基于下一代互联网的无线即拍即传系统*

李辉遒 ，陈 钦 ，宁晓峥 ，黄 坚 ，李志德 ，张学聃 ，董宇涵

（1.中国电信股份有限公司深圳分公司 深圳 518048；2.清华大学深圳研究生院 深圳 518055）

1 引言

大型体育赛事上，除各国的运动员为夺取金牌将进行激烈的竞争之外，广大参与赛事报道的摄影记者也进行了另外一场激烈的竞赛，即在最短时间内将赛事现场图片传出赛场，以便新闻社最先完成赛事报道。通常情况下，摄影记者在拍完新闻照片后，采用人工传递的方式将照片存储介质送到媒体工作间，然后通过电脑把照片传给文字编辑进行编辑出版。这种方式从图片拍摄到发稿成功，花费的时间在15 min以上，对于无法实现固定网络接入的区域，还没有一种快速、高效、实时的新闻和图片发布方式。

本文提供的基于下一代互联网的无线即拍即传系统，可以为专业记者提供无线即拍即传服务。本系统手持终端为支持IPv6和IEEE 802.11n的无线读卡器（已申请专利）。当记者拍完照片之后，将SD卡插入无线读卡器中，立刻就可以将照片通过高速无线局域网发送到云端服务器，无需购买价格昂贵的带有无线传输模块的专用相机。新闻社通过网络，在云端服务器上对新闻图片进行在线浏览、在线编辑，选择出色的图片进行下载，快速地配上文字后即可完成发稿，工作效率比传统方式提高几十倍，实现新闻图片即拍即传功能。即拍即传系统将先进的无线技术应用到图片报道工作中，为新闻媒体的工作方式带来了革命性的进步。

无线即拍即传研究主要包括无线读卡器的研发、读卡器软件的开发（无线读卡器驱动及应用软件）以及图片云平台开发。无线读卡器是无线即拍即传系统中最重要的组成部分。

2 系统总体设计

2.1 总体架构

无线即拍即传系统包括无线接入终端 (读卡器、电脑等)、无线接入层(Wi-Fi)、数据传输层、Wi-Fi管理平台及图片处理云服务平台等部分。图1为无线即拍即传系统架构。

系统中的无线局域网、WLAN管理平台(AC、认证等)、图片处理云平台（IPv4/IPv6双栈系统）均接入Admin网。Admin网同时与IPv4网络和IPv6网络（CERNET2）相连，各新闻机构通过电信网络访问云端服务器，使用各种云端服务；CERNET2用户，可以通过CERNET2接入Admin网，访问云端服务，使用各种云端服务。本系统同时为IPv4网络的用户和IPv6网络的用户提供服务，还为部分天翼用户提供即拍即传业务，这些用户可以通过天翼手机或上网卡将手机或者相机拍摄的图片上传到云端服务器，使用各种云端服务。

图1 无线即拍即传系统架构

系统开发中采用如下技术，解决高密度Wi-Fi接入及简化数据传输操作复杂度问题。

（1）密集部署的快速无线IEEE 802.11n网络能容纳大量的图片数据传送

本系统通过在大型赛事场馆记者席和比赛规定的FOP区部署IEEE 802.11n的无线网络，IEEE 802.11n协议向下兼容IEEE 802.11a/b/g（如相机无线模块），同时能使单读卡器上下行速率达到100 Mbit/s或以上，使摄影记者能快速上传相片。

同时为避免用户上传时出现带宽冲突，系统采用5.15～5.85 GHz的前 4个频段 （频点为 5.19 GHz、5.23 GHz、5.27 GHz、5.31 GHz，频宽为 40 MHz）。单个 AP配置 3.5 dBi低增益偶极子天线，并间隔设置频段，功率设置为0.1 W，覆盖范围约为20 m。当频率发生冲突时，后台AP控制器将自动调整AP功率。通过低功率、高密度的方式覆盖，在场馆内摄影记者区任何一个位置都能接收到4个频段的信号，并由读卡器自动选择上传频段，让同一场馆同时使用4个频段进行快速传输。

