隨著國民經(jīng)濟的快速增長，旅游業(yè)、會展業(yè)的蓬勃發(fā)展以及大型國際交流的日益頻繁，尤其是2008年北京夏季奧運會的臨近，北京首都國際機場現(xiàn)有的吞吐能力與客流量的增長已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重不匹配現(xiàn)象。為了解決以上矛盾，現(xiàn)已在原有機場東側(cè)規(guī)劃了3號航站樓（T3）和第三條跑道，并已于2004年3月破土動工，預(yù)計2008年建成投入使用，迎接北京奧運會的召開。3號航站樓的建設(shè)在第一階段由一個航站樓主樓T3A和一個衛(wèi)星樓T3B組成，并在遠期預(yù)留了增建T3A和T3B中間的衛(wèi)星航站樓T3C。
為實現(xiàn)既有T1/T2航站樓和新建T3航站樓之間旅客的快捷運輸，在航站樓T3A、T3B、T3C、T1/T2之間建設(shè)一條捷運地鐵APM（AutomaticPeopleMoverSystem）系統(tǒng)，作為運送旅客的主要交通設(shè)施。該系統(tǒng)采用美國龐巴迪（運輸）公司最先進的全自動無人駕駛技術(shù)，地鐵列車的出庫、運行、到站、開門等所有操作均由程序控制，自動完成。由于沒有工作人員，旅客在此過程中的情況，站內(nèi)的服務(wù)人員就無法迅速得知，一旦遇到緊急事件，對旅客的生命財產(chǎn)威脅很大。因此，運用現(xiàn)有的視頻技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化控制技術(shù)等多種技術(shù)形式，為捷運系統(tǒng)提供一套從旅客踏上捷運地鐵開始就全程有值班人員監(jiān)護的綜合管理系統(tǒng)十分有必要。北京捷康特光電科技有限公司中標(biāo)該項目以后，通過與多家設(shè)備生產(chǎn)廠家的緊密合作，最終提供了一套完善的解決方案，現(xiàn)已在緊張有序的實施。由于該系統(tǒng)十分龐大，其中涉及了許多問題，但相應(yīng)的很多解決方案在傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中沒有實際應(yīng)用過。因此在這里選出其中的車載視頻圖像在高速傳送的地鐵上實現(xiàn)AP自動切換傳送和模擬、數(shù)字結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)整合兩種重要實現(xiàn)技術(shù)的解決方案，介紹給讀者。
系統(tǒng)描述
整個捷運系統(tǒng)的軌道線路全長約4公里，在T3A和T3BH之間的中間部分為嵌入式隧道，進、出站部分為高架線路，線路全長約2公里；從T3BH站前分岔處至綜合維修中心和T1/T2站為地下隧道，隧道全長約2公里。軌道設(shè)計為兩軌、雙向，同一方向編組車輛最多由4節(jié)車廂組成，最多時在軌道上面可以運行8節(jié)列車。
每節(jié)車廂中設(shè)置兩個攝像機，用于對內(nèi)部所有乘客的監(jiān)護，監(jiān)控圖像在車廂內(nèi)用車載硬盤錄像機實時進行錄像，同時采用博世的雙路實時視頻編碼器VIPX2進行壓縮，處理成每路都具有D1分辨率的高清晰圖像，然后通過思科的無線系統(tǒng)實時傳輸?shù)降罔F列車外面，由分布在軌道兩旁的眾多AP接收點接收后，通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心，經(jīng)過視頻解碼器解碼處理后，接入矩陣主機進行視頻切換控制。
無線漫游切換
高速移動狀態(tài)下的無線傳輸是整個系統(tǒng)的一個難點，為了實現(xiàn)圖像的流暢傳輸，業(yè)主對AP之間的切換時間有明確的要求，“跨AP的切換時間小于200ms，同時具備完善的安全認(rèn)證措施”。這個項目未開始以前我們就選擇了多個廠商的無線網(wǎng)路產(chǎn)品進行高速移動狀態(tài)下的切換測試，最終由思科系統(tǒng)（中國）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司提供的AIR-BR1310G系列AP產(chǎn)品經(jīng)過思科工程師的幾次調(diào)試，完全滿足實際的使用要求，因此成為我們在這個項目中的無線傳輸產(chǎn)品，下面為該產(chǎn)品在無線漫游切換方面的解決方案。
車載設(shè)備的漫游切換，是本項目的技術(shù)關(guān)鍵所在。無線局域網(wǎng)本身具備與生俱來的移動特性，上面承載的眾多應(yīng)用中，很多都是對時延敏感的，當(dāng)客戶端漫游事件發(fā)生時，會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生額外的處理開銷/延時。運用思科提供的快速安全漫游技術(shù)，可以在不犧牲安全性的前提下，簡化漫游處理過程，從而滿足上層應(yīng)用對延時方面的嚴(yán)格要求。
通常的無線局域網(wǎng)漫游過程，需要三個方面的處理開銷：
•漫游主體決定切換－尋找合適的新AP－重新關(guān)聯(lián)；
•如果實施了802.1x/EAP，快速重認(rèn)證和將會話密鑰送給新AP（如果只采用靜態(tài)WEP，則沒有這個處理過程的開銷）；
•有線網(wǎng)絡(luò)對漫游主體的轉(zhuǎn)發(fā)地址更新過程（如果是二層漫游，則更新MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表；如果是三層漫游，則更新IP地址轉(zhuǎn)發(fā)表――本方案采用的是二層漫游的機制）。
第一部分的處理，在本項目的技術(shù)實現(xiàn)完全集中在車載設(shè)備WGB上（WGB是WorkgroupBridge的英文縮寫，當(dāng)思科AIR-BR1310G工作在WGB模式時，它可以關(guān)聯(lián)到其它的思科AP，并對WGB以太網(wǎng)接口上所連接的一組電腦提供無線網(wǎng)橋連接。它可以將不具備無線網(wǎng)卡的設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)進行上聯(lián)，并且在漫游過程中充當(dāng)有線連接的一組電腦（最多255臺設(shè)備）的漫游代理，從而提供令人滿意的漫游切換性能。）。WGB引入“移動站”功能選項后，漫游切換時間大大縮短，當(dāng)WGB發(fā)現(xiàn)與正在通訊AP的傳輸信號質(zhì)量變差(RSSI值降低)，過多的無線電射頻干擾，或者高誤碼率的時候，WGB就會在不影響當(dāng)前通訊的同時開始掃描查找新的AP；一旦發(fā)現(xiàn)新的AP信號質(zhì)量好于正在通訊的設(shè)備，馬上切換。
第二部分的處理，可以通過CCKM（CiscoCentralizedKeyManagement）技術(shù)，優(yōu)化處理過程。CCKM是一組處理過程，用來在客戶端（支持CCKM的WGB或網(wǎng)卡均適用）漫游過程時替代完整的認(rèn)證過程，而又不降低系統(tǒng)安全級別。在本項目中，CCKM流程是在WDS，經(jīng)過認(rèn)證的合法軌旁AP，以及WGB之間實現(xiàn)的。在CCKM過程中，無線域服務(wù)（WDS）可以充當(dāng)一個集中身份驗證實體，支持快速的客戶端重新認(rèn)證，而不需要在客戶端每次漫游時都進行一次全面的RADIUS重新認(rèn)證。由有線端專用1310實現(xiàn)的WDS，控制的所有接入點和WGB都會通過扮演802.1X身份驗證點角色的WDS，針對CiscoSecureACS(AAA服務(wù)器)進行802.1X身份驗證。因為所有客戶端和接入點都通過WDS進行身份驗證，WDS能夠在控制域中的所有軌旁AP之間建立共享密鑰緩存數(shù)據(jù)庫（保存在WDS內(nèi)存中）。這個緩存數(shù)據(jù)庫有助于實現(xiàn)快速安全漫游。因此，在車載設(shè)備漫游過程中，WGB重認(rèn)證的請求被“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”轉(zhuǎn)發(fā)給WDS，由WDS在緩存數(shù)據(jù)庫中查找并將結(jié)果發(fā)送給“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”，從而在極短的時間完成重認(rèn)證過程。
第三部分的地址更新過程，主要由三個主要動作完成，采用了思科獨有的IAPP(Inter-AccessPointProtocol)技術(shù)，主動將漫游事件的后果通知上游設(shè)備，而不是被動等待數(shù)據(jù)流觸發(fā)的學(xué)習(xí)更新和AP的關(guān)聯(lián)信息的超時，從而大大縮短了地址更新的時間。
步驟1由漫游的WGB通過IAPPAssociateReport，向“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”發(fā)送當(dāng)前WGB以太網(wǎng)端口連接的所有有線網(wǎng)客戶端MAC地址；
步驟2“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”發(fā)送源地址是漫游客戶端地址的空MAC層組播包。這個步驟將使上游的有線交換機及時更新MAC地址表的對應(yīng)項目，從而將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”，而不是“漫游前關(guān)聯(lián)的軌旁AP”。
步驟3“漫游后關(guān)聯(lián)的軌旁AP”發(fā)送一個源地址是自己地址的MAC層組播包，告知“漫游前關(guān)聯(lián)的軌旁AP”：漫游設(shè)備已經(jīng)連接到新的AP。這樣“漫游前關(guān)聯(lián)的軌旁AP”收到通知后，從它自己的關(guān)聯(lián)設(shè)備表中刪除已經(jīng)離開自己覆蓋區(qū)域的客戶端地址。
經(jīng)過了上述的漫游處理優(yōu)化，系統(tǒng)總體漫游時間大大縮短，完全可以控制在<200ms的范內(nèi)。
系統(tǒng)自動管理控制
在這個系統(tǒng)中，列車的運行由程序自動化控制，整個列車的運行信息（如哪一列列車出站、行駛到哪里，進哪個站臺，哪個車門打開等），都可以通過一臺PLC接口控制服務(wù)器給出?？刂浦行牡碾娨晧ι蠎?yīng)該顯示哪些圖像，除了可以按操作人員的使用習(xí)慣來操作外，更多的時候是通過程序自動地把需要顯示的圖像切換在屏幕上。如A列車帶著3節(jié)車廂進了T3A站，這時在控制中心的屏幕墻上就會自動切換出這3節(jié)車廂內(nèi)部的全部圖像，及每個車門對應(yīng)站臺上的所有攝像機。當(dāng)然，顯示什么，怎么顯示可以由操作人員人為設(shè)定。
根據(jù)以上的需求，我們設(shè)計了一套可以不斷讀寫PLC服務(wù)器信息，并自動完成視頻編解碼器與矩陣間協(xié)調(diào)切換的整體控制程序。系統(tǒng)的實現(xiàn)主要得益于我們選擇的博世安防產(chǎn)品的多樣可定制性。無論是博世的視頻矩陣切換主機LTC8600，還是數(shù)字視頻管理系統(tǒng)VCSVIDOS，都可以通過編程進行操作。
博世LTC8600系列Aliegiant視頻切換/控制器系統(tǒng)將切換和計算機技術(shù)結(jié)合一體，為保安系統(tǒng)的用戶提供強大的功能和獨具的特點。這些系統(tǒng)具備全矩陣切換能力，經(jīng)過編程可以手控，或通過獨立的自動切換順序讓任意一臺攝像機顯示在任何一臺監(jiān)視器上。LTC8600系列采用模塊結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)多種配置，最多可包括128個攝像機輸入，16路監(jiān)視器輸出，16個鍵盤，512個報警輸入，1個計算機接口和1個記錄打印機接口。
本產(chǎn)品可以通過編程設(shè)置60個顯示順序，順序中的任何一個都可使用組同步切換功能。在這種切換中可以選出任何數(shù)量的系統(tǒng)監(jiān)視器編成1個切換組。采用LTC8659/00主控軟件包或LTC8850/00博世圖形用戶界面伺服器，順序可以按一天中的某個時間和一周中的某些日被激活或取消。
系統(tǒng)的操作和編程均用一個符合人體工程學(xué)的全功能鍵盤完成。在鍵盤上，可以為操作人員設(shè)置不同的優(yōu)先級，并可以限制某些操作人員對某些功能的使用。
而VCSVIDOS可以完全定制，允許用戶完全按照自己所需要的方式運行安防系統(tǒng)。它能迎合客戶的工作習(xí)慣，這與市場上銷售的要求客戶學(xué)習(xí)新規(guī)則的其他系統(tǒng)完全不同。VCSVIDOS可以與所有現(xiàn)有的外圍設(shè)備（例如：球型攝像機和模擬監(jiān)視器）集成。擁有強大的巡視功能、自動錄制任務(wù)以及綜合的存檔功能。
現(xiàn)在該系統(tǒng)正在緊張的施工過程中，我們相信，在不久的將來，整個系統(tǒng)正式運行以后，必將為首都國際機場的運營提供安全高效的技術(shù)保障。
