《无线局域网移动视频与语音监控系统》技术报告.doc

无线局域网移动视频与语音监控系统技 术 报 告一、前言近几年随着计算机技术、网络技术的飞速发展，为交通行业实现新的跨越式发展打下基础。沧州公路处于2003年开始信息化工作，工作刚刚开展时，就根据公路养护与路政管理工作的实际特点，和信息化发展的趋势，制定了首先搭建一个网络平台，能够把沧州市所列养的国省干线全部覆盖，也就是在干线公路上的任何一点都能够上网移动办公，采集各种生产与管理工作信息，这样才能使信息化工作更好地为公路养护与路政管理服务,才能更好地促进公路养护与路政管理工作的发展。鉴于这种情况沧州公路处承担了无线局域网移动视频和语音监控系统课题研究，成立了课题研究攻关领导小组和课题小组展开了研究工作。二、制定技术方案课题小组根据国际上先进的网络技术，首先确定了几种方案，第一方案利用当前移动、联通公司的手机传输体系统实现移动视频与语音监控。第二方案采用卫星 (GPS)传输移动视频和语音监控系统。第三方案利用微波技术实现移动视频与语音监控系统。第一方案经过与我市移动通讯公司和联通公司技术人员多次探讨，包括新近推出的维3GCDMA手机在内，由于带宽有限，传输速度30KbpS远远不能满足流畅视频图像传输要求，仅能满图片传输且速度慢，因此第一方案远不能满足要求。第二方案利用卫星来实现移动视频和语音监控非常方便易于实现，但是昂贵的年租赁费也是公路部门不能够接受。第三方案利用无线微波技术实现移动视频与语音监控,经过我处课题组技术人员深入分析和查阅大量资料后认为经济上合理、理论上存在可能。最后课题组根据实际情况制定了市处与各县站利用VPN技术搭建沧州公路系统VPN专用网络，再利用无线微波技术组建无线局域网作为对有线网络的补充实现对国省干线公路的覆盖，然后开发实用，有效的软件在网络平台上安装使用。三、方案的实施1、建VPN专用网方案确定后，课题小组立即投入到方案的具体实施，首先查阅VPN虚拟专用网的有关资料，并多次到北京、天津等地参观学习，并对各种路由器测试。2003年5月份开始选用美国产的Frontiet100型支持VPN技术的防火墙和台湾产的Vigor2200E路由器，组建沧州公路系统VPN专用网络，市处采用10M光纤接入，各县市站采用2M光纤接入。VPN网络于2003年5月份搭建完成并经过几个月的使用，该网络安全、稳定、可靠。2、无线网络搭建(1)设备测试VPN虚拟专用网络完成后，课题小组又组织部分人员对无限局域网展开攻关，另外抽出部分技术人员在VPN网上安装视频会议、FTP、OA办公软件，内业软件等工作。无线局域网作为准课题的核点技术，难度太大，课题组成员夜以往日，刻苦钻研，先后分别对摩托罗拉产的设备，思科公司产的设备，以色列奥维通公司产的设备分别进行了测试。a、思科产的clsco350设备在任丘市106国道路旁铁塔上安装后，在路政车上又安装移动设备，经过测试信号传输不移定，时断时续，效果不理想。b、摩托罗拉公司Motorola Canopy产品在黄骅307路段腾庄子乡移动的通讯塔上安装设备，在路政车上安装远端网桥，进行测试，车辆上的天线要人工经常调整，且信号强度较弱，也不能完成实测传输视频的需要。c、2004年2月份技术人员在青县又对色列奥维通公司的产品进行了测试，测试效果较好，当时把alvarion Breeze NET.PS.11基站VLBU.11(简称BU)和扇区天线安装在铁塔上，在铁塔下安装摄像机对准一台电视，在路政车上安装alvarion BreezeNET.11网桥VLRBDS.11(简称RB)和全向天线并通过手提电脑来接受信号和观看图象，车辆在104国道青县县城南北段进行测试，车辆在11KM范围建塔，图像画面流畅，13以外看到带有玛赛克的画面，基本上能满足我们的需求。(2)alvarionDS.11设备测试报告（104国道）。