Транспортные и мультисервисные системы и сети связи.-1

Рис. 2.1. Принцип действия беспроводного видеонаблюдения

На схеме видно, что видеокамеры получают питающее напряжение от блоков бесперебойного питания, расположенных в непосредственной близи от видеокамер. Таким образом, беспроводное видеонаблюдение подразумевает отсутствие кабелей между пунктом записи / наблюдения и видеокамерами, но система питания при этом функционирует с проводами.

2.1Преимущества построения систем видеонаблюдения на базе IP-видеокамер

Среди достоинств Wi-Fi видеонаблюдения можно выявить следующие особенности:

Высокое качество видеоизображения

В последнее время на рынке появилось значительное количество мегапиксельных IPкамер (1, 2, 3 и даже 5 мегапикселей). Мегапиксельные камеры формируют видеопотоки с достаточно хорошими скоростями обновления (например, 25 кадр/сек при двух мегапикселях или 50 кадр/сек при одном мегапикселе), что подразумевает более высокую информативность изображения, а значит и повышение уровня безопасности в целом.

Высокая дальность применения при использовании направленных антенн Использование дополнительных антенн дает возможность значительно увеличить зону

действия систем беспроводного видеонаблюдения. Это происходит вследствие выноса антенны из помещения и подъема еѐ относительно приемника/передатчика, а также благодаря коэффициенту усиления самой антенны. Так использование только одной направленной антенны в канале приемника увеличивает радиус действия системы в 4-6 раз, в зависимости от условий приема. Следует отметить, что при большой длине кабеля снижения от антенны к приемнику, используя кабель с большими потерями, можно лишиться всех преимуществ использования внешней антенны.

Масштабируемость за счет применения ретрансляторов.

Использование ретрансляционного оборудования позволяет увеличить рабочее расстояние без прокладки кабельных линий.

Возможность транслирования потока от нескольких камер по одной Wi-Fi сети.

131

Когда используется точка доступа, следует учитывать, что она представляет собой обычный концентратор. При нескольких подключениях видеокамер к одной точке полоса пропускания делится на количество подключенных пользователей. Теоретически ограничений на количество подключенных видеокамер нет, но на практике их число следует ограничивать, исходя из минимально необходимой скорости передачи данных для каждой камеры. Например, одна сетевая камера с разрешением VGA и скоростью 25 кадр/с при небольшом сжатии в самом популярном формате MPEG-4 занимает полосу в 2-2,5 Мбит/с. Это означает, что 10 камер отнимут максимум 25 Мбит/с, то есть точка доступа с полосой пропускания 54 Мбит/с (а с реальной скоростью передачи данных 25 Мбит/с) позволит без проблем принять сигнал от 10 Wi-Fi-видеокамер, а если брать в расчет видеокамеры с более современным сжатием Н.264, то поток от камеры с тем же качеством займет около 0,5-1 Мбит/с. К одной точке доступа можно подключить и больше 25 видеокамер.

Управление поворотными камерами Оператор может наблюдать изображение с камеры, установленной в любой точке и

управлять поворотным или фокусирующим механизмом точно так же, как если бы она была подключена к проводной сети.

Надежность соединения Правильный подбор оборудования, использование внешних узконаправленных антенн

(которые, кстати, с помощью кабеля можно удалить от видеокамеры на расстояние до 30 м) и промежуточных точек доступа успешно решают эту проблему.

Защищенность передачи данных

Защита видеоинформации в беспроводных IP-системах видеонаблюдения достигается несколькими способами. Ключевыми среди них являются: применение брандмауэров, использование паролей и шифрование. Брандмауэр работает как электронные "ворота", пропускающие зарегистрированных пользователей и запрещающие доступ неавторизованным лицам. Применение паролей позволяет не только ограничить доступ к системе видеонаблюдения, но и распределить права доступа персонала к определенным видеокамерам. А при шифровании попытки перехвата зашифрованных данных в IP-системе охранного видеонаблюдения становятся бессмысленными, если злоумышленник не знает уникального кода для расшифровки потока данных. Код, в свою очередь, устанавливается системным администратором.

