嵌入式系统移动视频监控终端平台安全性

提出基于INTEL IXP425嵌入式系统的移动视频监控终端实现方案，通过CDMA1x移动通信接入网络，复用四路IP数据通道，实现了高速上行数据传输。在此基础上，提出采用可信计算平台模块(TPM)与强制访问控制(MAC)的终端平台安全方案。实际测试表明，此方案能够满足移动视频监控应用需求。

随着移动通信技术的飞速发展和移动通信网络技术的广泛应用，移动视频监控技术(mobile video supervision，MVS)也随之得到发展。相比于有线视频监控技术，MVS具有更高的应用灵活性，适合移动监控和远程监控，部署方便。因此，MVS系统在防暴、军事、气象、环保等领域的需求越来越迫切。

1 系统拓扑结构

图1是移动视频监控系统拓扑结构图。它描述了4个典型的移动视频监控场景(施工现场、高速公路、电力设备、移动监控)。对于每一个监控现场，首先通过前端的摄像机采集视频监控的原始数据，这些原始数据将通过在监控设备上提供的视频编码器(软硬件均可)编码之后通过CDMA1x模块发送到中心服务器上。监控管理中心负责对监控现场传输的视频信号进行分析、处理、存储并显示在监控中心的显示器上。这个系统与传统的视频监控系统惟一的区别在于，由传统视频监控系统产生的监控图像是通过有线电视网络或者是局域网来传输的，而本系统的视频信号是通过联通公司提供的CDMA1x网络传输的。只要被监控地点在联通公司服务区域之内，该系统就能对该监控点实现实时监控。

2 移动视频监控面临的挑战

(1)数字视频信号具有如下特点：

①数据量大，图像所包含的信息量远比声音、文字、图形等所包含的信息量大得多。但与此同时，数字化图像的数据量也很大。如一幅640×480象素大小的24 b真彩色图像，其数据量达到920 KB；

②实时性要求高，人眼对视频信号的基本要求延迟小、实时性好。当监控图象速率低于6帧时，人眼将会很不舒服，而且有可能丢掉监控信息。

(2)无线环境则具有如下特点：

①无线信道资源有限。由于无线信道环境恶劣，有限的带宽资源十分有限。实现大数据量的视频信号的传输，尤其在面向大众的无线可视应用中，无线信道的资源尤其紧张。

②无线网络是一个时变的网络。无线信道的物理特点决定了无线网络是一个时变的网络，导致移动视频传输质量不稳定。

③无线视频的QoS保障。在移动通信中，用户的移动造成无线视频的QoS保障机制十分复杂，而且采用这样的机制同样会消耗很有限的信道资源。

由此可以看出，视频信号对传输的需要和无线环境的特点存在尖锐的矛盾，因此移动视频监控面临着巨大的挑战。一般来说，无线视频监控系统研究设计目标如表1所示。

3 基于INTEL IXP425的解决方案

为了克服上面描述的视频信号对传输的需要和无线环境的特点之间的尖锐矛盾，本方案主要通过以下手段来客服这些难点：

(1)采用高性能的INTEL IXP425芯片。IXP425拥有266～533 MHz XScale核以及3个多线程微处理引擎：NPE A、NPE B、NPE WAN，带来极高的数据处理性能。其中NPE B内嵌SHA-1/MD5、DES/3DES、AES加密算法引擎，内置2个独立的10/100 Mb/s以太网MAC，32位33～66 MHz PCI总线，支持4个PCI设备，2个高速UART口，1个USB Device口，16个GPIO，工业级32位网络嵌入式处理器(-40～+85℃)。采用IXP425处理器的系统提供32 MBFLASH，128 MB SDRAM内存(最大256 MB)，提供独立的10/100 Mb/s以太网口，满足各种网络应用，一个MiniPCI Slot，可以直接插接MiniPCI卡(预留)，如无线WLAN网卡，6个高速RS 232口(1个调试口，4个CDMA接口，1个视频采集卡接口)，2个TTLUART口，2个高速USB HOST口(可用作移动硬盘，保证视频数据的本地实时存储)，1个USB Device口，16个GPIO口，配置RTC，JTAG调试口。强大的网络及通信功能及扩展功能是IXP425平台的特色。IXP425平台是基于网络处理器的设计及其功能配备使它能支持各种应用：网络视频音频主机应用开发平台，嵌入式工业网络及通信开发平台，嵌入式工业通信计算机，嵌入式网络计算机，802．11a/b/g GateWay，SOHO router，internet gateway，WLAN AP，网络防火墙，等。高速高效能的XScale嵌入式处理内核也使它可作为各类通信设备控制板、工业控制的开发平台。

(2)采用高性能图像压缩算法。目前视频领域中最为重要的编解码标准有国际电联的H．261、H．263、H．264和国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列标准，而在网络的视频流传输中，则活跃着Real Video、WMV、QuickTime等，此外还有ON2的VP5、VP6以及我国自主研制的AVS等。其中，H．264采用DPCM加变换编码的混合编码模式，但它采用"回归基本"的简洁