VPN技術(shù)在廣播電視遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

徐傳榮

（嘉興市廣播電視集團(tuán) 技術(shù)中心，浙江 嘉興 314000）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人類在控制領(lǐng)域的進(jìn)步也是突飛猛進(jìn)的。20世紀(jì)80年代，新的控制理念——集散控制系統(tǒng)，得以提出并付諸實(shí)踐。在這一時期，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家廣電行業(yè)在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的自動監(jiān)測領(lǐng)域開始探索，由于受當(dāng)時軟硬件等多方面條件的制約，系統(tǒng)只是小規(guī)模、少功能和非遠(yuǎn)程的，操作界面也很簡單；到了20世紀(jì)末21世紀(jì)初，隨著超大規(guī)模集成電路的開發(fā)應(yīng)用，計(jì)算機(jī)芯片等硬件不斷升級，通信技術(shù)手段、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、面向?qū)ο蟮牡讓娱_發(fā)軟件、圖形圖像處理軟件等諸多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，推動了廣電行業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用，遠(yuǎn)程多點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)逐漸在一些臺站得以初步應(yīng)用。國內(nèi)廣電行業(yè)也在這個時期開始了研究和開發(fā)[1-3]。

1 監(jiān)控系統(tǒng)通信方式分析

1.1 短距離通道

以本地監(jiān)控為主，傳輸方式有RS-232/485/422、TCP/IP等，屬于有線介質(zhì)傳輸。

1.2 中距離通道

較多采用微波通信（Microwave Communication），指使用波長0.1 mm～1 m之間的電磁波進(jìn)行的通信。微波通信通過空間直接傳輸，在直線距離內(nèi)無障礙阻擋時，可以采用微波傳送的方法。由于地球曲面的影響和傳輸過程的空間損耗，一般情況每間隔50 km就需要增加中繼轉(zhuǎn)發(fā)站，對微波信號進(jìn)行放大而延伸傳送，這種方式也稱為微波中繼通信。如果進(jìn)行長距離的微波通信，則可以經(jīng)由數(shù)十次中繼放大而傳送數(shù)千千米，并且保持較高的傳輸質(zhì)量，由此可見微波通信的成本很高，如果要建立長距離的微波通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備投資大，所以較多地應(yīng)用于中距離傳輸。

1.3 中長距離通道

光纖通信（Fiber Optic Communication）是利用光纖（Fiber Ooptical）傳遞信號的一種通信方式。光纖通信有傳輸容量大、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為最主要的有線通信方式。光纖通信需要架設(shè)光纖和相應(yīng)的光收發(fā)設(shè)備，成本相對也較高，如果需要建立大型的長距離的通信網(wǎng)絡(luò)，投資較大，一般較多地應(yīng)用于中長距離的點(diǎn)到點(diǎn)通信。

1.4 不受距離制約的公網(wǎng)通信通道

不受距離制約的公網(wǎng)通信通道就是通常所說的In?ternet網(wǎng)通道。國際互聯(lián)網(wǎng)始于1969年，是全球性的網(wǎng)絡(luò)，是一種公用信息的載體，具有快捷性、普及性的特點(diǎn)，是現(xiàn)今最流行、最受歡迎的傳媒之一。這種大眾傳媒比以往任何一種通信媒體都要快。顯然，Internet網(wǎng)通道不受距離制約，運(yùn)行成本低，尤其隨著我國互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，特別是3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和成熟，互聯(lián)網(wǎng)已覆蓋絕大部分地區(qū)，阻礙發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸通道問題得以解決，所以利用互聯(lián)網(wǎng)地域覆蓋廣、信號傳輸穩(wěn)定等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)建立一套基于互聯(lián)網(wǎng)的、較為完善的廣播電視遠(yuǎn)程綜合監(jiān)測系統(tǒng)。

2 廣播電視遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

2.1 數(shù)據(jù)傳輸距離長

被監(jiān)控系統(tǒng)的主發(fā)射機(jī)房和分發(fā)射機(jī)房間隔較遠(yuǎn)，中心服務(wù)器需要對各分機(jī)房進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)監(jiān)測和設(shè)備狀態(tài)控制。

2.2 設(shè)備通信方式復(fù)雜

主機(jī)房和分機(jī)房需要監(jiān)控的設(shè)備類別多，有RS-232，RS-485，TCP/IP等多種接口通信。

2.3 對通信的質(zhì)量要求高

系統(tǒng)24 h運(yùn)行，為了保證安全播出，對系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性、可靠性、長期性和安全性都有較高的要求。