测试时间：2004-3-19，星期一1、测试目的在沧州104国道公路测试使用BreezeNETVLDS.11产品无线连接公路站与中继点及中继点与选定的路面上某地点之间可达到的信号传输质量和通信速率，测试其项目可行性。2、参加测试人员石培峰 马骉 窦智勇 宋凤山3、测试使用设备测试主设备清单：编号产品型号描述单位数量备注124db扇飞天线只 1连接BU.12BreezeNETBLDS.11.2.4Hz11BVIbps基站VLBU-DS.11D无线基站只 1安装于青县电视台铁塔70米处3BreezeNETBLDS.11.2.4Hz11BVIbps网桥VLRB-DS.11(集成21dBi定向天线)无线远端只 1青县路政车424dBi全向天线只 1安装在路政车上5笔记本电脑只 2连接远端和基站6摄像机和编码器台 1连接BU4、测试步骤A、测试2.4GBreezeNETVLDS.11设备，选定相距13公里104国道覆盖，观察链路性能和利用FTP测试吞吐量。无线网络连接示意图：无线设备主要参数配置参数名称PrametersAU-DS.11SU-DS.111IPAddress192.168.210192.168.2112SubnetMask3ESSIDtesttest4ModelSetPtPModeSetPtPMode5Frequcncy776ShortPreambleEnableN/A测试数据记录1、各测试点情况记录：测试点设备 RSSTAU -75dBmSU -77 dBm2、PING命令测试：测试无线链路延时Ping：从PC1到PC2命令：Ping2 -11024 -n40测试点包数包大小最大延迟时间Max.(ms)最小延迟时间Min(ms)平均延迟时间Average(ms)丢包数lostAU-SU100102410020小结：从中心AU端执行PING命令的平均延时都比较小，且无丢包。3、网络战车测试：测试无线链路吞吐量注：吞吐量测试结果与所使用的测试电脑配置关系较大，同等无线信号强度下，电脑配置越高，测得的吞吐量越大。从PC1(SU)连接client到PC2(连接AU)server1文件大小Size(Bytes) 吞吐量(Mbps)210M 5.8310M 5.910M 5.8小结：通过网络战车测试链路吞吐量为5.8Mbps.同类产品速率比较：产品名称文件大小吞吐量CiscoAironet35010M3.5MbpsAvayaAP100010M3.2MbpsAlvarionVLDS.1110M5.8Mbps产品特点：产品设计：Alvarion室内室外采用分体设计，室内、室外单元之间使用基带电缆(双层屏蔽5类双绞线)连接。将线缆损耗基本降低为零。射频部分在室外模块，可以直接和天线相连。可以将射频损耗降到最低。Avaya/Cisce无防水设施，所以必须安装在室内或者保湿箱工作。利用5类双绞线通过综合电源模块供电。工作环境温度Alvarion室外单元的工作温度-40+55。全钢全密封结构，可以不加任何保护在所有地区室外工作。Avaya/Cisco工作温度-0+40，不可在暴露在室外安装使用。内置功效Alvarion内置可调节的功率放大器-dBm+24dBm。可以最大限度提高传输距离，保证系统的稳定性和可靠性。Avaya/Cisco标准模式功率为15dBm,不可自适应调节速率。内置避雷Avaya内置避雷装置，免去外加避雷器的麻烦，提高系统可靠性、节省用户投资。供电双绞线有避雷保护。Avaya/Cisco需要外接避雷器。供电双绞线没有避雷保护。信号强度硬件指示灯Avaya10个信号指示条，中心端利用其知道远端点个数；远端点利用可以了解除信号接受灵敏度RSSI。独特的硬件链路信号强度指示灯可以初步判断链路通讯情况并且可以依此诊断故障，安装维护变得更加简单。Avaya/Cisco没有信号指示灯。功能强大的管理软件Avaya管理软件可以搜索到网内所有无线设备，远程配置和管理设备。通过软件中RSSI值可以获得每条链路的通讯质量和性能，并且可以测试、诊断、改善链路。