Тенденция развития цифровых систем видеонаблюдения (ЦСВН) такова, что для полноценной и оперативной оценки внештатных ситуаций сейчас уже недостаточно иметь изолированный, не подключенный к локальной сети видеосервер. И хотя информация, находящаяся на нем, находится в абсолютной безопасности, если не рассматривать физическое хищение или сбой и поломку, все чаще и чаще будущие и настоящие пользователи ЦСВН при их выборе обращают особое внимание на сетевые функции. В то же время большинство из них мало задумывается о возможных проблемах, связанных с передачей видеоизображения на большие расстояния, особенно когда это касается крупного предприятия. Об этом и финансовой составляющей этого вопроса мы поговорим в данной статье.
В последние годы системы цифрового видеонаблюдения приобрели массовую популярность, постепенно становясь стандартом видеонаблюдения. Появились такие понятия как передача видеоизображения по сети, сетевой доступ к видеосерверу, управление камерами по сети. Зачастую видеосерверы могут находиться на удаленном расстоянии друг от друга, где стандартная сеть Ethernet не подходит максимальная длина кабеля без повторителя (repeater репитер) может составлять 100 метров, а максимальное число повторителей может быть только 4, т.е. расстояние может вырасти до 500 метров.
Однако существуют объекты, где расстояние измеряется не в десятках и даже не в сотнях метров, а в километрах, например, аэропорт, нефтеперерабатывающий комбинат или автозавод. И таких объектов с каждым днем становится все больше руководители крупных промышленных предприятий испытывают потребность в контроле за производственными процессами, предотвращением хищений и недобросовестного поведения персонала. Объединяя удаленные видеосерверы в единую сеть, можно с легкостью решать эти задачи.
Также на рынке видеонаблюдения появились сетевые камеры, которые могут устанавливаться на большом расстоянии от видеосервера, хранящего видеоархив с этих камер. Таким примером может служить периметр предприятия. Здесь особенно остро стоит задача связать между собой удаленные объекты. Еще один немаловажный критерий растет число каналов систем цифрового видеонаблюдения и скорость отображения, соответственно, пропускная способность передающих каналов должна обеспечить приемлемую скорость для просмотра изображения. Далее будут рассмотрены решения подобных задач, исходя из дальности передачи видеоизображения 2 км и больше.
Все способы передачи видеоизображения сводятся к тому же, что и при передаче любой другой информации с одного компьютера на другой, т.е. необходимости связать их между собой. Разница лишь в том, что видеоизображение имеет несравнимо больший объем и главным критерием здесь выступает скорость передачи данных. Другой немаловажный критерий какое видео мы собираемся передавать: сжатое или несжатое? Здесь сразу оговоримся. Чтобы передать 1 кадр несжатого видео с высоким разрешением, который составляет примерно 1 Мб, потребуется скорость передачи не менее 8 Мбит/с.
Тогда, чтобы передать видеоизображение в реальном времени, потребуется скорость около 200 Мбит/с, что недопустимо много. И это только для одного канала! Если рассматривать передачу сжатого видео, то уже не столь важно, в каком формате происходило это сжатие: MPEG4/Wavelet 8-20 Кб/кадр или MPEG2/MJPEG 30-50 Кб/кадр, т.к. нам важен сам процесс. Возьмем усредненное значение размера кадра 30 Кб. Чтобы получить один канал реального видео (25 кадров/с), скорость передачи данных должна достигать 6 Мбит/с, что, согласитесь, уже реально. А если скорость потока ограничить 11-13 кадров/с или 2-4 кадра/с (мультиплексированное видео), то требуемая скорость будет равняться 3 Мбит/с и 400 Кб/с соответственно.
О способах передачи видеоизображения в офисах и на малых предприятиях уже не раз говорилось, и это уже не представляет особого интереса, так как любой опытный системный администратор способен организовать такую сеть. Когда же речь заходит о крупных промышленных предприятиях и терминалах, где сеть по витой паре уже не подходит, все почему-то начинают предлагать беспроводное решение данной проблемы на основе Wi-Fi, забывая, что данная технология не утверждена российским законодательством и на ее установку необходима лицензия и выделение рабочих радиочастотных диапазонов, а, например, для аэропорта вблизи РЛС, ее использование в принципе небезопасно. Мы еще затронем данную тему. Так как же передать видеоизображение на расстояние 2 км и больше?
Первое, с чем у нас ассоциируется передача информации на большие расстояния, это передача по оптоволоконному кабелю (faber optic cable) очень надежный и проверенный способ. Оптоволокно способно передавать потоки данных большого объема на расстояние до 500 км с теоретической скоростью в 10 Тбит/с. Такая реализация идеально подходит для систем видеонаблюдения, но очень дорогая для наших масштабов. Однако в последнее время стало появляться дешевое оборудование для решения вопроса «последней мили» обеспечение высокоскоростного многополосного канала на короткое расстояние. Это так называемые оптоволоконные модемы.
В свою очередь существуют опто-модемы, которые могут соединять между собой Ethernet-сети через мост Ethernet. Например,FOM-40
модель FOM-40 от компании Rad Data Communication способен передавать информацию на расстояние до 5 км по многомодовому кабелю со скоростью 2048 Кбит/с в обе стороны.