3 基于公網(wǎng)VPN技術(shù)的數(shù)據(jù)通信

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式如圖1所示。

圖1 基于公網(wǎng)VPN技術(shù)的數(shù)據(jù)通信

從系統(tǒng)的通信方式特點(diǎn)分析，把通信通道分為3個部分。

3.1 機(jī)房下位機(jī)設(shè)備的通信連接（本地）

由于下位機(jī)設(shè)備的基本通信方式不可改變，所以必須要有相關(guān)的采控設(shè)備與這些下位機(jī)建立本地通信線路，因此，在發(fā)射機(jī)房通過下位多種采控器與相關(guān)設(shè)備建立本地通信線路連接，這些采控器包含了485接口、232接口、422接口、開關(guān)量接口、繼電器接口、模擬量接口、數(shù)字量接口等所有設(shè)備的通信接口。由于485通信具備集聯(lián)的特性，所以下位所有采控設(shè)備都把信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)485信號并集聯(lián)。這樣就實(shí)現(xiàn)了一個機(jī)房的設(shè)備采集、控制信號都統(tǒng)一到1路485信號上。

3.2 機(jī)房與監(jiān)控中心的通信連接（長距離）

從系統(tǒng)通信方式的特點(diǎn)來看，系統(tǒng)從發(fā)射機(jī)房到監(jiān)控中心的長距離信號傳輸不可能采用微波和光纖的方式，2G通信方式因其傳輸速度慢、傳輸帶寬小也不符合系統(tǒng)要求。所以，為了保證系統(tǒng)通信的安全可靠，系統(tǒng)可以選擇3G公網(wǎng)或撥號上網(wǎng)方式作為發(fā)射機(jī)房與監(jiān)控中心的傳輸通道，因此，把發(fā)射機(jī)房各采控器的485信號通過集線器和485-TCP/IP轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號，與其他TCP/IP設(shè)備一起經(jīng)3G路由器或ADSL路由器撥號后進(jìn)入Internet網(wǎng)。

3.3 基于Internet網(wǎng)的VPN通道

VPN是“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”。顧名思義，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)是虛擬出來的內(nèi)部專線網(wǎng)絡(luò)，是在混亂的公用網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中建立起來的一條安全和穩(wěn)定的隧道。在該隧道中傳輸，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行多層加密以達(dá)到使用網(wǎng)絡(luò)的安全目的。虛擬專用網(wǎng)是對內(nèi)部網(wǎng)的擴(kuò)展，可以幫助遠(yuǎn)程用戶或分支機(jī)構(gòu)等同公司的內(nèi)部網(wǎng)建立可信及安全的鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全交互。采用PPTP點(diǎn)到點(diǎn)隧道協(xié)議，基本原理就是在兩個可以互相訪問的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（一般為VPN路由器）之間加一層隧道，通過建立VPN預(yù)定義好的兩端的虛擬IP地址作為網(wǎng)關(guān)，在兩端的VPN路由器上建路由，可以實(shí)現(xiàn)兩邊局域網(wǎng)的互訪。在分發(fā)射機(jī)房配置了有VPN自動撥號功能的路由器，將分發(fā)射機(jī)房定義為VPN的客戶端，將監(jiān)控中心機(jī)房的VPN路由器定義為VPN服務(wù)端，這樣就建立起了長期、穩(wěn)定、安全和可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。從目前運(yùn)行的情況來看，達(dá)到了監(jiān)控系統(tǒng)的通信要求。路由器建立VPN通道如圖2、圖3所示。

圖2 VPN服務(wù)器端狀態(tài)（截圖）

圖3 VPN客戶端狀態(tài)（截圖）

3.4 嘉興廣播電視集團(tuán)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例

監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用如圖4所示。

圖4 發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（截圖）

4 總結(jié)

綜上所述，Internet網(wǎng)絡(luò)具有通信速度快、不受距離制約、布點(diǎn)靈活、投資和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢，隨著Internet網(wǎng)的普及推廣，Internet網(wǎng)絡(luò)和VPN技術(shù)的有機(jī)結(jié)合必將會成為廣電行業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通道的首選，有著廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 姜法林.發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控通信故障的一種改進(jìn)方法[J].電視技術(shù)，2011，35（16）：105-106

[2] 金莉萍.基于Web的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.廣播與電視技術(shù)，2013，40（10）：138-142.

[3] 聶廣才，王麟.廣電人看新媒體需要厘清的十個誤解[J]．廣播與電視技術(shù)，2011（1）：78-81.