摘 要:介紹了利用GPRS技術(shù)實現(xiàn)邊遠地區(qū)廣播電視發(fā)射臺遠程智能監(jiān)控的系統(tǒng)中實時傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)和視頻圖像的運用，簡要說明了GPRS技術(shù)特點、主要技術(shù)方案、優(yōu)缺點等。

關(guān)鍵詞:廣播電視發(fā)射臺;遠程監(jiān)控;實時傳輸;GPRS

中圖分類號:TN014文獻標(biāo)識碼:A文章編號:16723198(2009)21027602

1 引言

廣西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司按照“有人留守，無人值班”的設(shè)計思路開發(fā)、建立了一套無線發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，創(chuàng)新了無線發(fā)射臺站的技術(shù)新體系和管理新模式。系統(tǒng)利用了廣西廣播電視SDH傳輸干線內(nèi)部構(gòu)建的IP專網(wǎng)，以計算機管理系統(tǒng)為核心，以“工業(yè)以太網(wǎng)”技術(shù)、自動化控制技術(shù)、信息工程技術(shù)為基礎(chǔ)，采用“集散控制”設(shè)計理念、分布式的監(jiān)控結(jié)構(gòu)、B/S與C/S相結(jié)合的框架結(jié)構(gòu)，以及區(qū)(省)中心、縣分中心、發(fā)射臺三級管理的模式，實現(xiàn)對各發(fā)射機及其配套設(shè)備的運行參數(shù)、運行狀況，以及機房環(huán)境、安全防范等進行全方位的遠程異地實時監(jiān)控和有效管理，實現(xiàn)多臺站“有人留守，無人值班”要求。

在監(jiān)控系統(tǒng)管理的16個發(fā)射臺站中，有12個臺站已通光纜，通過內(nèi)部的IP專網(wǎng)實時傳送數(shù)據(jù)和視頻圖像。但還有4個臺站地處邊遠山區(qū)，架設(shè)光纜線路成本過大，也無法通電話，要實現(xiàn)對這些臺站的遠程監(jiān)控管理，必須借助其他無線的方式。經(jīng)過比較分析，選擇了中國移動的GPRS系統(tǒng)作為不具備寬帶條件的發(fā)射臺站的數(shù)據(jù)通信平臺。當(dāng)前，中國移動的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能夠提供廣域的無線IP連接，覆蓋范圍廣，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。不通光纜的這4個臺站采用GPRS技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)和視頻圖像的實時傳輸，可充分利用中國移動的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便、維護簡單。

2 GPRS技術(shù)介紹

GPRS(General packet Radio Service)，通用無線分組業(yè)務(wù))作為第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信(3G)的過渡技術(shù)，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+(1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。

GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個新的網(wǎng)絡(luò)，同時在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加一些硬件設(shè)備，并對原軟件升級，形成了一個新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項無線高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括數(shù)據(jù)傳輸，視頻傳輸?shù)龋瑥亩峁┝艘环N高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應(yīng)用帶寬大約在10-70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。

GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的無線接入需求。

3 GPRS技術(shù)在無線發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

無線發(fā)射臺數(shù)據(jù)經(jīng)由中國移動GPRS到廣播電視發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)模式如圖1所示:

與通光纜臺站的數(shù)據(jù)流程不同，在不通光纜的無線臺站內(nèi)所有數(shù)據(jù)經(jīng)過臺站內(nèi)的ARM9管理器打包、壓縮通過無線路由器傳到中國移動的核心基站。在中國移動基站與公司監(jiān)控中心服務(wù)器之間建立了一條GPRS的數(shù)據(jù)專線(也可以通過公網(wǎng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?，但在?shù)據(jù)的時效性、安全性等方面稍差)，經(jīng)由該專線到公司監(jiān)控中心服務(wù)器，在服務(wù)器上進行解析，拆分為所需要的數(shù)據(jù)，而公司監(jiān)控中心與分中心之間則是通過公司內(nèi)網(wǎng)(基于廣西廣電SDH干線網(wǎng)搭建的MSTP數(shù)據(jù)交換平臺)由各自服務(wù)器上的服務(wù)來進行通信和關(guān)聯(lián)的。

臺站與公司監(jiān)控中心之間建立一條數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP/IP鏈接，將自己檢測到的實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)傳送到公司監(jiān)控中心服務(wù)器，中心也可以通過此TCP/IP鏈接發(fā)送命令修改從臺站上各個監(jiān)控設(shè)備的值，以達到對現(xiàn)場設(shè)備進行控制等作用。

