廈門才茂基于2G/3G/4G 路由器實現遠程監控智能交通的應用方案

摘要：城市交通控制系統是面向全市的交通數據檢測，交通信號燈控制與交通誘導計算機監控系統，已成為現代交通監控系統中重要的組成部分，主要用于城市道路交通控制與管理，對提供城市的道理的通行能力，緩和城市交通擁擠起著重要作用。本文提出了一種基于2G/3G/4G網絡傳輸的智能交通系統設計原理和實現方案，簡要介紹了2G/3G/4G網絡技術的基本知識，描述了2G/3G/4G 路由器無線傳輸應用于交通數據傳輸的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。
關鍵詞：2G/3G/4G；VPDN；APN；交通；聯網；智能交通；

一、背景介紹

現代城市的發展，交通問題越來越引起人們的關注。隨著城市車輛的增加，已經成為交通管理部門所面臨的重要問題。城市交通控制系統是面向全市的交通數據檢測，交通信號燈控制與交通誘導計算機監控系統，已成為現代交通監控系統中重要的組成部分，主要用于城市道路交通控制與管理，對提高城市道路的通行能力，緩和城市交通擁擠起著重要作用。在整個智能交通管理系統中可以采用數傳電臺，光纖接入等方式。但在使用中受地理環境，氣候，高額的費用影響比較嚴重，造成系統的可靠性，實時性較差。2G/3G/4G無線組網的應用及時解決了系統施工不方便，維護成本高，擴展性差等問題。實現區域或整個城市交通監控系統的統一控制，協調和管理，采用符合工業標準的通信和系統集成技術，具有穩定性好，可靠性高的優點。

二、系統特點

智能交通無線聯網系統具備如下特點：
1、良好的實時響應與處理能力：2G/3G/4G具有實時在線特性，系統無時延，系統能夠同時實時收取，處理多個交通點的各種數據，無需輪巡就可以同步監測點的時鐘可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程設備控制：由于采用2G/3G/4G 路由器雙向傳輸系統，監控中心可以反向實現對設備的時間校正，狀態報告，開關以及其他監測，控制等功能。
3、建設成本低：可充分利用現有2G/3G/4G網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通信時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。
4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟2G/3G/4G網絡可供選擇使用，系統投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調試工作量大，要先進行現場信號測試，天線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。
5、覆蓋范圍廣：構建智能交通系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區，鄉鎮和跨地區的接入需求。 由于監控點數量眾多，分布在全市范圍內，部分監控點位于偏僻地區，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用2G/3G/4G網絡傳輸方式，理論上在無線2G/3G/4G網絡的覆蓋區域范圍之內，都可以實現遠程監控。
6、系統的傳輸容量大：監控中心站要和每一個管網監控點實現實時連接。由于交通監控點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而2G/3G/4G網絡傳輸技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
7、通信費用低，可按時間和流量進行收費。
8、系統易于擴展和維護。

三、系統組成

（圖）智能交通系統示意圖

無線網絡智能交通控制系統的網絡架構如圖所示，系統分為三個部分，分別是交通管理中心，廈門才茂2G/3G/4G 路由器，現場設備包括車輛檢測器，信號燈控制機，電子警察等。監控中心主要完成人機交互工作，2G/3G/4G 路由器主要完成信息的上傳和下載工作，現場采集設備主要完成現場交通信息的采集和信號燈的控制燈工作。
1、現場交通信息采集設備
    多通道車輛檢測器是專門面向交通信息采集的基于高性能微處理器的多通道車輛檢測器。它由地磁線圈，車輛檢測卡，微處理器和數據處理軟件組成。交通信號燈控制機時一種基于實時內嵌操作系統的智能型交通信號燈控制機，實現了定時控制，多時段控制，感應控制，手動控制燈功能。電子警察系統由前端數碼攝像機，車輛檢測器，數據傳輸和數據處理部分組成一反應快捷，精確高效的交通違章自動識別和處理的智能交通系統。
2、2G/3G/4G 路由器傳輸終端設備
    2G/3G/4G 路由器主要工作時給現場監控采集設備提供網絡接入和交通監控中心的數據通信工作。
3、交通管理中心
    本系統中的組態軟件是智能交通操作平臺的重要組成部分之一，主要完成對城市交通系統初始化配置工作，對前端數據采集設備采集的數據、圖片和視頻信息進行處理、分析和存儲和對前端設備進行控制和管理。

