基于WCDMA远程LED屏系统方案

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一、项目背景
  由于传统的LED 显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行，因此对于传统LED显示屏来说不能满足远程信息实时发布的需要，因而不能构建大规模的联网式LED 屏信息发布系统。信息发布系统则可以有效解决LED 显示屏远程组网的问题。该系统基于WCDMA 无线网络技术，提供通用LED 通信控制接口，实现对LED 显示屏的大规模的组网。无论是普通的文字条屏，还是大屏幕的图文屏，只要接上LED 无线传输终端，就能马上打破传统LED显示屏的限制，成为能够大规模联网的无线LED显示屏信息显示屏。
  无线LED 信息显示屏是一种全新的信息媒体，一经面世，便被广泛的社会团体所接受，其“流动”显示和联网信息发布的特点更为广告界所推崇，成为一种全新的广告媒体。无论LED 显示屏放在何处，LED 显示屏的数量多少，系统的主控中心都能将信息准确、即时的发布到指定的某个或多个或全部LED显示屏上。无线LED显示屏信息发布系统能够极大的增强LED 显示屏作为信息显示载体发布信息的灵活性和实时性，为拓展LED 显示屏的应用发挥极大的功效。
二、项目分析
2.1 系统组成
2.1.1LED显示屏和LED显示控制器
  控制器得到控制中心的数据进行分析，然后根据相应的密令对显示屏进行控制，包括内容的更新，显示方式的调整以及开启关闭等操作，LED控制器一般都采用以太网和DB9串口和控制中心进行通信。
2.1.2无线传输设备
无线通信模块在整个系统中起着中间桥梁的作用，运行状况直接影响到整个系统的运行，厦门四信F2403 IP MODEM具有体积小、功耗低、永远在线、配置使用简单、即插即用等诸多特性。支持主备数据通道、并行多数据通道、实时在线和按需在线多种工作方式、并且支持APN网络接入等功能不仅可以保障数据安全可靠还能让客户根据需传输节省资费。而且针对不同的工程情况可选择不同的网络IP MODEM,型号规格为
F2X03。
2.1.3控制管理中心
  整个软件系统采用BS+CS架构设计，系统运行于互联网上。整个软件系统分为以下几部分：客户端管理软件、运营中心管理软件、中心数据库服务软件、WCDMA中心服务软件及WCDMA终端软件。
 整个系统数据处于中心服务器上，用户端安装用户服务软件，用户通过用户帐号+密码访问登陆系统并从中心服务器上检索、建立、修改数据。通过对不同的用户设置不同的权限，来完成用户的管理。各用户所要发布的信息通过InterNet网络上传到服务中心，由中心完成数据校验、审核工作，然后把有效信息通过网络分发给各地方的显示屏上。中心监控人员可以通过中心数据库监控各用户端所发布的信息。
  软件体系结构为三层体系结构，整个系统划分为多个层次，所有数据交换基于Web Services服务完成，服务进行了加密处理，只有取得了密钥及有相应的权限的用户才能登陆到系统，完成数据的交互。这样可以提高整个系统的安全性。系统把界面层、业务逻辑层、数据层分开设计，每两层间均有加密控制，以提高数据安全性。
2.2 系统总架构
  无线LED信息发布系统由LED显示屏、LED显示控制器、无线数据传输单元和无线LED信息发布中心平台几个部分组成。
  LED控制器通过RS232/485通讯接口与F2403串口连接，LED信息发布中心可以采用多种方式连接网络，例如固定IP、APN、ADSL等。
  F2403插上一张WCDMA卡上电后自动拨号向LED信息发布中心服务器进行TCP连接，连接成功后信息发布中心通过WCDMA网向F2403发送数据，F2403接收到数据后原封不动的透明的通过串口传送给LED屏控制器，这样形成双向透明的传输通道已达到LED信息发布中心对LED屏的远程控制。
2.3系统实现功能及特性
（1）实时远程发布：传统LED显示屏只能固定地显示所控制器内存储的信息，如需发布新的信息只能通过电脑联机来更新信息。无线LED显示屏可以随时接收信息中心下发的信息。
（2）不受距离限制：传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，无线LED显示屏只要无线WCDMA网络覆盖的地方都可以使用，不受距离和位置的限制。
（3）组网规模大：传统LED显示屏的内容由电脑通过串口数据线发送，显示屏数量在规模上受到限制。无线LED信息发布系统通过WCDMA无线网络来发送信息，采用TCP网络传输协议，终端联网数量不受限制可以多达上万个。
（4）先进性：充分利用计算机互联网络、联通无线通信系统、LED显示控制等先进技术，设计具有国内先进的无线LED信息发布系统。采用目前先进的系统软件平台及终端设备，不但能够无线LED信息联网发布需要，而且能够支持相关各个行业内部具体业务需要。
（5）实用性：整个系统的操作以方便、简洁、高效为目标，既充分体现快速反应的特点，又能便于操作人员进行信息处理和发布，便于管理层及时了解各项统计信息。
