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系统方案华枫信通
石油平台应急船视讯系统方案
修订记录
版本号
日期
修订者
修订原因
0.1
2011/05/17
初稿
目录
1.概述4
1.1.系统设计目标4
1.2.系统技术路线4
2.系统方案5
2.1.系统架构5
2.2.系统基本功能7
3.系统设备与特点7
3.1.系统设备8
3.1.1.多媒体应急通信平台8
3.1.2.触摸屏调度台8
3.1.3.多媒体智能移动通信终端9
3.1.4.无线电话手持机11
3.1.5.无线网状网节点12
3.2.系统特点13
4.系统配置原则与设备清单16
5.小结16
1.
概述
1.1.系统设计目标
石油平台应急船是对远离大陆、孤立于海上的石油钻井平台提供应急服务的重要设施,由于在应急情况下石油平台的既有通信系统很可能无法工作,因此石油平台应急船上应具备应急视讯系统,使得控制中心可以通过该系统与在应急船上及其所服务的平台上保持通信。
该系统必须能够提供在最前端的应急业务处理现场和后方的控制中心之间的双向实时动态图像和语音的应用,即视频会议应用,以便指挥调度人员可以在第一时间,直接、直观地了解到应急业务处理现场的具体情况,进行专家会商,并将指挥调度指令和前方所需的各类信息直接发布到应急业务处理现场。
同时,该系统还应该支持应急电话的应用和通用性的数据传输。
也就是说,该系统要能够提供以视频会议应用为主的,支持视频、音频和数据的综合通信业务。
在突发性的意外事件条件下、石油平台的既有基础设施可能遭到破坏或无法正常工作,因此该系统不依赖于这些既有的基础设施,包括既有的供电和通信设备。
1.2.系统技术路线
为了实现系统设计目标,石油平台应急船视讯系统,采用无线终端和无线传输的方案。
目前,基于IEEE802.11的无线局域网技术(通俗的名称为WiFi)可以提供通用性的百兆比特每秒级的宽带无线接入,支持视频、音频和数据等综合业务;该技术已经非常成熟,几乎已经成为移动设备/器件接入网络的标准方式,所以采用WiFi技术的作为无线终端的接入技术是合理的选择。
为了保证对应急船作业甲板和石油平台应急处理处同时实现良好的无线覆盖,需要利用无线通信是要解决信号的接力问题,以保证应急业务处理现场可以通过逐级无线接力的方式、形成端到端的无线通信通道。
同时考虑到设备的灵活部署和系统内的冗余要求,采用自组织无线网状网(AdHocWirelessMeshNetwork)技术是最合适的无线传输技术。
目前第三代自组织无线网状网可以在确保通信带宽的基础上,同时保证在无线接力造成的时延和抖动都可以控制在很小的范围内,可以支持包括视频和音频的业务。
根据上面的分析,石油平台应急船视讯系统应该采用基于第三代自组织无线网状网的无线网络、支持基于WiFi的无线视频终端设备来构成。
2.系统方案
2.1.系统架构
石油平台应急船视讯系统的架构如下图所示,它是在多媒体应急通信平台的控制下,利用无线网状网构成透明、灵活、高速的无线数据通道,将高质量的移动视频会议前端通过端接设备直接接入到视频会议系统中,从而使应急处理现场成为视频会议的一个分会场,与视频会议的各固定会场之间建立起全双工的视频与音频通道、可以按照正常视频会议流程和操控程序来进行应急处理视频会议,同时在无线节点的接入覆盖范围内提供应急无线电话业务。
从图中可以看出,每套石油平台应急船视讯系统由移动视频会议前端、无线网状网节点、多媒体应急通信平台、其它终端设备和卫星设备构成:
●在应急处理现场配备一个或多个便携的移动视频会议前端,可以佩戴在应急处理人员的身上或由应急处理人员的手持、也可以通过支架固定在现场,供现场人员参加视频会议,该前端具有固化在设备上的无线局域网能力,可以自动搜寻、接入应急现场的无线数据网络,并通过该网络双向、实时地传送高清晰度的音频和视频信号;
