Раздел: СТОП-КАДР Тема: IP камеры видеонаблюдения Автор:
Основы IP-видеонаблюдения
Продолжение. Начало № 3–2013 – Запомните, молодой человек, чем меньше вы знаете, тем более ценна я как специалист. Преподаватель ВУЗа – ленивому студенту Bash.org Специалисты компании CiscoSystems прогнозируют, что скорость передачи данных в домашних сетях в ближайшие 10 лет увеличится в 20 раз, а компьютер стоимостью в 00 за это же время по своей вычислительной мощности сравняется с человеческим мозгом. А еще через 30 лет компьютер за такую же цену будет производить вычисления быстрее, чем все население Земли. В ближайшие 2 года объем информации в интернете станет удваиваться каждые 11 часов. Через 20 лет появится возможность вживления искусственной ткани в человеческий мозг. Специалисты компании Google считают, что в ближайшие 10 лет кардинально изменится модель работы компаний и произойдет массовый переход на облачную схему работы с приложениями, т. е. на концепцию All-as-service (всё-как-сервис). Отпадет необходимость покупать свои серверы и нанимать собственных системных администраторов – будет проще и дешевле все арендовать. Причем располагаться будут эти арендованные сервера в специализированных компаниях, т. е. доступ к данным начнет осуществляться через сеть. Думаю, все вышесказанное убеждает вас, что сеть – это самая массовая и быстро развивающаяся часть нашей жизни. Как вы помните, IP-видеонаблюдение мы рассматривали как один из специализированных сегментов IT-отрасли в силу того, что весь мир становится цифровым и IT-технологии проникают во все отрасли и сферы нашей жизни. Предложенная мной классификация по составляющим современной системы видеонаблюдения позволила разбить обзор на смежные сферы с точки зрения применяемых для построения систем IP-видеонаблюдения элементов. 1. IP видеокамеры 2. Видеоаналитические алгоритмы и детекторы 3. Сети питания, связи и передачи данных 4. Компьютерное оборудование для обработки цифровых видеопотоков 5. Архитектура построения систем 6. Подсистема хранения данных 7. Интегрированные подсистемы (СКУД, ОПС и т. д.) 8. Системы визуализации и отображения 9. Удаленный доступ, мобильные технологии и прочие тренды. В предыдущей статье мы разобрали, из чего состоят IP-камеры и какие они бывают. В этой статье предлагаю рассмотреть сети питания, связи и передачи данных. Как вы можете заметить, раздел «Видеоаналитические алгоритмы и детекторы» я оставляю на закуску, так как это одна из самых интересных и спорных тем. Итак, о чем пойдет речь в разделе «Сети питания, связи и передачи данных». Пожалуй, статья будет более обзорной, так как специализированной литературы и статей на эту тему великое множество, так же как и технологий, применяемых для передачи информации. Цель моя – показать, что искать. Технологий передачи данных много. Это и активно продвигаемый «большой тройкой» стандарт беспроводной передачи данных LTE (4G), или связь четвертого поколения, и новые высокоскоростные стандарты для проводных соединений и стандарты питания по витой паре или PoE, о котором не слышали, пожалуй, только ленивые. Различные среды передачи данных – свет, электричество, радиоволны, а также протоколы, применяемые для этого. Тема интересная и очень обширная. Четыре самых популярных варианта электропитания IP-камер – это: – 12 В постоянного тока; – 24 В переменного тока; – 220 В переменного тока; – специализированные, например, передача данных по линии 220 В.
