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W-CDMA概述

      WCDMA (寬帶碼分多址Wideband Code Division Multiple Access)，是一種第三代無線通訊技術(shù)。W-CDMAWideband CDMA 是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前中國聯(lián)通采用的此種3G通訊標(biāo)準(zhǔn)。
      W-CDMA是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。W-CDMA[2]（寬帶碼分多址）是一個(gè)ITU(國際電信聯(lián)盟)標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，在官方上被認(rèn)為是IMT-2000的直接擴(kuò)展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術(shù)相比，它能夠?yàn)橐苿?dòng)和手提無線設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)速率。WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。W-CDMA能夠支持移動(dòng)/手提設(shè)備之間的語音、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達(dá)2Mb/s（對于局域網(wǎng)而言）或者384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。輸入信號先被數(shù)字化，然后在一個(gè)較寬的頻譜范圍內(nèi)以編碼的擴(kuò)頻模式進(jìn)行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，而W-CDMA使用的則是一個(gè)5MHz寬度的載頻。

第一部分 需求分析

      伴隨著各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻處理能力的快速提高、以及3G網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，即是通常所說的第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字化監(jiān)控以其直觀、方便和內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，日益受到人們的重視和關(guān)注。

      對于安防所涉及的數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，由于行業(yè)特性所決定，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)較多，需要相應(yīng)配置大量的視頻終端設(shè)備，而以往的數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，基本上都是基于局域網(wǎng)或者專網(wǎng)。因此，在不同點(diǎn)的應(yīng)用中傳輸介質(zhì)受到了一定的影響，如在偏遠(yuǎn)郊區(qū)或在原布有各種錯(cuò)綜復(fù)雜通信線的城區(qū)重新布網(wǎng)絡(luò)線，那造價(jià)費(fèi)用及難度可想而知，在傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中，3G無線路由器已經(jīng)成為新世紀(jì)數(shù)字化安防的新寵兒。如基于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用在許多行業(yè)和政府部門即將被大范圍采用，從最初的金融領(lǐng)域發(fā)展到銀行、廣電、石油、電力、小區(qū)、機(jī)房、環(huán)境等行業(yè)，出現(xiàn)了許多成功案例。

      目前廈門四信通信科技有限公司根據(jù)各行業(yè)視頻傳輸?shù)男枰��?G網(wǎng)絡(luò)成熟應(yīng)用的同時(shí)開發(fā)出了數(shù)款3G無線路由器產(chǎn)品，基于3G網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了終端視頻服務(wù)器與監(jiān)控中心之間通過3G無線路由器進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻圖像傳送，進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程視頻傳送和移動(dòng)監(jiān)控的目的。監(jiān)控中心可以任意調(diào)看一臺或多臺監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像。目前在國內(nèi)基于WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控上，實(shí)測已經(jīng)很成熟，傳輸質(zhì)量流暢，圖像清晰，已經(jīng)有較多行業(yè)客戶實(shí)際采用，在此方案中以基于F3423 WCDMA/HSDPA/HSUPA Router為例具體說明方案的實(shí)施應(yīng)用。

第二部分 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由監(jiān)控中心、F3423 WCDMA/HSDPA/HSUPA Router、視頻服務(wù)器及攝像頭組成。
如下為具體的實(shí)現(xiàn)框架圖和部分現(xiàn)場應(yīng)用效果圖：

(一） 視頻服務(wù)器簡介
      根據(jù)應(yīng)用環(huán)境及需求，采用合適的不同品牌的視頻服務(wù)器，基于3G的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般要求網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)必需支持可設(shè)置本機(jī)IP地址及網(wǎng)關(guān)。

本方案采用的視頻服務(wù)器是杭州海康威視DS-6101HF視頻服務(wù)器
產(chǎn)品類型：海康威視視頻服務(wù)器，DVS。
視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：H.264。
視頻處理芯片：DAVINCI處理器。

功能特點(diǎn)：

(二） F3423 WCDMA/HSDPA/HSUPA Router 產(chǎn)品特點(diǎn)
      F3423 ROUTER采用高性能的工業(yè)級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，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)。
1、 無線參數(shù)
1）UMTS/WCDMA/HSDPA/HSUPA 850/900/2100MAZ
2）Quad-band EGSM 850/900/1800/1900MHz
3）GPRS/EDGE CLASS 12
4）HSUPA: 5.76Mbps(UL) / HSDPA: 7.2Mbps(DL)/UMTS: 384kbps(DL/UL)
5）EDGE: 236.8kbps(DL/UL)
6）GPRS: 85.6Mbps(DL), 42.8Kbps(UL)
2、 硬件系統(tǒng)
1) 工業(yè)級ARM9 CPU，主頻200M
2) FLASH：8MB（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。
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 12V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<400mA (12V)
7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級WCDMA/HSDPA/HSUPA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(jié))

