當(dāng)今，無線傳輸視頻和音頻已經(jīng)成為一種趨勢，CDMA也由于所具備的較大優(yōu)勢，而被一些廠家將其選擇作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。本文即對在無線傳輸中，應(yīng)用比較突出的CDMA多信道集群技術(shù)作淺要分析。
文/陳胤良 太陽駒（北京）科技發(fā)展有限公司大中華區(qū)營銷副總經(jīng)理
陳胤良帶領(lǐng)的研發(fā)團隊成功研發(fā)中國第一個CDMA單通道視頻傳輸系統(tǒng)、CDMA四通道視頻傳輸系統(tǒng)。他曾獲軍事科技進步成果二等獎、三等獎等。他主持的北京市公安局、安全局、地震局、稅務(wù)局等奧運安全應(yīng)急保障項目正在進行中。
隨著CDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，在CDMA無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸視頻和音頻成為一種趨勢。在這樣的趨勢引導(dǎo)下，一些主流廠家陸續(xù)開發(fā)出各具特色的CDMA無線視頻系統(tǒng)。但是由于CDMA的平均業(yè)務(wù)速率為80kbit/s-100kbit/s，帶寬比較窄，單通道CDMA視頻系統(tǒng)在傳輸CIF（352×288）格式下大約只有4-7幀左右，只能滿足對采集場景變化不大、要求不高的低端應(yīng)用場合，所以從2000年中國CDMA開始應(yīng)用以來，一直到2005年，CDMA無線視頻系統(tǒng)的發(fā)展一直比較尷尬，但是經(jīng)過4-5年的發(fā)展，CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的加大，以及CDMA的資費降低，CDMA多信道集群技術(shù)對于視頻傳輸?shù)陌l(fā)展需求越來越迫切，因此2006年一直到現(xiàn)在，CDMA多信道集群視頻系統(tǒng)的發(fā)展成為無線移動視頻傳輸系統(tǒng)一道亮麗的風(fēng)景線。
CDMA多信道集群技術(shù)
什么是CDMA 1X（簡稱CDMA）
CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種新型無線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。其接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS95，低于2Mbit/s)，可支持308kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)部份引入分組交換，支持移動IP業(yè)務(wù)。它是在現(xiàn)有CDMA IS95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為CDMA用戶提供分組IP形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它是中國聯(lián)通在完善優(yōu)化CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中推出的第2.75代通信技術(shù)，并在目前的IS-95 CDMA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進一步升級了無線接口，使其支持高速補充業(yè)務(wù)信道。CDMA 1X理論速率153.6Kbps，目前實際測試速率為80 Kbps。
CDMA 1X系統(tǒng)的無線IP網(wǎng)絡(luò)接口采用成熟和開放的IETF協(xié)議，支持基于IP的Internet/Intranet的接入方式，可在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，能夠提供快速即時的TCP/IP連接，并可以用于數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控等應(yīng)用當(dāng)中。使用CDMA 1X技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。
CDMA多信道集群技術(shù)原理
CDMA 1X系統(tǒng)的標稱峰值速率為153.6kbit/s，而在實際應(yīng)用中即使是CDMA的上傳速率在一般的應(yīng)用中只能達到50kbit/s左右，遠無法達到峰值。因此，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)所能輸送的數(shù)據(jù)量不能太大，否則會造成數(shù)據(jù)丟失而達不到傳輸?shù)淖畛跄康?。為了進一步提升傳輸速率，利用多通道數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過捆綁多個CDMA的通信通道（目前是最多集群八個信道，四信道能達到實時圖像傳輸），同時在傳輸控制中結(jié)合使用多線程處理技術(shù)，以及H.264視頻壓縮復(fù)用技術(shù)。其技術(shù)原理圖見圖1。
在這個數(shù)據(jù)傳輸速率上，已經(jīng)可以實現(xiàn)視頻圖像在（352×288）格式下每秒22幀的清晰、流暢傳輸。根據(jù)我們的經(jīng)驗，多通道同時傳輸?shù)那闆r下，速率將會是單通道的1.8倍左右，那么，多道的傳輸速率將會是（單通道實際傳輸）×1.8＝（實際傳輸）Kbps。按照這個速率來傳輸視頻圖像，配合優(yōu)化的視頻壓縮算法，可以取得很好的效果。