●无线网状网节点可以同时提供无线局域网接入能力和高速无线数据中继,它通过多个射频模块、以自组织方式构成无线网状网,可以支持无线网络的迅捷部署,包括固定地安装在应急船的甲板上和临时部署在石油平台的应急处理点;而且这样构成的独立的无线网状网不依赖于任何其他基础设施、实现灵活的无线覆盖,特别适合应急处理的需要;
●多媒体应急通信平台是系统的核心设备,构建在ISoIP(基于IP的工业应用)的框架上,它负责管理整个无线网络、提供终端间通信的交换能力、实现调度通信的功能,同时该平台还提供多种接口、以实现与其他应急处理的系统的集成;
●其它终端设备包括视频会议终端、基于用户图形界面的触摸屏调度台和无线电话终端,这些终端设备通过有线和无线的方式接入应急通信网,分别实现视频、音频和数据通信功能;
●卫星通讯设备提供前方与后方的透明信道,可以利用应急船上既有的卫星设备,只要提供上行、下行两个方向上各4Mbps带宽的信道即可。
系统的应用上采用基于ISoIP的客户化融合通信架构。
ISoIP是基于IP的行业解决方案(IndustrySolutionoverIP),它是以语音为主、融合了语音、图象和数据综合业务的通信网络处理API(ApplicationProgrammingInterface),它为应用层的功能提供了灵活、可靠的网络连接和网络数据处理单元;在此基础上,系统提供的多个业务功能模型块,其中包括为IP平台上的视频会议系统的集成模块,可以与Cisco、Polycom等视频会议系统互联,以提供基于客户化的、配合不同视频和音频设备的集成功能。
2.2.系统基本功能
石油平台应急船视讯系统的核心设备设置在陆地的控制中心,当某石油平台出现应急事件时,应急船可以快速赶赴该平台、停泊在平台附近、靠近需要进行应急作业的位置上。
应急船上的卫星设备通过卫星建立与陆地的控制中心的信道,同时应急船甲板上安装无线节点、覆盖整个应急船甲板区域,在甲板上就可以通过移动视频会议前端和无线电话手持机进行电视会议和移动电话通信。
作业人员还可以将应急船携带的移动无线节点带上石油平台,布设在应急处理点附近,依靠移动无线节点与应急船甲板上的无线节点间的射频接力,可以进一步将通信信道扩展到石油平台上,这样,在石油平台上就也可以使用视频会议前端和无线电话手持机进行电视会议和移动电话通信了。
3.系统设备与特点
石油平台应急船视讯系统采用最先进的视频会议和无线通信技术、借鉴发达海洋石油应用和其他类似的行业应用的实际经验、集成国外知名公司的成熟产品设备。
以下是系统中的关键性设备的选型建议、及其设备介绍。
3.1.系统设备
3.1.1.多媒体应急通信平台
多媒体应急通信平台采用澳大利亚TrinnoLink公司的Lucid智能调度通信服务器。
它是基于IP的语音调度通信系统,支持图形用户界面的触摸屏调度台,能够显示实时时间内的各通信终端的状态。
Lucid系统可以支持在组内配置6级调度员,其中调度员可以管理运行和远程协调。
基于用户等级和通信情况的建立灵活的连接,包括点对点呼叫,呼叫转移和代接,中断,强拆,组播和广播,会议等。
Lucid智能调度通信服务器重要技术指标如下:
●应急通信能力,并支持数码录音
●强大的调度功能,包括有线话站和无线手话机
●完整的IP支持:
无缝集成的无线终端和有线终端
●高清晰的语音质量用G.722宽带语音编码
●强大的呼叫处理能力,实现用户状态监控
●SDK封装的定制触摸屏调度站
●支持多种接口:
ISDN接口、模拟接口、SIP中继、用户定制接口
●SOAP接口连接的网络管理系统
●强大的终端设备的许可管理
●灵活性和可扩展性,扩展只需要添加软件许可,硬件不用改变
3.1.2.触摸屏调度台
触摸屏调度台采用澳大利亚TrinnoLink公司的Lucid多媒体智能图形界面调度台。