四、 系統安全性

在系統安全方面，本公司除了采用大型的SQL數據庫，系統對用戶實現分級授權管理和提供防火墻功能及完善的數據備份功能外，對2G/3G/4G網絡數據監控中心還提供了安全技術解決方案，以確保數據安全可靠。
1、IP 過濾技術(例如2G網絡的CDMA來距離說明)
   由于監控中心服務于CDMA子網用戶，所有訪問客戶的IP必為CDMA子網內的IP ，即所有的用戶必須通過CMNET才可能訪問該服務器。因此，我們在系統中采用了IP過濾技術，對所有接受的數據包進行過濾，拋棄掉所有的非法IP數據報。這一過程就好像將系統置身于CMNET的防火墻保護之下，所有的非法用戶只有先穿過了CMNET的安全防護才有可能訪問到本系統，但對于安全措施非常強大的CMNET網絡來說，這將是非常的困難。
2 、身分授權和密碼認證體系
采用IP過濾技術盡管可以防止一些非CMNET網段用戶的侵襲，但由于系統處于CDMA子網以外，IP過濾只能起到簡單的安全防護，對于那些利用IP偽裝技術的非法用戶則無法識別。
    由于該系統是專業化的服務系統，訪問客戶是預先確定的，利用這一特點，我們在系統中采用了用戶ID和密碼驗證技術，系統中存儲了有所客戶端的MAC地址以及密碼，對通過了IP過濾的數據包，再驗證其ID號和密碼。對于該系統以外的非法用戶，獲取合法的MAC地址和密碼將十分困難，所以這一步極大可能地增加了系統的安全性。 
3、系統采用標準的SSL數據安全通訊協議在客戶端和服務器端建立加密數據通道，保證私有數據傳輸的安全性；系統在應用層植入高可靠性的加密算法，使得數據在任何網絡出錯時都可以得到保證的高可靠性；采用MD5算法產生“報文摘要”已實現對所有發送報文的數字簽名，保證了數據傳輸過程中的完整性，防止數據被篡改。
4 、訪問過程跟蹤
系統對所有的訪問過程進行日志記錄，包括用戶身份、IP、時間、數字簽名、操作事項等信息，向系統管理人員提供了詳細、完整、有效的操作證明。

五、才茂路由器的介紹

才茂2G/3G/4G工業級無線路由器，通過2G/3G/4G網絡，將遍布智能交通服務終端實現安全、穩定、可靠組網，組網規模大、部署距離不受限制、建設工期短，預算初投資小，為跨區域大數據管理提供技術保障。

產品主要功能：

1、  內置2G/3G/4G模塊,雙模同時在線,自由切換

2、  雙模鏈路備份,支持3G/4G和有線備份

3、  支持VPDN、APN,支持IPSec(支持CA數字證書)、GRE、IPIP、PPTP、L2TP和DHCP Server

4、  支持WEB、CLI、SSH、平臺多種參數管理方式,本地、遠程、平臺固件和補丁升級

5、支持WEB 配置保存和恢復，實現參數的備份和批量設備的快速配置

6、智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線

7、支持TFTP 軟件遠程升級

8、支持DHCP/DHCPD 功能

產品特色特性：

1、 工業級無線模塊：采用工業級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩定。

2、電磁防護：以太網接口內置1.5KV 電磁隔離防護

3、  使用方便簡單,上電自動拔號,故障率低

4、  采用軟硬雙看門狗設計,永遠在線模式,確保24小時在線運行、自動維護

5、串口ESD 保護：串口RS232 內置15KV ESD 保護。

5、  支持Ｍ２Ｍ云平臺設備在線狀態管理功能,維護簡單、成本小

6、  EMC電磁兼容3、4級,適用于對穩定性要求高、干擾較大的環境

六、才茂工業級路由器已通過的檢測與認證證書：

1、 國家3C認證證書；

2、 歐洲CE認證證書；

3、 福建中檢所檢測；

4、 摩爾實驗高低溫檢測；

5、 在線維持專利證書；

七、 總結

該系統是采用控制技術，信息技術，2G/3G/4G無線通信技術，系統工程技術等對傳統的交通系統進行改造而形成的一種信息化，智能化的新型交通系統，在不增加道路的基礎設施的條件下大大改善交通狀況，達到減少旅行時間，降低燃料消耗，提高行車安全，保護城市環境的目的。