Avaya/Cisco有独立的管理软件。集成天线Avaya集成天线为16dBi，产品支持点对点、点对多点。设备附带天线固定工具，防水套圈。Avaya/Cisco没有集成天线设备，需要另外配备。5、测试总结：1、保证无线数据可靠传输将VLDS.11点对多点设备分别安装在指定位置后，无线设备的信噪比和接收信号强度值者非常高，无线信道质量非常好。使用两台笔记本电脑在整个无线链路两羰进行了大数据量测试传输，没有出现速度忽然中断、降低等现象，并且在Ping大包时，延时小，无断包。2、通信速率可以满足用户视频传输的通信要求使用网络占车软件测试的两条链路的传输速率分别为14Mbps和5.8Mbps。注：网络占车测试结果与现场环境和测试用PC机性能有关。综上所述，从信息中心到最远的中继点丁村、从中继点丁村到最远的定点辛集建立的线链路，完全能够实现数据、图像的实时、准确、可靠、高速的传输，可以保证用户的无线应用需求。(3)测试结束后，课题小组马上又投入实际安装和调试中，首先选104国道东光泊镇段作为第一试验段在104国道霞口联通公司铁塔上安装一个BU、一个功分，一W放大器和24dBi定向天线对铁塔南北两侧的国道进行覆盖，另安装一个RB和定向天线把信号传到公路站南边的一个铁塔上与一个BU联接，公路站南边公安局铁塔上安装一个BU，一个功分和定向天向二个另外利用设备以大网口接入光纤与公路站VPN网链接，形成了104国道东光界东光县城以南路段全程覆盖网络。在东光县路政车上安装24dBi天线、RB和编码器，摄像机、1W功放后，在该路段路政车无论行驶到任何一点或是以低于40KM速度 行驶，在站处安装了Vijet软件视频服务器(网络版)的软件的计算机上就可以看到移动车传回的流畅画面并且能够在远程语音指挥，在车上上网等功能。(附网络图)东光段安装完成并经过近一个月的调测，该无线局域网络稳定，安全、可靠，和沧州公路VPN网实现无缝链接。6月份全国超限运输治理工作全面展开，课题组又根据治超工作的需要，分别在肃宁、献县两个超限运输点利用无线局域网和沧州公路VPN专用网络平台，安装超限运输管理系统，实现对超限运输站点视频监控，语音控制、数据远程观测，课题小组首先在公路站楼顶上安装BU和定向天线，在卸载场安装RB和定向天线，公路站BU上的太网口与VPN联接，卸载场RB的以太网口通过交换机和编码器、摄像机、站等设备联接，这样把超限点两路图像，动态轴载仪测出的数据通过计算机传递到公路站和市处监控中心，同时监控中心也可以同卸载场实现语音通讯。四、各种软件的开发，安装应用(1)视频软件，采用与编码器配套的视频服务器软件，编码器把摄像机采集模拟信号用MPg4格式压缩成数据信号进行传输，在市处控制中心服务器上安装服务器版本的软件解码器，在其它地方的计算机上安装客户端这样便于安装，便于维护。(2)超限运输治理软件的开发应用。a、系统目标及功能超限车辆数据网络管理系统由主监控中心和各个超限监测站点组成，通过网络实现超限监测数据的管理。系统功能包括：便携式称重仪原始数据提取、超限处理数据传输、数据管理、数据分析、报表生成和打印等功能，形成了超限监测数据统一规范的管理体系。b、系统范围按照超限监测数据统一管理的原则，在公路处设立监测中心，与各个超限监测点实现网络连接，实时提取各个超限监测站点的监测数据。超限治理数据记录在主控中心形成数据库，供查询和管理监督。c、系统功能设计1、便携式称重低数据提取，在检测站点计算机形成原始记录并保存。2、检测站点超限治理软件程序完成目前需要人工进行的车辆数据记录、罚款、卸载、开票等超限处理以及报表上报等日常操作。3、检测站点数据远程传输，不需要人工干预，在主控中心端生成各个站点的超限治理数据库，实现主控中心对多站点(全部站点)的超限治理工作记录查询打印、监督、数据分析、报表生成等管理工作，为超限治理工作整体调度提供依据。4、网络化数据传输，可实现实时传输也可以根据需要实现需要时调度数据，无需人工发送数据，主控中心即可对全部站点的处理情况进行监控。