它将视频会议和调度电话的功能整合在一起,给应急情况下的指挥调度应用以最大的方便,使得不同类型的视频和电话终端都以图标的形式显示在图形化的界面上、实时显示这些终端的状态、提供“一触即通”的通信连接操作。
Lucid多媒体智能图形界面调度台重要技术指标如下:
●四通道,同时支持4个调度呼叫
●面板显示编辑组和临时组
●临时组可由操作员动态定义,支持64个临时组
●用图标和颜色显示用户状态
●一触式调度通信运作:
强插、强拆、呼叫转移、实时呼叫侦听、组呼、广播
●高清动态图像显示
3.1.3.多媒体智能移动通信终端
多媒体智能移动通信终端采用挪威PIXAVI公司的XcasterST5000无线视频通信机。
它提供全双工的高清晰度的视频(HD)、CD质量的音频和高分辨率的静止图像通信,具有集成的标准IEEE802.11无线局域网能力,并且具有专门支持实时性流业务(视频与音频)的QoS功能。
XcasterST5000无线视频通信机重要技术指标如下:
●4X镜头变焦+12X无损失数字变焦
●高清图像—H.264/MEPC-4AVC数字图像标准
●每秒25帧,支持64k–8000kbps图像数据速率
●5.1MJPEG静止图像
●高清LCD触摸屏
●HD/SD输入/输出
●数字全向静噪麦克与免提对讲扬声器—完全解放双手的会议应用
●G.711/G.722/G.728/AAC-LC,支持4k–128kbps的宽带、高保真语音
●IEEE802.11a/b/g/n宽带无线数字接入
●无线流媒体QoS与DiffservQoS
●WPA2无线安全机制
●支持SIP、H.324和H.239协同信令
●支持ISMA2.0流媒体应用框架
●IP65防护等级
●机械抗震与图像稳定/去抖动
3.1.4.无线电话手持机
无线电话手持机采用美国Ploycom公司的SpectraLink8030系列WiFi移动电话。
SpectraLink8030无线手机支持标准和专有IP协议,支持端到端IP电话方案。
使用TFTP客户端现场升级,允许新的特性和功能以增加它们的可用性。
SpectraLink8030WiFi电话保证语音质量优先通过企业的WiFi网络通过一种被称为SpectraLink语音优先级(SVP)的机制。
通过这个标准的兼容协议简单的实施减少了语音数据包排队的延误。
SpectraLink8030WiFi手机的还支持工业标准无线服务质量(QoS)和安全性。
除了语音通信,SpectraLink的8030WiFi电话使用Polycom的开放应用接口(OAI),手机功能支持双向发送短信设备,通过集成文件系统,从而使移动员工得到重要信息。
一键通话功能,也可用于员工之间的广播通信,从而消除了双向连接或对讲机的需求。
SpectraLink移动手持节重要技术指标如下:
●协议:
802.11b/g兼容标准WiFi
●频率:
2.4-2.4835GHz的(802.11b,802.11g),5.15-5.825(802.11a因国家而异)
●数据传输速率:
最高可达54Mb/s
●发射功率:
100毫瓦最大(可调),平均<10毫瓦
●无线服务质量:
SpectraLink的语音优先级(SVP)和VMM(无线多媒体)
●编解码器包括:
G.711(A和μ),G.729a/ab
●管理:
DHCP,TFTP
●显示:
128×96背光显示屏
●PTT(一键通话)按钮24通道和1个优先控制通道
●电池容量
⏹标准-4小时的通话时间,80小时待机
⏹扩展-6小时的通话时间,120小时的待机
⏹超扩展-8小时的通话时间,160小时的待机
●耐久性-防尘防水防震、IP53认证,防尘防水、符合MIL810FProcIV516.5抗震标准
3.1.5.无线网状网节点
无线网状网节点和无线链路根节点采用澳大利亚TrinnoLink公司的TS4000系列无线网状网接入器,它采用了第三代网状网技术,不仅拥有独立的接入和中继无线信道,而且其上行与下行中继信道也是独立的,从而最大程度地保证了无线通信带宽可以充分用于宽带视频和音频信号的双工传输。
