基于VPN 的3G無線視頻傳輸解決方案

方案設計原則：
1:盡量利用現有成熟部件，不重復開發，完成無線視頻傳輸的任務
2:易于架設，易于部署，降低成本

方案設計概述：
本方案充分利用已經非常成熟的視頻傳輸設備--網絡硬盤錄像機(DVR,NVR,NVS),通過搭配成都宇鴻科技有限公司最新研制的基于中國電信EVDO 無線網絡的3G VPN 路由器，通過接入企業現有的或者新搭建的 VPN 服務器，達到視頻終端上傳數據到企業數據中心，訪問企業內部資源，各接入該VPN服務器的客戶端之間的訪問等，該方案具有成本低廉，整個系統只需要添加一個無線VPN路由器，充分保護用戶的投資，使用簡單，該路由器支持端口映射，VPN客戶端接入，可搭配使用各種視頻設備，推薦海康，大華等知名公司的設備，用戶端繼續采用他們熟悉的視頻客戶端軟件，可以立即讓現有的網絡升級到3G。

方案部件描述：
1:3G VPN 路由器
采用成都宇鴻科技最新研制的單卡 3G EVDO無線路由器，該路由器基于DAVINCI芯片設計，具有很強的功能擴展性，支持中興華為等一些知名品牌的USB無線上網卡，具備完善的PPP協議和IP協議，以及PPTP VPN客戶端，嵌入式設備通過以太網和路由器連接達到接入internet的目的。
路由器支持定時撥號，定時下線，vpn自動鏈接，端口映射，NAT路由上網等傳統路由器具有的功能
采用中國電信evdo網絡上傳高達1.8 M BPS的上傳速率，該路由器足可以支持4路高質量實時的音視頻數據。

2:網絡硬盤錄像機或者視頻服務器
該部件采用已經非常成熟易于采購的DVR?&DVS,實現模擬圖像的采集，編碼

3:VPN 服務器
由于無線上網獲取的ip地址并不是可以在internet上路由的真實IP地址，所以客戶端不能和需要訪問的視頻服務器進行點對點的鏈接，必須通過中心VPN服務器的中轉.
VPN(Virtual PrivateNetwork)虛擬專用網，是指利用公用電信網絡為用戶提供專用網的所有各種功能，由于采用了“虛擬專用網”技術，即用戶實際上并不存在一個獨立專用的網絡，用戶既不需要建設或租用專線，也不需要裝備專用的設備，就能組成一個屬于用戶自己專用的電信網絡。虛擬專用網是利用公用電信網組建起來的功能性網絡。不同類型的公用網絡，通過網絡內部的軟件控制就可以組建不同種類的虛擬專用網。例如：利用公用電話網可以構建“虛擬專用電話網”。

目前宇鴻科技推薦采用基于ubuntu linux 搭建的VPN服務器，具有效率高，系統吞吐量大，不容易中病毒，免維護，支持客戶端之間的互訪，支持基于連接的速度限制等很多高級功能。該服務器需要架設在足夠帶寬，并且具備公網IP地址的環境下，或者采用其他端口映射和動態域名方式方便客戶端接入。

4:客戶端
實現視頻數據的觀看，網絡錄像，流媒體轉發，等
其中系統實現的技術難點主要是

1：3G無線上網的實現
本案例的無線路由器采用TI davinci芯片，具有強大的處理性能，ARM＋dsp的構架，足夠應付3G的高帶寬數據流，同時該芯片本身具備視頻編碼和解碼的能力，為今后實現單芯片的3G無線視頻服務器提供條件。利用linux完善的PPP協議，通過可插入的evdo 上網卡實現3G網絡的接入。
該技術的主要難點在眾多USB無線網卡的linux驅動問題。目前成都宇鴻科技有限公司(www.easycdma.cn)的3G無線路由器已經支持包括華為中興在內的眾多evdo無線上網卡為您帶來更多的選擇

2：基于VPN 的網絡訪問和數據傳輸

VPN是在現有網絡的基礎上虛擬一個局域網，也就是說網絡里面的設備或者服務器都具有兩個ip地址，一個是之前的有線接入的ip地址，比如服務器ip地址212.23.3.8是對外的公網IP地址，我們規劃的VPN 網絡段地址范圍為 192.168.2.1~255,假定我們分配給VPN服務器192.168.2.1的ip地址，當一個設備端首先通過3G無線網絡接入internet獲取一個ip地址118.34.2.15,但是這個ip地址從外面并不能主動訪問，然后 設備通過內置的PPTP VPN 客戶端建立到VPN 服務器的虛擬連接，就好像設備有兩塊網卡一樣，建立和服務器直接連接的網絡，VPN服務器給這個虛擬鏈接分配一個ip地址192.168.2.2的ip地址，這樣vpn服務器就可以通過192.168.2.1 和設備192.168.2.2進行互訪。

這個時候如果我們需要遠程觀看設備上的圖像數據，首先我們有一臺可以上網的電腦客戶端，然后撥號建立和VPN服務器的鏈接，同理客戶端也獲取一個vpn服務器分配的192.168.2.3的ip地址，這樣該客戶端和中心vpn服務器和設備就像在一個真正的局域網，可以互相訪問。
客戶端可以通過DVR廠商提供的客戶端軟件或者ie瀏覽器輸入 192.168.2.2的ip地址進行遠程圖像監控。

性能指標和實際測試效果：
在成都實際測試的效果如下：
在成都我們實測evdo信號下載速率平均可達2Mbps（約250K byte ），由于受中心服務帶寬的影響，上傳速率可達900Kbps，完全可以同時傳送四路基本質量的H.264實時圖像。

總結
由于3G網絡的建設，使得無線傳送視頻的可用性和實用性大大增加，之前為了傳送實時的視頻流不得不采用多卡捆綁的方式，現在經過我們的測試單卡EVDO無線視頻傳輸完全具備可行性。定將在未來應用到更多的場合。


其他：

1：VPN專題知識

2：宇鴻科技3G VPN 無線路由器