技術(shù)優(yōu)點
CDMA多信道集群技術(shù)具備以下優(yōu)點：
·能夠保證移動過程中視頻的正常通信傳輸，并符合移動視頻通信的嚴格要求，具有全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化無線監(jiān)控系統(tǒng)的典型特點；
·建設(shè)成本低，借助現(xiàn)有CDMA基站，不必建立獨立專用基站；
·運行費用低，只給CDMA運營商（中國的CDMA運營商是中國聯(lián)通）交費，每個通道不受時間以及流量限制每月大約100元左右；
·不受阻擋物的限制，可以進行通過建筑物以及高山繞射的視頻傳輸；
·視頻傳輸基本清晰、流暢，在傳輸CIF格式下2通道集群的大約12-15秒/幀，4通道集群的大約14-20秒/幀，8通道集群的大約16-22秒/幀；
·不受距離限制，前端只要有CDMA信號，接收端只要能上互聯(lián)網(wǎng)，就能傳輸視頻。
技術(shù)應(yīng)用范圍
正是由于以上CDMA多信道集群技術(shù)的突出優(yōu)點，因此短短兩年該系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于野戰(zhàn)部隊軍事演習(xí)、公安、消防武警現(xiàn)場指揮和勘探，以及金融護衛(wèi)、水利防汛、道路搶險、城管督察等緊急應(yīng)急指揮系統(tǒng)，其主要作用是能夠?qū)F(xiàn)場的實時視頻圖像傳輸?shù)街笓]中心，以達到遠程視頻指揮的作用，以提高指揮的準確性和及時性。
目前2008奧運會的安全保衛(wèi)工作，奧運場館建設(shè)應(yīng)急保障工作，都已經(jīng)在成功運行該系統(tǒng)。
CDMA多信道集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
CDMA多信道集群技術(shù)應(yīng)用一般是攝像機圖像經(jīng)過視頻壓縮編碼模塊壓縮，根據(jù)編碼流特點，合理分拆視頻包，充分利用多路CDMA數(shù)據(jù)通道通過智能無線通訊終端發(fā)射到CDMA網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送/接收、加解密、加解碼，鏈路的控制維護等功能，并根據(jù)應(yīng)用把實時動態(tài)圖像傳到距離用戶最近的聯(lián)通通信網(wǎng)絡(luò)，從而可通過Internet從系統(tǒng)客戶端得到實時圖像信息。接收端自動合成，整個過程對用戶透明。系統(tǒng)整合CDMA網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，在傳輸速度、視頻流暢度、空間和距離上產(chǎn)生突破性拓展。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。
CDMA 1X無線接入的安全性
由于有些應(yīng)用場合對數(shù)據(jù)以及視頻的安全性要求較高，而CDMA1X本身的特點正好符合此需求，這也是優(yōu)先發(fā)展CDMA多信道集群技術(shù)另一個原因。
數(shù)據(jù)中心可通過到中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)中數(shù)據(jù)網(wǎng)(VPDN)接入，采用VPDN方式成本比較低，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。聯(lián)通網(wǎng)中數(shù)據(jù)網(wǎng)可以提供五級業(yè)務(wù)安全保證，從而充分保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的安全。
第一級：CDMA網(wǎng)絡(luò)本身的安全性
CDMA本來就是起源于軍事保密技術(shù)，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，具有抗干擾、安全通信、保密性好的特性。進行移動手機信號的竊聽一般使用以下方法，但CDMA都可以一一應(yīng)對：
·竊聽器需要捕捉到通信信號，因為在空間中充滿了各種各樣的無線電波，用戶手機信號就混雜在其中，要想竊聽某一個用戶的通話，必須先捕捉到這個用戶手機發(fā)出的特定的電磁波，而由于CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，經(jīng)過擴頻以后的有用信號的頻譜被大大地展寬了，用戶信號隱蔽在互不相關(guān)的信號中，要想捕捉到這一有用信號非常困難，因此，竊聽器捕捉不到，也無法識別出哪些是CDMA手機用戶的通信信號，哪些是噪音；
·竊聽器必須鎖定手機用戶通信的信號，繼而才能分析和破解信息，而CDMA采用快速切換功率控制技術(shù)，即便是竊聽設(shè)備捕捉到了用戶手機信號，也不能鎖定快速功率切換下的有用信號，因此，快速功率切換讓CDMA信號很難鎖定；
·需要破解用戶信息編碼，而CDMA采用偽隨機碼技術(shù)，用長達42位的偽隨機碼來標識區(qū)分用戶，每次通話都有4.4萬億種可能的排列，竊聽器很難破譯出CDMA的編碼。
第二級：CDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)的AAA認證
AAA是指認證（Authentication）、授權(quán)（Authorization）、計費（Accounting）三個過程，介紹如下：
·認證，指用戶在使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的資源時對用戶身份的確認。這一過程通過與用戶的交互獲得身份信息（像用戶名——口令、生物特征信息等），然后提交給認證服務(wù)器，認證服務(wù)器對身份信息與存儲在數(shù)據(jù)庫里的用戶信息進行核對處理，然后根據(jù)處理結(jié)果確認用戶身份是否正確；
