一、方案背景
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口和機(jī)動車輛數(shù)量迅猛增長，城市道路交通的壓力越來越大，路口交通事故時有發(fā)生，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)的安全，其中的重要原因之一就是機(jī)動車駕駛?cè)嗽诮痪暰€之外違法駕駛的情況非常普遍。單純依靠人為管理，浪費(fèi)人力資源，效果也不明顯。所以圖像抓拍慢慢應(yīng)用在各個地方，就是所謂的電子警察。監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為非現(xiàn)場執(zhí)法技術(shù)手段中的一個重要組成部分，為公安交警部門有效地杜絕和減少機(jī)動車闖紅燈等違章行為起到了積極地作用,并在現(xiàn)代交通執(zhí)法中得到了大量的應(yīng)用，取得了很大成效。在加快城市交通管理系統(tǒng)的信息化、智能化進(jìn)程中，對于在現(xiàn)有的城建規(guī)模上提高城市路網(wǎng)的通行能力，保證車輛的安全行駛，提高管理交通系統(tǒng)的效率和執(zhí)行力等方面，圖像抓拍系統(tǒng)顯得極為重要。
二、系統(tǒng)組成
十字路口圖像抓拍系統(tǒng)分為三個部分：監(jiān)控中心、終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)攝像頭、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備（四信路由器F3A36）。
監(jiān)控中心包括VPN服務(wù)器、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及PC，主要實(shí)現(xiàn)與各地圖像抓拍子系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過監(jiān)控平臺監(jiān)測各個路口的情況、實(shí)時查詢車輛違章信息、定時抓拍圖像、查看本地錄像、并能夠統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表如違章車輛數(shù)量以及車流量等。
抓拍系統(tǒng)終端設(shè)備采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，帶有存儲功能，能夠存儲本地錄像，并且所抓拍的圖片可以清晰顯示信號燈狀態(tài)、違法車輛的車牌號碼、車輛顏色、車輛類型、違法時間、地點(diǎn)、行駛方向等。
網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備采用四信設(shè)備F3A36全網(wǎng)通4G路由器，終端設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)可通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并保證監(jiān)控中心能夠?qū)崟r查看抓拍的圖像。
三、系統(tǒng)拓?fù)?/span>
終端設(shè)備和監(jiān)控中心通信有兩種方式，一種可以采用VPN隧道方式，一種采用運(yùn)營商專線方式。
3.1 VPN隧道方式
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/span>
這里采用F3A36 全網(wǎng)通路由器做VPN客戶端，F(xiàn)3A36是一種物聯(lián)網(wǎng)無線通信全網(wǎng)通路由器，使用運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線長距離數(shù)據(jù)傳輸,兼容4G/3.5G/3G/2.5G網(wǎng)絡(luò)，支持VPN客戶端。
由于使用NAT方式建立遠(yuǎn)程連接是面向外網(wǎng)所有用戶，即外網(wǎng)所有用戶都能訪問該服務(wù)端口與之建立連接通信。所以在某些時候會造成數(shù)據(jù)的不安全性。所以這里使用VPN遠(yuǎn)程連接，可使數(shù)據(jù)在一個如同同一個局域網(wǎng)內(nèi)一樣安全傳輸。
這里可以采用PPTP VPN或者L2TP VPN，F(xiàn)3A36做客戶端，監(jiān)控中心服務(wù)器做服務(wù)端，建立VPN后，客戶端和服務(wù)端之間建立一條虛擬的VPN隧道，即圖中的虛線部分，服務(wù)器這邊隧道IP為200.200.200.1,路口一F3A36客戶端隧道地址為200.200.200.2。當(dāng)監(jiān)控中心服務(wù)器需要與終端設(shè)備通信時，VPN服務(wù)器就會通過VPN隧道把數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端的200.200.200.2 VPN客戶端，可看成數(shù)據(jù)只在這條虛擬隧道中傳輸，保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。終端設(shè)備通過VPN隧道，和監(jiān)控中心平臺軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
