EVDO和VPN的公交图像监控系统解决方案

1. 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。CDMA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。

2. CDMA EVDO

   EVDO其全称为：CDMA2000 1xEV-DO，是国际3G标准之一, 并已具备商用化条件。

EV-DO是一种针对分组数据业务进行优化的、高频谱利用率的CDMA无线通信技术，可在1.25MHz带宽内提供峰值速率达2.4Mbps的高速数据传输服务。

CDMA evdo 数据传输的优点在于:

（1）速度快：RA版理论值是下载3.1M速率，上传1.8M速率，在实际应用中一般能达到800Kbps左右，而且在网络延时是TD_SCDMA，WCDMA，CDMA-EVDOA三种网络制式中最小的。

（2）稳定性高：CDMA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：CDMA技术源于美国军事通信领域；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。

3.VPDN技术

  VPN的基本原理是利用隧道技术，把VPN报文封装在隧道中，利用VPN骨干网建立专用数据传输通道，实现报文的透明传输。VPDN，基于拨号的VPN，VPDN隧道协议包括为PPTP、L2F和L2TP三种，目前使用最广泛的是L2TP 。

L2TP协议是由IETF起草，微软、Ascend、Cisco、3COM等公司参予制定的二层隧道协议，它结合了PPTP和L2F两种二层隧道协议的优点，为众多公司所接受，已经成为IETF有关2层通道协议的工业标准。使用L2TP，可以方便的构建VPDN（Virtual Private Dial Network）。

L2TP协议特点

1. 灵活的身份验证机制以及高度的安全性，L2TP本身并不保证连接的安全性，但它可利用PPP提供的认证（如CHAP、PAP），因此具有PPP的所有安全特性。可根据特定的网络安全要求，在L2TP之上采用通道加密技术、端对端数据加密或应用层数据加密等方案来提高安全性。

2. 多协议传输：L2TP传输PPP数据包，可以在PPP数据包内封装多种协议。

3. 支持RADIUS服务器的认证：LAC端支持将用户名和密码发往RADIUS服务器进行认证，由RADIUS服务器负责接收用户的认证请求，完成认证。

4. 支持内部地址分配：LNS可放置于企业网的防火墙之后，对远端用户地址进行动态分配和管理，并支持私有地址应用。

5. 网络计费的灵活性

6. 可靠性

3.系统简介

   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，深圳市德传技术有限公司制作了基于CDMAEVDO网络的视频传输方案，便于用户快速搭建视频监控平台。

第二部分 项目分析

   本系统由带系统软件的主站，R20 EVDO Router 传输终端，视频服务器DVR，摄像头，控制设备等设备组成。

2.1系统组成

2.1.1 控制设备：能把每次进站的考勤数据和每一趟车的车的运行状态汇总到中心管理站进行分析处理。

2.1.2 德传R20(3g路由器)：传输终端采用德传的R20，为用户提供安全，高速，稳定可靠，各种协议路由转发的无线路由网络。

2.1.３　监控中心：监控中心负责给个传输终端提供VPN接入服务，同时对音频，视频，状态数据进行分开处理，从而实现视频监控，状态监视、车辆定位和信息服务等系统功能。

2.2 系统总架构

该系统把公交车或列车上视频摄像头的图像传给视频服务器DVR处理，DVR的视频压缩编码模块对其压缩编码，然后通过德传的3G无线通讯终端R20发射到运营商的evdo网络，最终到达总部，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码，链路的控制维护等功能。在本系统中，我们可以得到现场返回来的动态图像及车载终端其他数据信息，所有的数据都是通过ＶＰＮ隧道传输过来的，安全性得到了有力的保证，同时ＤＶＲ支持多种传输方式比如：实时传输，定时传输，触发传输。

2.3系统功能

1.根据计费系统可以统计出各个时段，各个车次，各个路段的车载量，从而方便指定行车几乎和配车排班业务的开展。行车计划与配车排班业务完成公交车辆复杂生产计划的制定和日常配车排班的管理，在行车计划的制定过程中，进行了算法和实现进行了优化，使该功能适应于广泛的公车用户。