TS4000无线网状网接入器运用无线自组织网络技术,其AODV路由处理机制保证了自组织网络的迅速收敛和信道的冗余备份,使覆盖大范围区域的无线网络具有良好的灵活性和鲁棒性。
TS4000无线网状网接入器重要技术指标如下:
●IEEE802.11a/b/g宽带无线数字接入
●支持多信道、无干扰无线中继,实现高速率应用
●单节点可以支持多达4个无线模块
●无线接力的时间与抖动可控—每跳不超过2ms
●128位WPA/AES无线加密
●支持多SSID与IEEE802.1qVLAN
●IEEE802.11e兼容QoS机制
3.2.系统特点
以上建议的石油平台应急船视讯系统方案具有以下特点:
●真正能够提供实时、高清图像的移动视频会议业务,每秒25帧、H.264/MEPC-4AVC高清数字图像和G.722高保真语音
●已相似的产业中得到过类似应用的成熟方案与设备—澳大利亚新南威尔士州城铁采用TrinnoLink供货集成的应急移动视频会议系统,EmergencyMobileVideoConferencingSystemforCityRail,NewSouthWales(网页:
.au/plus/view.php?
aid=3)
●移动视频会议系统已在发达国家的很多应急处理中得以实际应用,挪威PIXAVI公司的Xcaster无线视频通信产品是这一领域的领先者,下图中是该产品在防暴、医疗领域实际应用的照片
●无线自组织网络与视频会议前端的固有无线能力保证了最灵活、可靠的系统部署应用,它可以不借助任何其他的有线的基础设施(包括供电和通信),从而可以应对各种事故
●在无线自组织网络的范围内可以接入多个视频会议前端,便于多专业协同作业的应急场所
●系统组件的工业化设计,符合现场使用者的多种需求,包括一台视频前端设备可以接入多个外接工业化摄像头、可随身佩带的设备和全免提扬声对讲功能以及无线耳麦(最大程度的在视频会议的过程中解放现场人员的双手)、防水、防尘、抗噪声的工业化设计等,下面是体现这些特点的产品应用图片
●供货商可以进行客户化的二次开发,其使用的ISoIP平台的开放性保证系统可以与其他业务系统无缝集成
4.系统配置原则与设备清单
石油平台应急船视讯系统的核心设备设置在陆地的控制中心,在每条应急船上安装固定的无线节点、同时携带的移动无线节点以便带上石油平台,在每条船上配置视频会议前端和无线电话手持机供在应急船甲板上和石油平台具有无线覆盖的区域内进行电视会议和移动电话通信。
石油平台应急船视讯系统的配置清单如下。
序号
名称
描述
单位
数量
控制中心设备(系统中一套)
1
多媒体应急通信平台
提供包括调度交换服务器及配套控制设备,含系统软件、调度通信软件、录音软件、系统监控软件
套
1
2
触摸屏调度台
嵌入式触摸屏系统,Windows操作系统,包括系统与应用软件
台
1
应急船设备(每条应急船一套)
1
多媒体智能移动通信终端
移动视频会议功能,内置的无线接入
台
2
2
无线电话手持机
无线调度功能、PTT功能、128x96LCD显示
部
4
3
船载固定无线网状网节点
安装在应急船上,提供自组织无线网络、提供综合通信业务的无线接入覆盖
台
2
4
便携移动无线网状网节点
随船携带、可快速部署在石油平台上,提供自组织无线网络、提供综合通信业务的无线接入覆盖
台
2
5.小结
石油平台应急船视讯系统是利用目前成熟的先进技术——第三代无线网状网和多媒体移动通信终端来为石油平台应急处理提供方便。
该系统采用了全无线的解决方案,为石油平台在应急状况下,提供了完全不依赖于既有基础设施的通信能力,这对于石油平台应急状况下的快速反应有着非常重要的意义。
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