對于GPRS網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP鏈接在數(shù)據(jù)通訊過程中出現(xiàn)的TCP/IP鏈接中斷，通訊超時，網(wǎng)絡(luò)連接中斷等異常情況，ARM9管理器通過每秒自動發(fā)送的“心跳數(shù)據(jù)”來判斷是否斷線，如果發(fā)出數(shù)據(jù)包沒有返回，ARM9管理器就判斷為連接中斷，要求無線路由器進行重起及重新?lián)芴柕葎幼饕员慊謴?fù)正常通訊狀況。

在不通光纜臺站內(nèi)采取的監(jiān)控設(shè)備組成結(jié)構(gòu)如圖2所示:每個設(shè)備的監(jiān)控終端都有一個獨立的IP地址，所有監(jiān)控設(shè)備采集到的監(jiān)控數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳到ARM9管理器，由ARM9管理器將所有監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮打包再根據(jù)無線視頻服務(wù)器設(shè)置好的參數(shù)(IP及端口等)通過無線路由器實時發(fā)送到公司監(jiān)控中心服務(wù)器。在GPRS路由器中，需要放置一張中國移動的手機卡，通過手機卡自動撥號上網(wǎng)。

當(dāng)需要監(jiān)看發(fā)射臺機房的實時圖像時，監(jiān)控系統(tǒng)下達開始監(jiān)控視頻的命令，視頻才會上傳，以節(jié)省帶寬資源。因為，視頻圖像平時沒有必要實時傳送的，除非有異態(tài)報警或者通過監(jiān)控平臺主動下達監(jiān)控命令才會回傳視頻圖像。在產(chǎn)生異態(tài)(紅外報警、煙感報警等)發(fā)生報警的情況下，會聯(lián)動攝像頭自動錄像2分鐘(可設(shè)定)，然后將錄像2分鐘左右的視頻回傳給分中心服務(wù)器，需要時可隨時調(diào)看。

沒有通光纜的臺站內(nèi)各種設(shè)備監(jiān)控框圖如圖3所示:

如圖3所示，發(fā)射臺設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮打包后的實時上傳的數(shù)據(jù)量只有1K左右，因為考慮數(shù)據(jù)量問題在臺站也只安裝使用了一臺攝像機，視頻監(jiān)控采用以高性能的DSP為核心，集視頻采集、數(shù)字壓縮、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于一體的視頻服務(wù)器，完成MPGE4視頻流的傳輸工作，實時的上傳視頻數(shù)據(jù)量也只有300K左右.經(jīng)過多次測試，發(fā)現(xiàn)中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)在臺站覆蓋的帶寬峰值速率可達115.2kbit/s，基本可滿足臺站內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)和視頻圖像的傳輸。

4 結(jié)論

4.1 優(yōu)點

(1)GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸速度高。GPRS的傳輸速度已達115Kbps(此速度是常用56kodem理想速率的兩倍)。除了速度上的優(yōu)勢，GPRS還有“永遠在線”的特點，即用戶隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。

(2)傳輸距離遠，覆蓋范圍廣。只要有GPRS信號(滿足GPRS無線傳輸業(yè)務(wù)的信號強度要求)覆蓋的地方就可以發(fā)送和接收。

(3)保密性強。身份認證和加密功能由SGSN來執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)雖然與GSM中的一樣，但GPRS使用的密碼算法是專為分組數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過的，安全性更高。

(4)硬件建設(shè)相對簡單，一次性投資少。采用GPRS無線通訊方式，用戶只需購置一塊GPRS通訊模塊和一張中國移動SIM卡及申請相應(yīng)的服務(wù)即可。這些投資與整個監(jiān)控系統(tǒng)的投資比較可以忽略不計。

(5)運營費用低。GPRS無線傳輸媒介的維護工作由移動通訊供應(yīng)商完成，用戶只需要按流量來計費，每個臺站采用包年方式，每年每臺站只需1300多元的流量通訊費用。

(6)GPRS的應(yīng)用無需考慮特別的防雷措施。GPRS的天線較短，信號強的地方放置在室內(nèi)即可;信號稍差的臺站架設(shè)在室外低矮處無需高架，基本可以不用考慮防雷問題。

4.2 缺點

對營運商的依賴型很強，只要營運商出現(xiàn)故障，無線傳輸媒介中斷，臺站的整個監(jiān)控鏈路就會癱瘓;對于部分GPRS信號覆蓋稍差的臺站，安裝調(diào)試的工作量較大;手機卡易受環(huán)境潮濕等因素影響而接觸不良或損壞，要加強維護。