2.监控调度指挥业务完成现场的车辆运行状况的监控，并根据现场的复杂多变的情况实时的调整车辆运行指标，提高运行计划的完成率，避免因事后调度而导致的生产效率低下。

3.决策分析业务就是对这些原始数据进行分类、抽象、整理、统计等发掘工作以报表的形式向公司的决策领导层从多角度，多方位提供公司的营运状态分析数据。

4.数据交换系统：数据交换系统是在ACE的基础上，结合公交监控实时性数据要求较高的特点，在满足数据接入、数据解析、数据路由的功能基础上，建立了具有良好扩展性的通讯协议平台，对大大减少系统升级带来的工作量。

5.报警功能：当公交车上在运行过程中，遇到了特殊的或者意外的情况，可以通过3G的方式把报警信息和视频传送回总部。总部对报警信息和视频进行分析，及时有效地采集各种措施。

6.诊断功能：通过对车的各种运行状态和参数指标的处理分析，再配合管理工程师的诊断，可以及时对车载系统的故障进行诊断，确保车辆安全运行。

7.视频监控：实时的或者定时的视频信息可以方便公车管理员对列车行驶状态（人员数，公车服务情况，公车治安等）进行直观的监控并提供各种有效的，有力的各种依据。

第三部分 项目架构实施

3.1 采集终端部分

    图像采集终端部分由摄像头、视频图象处理器DVR、各种车载控制设备。摄像头负责采集视频语音数据，然后交由DVR进行压缩编码处理，车载控制设备负责采集各种车辆运行数据。

3.2 数据传输终端

    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网通讯工作的就是德传的R20 CDMA-EVDO Router和电信的EVDO网络。R20 CDMA-EVDO Router 是目前国内唯一采用 ARM9处理作为系统平台的工业无线路由器，最大限度地提高系统的吞吐量，使视频监控图象更加流畅。该传输设备具有多重看门狗，和在线保持机制，能够确保设备稳定，长久地运行，从而有效保证数据传输的可靠性。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配置和CLI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。R20提供一个以太网口和一个串口，以太网口用来传输视频语音数据，串口用来传输车载控制设备的信息。

3.3 数据中心软件平台构建

   监控中心架设有一台ＶＰＮ服务器，它负责各传输终端（R20设备）提供ＶＰＮ接入服务；同时监控中心对各种数据进行分开处理，图像数据可以采用ＤＶＲ提供商给的视频监控软件，也可以根据他们的ＳＤＫ进行开发；状态信息根据德传提供的动态链接库来开发各种数据监控软件。该公车视频监控系统监控的任务主要分三方面：视频监控，状态监视、车辆定位和信息服务

1.视频监控： 实时或定时地传输车载内的视频数据

2.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。

3.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。

4.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。

3.4 ＶＰＮ通道的实现

　如下为VPN隧道实现的网络结构图，德传的WCDMA无线路由器作为VPN客户端，主动连接到VPN服务器。VPN服务器对其进行认证，认证通过后，分配各种隧道地址给各个路由器。这样现场的各个路由器和监控中心的VPN服务器就组成了一个私有的安全的局域网，局域网内各台设备就都可以互相通讯。

  依上图为例，终端为192.168.1.10和192.168.1.11的视频服务器，通过无线路由器和监控中心建立的VPN通道后，分别获得的隧道IP 200.200.200.6和200.200.200.5，而中心的隧道地址是200.200.200.1，所以三个隧道IP之间是可以直接互相访问的。如果我们在路由器上通过端口映射及服务器其它方面的设置也可达到直接访问终端IP 192.168.1.10和192.168.1.11观看实时画面。

第四部分 总结

　 随着生产管理水平的不断提高和3G无线网络技术和数字视频压缩技术的发展，在3G无线网络上传输视频，音频及数据成为一种趋势，车载无线视频监控系统具有其他无线监控系统无法比拟的功能和特点，能够保证车辆移动过程的数据和音视频的正常通信，完全符合移动通信的的严格要求，是全数字化、智能化、网络化、系统化无线监控系统的典型代表。厦门四信的无线传输系统的解决方案已广泛用于公交车辆、长途运输车辆、货运车辆、特种车辆、公安、消防武警现场指挥和勘探，以及水利防汛、道路抢险、城管督察等紧急应急指挥系统。