摘要：本文提供了一種基于4G/3G  DTU無線網(wǎng)絡(luò)校園監(jiān)控系統(tǒng)原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了4G/3G無線技術(shù)的基本知識，描述了4G/3G無線傳輸應(yīng)用于校園圖像監(jiān)控的實現(xiàn)方法。通過實際應(yīng)用，獲得了理想的效果.

一、系統(tǒng)概述
 　　校園4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通系統(tǒng)是按照數(shù)字化校園網(wǎng)的整體思想設(shè)計的，該系統(tǒng)就是整個數(shù)字化校園的核心，它不僅具有各種消費、收費等功能，還具有虛擬財務(wù)管理、收發(fā)短信、設(shè)備管理、水控、電控、圖書館管理、門禁考勤、銀行圈存等各種管理功能。
 　　本系統(tǒng)采用4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)，通過一卡通通用管理平臺和一卡通信息發(fā)布平臺，通過統(tǒng)一的身份認證，能與學校管理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，從而達到無數(shù)據(jù)冗余，真正實現(xiàn)高度數(shù)據(jù)共享的數(shù)字校園系統(tǒng)，給學校管理信息系統(tǒng)提供更完善的服務(wù)。

二、2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)簡介
 　　4G/3G是目前解決通信信息服務(wù)的一種較的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。4G/3G的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，4G/3G網(wǎng)絡(luò)具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。4G/3G的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
三、系統(tǒng)的主要功能特點以及所能帶來的好處
1、校園4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通系統(tǒng)的功能
 　　本系統(tǒng)利用寬帶IP（DDN專線）＋4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通性，提供具有一定QOS的帶寬保證，所采用的設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架都具有良好可擴展性，可以根據(jù)后續(xù)發(fā)展的需求，在不改變現(xiàn)有組網(wǎng)方案的情況下，通過增加2G/3G/4G DTU設(shè)備，實現(xiàn)遠程無線數(shù)據(jù)傳輸功能。
 　　本系統(tǒng)是以綜合應(yīng)用當前的計算機技術(shù)為手段，特別是2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IC卡技術(shù)、數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，以提高學校對人、財、物進行統(tǒng)一管理的能力為目的而開發(fā)的，實現(xiàn)了校園內(nèi)的身份識別、電子貨幣、電子交易等功能的計算機應(yīng)用系統(tǒng)，它具有以下功能：

 　?、倏梢蕴娲搪殕T證、學生證、圖書證、醫(yī)療卡、就餐票、開水票等。
 　　②師生在校消費（餐廳就餐、日常用品購買、上網(wǎng)消費、體育設(shè)施消費其他日常生活消費等等）
 　?、蹖W校各科室、各辦公室開支控制管理。(通過因力一卡通的學校各部 門的虛擬帳戶，學?？梢詼蚀_實現(xiàn)各科室、各辦公室開支控制管理，如A部門到B部門復(fù)印，在B部門的POS機上刷卡從A部門的虛擬帳戶中扣除預(yù)設(shè)的費用，如此可以方便的控制各部門的開支，同時也可以為各部門做工作量的分析、現(xiàn)有資源的使用情況等等：
 　?、軐W籍管理、開學注冊。
 　?、菘记诠芾恚ㄍㄟ^出入人員控制，系統(tǒng)能準確把握在全校人員狀況，能準確提供每個人某段時間是否在校）。
 　?、迗D書借書管理。
 　?、唛T禁管理。
 　　⑧生活服務(wù)中心、學生活動中心、學生公寓、游泳池等處所的消費。
2、 使用校園2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通對學校的好處
 　　提升學校形象，簡化學校日常管理，可以大大減少相關(guān)人員的工作量，同時通過給學校各科室、各辦公室設(shè)定虛擬帳戶，學?？梢詼蚀_實現(xiàn)各科室、各辦公室 開支控制管理等，從而極大地提高學校的管理水平和管理效率,促進校風校紀建設(shè).
3、 使用校園2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通系統(tǒng)的財務(wù)方面的好處
 　  學校資金高度集中，統(tǒng)一簡單的資金管理，免除繁瑣的現(xiàn)金管理,簡單的對帳劃帳杜絕資金和帳務(wù)的跑冒滴漏節(jié)約人力資源，可以減少相關(guān)部門工作人員和財務(wù)人員的工作量,實時的校內(nèi)消費查詢和監(jiān)控.
4、 使用校園2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通系統(tǒng)對全校師生好處
 　 更安全的貨幣，更方便，免除現(xiàn)金的攜帶，統(tǒng)一簡單快捷的消費支付可方便隨時查詢消費明細.
5、 使用校園2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)一卡通系統(tǒng)對學生家長好處

