當中去。 , m 0pt 21pt; TEXT-INDENT: 21pt; LINE-HEIGHT: 150%">待機電流：<35mA (9V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級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＋MPPE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，FTP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(zhuǎn)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(diào)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(diào)度中心如何快速擬制方案進行調(diào)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(zhì)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CDMA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，F3220 CDMA 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CDMA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專線接入聯(lián)通公司CDMA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，在聯(lián)通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CDMA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(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在VPN路由器內(nèi)，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(nèi)部安全。
Ø 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在VPN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)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 CDMA 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F3220 CDMA Router 傳送到遠程監(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。F3220 CDMA Router 是目前國內(nèi)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(nèi)外情況圖片，若附加上錄像記錄設備，可對車內(nèi)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CDMA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CDMA網(wǎng)絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，CDMA的應用領域也會越來越廣闊。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)應用當中去。
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