Рисунок 1 – адаптер для передачи данных по сети 220 В PoE (Power over Ethernet) Стандарт питания по UTP проводу PoweroverEthernet (PoE) – технология, позволяющая передавать удаленному устройству вместе с данными электрическую энергию через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель. В технологии описаны несколько подстандартов. При изучении IP-видеокамер, представленных на рынке, можно увидеть, что наиболее часто применяются комбинированные варианты электропитания в одном устройстве, что позволяет добиться большей универсальности и сокращения номенклатуры. Однако для любого, кто следит за развитием в этой области, не секрет, что абсолютное большинство IP-камер могут получать электропитание исключительно по PoE, зачастую это единственный доступный вариант, который стал возможен благодаря комбинации факторов. Это расширение границ применения стандарта и снижение стоимости сетевых коммутаторов с поддержкой PoE и, конечно, главный фактор, что это дешево и удобно использовать один кабель и разъем вместо того, чтобы тянуть отдельно электропитание и кабель для передачи данных. Это позволило упростить и ускорить монтаж систем IP-видеонаблюдения, а также способствовало дальнейшему внедрению СКС (структурированные кабельные системы) на базе Ethernet и стека протоколов TCP/IP. Классы PoE Согласно стандарту PoE IEEE802.3af должен обеспечиваться постоянный ток до 400 мА и напряжением 48 В через две пары проводников в четырехпарном кабеле для обеспечения максимальной мощности 15,4 Вт. Согласно стандарту существуют 5 классов устройств, классифицируемые по потребляемой мощности, начиная с нулевого и заканчивая четвертым, которые совпадают по параметрам: • Класс 1: 4,5 Вт на порт PoE; до 3,84 Вт на устройство • Класс 2: 7 Вт на порт PoE; 6,49 Вт на устройство • Класс 3: 15,4 Вт на порт PoE; 12,95 Вт на устройство • Класс 4: Зарезервирован для будущего применения • Класс 0: 15,4 Вт на порт PoE; 12,95 Вт на устройство Как работает PoE Технология PoE не оказывает влияния на качество и скорость передачи данных, так как используются свойства Ethernet: • Технология позволяет без взаимного влияния передавать питание по сигнальным парам, т. е. передавать по одним и тем же проводам и высокочастотные данные, и постоянное напряжение питания без взаимного влияния. • Использование свободных пар. Современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100BASE-TX, состоят из четырех пар, две из которых не задействованы, что позволяет передавать по ним электричество. Отличаются устройства, обеспечивающие питание, это могут быть отдельные инжекторы, добавляющие электропитание в сеть Ethernet или сетевой коммутатор с поддержкой PoE. Питающие устройства (инжекторы) отличаются по способу подключения питания, при этом питаемые устройства (сплиттеры) являются универсальными. Питаемые устройства должны проектироваться с возможностью приема питания в любом варианте, в том числе и при изменении полярности (например, когда используется перекрестный кабель), что в сочетании с автоматическим определением прямого или перекрестного кабеля в самом сетевом устройстве дает полную универсальность. Важно то обстоятельство, что питающее устройство подает питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство имеет возможность питания по PoE. Таким образом, оборудование, не поддерживающее технологию PoE и случайно подключенное к питающему устройству, не будет выведено из строя. Развитие стандарта привело к появлению IEEE 802.3at, известного как PoE+, в соответствии с которым максимальное питание может достигать 25,5 Вт. Однако до появления этого стандарта некоторые компании начали выпускать инжекторы с пометкой PoE+ с максимальным потреблением до 60 Вт. Отличие заключается в том, что стандарт IEEE 802.3at запрещает устройству-потребителю получать питание по всем четырем парам Ethernet-кабеля одновременно, а этот предстандарт с совпадающим названием PoE+ передает питание по всем парам, таким образом позволяя передавать мощность до 60 Вт. Не перепутайте эти обозначения, иначе ваша IP-камера может быть повреждена. Сети связи и передачи данных Все большее количество проектов строится на базе СКС с использованием оборудования для комплексной безопасности, включающей в себя видеонаблюдение, ОПС, СКУД, оповещение, системы вентиляции, кондиционирования, дымоудаления и отопления. Такая интеграция позволяет существенно сократить количество сотрудников, увеличив при этом отдачу каждой из систем, а также воспользоваться перекрестной передачей данных из одной системы в другую, повысив общий КПД здания. Например, в помещении при отсутствии сигналов от охранных датчиков и при подтверждении от системы контроля доступа, что все вошедшие покинули помещение, может автоматически выключаться свет, снижаться объем вентилируемого воздуха, а отопление и кондиционирование могут переходить в энергосберегающий режим. Попытка же включения компьютера и запрос доступа к данным в пустом с точки зрения системы помещении будет, например, вызывать тревогу. При этом все системы пользуются общей средой передачи данных, объединяющей их между собой, и общей интегрированной системой управления с возможностью удаленного мониторинга, технического обслуживания и обновления. Это идеальное и совсем недалекое будущее. Что же мы имеем уже сейчас? • Видеодомофонная панель Mobotix, которая сама позвонит на ваш мобильный смартфон и покажет того, кто стоит перед вашей дверью. • Мегапиксельные видеокамеры от Arecont Vision с углом обзора 180 и 360 град., позволяющие записывать круговое видеоизображение и просматривать любую часть помещения в онлайн и в записи. • Новые сетевые биометрические системы контроля доступа Samsung, IP-шлагбаумы от PERCo и ОПС от Honewell, работающие по локальной сети. • Системы управления практически всеми известными IP-видеокамерами от компании Milestone Systems, поворотные уличные мультимегапиксельные видеокамеры от Axis Communications и автоматизация здания от GE. • Ярким примером конвергенции систем (видеонаблюдения, передачи данных и web-технологий) могут служить выборы прошлого года, когда осуществлялась трансляция с избирательных участков и запись всех события в ЦОД. Причем для передачи картинки применялись все доступные средства связи: где-то прямое подключение к магистральному провайдеру, где-то передача видеоизображений по сетям сотовых операторов и операторов фиксированной связи и как апофеоз – прямая трансляция, доступная всем желающим онлайн. Итак, надеюсь, мне удалось убедить вас в том, что в ближайшем будущем все в безопасности будет так или иначе завязано на сеть. Самое время поговорить о том, как же правильно выбрать и рассчитать сеть и о чем не забыть при построении. Перечислять все нюансы неэффективно, их огромное количество, и, если вы не понимаете о чем написано далее, обратитесь лучше к специалистам. Попробую крупными «мазками» рассказать, о чем не нужно забывать при возникновении такой задачи. Итак: Расчет полосы пропускания (оценка загрузки) Во-первых, необходимо оценить количество пользователей и устройств, которые будут «жить» в вашей сети, и рассчитать, какой поток эти устройства могут генерировать «на пике». Важно, и я настоятельно рекомендую строить сеть для безопасности и видеонаблюдения, логически отделенную от локальной сети с пользователями так называемого общего назначения: потому что защитить одну точку входа в сеть безопасности проще, чем когда пользователи, контроллеры и IP-видеокамеры присутствуют в сети вперемешку, шифровать же весь трафик в сети значительно дороже.
