VPN技术在广播电视远程监控中的应用

2014-12-02徐传荣

电视技术 2014年10期

徐传荣

（嘉兴市广播电视集团技术中心，浙江嘉兴 314000）

随着计算机技术的高速发展，人类在控制领域的进步也是突飞猛进的。20世纪80年代，新的控制理念——集散控制系统，得以提出并付诸实践。在这一时期，欧美、日本等发达国家广电行业在发射机系统的自动监测领域开始探索，由于受当时软硬件等多方面条件的制约，系统只是小规模、少功能和非远程的，操作界面也很简单；到了20世纪末21世纪初，随着超大规模集成电路的开发应用，计算机芯片等硬件不断升级，通信技术手段、计算机操作系统、面向对象的底层开发软件、图形图像处理软件等诸多领域的技术发展，推动了广电行业监控领域的开发和应用，远程多点的监控系统逐渐在一些台站得以初步应用。国内广电行业也在这个时期开始了研究和开发[1-3]。

1 监控系统通信方式分析

1.1 短距离通道

以本地监控为主，传输方式有RS-232/485/422、TCP/IP等，属于有线介质传输。

1.2 中距离通道

较多采用微波通信（Microwave Communication），指使用波长0.1 mm～1 m之间的电磁波进行的通信。微波通信通过空间直接传输，在直线距离内无障碍阻挡时，可以采用微波传送的方法。由于地球曲面的影响和传输过程的空间损耗，一般情况每间隔50 km就需要增加中继转发站，对微波信号进行放大而延伸传送，这种方式也称为微波中继通信。如果进行长距离的微波通信，则可以经由数十次中继放大而传送数千千米，并且保持较高的传输质量，由此可见微波通信的成本很高，如果要建立长距离的微波通信网络，设备投资大，所以较多地应用于中距离传输。

1.3 中长距离通道

光纤通信（Fiber Optic Communication）是利用光纤（Fiber Ooptical）传递信号的一种通信方式。光纤通信有传输容量大、保密性好等优点，现在已经成为最主要的有线通信方式。光纤通信需要架设光纤和相应的光收发设备，成本相对也较高，如果需要建立大型的长距离的通信网络，投资较大，一般较多地应用于中长距离的点到点通信。

1.4 不受距离制约的公网通信通道

不受距离制约的公网通信通道就是通常所说的In⁃ternet网通道。国际互联网始于1969年，是全球性的网络，是一种公用信息的载体，具有快捷性、普及性的特点，是现今最流行、最受欢迎的传媒之一。这种大众传媒比以往任何一种通信媒体都要快。显然，Internet网通道不受距离制约，运行成本低，尤其随着我国互联网通信技术，特别是3G网络的发展和成熟，互联网已覆盖绝大部分地区，阻碍发射机远程监控系统实现的数据传输通道问题得以解决，所以利用互联网地域覆盖广、信号传输稳定等特点，可以实现建立一套基于互联网的、较为完善的广播电视远程综合监测系统。

2 广播电视远程监测系统数据传输的特点

2.1 数据传输距离长

被监控系统的主发射机房和分发射机房间隔较远，中心服务器需要对各分机房进行实时的数据监测和设备状态控制。

2.2 设备通信方式复杂

主机房和分机房需要监控的设备类别多，有RS-232，RS-485，TCP/IP等多种接口通信。

2.3 对通信的质量要求高

系统24 h运行，为了保证安全播出，对系统通信的稳定性、可靠性、长期性和安全性都有较高的要求。

3 基于公网VPN技术的数据通信

系统实现方式如图1所示。

图1 基于公网VPN技术的数据通信

从系统的通信方式特点分析，把通信通道分为3个部分。

3.1 机房下位机设备的通信连接（本地）

由于下位机设备的基本通信方式不可改变，所以必须要有相关的采控设备与这些下位机建立本地通信线路，因此，在发射机房通过下位多种采控器与相关设备建立本地通信线路连接，这些采控器包含了485接口、232接口、422接口、开关量接口、继电器接口、模拟量接口、数字量接口等所有设备的通信接口。由于485通信具备集联的特性，所以下位所有采控设备都把信号统一转换成标准485信号并集联。这样就实现了一个机房的设备采集、控制信号都统一到1路485信号上。

3.2 机房与监控中心的通信连接（长距离）

从系统通信方式的特点来看，系统从发射机房到监控中心的长距离信号传输不可能采用微波和光纤的方式，2G通信方式因其传输速度慢、传输带宽小也不符合系统要求。所以，为了保证系统通信的安全可靠，系统可以选择3G公网或拨号上网方式作为发射机房与监控中心的传输通道，因此，把发射机房各采控器的485信号通过集线器和485-TCP/IP转换器转换成TCP/IP信号，与其他TCP/IP设备一起经3G路由器或ADSL路由器拨号后进入Internet网。

3.3 基于Internet网的VPN通道

VPN是“虚拟专用网络”。顾名思义，虚拟专用网络是虚拟出来的内部专线网络，是在混乱的公用网络当中建立起来的一条安全和稳定的隧道。在该隧道中传输，可以对数据进行多层加密以达到使用网络的安全目的。虚拟专用网是对内部网的扩展，可以帮助远程用户或分支机构等同公司的内部网建立可信及安全的链接，实现数据的安全交互。采用PPTP点到点隧道协议，基本原理就是在两个可以互相访问的网络设备（一般为VPN路由器）之间加一层隧道，通过建立VPN预定义好的两端的虚拟IP地址作为网关，在两端的VPN路由器上建路由，可以实现两边局域网的互访。在分发射机房配置了有VPN自动拨号功能的路由器，将分发射机房定义为VPN的客户端，将监控中心机房的VPN路由器定义为VPN服务端，这样就建立起了长期、稳定、安全和可靠的通信网络。从目前运行的情况来看，达到了监控系统的通信要求。路由器建立VPN通道如图2、图3所示。