Транспортные и мультисервисные системы и сети связи.-1

Выбор точки доступа был в основном по критерию надежности и поддержки стандартов, указанных в техническом задании. Технические характеристики представлены в таблице 3.6.2.

Таблица 3.6.2 Технические характеристики точки доступа.

Нами используется модель видеокамеры Internet Camera Server TV-IP 110W Параметры используемой видеокамеры приведены в таблице 3.6.3

161

Критерии оптимальности проектируемой системы

Для проектирования беспроводной системы видеонаблюдения, необходимо задаться некоторыми качественными требованиями к системе. Это позволит, в дальнейшем, определить технологию, наилучшим образом подходящую для решения поставленной задачи.

Итак, сформулируем и поясним основные требования, предъявляемые к выбираемому стандарту, а, следовательно, и к программно-аппаратному комплексу:

1.Диапазон рабочих частот. Данный параметр является особенно важным, поскольку система видеонаблюдения должна использовать аппаратуру, работающую в частотном диапазоне, разрешенном в РФ. На сегодняшний день в России, для внутриофисных систем передачи данных, разрешено использование полосы частот 2400 - 2483,5 МГц (решение № 04- 03-04-003 от 6.12.2004г.). По этому применение стандарта 802.11а, рассчитанного на работу в диапазоне 5 ГГц, не представляется возможным.

2.Дальность действия радиосистемы. Для обеспечения качественной связи видео устройств с сетью во всех требуемых участках помещения, радиосистема должна обеспечить достаточное для уверенного приема сигналов покрытие радиоизлучением. Стандарты 802.11b

и802.11g примерно одинаково подготовлены к работе в условиях многолучевого распространения сигналов

3.Скорость передачи информации. Требования к скорости передачи данных являются одними из основных. Из рассмотренных выше стандартов, оптимальным с точки зрения скорости, является стандарт передачи данных 802.11g, позволяющий передавать информацию со скорость до 54 Мбит/с.

На основе сформулированных критериев можно выбрать подходящий стандарт. Сразу исключаем из рассмотрения стандарт 802.11а так как он использует не разрешенный в России

162

частотный диапазон. Стандарт 802.11g наиболее приемлем, так как он обеспечивает большую скорость передачи, оборудование соответствующее этому стандарту поддерживает спецификацию WPA2, которая в свою очередь обеспечивает надежную защиту передаваемой по радиоканалу информации (используется алгоритм шифрования AES) и разнообразные методы надежной аутентификации. В дальнейшем возможен переход на стандарт 802.11n по мере поступления оборудования на существующий рынок.

Оценка производительности системы

Не смотря на то, что все выпускаемое оборудование соответствует стандарту 802.11g, реальная пропускная способность при работе точки доступа с различным оборудованием оказывается различной.

Для тестирования будет применятся программный пакет Traffic Meter 10.0.553. Пакет представляет собой консоль управления (которая может находиться на любом компьютере) и набор сенсоров. Последние являются программами, которые устанавливаются на хостахгенераторах и осуществляют генерацию и мониторинг трафика. Сенсоры существуют под множество ОС, из которых нас интересует Windows XP SP2. Схема тестирования приведена на рисунке 3.5.2. В помещении, где проводится тестирование, нет оборудования работающего в диапазоне 2.4 ГГц. Точки разнесены на 3 метра.

Рис. 3.5.2. Тестовый стенд для определения максимальной пропускной способности точки доступа.

Осуществляется передача трафика между узлами Comp1 и Cam1. В ходе тестирования направление передачи и количество потоков трафика будет меняться.

Оценка накладных расходов связанных с шифрованием

Шифрование как известно, требует значительных вычислений, в результате падает пропускная способность и увеличивается задержки при передаче пакетов, данный тест будет направлен на оценку пропускной способности точки доступа при использовании различных алгоритмов шифрования (WEP, TKIP и AES).

При проведении тестирования будем использовать тестовый стенд, изображенный на рисунке 3.5.2.

163

Результаты эксперимента.

Приведем некоторые из полученных данных: для сравнения измеряемого трафика параллельно ему мы отобразим весь интернет трафик тестового компьютера. Графическое представление нагрузки на сеть представлено в виде графиков для статичного изображения и динамичного изображения.