·授權(quán)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)授權(quán)用戶以特定的權(quán)限使用其資源，這一過程指定了被認證的用戶在接入網(wǎng)絡(luò)后能夠使用的業(yè)務(wù)和擁有的權(quán)限，如授予IP地址，準許訪問時間等；
·計費，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集、記錄用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的使用信息，以便向用戶收取資源使用費。以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商ISP為例，用戶的網(wǎng)絡(luò)接入使用情況可以按流量或者時間準確地記錄下來。
認證、授權(quán)和計費，一起實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對特定用戶網(wǎng)絡(luò)資源使用情況的準確記錄，既在一定程度上有效地保障了合法用戶的權(quán)益，又能有效地保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全可靠地運行。CDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)的AAA認證過程是對用戶的域名進行鑒權(quán)認證，網(wǎng)中數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶（VPDN成員）是以username@xxx.133vpdn.qd形式登錄的。CDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)的AAA服務(wù)器對登錄用戶的域名和該用戶的IMSI進行綁定審核驗證，驗證通過后，方可接入聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)。
第三級：CDMA網(wǎng)絡(luò)和用戶網(wǎng)絡(luò)之間的VPN鏈接
CDMA網(wǎng)絡(luò)和用戶網(wǎng)絡(luò)之間可以采用專線鏈接，也可以使用Internet鏈接。使用Internet鏈接必須考慮安全性，因此，可以使用VPN將二者利用Internet鏈接起來。
VPN技術(shù)非常復(fù)雜，涉及到通信技術(shù)、密碼技術(shù)和現(xiàn)代認證技術(shù)，主要包含隧道技術(shù)和安全技術(shù)。VPN是在不安全的Internet上傳輸?shù)?，傳輸?nèi)容可能涉及到企業(yè)的機密數(shù)據(jù)，因此安全性非常重要。VPN中的安全技術(shù)通常由加密、認證及密鑰交換與管理組成。
第四級：用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)的安全防火墻（FW）
防火墻技術(shù)是目前用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全措施的一種主要手段，主要是用來拒絕非法用戶的訪問，阻止非法用戶存取敏感數(shù)據(jù)，同時允許合法用戶順利訪問網(wǎng)絡(luò)資源。防火墻實際上是一種訪問控制技術(shù)，在某個機構(gòu)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和不安全網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置障礙，阻止對信息資源的非法訪問，也可以使用防火墻阻止保密信息從受保護網(wǎng)絡(luò)上的非法輸出。
用戶網(wǎng)絡(luò)可以選用適合于本單位的防火墻產(chǎn)品來保證自己網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全。
第五級：用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)的AAA鑒權(quán)認證
用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)的AAA鑒權(quán)認證可以實現(xiàn)對VPDN成員的身份認證。與第二級的安全保證不同，本級的AAA服務(wù)器將鑒別VPDN成員的用戶名和密碼的正確性。
username@xxx.133vpdn.qd中的域名將是中國聯(lián)通公司提供給專網(wǎng)接入用戶的專有統(tǒng)一域名，用戶名（username）可以是VPDN中每個成員的手機號碼或者其它標識。VPDN中成員的用戶名和密碼等資料將保存在用戶專網(wǎng)側(cè)的AAA服務(wù)器，具有很好的安全性和管理的靈活性。
結(jié)語
綜上所述，從目前來講，CDMA多通道集群技術(shù)仍然是成熟的應(yīng)用較大突破的主流技術(shù)，即使3G放號，也會因為3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、資費問題，CDMA多通道集群技術(shù)不會馬上消失，同時高清晰圖像（比如傳輸D1畫質(zhì)）、動中通的要求，也可以馬上過渡平滑升級到3G多通道集群技術(shù)。
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