Легитимность использования Wi-Fi

Этот вопрос немного сложнее. Дело в том, что в России применение Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Для легального создания внеофисной беспроводной сети WiFi (например, радиоканала между двумя соседними домами) необходимо получение разрешения на использование частот. При этом следует напомнить, что действует упрощенный порядок выдачи разрешений на использование радиочастот в полосе 2400-2483,5 МГц (стандарты 802.11b и g), для получения такого разрешения не требуется обращаться в ГКРЧ.

Глушение сигнала Такая опасность, действительно, существует. Но, во-первых, для того, чтобы полностью

заглушить сигнал, нужен достаточно мощный источник, и, во-вторых, этот источник должен находиться очень близко к радиотракту. Однако даже в этом случае можно попытаться решить проблему с помощью мощных узконаправленных антенн.

Вредность излучения

132

Мировая организация здравоохранения (World Health Organization) признала излучение Wi-Fi безвредным для здоровья человека. Так, например, излучение от устройств Wi-Fi в среднем в 10-20 раз ниже, чем от обычного сотового телефона.

Экономическая целесообразность.

В отличие от традиционных систем, расширение которых фактически ведет к внушительным дополнительным затратам, использование IP-видео позволяет при расширении системы лишь добавлять IP-камеры или IP-видеосерверы. При наличии локальной вычислительной сети (ЛВС) дальнейшее расширение системы влечет за собой исключительно добавление IP-камер и не требует использования дополнительных линий. С другой стороны, программное обеспечение, которое применяется для записи IP-видео, как правило, рассчитано на дальнейшее расширение, то есть мы имеем дело лишь с закупкой соответствующих лицензий на запись необходимого количества видеоканалов.

2.2 Примеры существующих систем IP-видеонаблюдения

Приведем примеры различных вариантов построения систем видеонаблюдения с применением технологии Wi-Fi.

Рис. 2.2.1. Пример замкнутой системы видеонаблюдения

Состав системы:

Wi-Fi точка доступа

Терминал

Камеры наблюдения

КWi-Fi точке доступа подключается необходимое количество камер. Для обработки и отображения передаваемой от точки доступа информации использован терминал NetCore Vision. Малогабаритное устройство позволяет отображать на экране подключенного к нему стандартного SVGA монитора графическую информацию с разрешением 1024x768, а так же воспроизводить два канала звука. Использование данного терминала позволяет организовать пост наблюдения без использования персонального компьютера, что несет в себе неоспоримое преимущество - очень компактное решение, не имеет механических систем охлаждения, не требует технического обслуживания, низкое потребление электроэнергии, бесшумен.

133

Рис. 2.2.2. Система видеонаблюдения интегрированная в локальную сеть учреждения

Рис. 2.2.3. Система видеонаблюдения в автомобиле

К видеонакопителю подключаются две камеры — одна курсовая, вторая направленная на водителя. Наряду с записью видео, производиться запись текущих географических координат поступающих от GPS приемника, установленного под лобовым стеклом автомобиля. Если

134

автомобиль находится в зоне действия Wi-Fi сети, возможен удаленный доступ к Тралу и его видеоархиву. Используя модель со съемным диском удобно производить просмотр всего видеоархива без извлечения видеонакопителя из автомобиля.

Рис. 2.2.4. Видеонаблюдение на территориально-распределенном объекте

В услових, когда объект наблюдения и пост наблюдения находятся на значительном удалении друг от друга, возможно применение выносных направленных антенн беспроводной сети Wi-Fi. Направленные антенны обеспечивают устойчивый канал связи на расстоянии нескольких километров. Скорость обмена данными по радиоканалу позволяет работать с видеонакопителем нескольким пользователям.

2.3 Построение систем видеонаблюдения с использованием Wi-Fi

Источником видеосигнала для систем IP-видеонаблюдения являются цифровые камеры, на выходе которых аудио- и видеосигнал представлен в цифровом формате (IP-пакеты) с интерфейсом подключения в виде порта FastEthernet, который непосредственно подсоединяется к такому сетевому оборудованию, как коммутатор или маршрутизатор (в нашем случае – оборудование передачи данных по Wi-Fi). Это могут быть сетевые устройства, выделенные специально для систем наблюдения или совместно используемые для передачи всех корпоративных данных и подключения рабочих мест пользователей.