网络保持了对IPv6的完全支持。利用自动隧道技术将IPv4与IPv6之间的通道完全打通，保证两者有效兼容。分配的IPv6地址遵循聚类原则，一片子网在路由表中能够仅用一条记录表示，大大缩短了路由表长度，提高了路由器转发数据分组的速度。

（2）操作简便的无线读卡器减轻记者负担，简化记者操作，提升上传速率

为降低摄影记者的使用门槛，无线即拍即传系统专门针对摄影记者的穿着和使用习惯，定制了专业的无线读卡器，具有以下特点。

读卡器采用4.3英寸屏幕，大小为117 mm（长）×78 mm（宽）×14.2 mm（高），适合摄影记者装入摄影马甲口袋内。操作界面采用双语模式，摄影记者可采用图形或文字界面的模式，选择或删除相关的图片，点击“上传图片”，即可完成上传操作，如全部上传，操作时间仅为5 s内。

为增强读卡器的快速读写能力，读卡器采用了高速的ARM处理器(TI OMAP3530)，同时配备支持IEEE 802.11n的高速双频无线网卡。根据读取的信息不同，最高可读写及传送2 Mbit/s的图片和视频信息。同时读卡器采用1300 mA的电池，可满足2 h的不停上传和10 h的待机，电量可支持记者一整天的上传使用。

同时读卡器采用了兼容IPv6的嵌入式Linux系统，加载最新版dhclient客户端，支持IPv4及IPv6双栈协议地址的自动获取，双栈地址同时工作，增强了系统的抗压能力，保证了大批记者同时上传时良好的用户体验。在IPv4地址不够的情况下，终端可以采用单IPv6地址联网，满足更多记者需求。

（3）具有转发和图片编辑功能的云端平台便于图片编辑进行在线编辑和转发

接收摄影记者图片的多媒体云平台采用SaaS云服务的方式为图片编辑提供在线浏览、编辑、整理、检索、下载服务，有利于图片编辑在简单处理后进行图片转发，并由相应人员再次审核。

平台支持IPv6，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，在加密与鉴别选项中提供了分组的保密性和完整性，极大增强了网络的安全性，保证各家新闻媒体之间的公平有序竞争。

2.2 读卡器照片传输流程

读卡器网卡启动，无线传输功能被激活，网卡向WLAN控制器中的DHCP服务器发出请求，申请IPv4及IPv6地址。DHCP服务器根据读卡器的MAC地址，按照认证系统策略，为其分配一个IPv4及IPv6地址，并通知读卡器。读卡器获得IP地址后，开始向云端服务器传送用户选定的图片。读卡器从存储卡中读取一张图片的文件名和拍摄时间，并在“发送记录”中寻找是否有相同文件名和拍摄时间的发送记录。如果有相同的记录，则忽略该图片；如果没有相同的记录，则发送该图片。读卡器成功发送完一张图片之后，将该图片的文件名和拍摄时间记录在“发送记录”中。重复以上步骤，直到所有图片发送完毕。待机时间达设定时间后，读卡器进入节电模式。图2为读卡器照片传输流程。

2.3 安全认证

安全认证包括Wi-Fi接入安全认证、系统平台安全认证。

Wi-Fi接入的安全认证，通过MAC地址绑定、IEEE 802.1x认证实现Wi-Fi的安全接入。图片处理云平台通过IP地址限定、账号密码安全认证、防火墙、权限控制等方式实现平台的安全使用。图3为加密认证过程。

图2 读卡器照片传输流程

图3 加密认证过程

用户拿到读卡器后，需要经过一个加密验证的过程。开机后显示用户登录窗口，当用户输入用户名和密码并点击“确定”按钮之后，开始调用并执行IEEE 802.1x认证程序。认证通过后即可进行相关的图片数据发送工作。

3 详细设计

3.1 无线读卡器设计

无线读卡器（读卡器硬件架构如图4所示）由电源系统、微处理器、SDRAM、flash、无线局域网网卡、触摸液晶屏、存储卡插槽等部分组成。电源系统将采用锂电池供电，液晶屏会显示目前电池的剩余电量，当电量过低时，无线读卡器将提醒用户及时为电池充电。无线局域网网卡将支持IEEE 802.11a/b/g/n无线局域网协议。用户可以通过触摸式液晶屏进行各种设置和应用操作，如输入用户名和密码、查看并选择上传图片、完成上传操作等。