在外地想查看抓拍圖像時，筆記本或者PC可以通過VPN與VPN服務(wù)器建立連接后，通過監(jiān)控中心平臺軟件即可查看抓拍圖像。
3.2 運(yùn)營商專線方式
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?br />
VPDN又稱為虛擬專用撥號網(wǎng)，是VPN業(yè)務(wù)的一種，是基于撥號用戶的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務(wù)。即以撥號接入方式上網(wǎng)，是利用IP網(wǎng)絡(luò)的承載功能結(jié)合相應(yīng)的認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制建立起來的安全的虛擬專用網(wǎng)，是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。根據(jù)運(yùn)營商分類，電信是VPDN專線，移動、聯(lián)通是APN專線。監(jiān)控中心拉運(yùn)營商專線寬帶，F(xiàn)3A36路由器采用運(yùn)營商專網(wǎng)卡。
運(yùn)營商專網(wǎng)卡分配有固定IP，撥入專網(wǎng)需要驗(yàn)證信息，運(yùn)營商那邊會給出特定的用戶名和密碼或者APN號，把這些相關(guān)信息填入路由器對應(yīng)設(shè)置，如下圖
VPDN建立后，網(wǎng)絡(luò)攝像頭的WEB訪問端口一般是80端口，F(xiàn)3A36路由器通過端口映射把80端口轉(zhuǎn)成其他端口比如8000，比如路口1的F3A36路由器獲取到的地址為10.1.1.2，監(jiān)控中心訪問10.1.1.2:8000，即可訪問F3A36下面的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。
3.3 3G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢
中國聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)，是目前全球運(yùn)用最廣泛，技術(shù)最成熟，帶寬最高，業(yè)務(wù)功能最強(qiáng)的3G制式，其下載理論峰值速率高達(dá)14.4Mbps，上傳速率高達(dá)5.75Mbps；網(wǎng)絡(luò)接入時間低于5s 。并且在突遇緊急情況或出現(xiàn)片區(qū)信道繁忙時，成都聯(lián)通也可通過增加載頻、增派應(yīng)急通訊車等方式進(jìn)行優(yōu)化處理；對信號覆蓋不佳的地方，也可通過規(guī)劃宏基站的方式進(jìn)行優(yōu)化。
SDH/MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢
MSTP（基于SDH 的多業(yè)務(wù)傳送平臺）是指，基于SDH平臺同時實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，為客戶提供具有靈活調(diào)整帶寬和以太網(wǎng)接入功能，接入速率在2M-1000M之間的數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)。
MSTP功能特征
具有TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入功能；
具有TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳送功能包括點(diǎn)到點(diǎn)的透明傳送功能；
具有ATM業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能；
具有ATM業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)映射到SDH虛容器的指配功能。
MSTP安全性
MSTP專線業(yè)務(wù)是利用多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)（MSTP）技術(shù)、依托SDH傳送網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)。也就是說MSTP是在SDH基礎(chǔ)上疊加了數(shù)據(jù)特性功能而來，在傳輸網(wǎng)絡(luò)中，仍然是標(biāo)準(zhǔn)的STM-N傳送模式，在傳輸層面都是獨(dú)立的邏輯通道，傳輸至路由器都是物理專線，具有與SDH同等級別的極高的安全性。