    減少子女的現(xiàn)金數(shù)量，可對子女在校內(nèi)的消費進行跟蹤和控制
四、系統(tǒng)性能特點
1 、與校園網(wǎng)無隙集成。
     本系統(tǒng)利用現(xiàn)有的學校局域網(wǎng)作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，避免再次布網(wǎng)，系統(tǒng)成本小，可以用于多媒體教學的、管理，以及收費?？梢杂糜趯W校的報障系統(tǒng)身份自動識別等等。

     系統(tǒng)功能強大:系統(tǒng)軟件操作方便、功能考慮周全、各個模塊獨立性較強，系統(tǒng)提供的管理功能，對于各種異常情況，如硬件故障、收費操作失誤、黑名單、卡片故障等的處理辦法，均已做了詳盡的考慮和設(shè)置。
2、技術(shù):
a)系統(tǒng)IC卡的性
    系統(tǒng)采用目前的Mifare1非接觸式射頻智能卡(S50)作為校園卡的信息載體。該卡的容量為8Kbits，分16個獨立扇區(qū)，可以應(yīng)用于至少16種不同應(yīng)用的場合，每個應(yīng)用均有獨立的多重密碼保護，互不干涉。具有防沖突機制，同時支持多卡操作。
b) 硬件結(jié)構(gòu)的性
 　　我公司校園一卡通系統(tǒng)硬件采用三層結(jié)構(gòu)，POS消費機能夠脫離PC運行；PC本地建工作站平臺如(消費工作站、充值工作站、門禁工作站、考勤工作站、圈存工作站等，要求本地工作站建立本地數(shù)據(jù)庫，具備各種數(shù)據(jù)備份功能)，工作站能脫離中心服務(wù)器運行，任何地方網(wǎng)絡(luò)故障，系統(tǒng)(包含每個工作站)都能正常運行。一旦網(wǎng)絡(luò)連通，工作站軟件能及時向中心下載的信息。
c) 軟件架構(gòu)的性
 　　為了方便一卡通功能擴充，軟件在架構(gòu)上必須分為系統(tǒng)管理層和工作站子系統(tǒng)層。由系統(tǒng)管理中心統(tǒng)一管理各個應(yīng)用子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)可以靈活由用戶定制，用戶可以自己開發(fā)子系統(tǒng)加入一卡通系統(tǒng)
3、數(shù)據(jù)安全、可靠
 　　在安全方面，我們采用系統(tǒng)的整體安全設(shè)計包括：IC卡管理的安全、密鑰管理安全、交易存取的安全和GPRS網(wǎng)絡(luò)的安全四部分，保障整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的安全可靠，保證數(shù)據(jù)交易的完整性、機密性和抗否認性。在數(shù)據(jù)可靠性方面系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用聯(lián)機互備份設(shè)計，服務(wù)器采用雙機熱備份設(shè)計，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，所有的數(shù)據(jù)將會保存在各個管理終端中，網(wǎng)絡(luò)故障或服務(wù)器故障時，各終端、ＰＣ照常工作，所有數(shù)據(jù)都會保存在各個讀寫終端中。一但網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，所有數(shù)據(jù)將會自動回送至系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫。
本系統(tǒng)必須具體下列所述的機制和技術(shù)來確保本系統(tǒng)的安全可靠：
 　設(shè)備級的可靠性：在設(shè)計中，通過選擇具備高可靠性設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少設(shè)備故障率，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。設(shè)備本身的可靠性是決定整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。特別是采集點的2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，更是整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)正常運行的重要保障。本次選取廈門才茂通信科技公司的CM510系列的2G/3G/4G  DTU設(shè)備具有高可靠性，通過了國家標準的EMC抗干擾測試，在設(shè)備級充分保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性。
 　互連線路的備份設(shè)計：每個節(jié)點與其他節(jié)點之間通過多條線路連接，避免單路故障，提高網(wǎng)絡(luò)路徑冗余。本次地市局除選用APN專線作為主用網(wǎng)絡(luò)，為了提高鏈路的可靠性，還可選用了ADSL/ISDN網(wǎng)作為備份鏈路。
 　IC卡的安全：系統(tǒng)必須選用目前國際的非接觸式智能IC卡，卡與讀寫器之間的通訊必須采用國際通用的DES(美方加密算法)加密及三重密鑰互相認證通訊方式。
 　管制：系統(tǒng)操作員進行操作，具有嚴密的權(quán)限設(shè)置、密碼鑒證，并均留有操作記錄備案；卡片和讀寫設(shè)備啟用必須經(jīng)過系統(tǒng)。一些特殊的敏感操作， 例如密鑰生成及管理、IC卡初始化、價格設(shè)置等，必須經(jīng)兩個人或兩個人以上共同完成。
 　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管制：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫加密，即使非法獲得數(shù)據(jù)庫文件也無法打開；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實行嚴格的分區(qū)管理，不同部門、不同權(quán)限的用戶只能執(zhí)行系統(tǒng)所分配給權(quán)限的操作。重要數(shù)據(jù)如密碼等關(guān)鍵記錄在存入數(shù)據(jù)庫之前行復(fù)雜算法加密。