图4 读卡器硬件架构

3.2 软件设计

软件系统包括无线读卡器及图片处理云平台（供媒体单位进行图片处理）的开发设计。

3.2.1 无线读卡器

无线读卡器（读卡器系统软件架构如图5所示）的操作系统选择Linux系统。软件系统包括设备驱动软件、数据传输协议支持软件及专用的图片传输客户端应用软件的适配开发。

首先需要在硬件设备之上建立板级支持包和设备驱动程序，再移植Linux操作系统。网络层通信采用IPv4/IPv6双栈协议，传输层采用TCP，应用层采用FTP。在网络协议栈之上，无线读卡器提供全新的应用程序，主要功能是将图片文件从存储卡中读出，通过网络协议栈发送到指定服务器。硬件驱动程序和软件系统都经过节电优化，从而达到长时间工作的效果。

图5 读卡器系统软件架构

3.2.2 云平台

图片处理云平台提供给媒体单位使用，主要用于照片的在线查看、预览、编辑等，或者将记者上传照片自动上传到媒体单位指定服务器中。图片处理云平台软件系统的设计如图6所示。

图6 图片云平台系统

4 业务流程

4.1 总体业务流程

图7为总体业务流程。

图7 总体业务流程

4.2 照片上传

用户使用自带的普通存储卡进行拍照，相机在存储卡上存储照片。当用户需要上传相片时，将存储卡从相机中取出，插入读卡器。读卡器会显示SD卡中存储的图片列表。用户通过读卡器触摸液晶屏上显示的SD卡中的图片列表，选择单张或者多张需要上传的图片进行上传（如图8所示）。上传完毕后，用户将存储卡从读卡器中取出，插入另外一张存储卡，继续上传图片。

在照片上传过程中，读卡器会自动记录上传图片的上传记录。读卡器中插入存储卡后，软件系统会自动分析其中照片是否已经上传，避免重复上传。图片上传无需用户干预，用户可以在插入存储卡后继续拍照或者进行其他工作。

图8 无线读卡器图片传输界面

4.3 图片云处理平台

媒体单位可以通过图片云处理平台实现在线图片预览、编辑处理、账号权限等服务。此外，媒体单位可以通过后台配置，实现将记者上传的图片自动上传到媒体单位的指定服务器中，供媒体单位使用。图片云处理平台的功能架构如图9所示。

5 应用情况

图9 图片云处理平台的功能架构

大运会期间，香港卫视、深圳特区报、深圳卫视等媒体单位均体验了无限即拍即传服务。其中，一张4 MB高清相片传输耗时3～4 s，上传78.3 MB视频用时43.2 s。赛事期间，云平台开放3G软件（支持Android、Windows mobile两类手机）下载的界面，其中多位3G用户均通过即拍即传平台拍摄并传输照片。

本系统也应用于日常生活中，用户拍摄完照片后，可在云平台上设置直接将相片推送至指定IP地址的电子相框处，实时共享拍摄的相片。

IPv6的采用，使得每个终端有唯一确定的真实IP地址，便于寻址、定位；IPSec加密传输保证了照片在传送过程中的安全；基于流的管理，区别不同内容，提供高质量的图片传送服务。

6 结束语

本系统大规模应用了基于下一代互联网以及IEEE 802.11n协议的无线网络，系统主要解决场馆等高密度区域的无线数据传输问题，随着移动互联网技术及4G的发展，无线读卡器可向同时支持Wi-Fi及3G/4G双模化方向发展，使用户可以在更广泛的领域使用。无线读卡器的操作系统，可采用Android，同时开发基于Android系统的应用软件，以便于移植到手机与Pad中。IPv6的采用，在提高传送效率和安全性的同时，可以与大数据分析等技术结合，为基于不同用户的特征推送差异化服务提供基础。

1 张其光，凌江，叶明.“即拍即传”业务网络实现.广播与电视技术,2009(1)

2 卢亚辉，盛凌志，姚飞.一种服务北京奥运会的Wi-Fi无线图片传输技术.移动通信,2009(8)