1、MSTP自身可以通過SDH保護(hù)機(jī)制（MSP、PP、SNCP、設(shè)備級保護(hù)等）對VCtrunk通道進(jìn)行自愈保護(hù)；
2、MSTP可以通過LPT（鏈路狀態(tài)穿通）功能實(shí)現(xiàn)對等端口級別的協(xié)議狀態(tài)信息傳送，源端數(shù)據(jù)通道或VCtrunk異常時，其狀態(tài)信息可以通過LPT功能傳遞到宿端對等端口級別，由宿端數(shù)據(jù)設(shè)備控制后續(xù)動作；
3、在有備用路徑并且是全靜態(tài)路由設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，SDH組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)不對等端口級別（分支點(diǎn)與匯聚點(diǎn)）的業(yè)務(wù)熱切換，MSTP組網(wǎng)則不能實(shí)現(xiàn)——對客戶網(wǎng)絡(luò)中心匯聚路由器來說，CPOS封裝的PPP協(xié)議支持端到端檢測，當(dāng)傳輸鏈路出現(xiàn)故障，PPP協(xié)議檢測超時后置為down，對應(yīng)接口的靜態(tài)路由自動失效，業(yè)務(wù)熱切換到備用路由指向的端口；而以太網(wǎng)無此檢測技術(shù)，當(dāng)分支點(diǎn)或VCtrunk傳輸鏈路中斷后路由器端口無法感知，主用靜態(tài)路由仍然有效，故障鏈路對應(yīng)的局點(diǎn)業(yè)務(wù)中斷；
4、部署動態(tài)路由協(xié)議可以解決MSTP組網(wǎng)不能切換的問題，如在主用的鏈路上部署ospf，優(yōu)先級權(quán)值高于備用鏈路的靜態(tài)路由，這樣當(dāng)主用VCtrunk傳輸鏈路出現(xiàn)故障，路由協(xié)議交互報(bào)文超時后快速收斂，備用靜態(tài)路由有效，業(yè)務(wù)可以平滑切換到備用路徑。
3.4 某地區(qū)實(shí)際應(yīng)用的組網(wǎng)拓?fù)鋱D
某地區(qū)電子警察系統(tǒng)二期工程組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
1、為后臺數(shù)據(jù)接收平臺接入80M聯(lián)通MSTP以太網(wǎng)專線。用于連接后臺數(shù)據(jù)接收平臺防火墻（LNS）和聯(lián)通MSTP網(wǎng)絡(luò)。在前端用戶接入時，使用L2TP協(xié)議與聯(lián)通VPDN平臺建立安全隧道連接，每個前端對應(yīng)一條L2TP隧道。
2、根據(jù)需要，后臺數(shù)據(jù)接收平臺可以選配一臺VPDN認(rèn)證服務(wù)器用于前端接入終端的二次認(rèn)證，以保障接入控制和上傳數(shù)據(jù)的安全性。
3、前端采集設(shè)備配置聯(lián)通WCDMA VPDN專屬SIM卡，通過CHAP認(rèn)證協(xié)議，結(jié)合手機(jī)號碼、終端IP、用戶名、密碼（甚至可包括SIM卡編碼、基站小區(qū)）進(jìn)行用戶合法性認(rèn)證，認(rèn)證通過則接入聯(lián)通GGSN，建立PPTP連接。
4、前端采集設(shè)備認(rèn)證通過并接入聯(lián)通GGSN后，GGSN向后臺數(shù)據(jù)接收平臺發(fā)送二次認(rèn)證信息，在認(rèn)證系統(tǒng)認(rèn)證通過后，由后臺數(shù)據(jù)接收平臺防火墻（LNS）對前端采集設(shè)備進(jìn)行IP地址分配，建立前端采集設(shè)備和后臺數(shù)據(jù)接收平臺的虛擬隧道連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全上傳，同時實(shí)現(xiàn)對前端采集點(diǎn)位設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和管理。
四、方案特點(diǎn)
4.1、穩(wěn)定性：采用工業(yè)級高性能處理器，能夠經(jīng)受長期的惡劣環(huán)境考驗(yàn)，保證通信的順暢性；可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，有在線保持功能，能夠確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
4.2、雙向性：通過監(jiān)控平臺可以實(shí)時查看到當(dāng)前攝像頭的情況，同時也可以通過監(jiān)控中心控制攝像頭。
4.3、靈活性和擴(kuò)展性：采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議；同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)；遠(yuǎn)程管理能夠降低人員的維護(hù)成本。
4.4、使用4G網(wǎng)絡(luò)，保證通信的流暢性。
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