Схема системы видеонаблюдения с применением Wi-Fi показана на рисунке 2.3.1

135

Рис. 2.3.1. Схема системы видеонаблюдения, с применением Wi-Fi

В последнем случае может показаться, что безопасность системы видеонаблюдения зависит от действий любого пользователя компьютерной сети компании, и, если на месте пользователя окажется злоумышленник, он сможет безнаказанно нарушить ее работу. При правильном выборе и настройке сетевого оборудования доступ произвольного пользователя к данным и оборудованию системы IP-видеонаблюдения невозможен.

IP-камеры могут располагаться где угодно в пределах сети, связывающей их с сервером записи и клиентскими рабочими местами. IP-видео является идеальным решением тогда, когда сложно спрогнозировать, насколько система будет расширена в перспективе. Традиционные же системы видеонаблюдения хороши в тех ситуациях, когда количество камер заранее определено или планируется незначительное расширение системы. На объекте, где сложно заранее определить масштабы системы, IP-видео - однозначный выбор.

136

Рис. 2.3.2. Увеличение зоны покрытия при использовании системы ретрансляторов

Стандарт Wi-Fi не ограничивается малыми расстояниями и стенами помещений, а в открытых помещениях в прямой видимости он может работать на расстоянии почти 500 м. При использовании современных потоковых алгоритмов сжатия скорости 0,5 Мбит/с может оказаться вполне достаточно для передачи 1 канала видео приличного качества. А если учитывать, что это расстояние можно увеличивать с помощью направленных антенн и промежуточных точек доступа, то такое решение становится еще более интересным.

Для исключения падения производительности вашей беспроводной Wi-Fi сети все беспроводные клиенты должны поддерживать стандарт, на котором работает беспроводная точка доступа, а точке доступа принудительно указать режим работы.

Варианты использования антенн:

Направленная антенна на приемнике - увеличение дальности в 4-6 раз

Круговая антенна на приемнике - увеличение дальности в 2-3 раза

Направленная антенна на передатчике и направленная антенна на приемнике - увеличение дальности в 5-10 раз

137

Рис. 2.3.3. Направленная антенна на приемнике

Рис. 2.3.4. Круговая антенна на приемнике

138

Рис. 2.3.5. Направленная антенна на передатчике и направленная антенна на приемнике

Итак, мы получили оцифрованный сигнал от камер, подключили камеры к сетевому оборудованию, а теперь будем использовать компьютерную сеть для передачи аудио- и видеоинформации непосредственно к посту видеонаблюдения. Этот пост может находиться как в 100м от объекта наблюдения, так и в 2000км от него. Замечательный показатель, который недостижим для традиционных аналоговых СВН. Однако нам он интересен с точки зрения масштабов IP-сети - от расстояний и количества объектов наблюдения зависит состав

иконфигурация сетевого оборудования системы IP-видеонаблюдения и меры, необходимые для обеспечения ее безопасности. Это может быть один коммутатор, к которому подключены

икамеры наблюдения, и компьютеры поста наблюдения, а также несколько маршрутизаторов

икоммутаторов, обеспечивающих в совокупности передачу на значительные расстояния информации, поступающей от множества камер. Заметим, что в первом случае при использовании медного кабеля максимальное удаление камер от поста наблюдения составит 200м (ограничение стандарта FastEhernet).

Втаблице 2.3.1 указаны расстояния, на которых (по "сдержанным" данным производителей IP-видеокамер) могут работать камеры со встроенными Wi-Fi-модулями стандарта 802.11 g.

Таблица 2.3.1 Дистанции работы Wi-Fi-IP-видеокамер в зависимости от типа антенны

2.4 Устройство IP-камер

Современная IP-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, оцифровку, сжатие и передачу по компьютерной сети видеоизображения. Поэтому в состав ip-камеры входят следующие компоненты:

139

Таблица 2.4.1 Устройство ip-камеры