Рис. 3.5.3 Нагрузка на сеть при передаче статичного изображения

164

Рис. 3.5.4. Нагрузка на сеть при передаче динамичного изображения

Рис. 3.5.5. Неравномерность нагрузки на сеть при передаче изображения

165

Как мы можем наблюдать: в отличии от проводного видеонаблюдения в беспроводном возможны задержки передачи небольшой длительности, они компенсируются собственной памятью видеокамеры (16 Мбайт) что позволяет исключить потери видео длительностью до 30 секунд в результате помех на линии. Видео без потерь формируется в сервере хранения а на обзорном дисплее возможны задержки и искажения, так как ведется трансляция реального времени.

Проведем эксперимент, когда приемная и передающая точки разнесены в разные комнаты и разделены бетонной перегородкой толщиной 20 см.

Ухудшения качества изображения не наблюдается, но помеха вносит свое воздействие на передаваемый трафик и он становится неравномерным, что отображено на рисунке 3.5.6

Рис. 3.9.4. Неравномерность нагрузки на сеть при передаче изображения из разных помещений.

Сравнив передачу видео при качестве MPEG – 4 (640х480 / 25 к/с good quality) расчетного, динамического изображения и статического изображения, мы можем сделать вывод: для неискаженной передачи для данной камеры необходимо иметь полосу пропускания 1Мбит/с. Уменьшение полосы ведет к искажению передаваемого видео сигнала.

4. Рекомендованная литература

1.Беспроводные сети Wi-Fi // http://www.INTUIT.ru

2.Дамьяновски В. CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии.: Пер. с англ. - М.: ОАО «Ай-Эс-Эс-Пресс» 2006г - 406с.

166

3.Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом

«Вильямс», 2003. - 640 с.

4.Малухин А.А. Правда и мифы о Wi-Fi в ЛР-видеонаблюдении // http://www.daily.sec.ru

167

Лабораторная работа 3. Исследование системы IP-видеоконференций

1. Цель работы

Видеоконференция - это не просто видеотелефон. Видеоконференция - это компьютерная технология, которая позволяет людям видеть и слышать друг друга, обмениваться данными и совместно их обрабатывать в реальном режиме времени. Все это осуществимо благодаря специализированным системам видеоконференцсвязи (ВКС).

Для проведения сеансов видеоконференцсвязи необходимо выполнение двух важнейших условий: (а) Вы должны иметь соответствующее оборудование видеоконференцсвязи; (б) Вы должны иметь возможность соединиться с коллегой через любые каналы связи (в том числе и спутниковые), отвечающие требованиям видеоконференцсвязи.

По разным источникам 80…85 % информации человек воспринимает зрительно, поэтому видеоконференцсвязь оказывает неоценимую помощь человеку в жизни. В связи с этим применение видеоконференций в управлении, медицине, дистанционном обучении, системах безопасности и многих других областях приносит огромную пользу.

Конечно, даже видеоконференции никогда не заменят личного общения, но они позволяют добиться принципиально нового уровня общения людей, подчас разделенных многими тысячами километров. Ведь согласно многочисленным исследованиям, на слух человек воспринимает всего лишь десятую часть информации (как, например, при телефонном разговоре). А в случае, когда есть возможность следить за жестикуляцией и мимикой собеседника, КПД восприятия информации достигает 80…85 %.

Менеджеры компаний, использующие видеоконференции в повседневной жизни, утверждают, что системы видеоконференций резко сокращают временные и финансовые затраты фирмы на совещания, семинары, командировки их сотрудников и консультации.

2.Краткие теоретические сведения

В чем основные проблемы передачи аудио- и видеоинформации? Их две. Первая проблема состоит в том, что канал связи, по которому передается информация, должен быть достаточно скоростным, т.е. обладать высокой пропускной способностью. Обычные телефонные каналы вполне подходят для передачи аудиосигнала, но качественную передачу видеопотока они не обеспечивают (здесь правда существуют обходные пути - системы уплотнения каналов, но они применимы далеко не всегда). Эта проблема постепенно решается. Вспомним хотя бы, как медленно развивались локальные вычислительные сети в нашей стране. Сейчас же фактически во всех офисах существует локальная вычислительная сеть. А такая сеть уже вполне пригодна для организации высококачественной видеоконференции.

Вторая проблема - это проблема скорости обработки аудио- и видеопотока, т.е. кодирования передаваемых и декодирования получаемых данных. Дело в том, что в видеоконференциях используются специальные и весьма эффективные алгоритмы сжатия потока в десятки (а подчас и сотни!) раз. Можно сказать, что передаются не сами аудио- и видеосигналы, а только их важнейшие параметры, которые позволяют восстанавливать сигнал на приемном конце с приемлемым качеством. Если приемная сторона не успевает обрабатывать поток, то появляются пропущенные кадры, сбои в речевом канале, и т.п.