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(dòng)重?fù)埽�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，F(xiàn)TP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(dòng)分配，指定IP，指定本地對端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
19) 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級
20) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

(三） 中心監(jiān)控室
      中心監(jiān)控室具有寬帶網(wǎng)絡(luò)、和各種服務(wù)器、PC、監(jiān)控軟件及顯示屏等，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的接受，處理，存儲和發(fā)布。

第三部分 組網(wǎng)實(shí)施
      此組網(wǎng)方案是在WCDMA路由器連接到公網(wǎng)監(jiān)控中心的基礎(chǔ)上建立VPN隧道方式來傳輸視頻圖像 ，組網(wǎng)實(shí)施如下：
a) 監(jiān)控中心：具有公網(wǎng)固定IP或域名，在一臺PC上建立VPN服務(wù)器，并把所有端口映射到VPN服務(wù)器這臺機(jī)子上，具體VPN服務(wù)器建立方式請參考廈門四信通信技術(shù)部《VPN服務(wù)器建立說明文檔》（可向技術(shù)部索取）。
b) 無線路由器：配置開通WCDMA業(yè)務(wù)的UIM卡，配置VPN（PPTP或L2TP）及其它必要性功能，具體配置方法請參考廈門四信通信技術(shù)部《F3423 Route使用手冊》。
c) 視頻服務(wù)器：配置視頻服務(wù)器IP地址和無線路由器地址同一網(wǎng)段，網(wǎng)關(guān)指向無線路由器地址，其它功能性配置請參考各品牌視頻服務(wù)器使用說明。

      如下為VPN隧道實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，四信的WCDMA無線路由器作為VPN客戶端，主動(dòng)連接到VPN服務(wù)器。VPN服務(wù)器對其進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過后，分配各種隧道地址給各個(gè)路由器。這樣現(xiàn)場的各個(gè)路由器和監(jiān)控中心的VPN服務(wù)器就組成了一個(gè)私有的安全的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)各臺設(shè)備就都可以互相通訊。

      依上圖為例，終端為192.168.1.10和192.168.1.11的視頻服務(wù)器，通過無線路由器和監(jiān)控中心建立的VPN通道后，分別獲得的隧道IP 200.200.200.6和200.200.200.5，正常來說三個(gè)隧道IP之間是可以直接互相訪問的。另外在路由器上通過端口映射及服務(wù)器其它方面的設(shè)置也可直接訪問終端IP 192.168.1.10和192.168.1.11觀看實(shí)時(shí)畫面。

如下是一個(gè)簡單的配置和演示說明：
通過IE瀏覽器輸入：http://200.200.200.5 遠(yuǎn)程訪問實(shí)時(shí)視頻畫面，如下：

輸入用戶名和密碼
出現(xiàn)監(jiān)控界面后，根據(jù)實(shí)際視頻通道雙擊通道1，進(jìn)入實(shí)時(shí)畫面

實(shí)時(shí)畫面如下

可點(diǎn)擊配置按鈕進(jìn)入遠(yuǎn)程修改視頻服務(wù)器參數(shù)

遠(yuǎn)程配置畫面如下，可修改保存。

第四部分 總結(jié)

    基于WCDMA的網(wǎng)絡(luò)無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是充分依托3G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋、高帶寬、可移動(dòng)性的特點(diǎn)，提供視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)警等多功能為一體的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它可以根據(jù)各個(gè)行業(yè)視頻傳輸?shù)默F(xiàn)場環(huán)境，分布特性，運(yùn)用特點(diǎn)及需求，選擇不同的視頻采集器和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備進(jìn)行靈活的組網(wǎng)。廈門四信的F3423工業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，應(yīng)用在各種視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性，安全性，傳輸流暢性，圖像的清晰性，已經(jīng)受到可客戶的認(rèn)可和青睞，并已經(jīng)在國內(nèi)外的很多行業(yè)得到了應(yīng)用。