數(shù)據(jù)加密：從消費終端采集的數(shù)據(jù)均按一定DES算法打包成一本地數(shù)據(jù)包進行傳輸。
 　硬件技術(shù)：采用的軟件和硬件技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用聯(lián)機/脫網(wǎng)互備份型設(shè)計，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)部件出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)會自動進入脫網(wǎng)狀態(tài)運行，所有的數(shù)據(jù)將會保存在各個終端中，一旦網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，所有數(shù)據(jù)將會自動回送至系統(tǒng)管理中心。系統(tǒng)讀寫設(shè)備內(nèi)置環(huán)保型長壽命電池，停電后可確保機具正常工作數(shù)小時以上。
 　管理制度嚴格：為整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)設(shè)定操作權(quán)限，如充值、IC卡、設(shè)備、密鑰、管理中心等功能組建立一套嚴格的管理制度，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。
4、嚴格按照設(shè)計規(guī)范設(shè)計
 　本系統(tǒng)使用的IC卡以及各個管理模塊嚴格按照國家《中國金融集成電路（IC）卡規(guī)范》、《中國金融集成電路（IC卡）應(yīng)用規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范設(shè)計。
5、系統(tǒng)可擴充性強:
 　考慮今后發(fā)展的需要，我們的系統(tǒng)在考慮產(chǎn)品選型、容量和處理能力等各方面，充分考慮擴充和升級的可靠性，這種考慮不僅充分保護了原有的投資，而且具有較高的綜合性比。在實現(xiàn)上各個子系統(tǒng)的軟、硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)功能的增減相當容易，只需增減相應(yīng)的功能模塊和硬件設(shè)備即可。系統(tǒng)的軟件升級和硬件擴展相當方便，可以根據(jù)用戶的需要靈活配置。 我公司已經(jīng)成功開發(fā)如下和一卡通系統(tǒng)緊密相連的系統(tǒng)： 虛擬財務(wù)管理功能；短信通訊子系統(tǒng)，能夠和移動、聯(lián)通、電信的短信服務(wù)對接，實現(xiàn)家長、學生、學校三方的互動式信息溝通,學校如有需要，隨時可以安裝使用。另外，為保證特別極大的擴展，保護現(xiàn)有的投資，我公司提供二次開發(fā)接口、卡片讀寫接口，并向?qū)W校系統(tǒng)管理人提供卡片所有扇區(qū)的密鑰。
6、管理方便、容易維護
 　系統(tǒng)涉及面廣，我們在許多模塊方面實施實時控制和管理。系統(tǒng)管理員可在不改變系統(tǒng)運行的情況下對系統(tǒng)進行方便的調(diào)整。校園2G/3G/4G無線一卡通設(shè)備穩(wěn)定、軟件成熟，日常故障率極低，出現(xiàn)故障時容易排除，日常管理操作簡單方便。
7、豐富詳盡的報表設(shè)計:
 　本系統(tǒng)提供功能齊全、準確的統(tǒng)計和管理報表，包括所有的消費數(shù)據(jù)、充值數(shù)據(jù)、開卡數(shù)據(jù)、發(fā)卡數(shù)據(jù)、結(jié)算對帳、圖書借閱數(shù)據(jù)、出入數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)、學生信息等，并且可以按時間段、操作地點、操作人員、操作類型、所在單位等信息靈活的進行單項或組合查詢。能提供自定義報表功能，通過軟件或?qū)Ｓ瞄_發(fā)工具能擴充系統(tǒng)中的報表。
8、跨平臺運行:
本系統(tǒng)充分考慮到校園系統(tǒng)的多樣性，兼容多種主流操作系統(tǒng)(兼容各種Windows、SCOUnix、Linux、Solaris操作系統(tǒng))及多種大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Oracle 、SQL Server、Sybase)。
五、校園2G/3G/4G無線一卡通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      整個系統(tǒng)基于2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)服務(wù)器采用雙機熱備份的方式。服務(wù)器中除安裝有系統(tǒng)平臺軟件及數(shù)據(jù)庫以供網(wǎng)絡(luò)各終端共享之外，還可提供諸如文件共享、打印共享以及系統(tǒng)安全保護等網(wǎng)絡(luò)功能。綜合管理中心是整個系統(tǒng)應(yīng)用管理和安全的核心，負責系統(tǒng)密鑰的生成和管理以及整個系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫的維護和管理，如系統(tǒng)初始化等，系統(tǒng)管理中心還負責所有系統(tǒng)操作人員信息管理、負責分配子系統(tǒng)操作員權(quán)限，負責所有設(shè)備的添加刪除等等功能。同時系統(tǒng)管理中心還負責整個系統(tǒng)安全管理、系統(tǒng)運行監(jiān)控等工作。