Выбор топологии сети Следующий шаг – это выбор топологии сети. Основных вариантов пять: шина, кольцо (двойное кольцо), «звезда» (иерархия), иерархичная структура и «каждый с каждым». Каждая топология имеет свои преимущества и недостатки, поэтому в чистом виде они встречаются редко. Например, самая надежная сеть – «каждый с каждым». Сеть, основанная на этой топологии, будет работоспособна даже при обрыве в нескольких местах, но оборотная сторона – это ее дороговизна. Наиболее широко распространенная топология для локальных сетей Ethernet – «звезда» и различные варианты с элементами других топологий. Выбор топологии определяет базовые характеристики сети, такие как надежность, расширяемость и, конечно, стоимость. Не забудьте оставить 30% про запас В сетях системы безопасности больше всего информации и загрузки производит система видеонаблюдения, поэтому крайне важно правильно ее оценить. На первый взгляд все просто: расположить камеры, серверы и клиентов согласно плану здании и выбранной топологии, затем оценить, какой поток они будут генерировать, и, проложив путь этих потоков от камер до сервера и от сервера до клиентов, мы сможем понять места наибольшей загрузки нашей сети. По этой схеме или «карте загрузки сети» мы можем подобрать сетевое оборудование, закладывая запас не менее 30% под будущее расширение в каждом сегменте. Остальные системы будут генерировать трафик на порядок меньший, однако его также необходимо учесть и посчитать так же, как мы посчитали видеоданные. Определение физической инфраструктуры сети Наиболее популярен сейчас кабель категории 5у, однако я рекомендую строить инфраструктуру на кабеле категории не ниже Cat6, что в будущем позволи, не затрачивая времени и денег на перепрокладку проводов, просто заменить активное сетевое оборудование и получить на порядок большую скорость. Если есть возможность, используйте оптические линии. С одной стороны, цена оптического волокна на сегодня равна или даже ниже стоимости коаксиального кабеля или витой пары, а с другой – это позволит использовать свободную ширину канала под другие задачи. Например, сбор технологической информации от систем или удаленное управление вентиляцией и кондиционированием, т. е. фактически это инвестиции в инфраструктуру, которые позволят вам существенно сэкономить в будущем. Сетевое оборудование Для систем видеонаблюдения важно правильно подобрать активное сетевое оборудование, в частности, обращать внимание на параметр unblocked, т. е. неблокируемое. Это значит, что даже по достижении пика нагрузки сетевой коммутатор продолжает работу, а не виснет, отключая часть сети с камерами и другим оборудованием. Конечно, старайтесь использовать для питания конечных устройств PoE, рассмотренное выше в разделе питание оборудования. Для крупных систем масштаба предприятия очень желательно иметь в сетевом оборудовании поддержку режима мультикаста (Multicast). Этот режим позволяет забирать один поток данных, например с камеры, а потом средствами сети клонировать его для передачи многим абонентам в сети, что существенно снизит объем передаваемой информации. Наличие функции «качество сервиса» QoS (Qualityof Service) позволяет определять, какой трафик в сети должен обрабатываться в первую очередь, – это позволяет передавать наиболее важные данные вне зависимости от загрузки сети. В системах безопасности это, вероятно, будет информация от систем ОПС – как наиболее критичная. С точки зрения конкретной марки или бренда вариантов масса, существует многообразие поставщиков и самого сетевого оборудования и, конечно, существенный ценовой разброс. Выбирайте проверенную технику и известные бренды, зарекомендовавшие себя на рынке, с ними ваша сеть и система безопасности будет работать и дольше и лучше. Итак, во второй статье из серии я постарался обозначить главные элементы и варианты питания видеокамер, а также описать элементы, из которых состоит IP-видеосистема. В действительности классификаций и вариантов существует гораздо больше. Надеюсь, что основные идеи, на которые стоит обратить внимание в первую очередь, вы из нее почерпнете.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них. Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!

Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 5  (голосов: 4)
Ваша оценка: