嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)視頻監(jiān)控終端平臺(tái)安全性

3 基于INTEL IXP425的解決方案
為了克服上面描述的視頻信號(hào)對(duì)傳輸?shù)男枰蜔o(wú)線環(huán)境的特點(diǎn)之間的尖銳矛盾，本方案主要通過以下手段來客服這些難點(diǎn)：
(1)采用高性能的INTEL IXP425芯片。IXP425擁有266～533 MHz XScale核以及3個(gè)多線程微處理引擎：NPE A、NPE B、NPE WAN，帶來極高的數(shù)據(jù)處理性能。其中NPE B內(nèi)嵌SHA-1／MD5、DES／3DES、AES加密算法引擎，內(nèi)置2個(gè)獨(dú)立的10／100 Mb／s以太網(wǎng)MAC，32位33～66 MHz PCI總線，支持4個(gè)PCI設(shè)備，2個(gè)高速UART口，1個(gè)USB Device口，16個(gè)GPIO，工業(yè)級(jí)32位網(wǎng)絡(luò)嵌入式處理器(-40～+85℃)。采用IXP425處理器的系統(tǒng)提供32 MBFLASH，128 MB SDRAM內(nèi)存(最大256 MB)，提供獨(dú)立的10／100 Mb／s以太網(wǎng)口，滿足各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，一個(gè)MiniPCI Slot，可以直接插接MiniPCI卡(預(yù)留)，如無(wú)線WLAN網(wǎng)卡，6個(gè)高速RS 232口(1個(gè)調(diào)試口，4個(gè)CDMA接口，1個(gè)視頻采集卡接口)，2個(gè)TTLUART口，2個(gè)高速USB HOST口(可用作移動(dòng)硬盤，保證視頻數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)存儲(chǔ))，1個(gè)USB Device口，16個(gè)GPIO口，配置RTC，JTAG調(diào)試口。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)及通信功能及擴(kuò)展功能是IXP425平臺(tái)的特色。IXP425平臺(tái)是基于網(wǎng)絡(luò)處理器的設(shè)計(jì)及其功能配備使它能支持各種應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)視頻音頻主機(jī)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及通信開發(fā)平臺(tái)，嵌入式工業(yè)通信計(jì)算機(jī)，嵌入式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，802．11a／b／g GateWay，SOHO router，internet gateway，WLAN AP，網(wǎng)絡(luò)防火墻，等。高速高效能的XScale嵌入式處理內(nèi)核也使它可作為各類通信設(shè)備控制板、工業(yè)控制的開發(fā)平臺(tái)。
(2)采用高性能圖像壓縮算法。目前視頻領(lǐng)域中最為重要的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際電聯(lián)的H．261、H．263、H．264和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織運(yùn)動(dòng)圖像專家組的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，而在網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸中，則活躍著Real Video、WMV、QuickTime等，此外還有ON2的VP5、VP6以及我國(guó)自主研制的AVS等。其中，H．264采用DPCM加變換編碼的混合編碼模式，但它采用“回歸基本”的簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)，不用眾多的選項(xiàng)，獲得比H．263++好得多的壓縮性能；應(yīng)用目標(biāo)范圍較寬，以滿足不同速率、不同分辨率以及不同傳輸(存儲(chǔ))場(chǎng)合的需求；它的基本系統(tǒng)是開放的，使用無(wú)需版權(quán)。這些措施使得H．264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H．263節(jié)約50 ％左右的碼率。H．264性能的改進(jìn)是以增加復(fù)雜性為代價(jià)而獲得的，其編碼的計(jì)算復(fù)雜度大約相當(dāng)于H．263的3倍，解碼復(fù)雜度大約相當(dāng)于H．263的2倍。
(3)通過復(fù)用4個(gè)華為CM320CDMA1x模塊增加無(wú)線傳輸帶寬。由于實(shí)際測(cè)得的一路CDMA1x上行數(shù)據(jù)傳輸速率約為40 Kb／s，這樣的速率是無(wú)法滿足視頻監(jiān)控的帶寬需要的，因此提出可以采用四路CDMA1x并行的方式來增加傳輸帶寬，這樣實(shí)際最高速率達(dá)到160 Kb／s。配合H．264壓縮算法，可以得到比較滿意的視頻監(jiān)控質(zhì)量。多路CDMA1x并行使用的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本方案的優(yōu)勢(shì)在于：
(1)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，真正做到任何時(shí)間、從任何地方、對(duì)任何現(xiàn)場(chǎng)都能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
(2)網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)本地、遠(yuǎn)程的錄像存儲(chǔ)及錄像查詢和回放。
(3)高可靠性。系統(tǒng)所采用的視頻編碼器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)均為整機(jī)嵌入式系統(tǒng)，是工業(yè)級(jí)設(shè)備，具備極高的可靠性，即插即用，無(wú)需專人管理，特別適合于無(wú)人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)。
(4)方便使用、操作管理簡(jiǎn)單。既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過Web方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理，圖形化界面。
(5)完整的監(jiān)控管理功能。系統(tǒng)為用戶提供了靈活的監(jiān)控畫面選擇，電子地圖使用、對(duì)云臺(tái)和變焦的控制、預(yù)置位和鏡頭的輪巡，以及實(shí)現(xiàn)圖像抓拍、錄像和錄像回放。
(6)有效利用帶寬。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬視頻流可自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多路CDMA復(fù)用。
(7)可擴(kuò)展性。增加網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻編碼器和監(jiān)控工作站非常簡(jiǎn)單，能夠持續(xù)平滑升級(jí)和擴(kuò)展，降低對(duì)系統(tǒng)的整體投資成本，和其他管理控制兼容。
(8)功能強(qiáng)大的管理平臺(tái)。分布分級(jí)式管理，用戶可以不受時(shí)間、空間限制對(duì)監(jiān)控管理目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)查看以及實(shí)時(shí)指揮。