d、系统开发环境本系统采用客户服务器(C/SClent/Server)结构方式进行开发，支持网络化方式运行，数据库平台选用SQL Server关系型数据库，开发选用VISUALC+6.0。系统环境组成及其层次逻辑关系：应用环境(监测中心及监测站)开发语言(VIUALC+6.0)软件环境数据库平台(SQLServer2000)硬件环境(计算机、打印机等)1、操作系统Windows2000/WindowXP2、数据库SQL SERVER2000SQL server是一种高效的关系数据库系统，它与WindowsNT/2000及Windows9x等操作系统紧密集成。这使SQL Server能充分利用操作系统所提供的各种特性。3、网络环境：modem拨号/ads1/LAN4、开发工具VISUALC+6.0(3)OA办公软件的安装、应用为进一步提高我市信息化应用水平，除个人建网站开发实际应用软件外，还安装了OA办公软件，该软件是大连锐翔科技有限公司开发的具有自主知识产权的RathinkOA，该软件采用B/S架构，具有平台化兼容性，配置灵活，工作流引擎，公文流转、电子印章安全性等优点，是利用java，xml技术开发，采用数据库连接池；MVC三层结构设计，多处缓存设计，经过安装使用一段时间该软件已被广泛应用，使得我市办公自动化水平有了一定提高。另外，沧州市还开发了ISO9001管理软件，养护内业管理软件，网络视频交通量监控系统，交通量传输网络化、视频会议、网站等软件，目前运转稳定，使用率较高。五、主要技术1、VPN虚拟专用网络技术虚拟专用网络(VPN)是通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条通过混乱的公用网络的安全稳定隧道。VPN主要采用四项技术来保证安全，即隧道技术、加解密技术、密钥技术、使用者身份认证技术。随道技术是VPN的基本技术，类似于点对点的连接技术，它在公用网建立一条数据隧道，让数据包通过这条隧道传输。隧道是由隧道协议形成的，分为第二、第三层隧道协议。第二层隧道协议是先把各种隧道协议封装到ppp中，再把整个数据包装入隧道协议中。这种双层封装方法形成的数据包靠第二层协议进行传输，第二层协议有LZF，PPPTP、LZTP等。LZTP协议是目前IEIF的标准，由IEIF融合PPPTP与LTF而形成。第三层隧道协议是把各种网络协议直接装入隧道中，形成的数据包依靠第三层协议进行传输。第三层隧道协议有VTP、IPSec等。IPSec(IP Security)是由一组RFC文档组成，定义了一个系统来提供安全协议选择、安全算法，确定服务所使用的密钥等服务，从而在IP层提供安全保障。(2)密钥管理技术就是如何在公用数据网上安全地传递密钥而不被窃取，现行的密钥管理技术又分为SKIP与ISAKMP/OAKLFY两种。SKIP主要是利用Diffie-Hellman的演算法则，在网络上传输密钥；在ISAKMP中，双方都有两把密钥，分别是公用和私用。(3)身份认证技术最常用的是使用者的名称与密码或卡片式认证其成。2、无线局域网络技术无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络功能，利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供可能。(1)无线局网相关技术a)IEEE802.11标准IEEE802.11是在1997年由大量局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE802.11规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规实体定义为扩频使用波段。1999年8月，802.11标准得到进一步修订和完善，包括用一个基于SNMP的M