Его стоимость составляет порядка 1300-1600$. Для того чтобы осуществить передачу видео с видеосервера, находящегося на расстоянии 2 км, на сетевой клиент, необходимо подключить к каждому компьютеру по модему, соединенных между собой оптоволоконным кабелем. Между собой оптоволокно подразделяется на 2 типа: для внешней и внутренней проводки. В нашем случае выгоднее использовать для внешней проводки, т.е. по улице открытым способом, например, по периметру предприятия. Такой кабель менее подвержен износу и механическим повреждениям, а также атмосферным и температурным перепадам, не требует больших дополнительных затрат при прокладке.
Стоимость 4-х жильного многомодового оптоволокна составляет примерно 1,55$ за 1 метр. Столь высокая цена является одним из недостатков такого решения. Другой недостаток высокая хрупкость кабеля и невозможность сгиба под прямым углом: радиус изгиба должен составлять 13 внешних диаметров кабеля как следствие сложность обнаружения места повреждения и дорогостоящая замена. Наращивать кабель нельзя. В модем FOM-40 встроена функция сквозной проверки целостности линии.
За последнее десятилетие существенно возрос спрос на услуги подключения к сети Интернет. Предвидя такую ситуацию, были предприняты меры по разработке новой технологии, которая сократила бы затраты на решение «последней мили» и сохранила бы высокие скорости передачи данных, отличных от Dial-up. Такими стали технологии, объединенные под общим названием xDSL (Digital Subscriber Line цифровая абонентская линия). Они обеспечивают обмен информацией по телефонным линиям или медной паре. В настоящий момент их несколько и они различаются своими характеристиками. Из всех стоит отметить технологии ADSL, SDSL и HDSL. Чтобы получить доступ в Интернет, абонент должен подключиться по телефонной линии к удаленному коммутатору при помощи специального модема.
Так как шифрование у каждой технологии собственное, совместимость оборудования возможна только внутри каждой из них. Еще одной особенностью этих технологий заключается в том, что обмен информацией неосуществим без дорогостоящих коммутаторов, а также промежуточных звеньев в виде АТС между модемом и коммутатором. Это делает их невозможными для применения в локальных сетях, где основной критерий низкая стоимость. Однако отдельные производители предлагают оборудование «точка-точка», исключающее такое понятие как коммутатор.
Модем Megabit Modem 410F одно из решений проблемы «последней мили», предлагаемое компанией ADC. Ранее эта продукция выпускаласьMegabit Modem 410F
компанией PairGain, до приобретения ее первой. MM410F использует технологию передачи ADSL (Assimetric Digital Subscriber Line ассиметричная цифровая абонентская линия), характеризующуюся разной скоростью входящих и исходящих потоков. У Megabit Modem она составляет 7,5 Мбит/с и 928 Кбит/с соответственно. Данная модель работает только в паре с MM420F, чьи характеристики идентичны. Оба модема имеют разъемы RJ-45, позволяющие подключаться к Ethernet и автоматически обнаруживать соединение с портом 10/100BASE-T.
Устройства работают в двух режимах передачи данных фиксированном и адаптивном. В первом случае скорость входящего и исходящего потоков четко задана. В адаптивном варианте модем синхронизируется с максимальной скоростью передачи данных в зависимости от состояния линии и расстояния. Впрочем, производитель умалчивает эти значения. Стоимость одного модема MM410F/MM420F составляет 500-600$.
Также компания ADC предлагает модем, работающий на симметричной технологии SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) и позволяющийMegabit Modem 300S
обеспечить высокую скорость исходящего трафика.
Megabit Modem 300S соединяется по медной паре с другим таким же модемом и позволяет обмениваться информацией со скоростью от 128 до 2,048 Мбит/с на расстоянии до 6 км. Скорость задается вручную и может зависеть от состояния линии. Как и в случае с MM410F, он имеет стандартный разъем RJ-45, позволяющий подключиться к компьютеру или локальной сети, используя порт 10BASE-T. Стоит модем MM300S от 280 до 350 Следующая технология, HDSL (High-Rate Digital Subscriber Line) высокоскоростная абонентская линия, разрабатывалась как прогрессивная модификация симметричной линии, однако несовместимость HDSL-оборудования различных производителей и низкая скорость 1,544 Мбит/с по сравнению с SDLS поставили на ней крест.
Вскоре на ее основе появился стандарт G.SHDSL и технология SHDSL. SHDSL-модем Prestige 782R EE от компании ZyXEL можетPrestige 782R EE
подключаться к локальной сети, используя распространенный интерфейс Ethernet 10/100BASE-T и по медной паре с другим модемом Prestige 782R EE для подключения к удаленной сети. Скорость соединения составляет 2,32 Мбит/с при расстоянии до 3,1 км и падает до 72 Кбит/с при удалении до 9 км. Помимо этого модем может выполнять функции моста и маршрутизатора, поддерживает протокол DHCP, а также обеспечивает защиту локальной сети от вторжения извне как межсетевой экран. Скорость обмена информацией можно регулировать вручную или автоматически. Стоимость одного модема составляет 320-350.