（6）保密性：对于系统的管理实行严格的权限管理，只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作，确保系统安全可靠。
三、项目架构实施
3.1 F2403与LED屏控制器的连接
LED屏控制器一般都采用以太口以及串口传输数据，无线通信模块F2403同时支持232/485通信方式，因此可以直接和LED屏控制器进行连接通信，如下图：
3.2 数据中心网络接入方式分析
1.专线接入
 中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP客户中心通过一条2M APN专线接入联通公司WCDMA网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与联通公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于WCDMA专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。
 用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。
用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。联通终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。此种方案无论实时性，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。
2. ADSL拨号连接（动态公网IP地址）
 中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。
3. 通过固定公网IP连接
 中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INT ERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。
3.3 数据中心软件平台构建
 中心端软件的构建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。
目前四信提供三种方式的中心接口：
1.首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了我们的驱动了，可以直接配置使用；
2.对于后台中心软件只读串口数据的情况，提供一个虚拟串口软（TCP2COM），利用虚拟串口软件可以将以太网数据转化为串口数据，从而实现利用无线公网传输数据且又对现有系统不做修改的完美结合。
3.在客户想要开发自己的数据中心是，此时我公司会提供一个动态链接库，利用动态链接库客户可以很轻松的与传输通道进行对接，同时会提供一个的数据中心DEMO软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。
下图为后台中心管理软件：
四、F2403方案应用特点
1. 车载LED屏基本都是流动式的工作，这样对系统设备的抗震稳定性要求很高，F2403经过行业的高规格抗震测试，完全可适应高强度持续性的震动，保持正常的工作。
2. 四信IP MODEM采用高性能工业级处理器以及看门狗等安全机制设计，保证IP MODEM 万一通信中断也会自行检测然后自动断电重启，保证IP MODEM 永远在线，通信链路永远正常。
3. 在应对激烈的市场竞争中流动LED广告越来越受到广泛的应用，因此系统采用多点对中心的组网方案，不论采用普通无线WCDMA还是APN专网都可以实现随时增加新的采集控制点，对现有的网络不会造成任何的中断和影响。
4. 多中心设置，可在多个控制点对车载LED屏进行控制及信息的更新，大大提高了车载LED屏的灵活应用。
5. IP MODEM 采用标准的工业串口通信，即插即用，且高规格的模具设计，体积小巧方便维护。
6. 高规格材料选配，可在 -25~+65ºC、 相对湿度 95%(无凝结)环境下正常工作。
7. 车载LED屏分布在城市的各个角落且在不停的流动，在此F2403进行人性化工程设计，可是工程人员无需到现场就可以远程直接对网络参数进行相应的配置，达到时间和人力的合理利用。
五、小结
 目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已成为城市信息现代化建设的标志，随着社会经济的不断进步，以及LED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将越来越深入，其应用领域将会越来越广。
采用WCDMA远程LED无线信息发布系统在国内已经有了比较成熟的应用，厦门四信一直致力于无线通信的研究和应用，在远程LED屏领域已经有了广泛深入的涉及。随着市场的不断扩大，相信远程LED屏需求也是迅速增加，在此厦门四信已经做好了充分的努力和准备，以致发挥更多更大的作用。