Направления применения видеоконференцсвязи

Видеоконференция применяется как средство оперативного принятия решения в той или иной ситуации; при чрезвычайных ситуациях; для сокращения командировочных расходов в территориально распределенных организациях; повышения эффективности; проведения судебных процессов с дистанционным участием осужденных, а также как один из элементов технологий телемедицины и дистанционного обучения.

168

Во многих государственных и коммерческих организациях видеоконференция приносит большие результаты и максимальную эффективность, а именно:

снижает время на переезды и связанные с ними расходы;

ускоряет процессы принятия решений в чрезвычайных ситуациях;

сокращает время рассмотрения дел в судах общей юрисдикции;

увеличивает производительность;

решает кадровые вопросы и социально-экономические ситуации;

предотвращает усталость и стресс;

позволяет следить за состоянием рынка и быстро реагировать на его изменения;

дает возможность принимать более обоснованные решения за счѐт привлечения при необходимости дополнительных экспертов;

быстро и эффективно распределяет ресурсы, и так далее.

Для общения в режиме видеоконференции абонент должен иметь терминальное устройство (кодек) видеоконференцсвязи, видеотелефон или иное средство вычислительной техники. Как правило в комплекс устройств для видеоконференцсвязи входит:

центральное устройство — кодек с видеокамерой и микрофоном, обеспечивающего кодирование/декодирование аудио- и видеоинформации, захват и отображение контента;

устройство отображения информации и воспроизведения звука.

В качестве кодека может использоваться персональный компьютер с программным обеспечением для видеоконференций.

Большую роль в видеоконференции играют каналы связи, то есть транспортная сеть передачи данных. Для подключения к каналам связи используются сетевые протоколы IP или ISDN.

Существует два режима работы ВКС, которые позволяют проводить двусторонние (режим «точка-точка») и многосторонние (режим «многоточка») видеоконференции.

Как правило, видеоконференцсвязь в режиме «точка-точка» удовлетворяет потребности только на начальном этапе внедрения технологии, и довольно скоро возникает необходимость одновременного взаимодействия между несколькими абонентами. Такой режим работы называется «многоточечный» или многоточечной видеоконференцсвязью. Для реализации данного режима требуется наличие активации многоточечной лицензии в кодеке при условии, если устройство поддерживает данную функцию, либо специального видеосервера MCU (англ. Multipoint Control Unit), или программно-аппаратной системы управления.

Цель внедрения видеоконференцсвязи

Для внедрения видеоконференцсвязи руководителю (лицу, принимающему решения) организации необходимо определить главную цель применения: проведение совещаний, подбор персонала, оперативность при принятии решений, осуществление контроля, дистанционное обучение, консультация врачей, проведение судебных заседаний, допрос свидетелей и так далее. При этом необходимо учитывать основные правила видеоконференцсвязи:

оборудование со стороны приѐма/передачи должно быть одного производителя;

гарантированная высокоскоростная услуга связи или выделенные каналы связи только для сеансов видеоконференций;

169

стабильное и надѐжное электропитание телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи;

оптимальные шумо- и эхопоглощающие особенности помещения в котором будет установлено оборудование видеоконференцсвязи;

правильное расположение оборудования видеоконференцсвязи по отношению к световому фону помещения;

корректная настройка телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи по обслуживанию качества услуги связи с приоритезацией передачи данных;

компетентный обслуживающий технический персонал.

Основные категории и классы видеоконференцсвязи Категории видеоконференцсвязи

Индивидуальные системы

Индивидуальные системы обеспечивают возможность индивидуального видеообщения пользователя в режиме реального времени, не покидая своего рабочего места. Конструктивно индивидуальные системы обычно выполняются в виде настольных терминалов либо виде программных решений.

Групповые системы

Групповые системы предназначены для проведения групповых сеансов видеоконференцсвязи в переговорных (совещательных) комнатах. Групповая система способна превратить помещение любого размера в видеоконференц-студию для проведения интерактивных совещаний. К групповым системам относятся приставки видеоконференцсвязи (set-top) стандартного разрешения и с поддержкой высокой чѐткости (High Definition). К этой же категории относятся и системы класса TelePresence (телеприсутствие), которые предоставляют собой комплекс средств, обеспечивающий максимальный эффект присутствия удалѐнных собеседников в одной комнате.

Отраслевые системы

170