aintra quark book template:Layout 1 21.10.2011 12:54 Page 1 · 2016-11-17 · УДК681.772.7...

aintra quark book template:Layout 1 21.10.2011 12:54

УДК 681.772.7ББК 37

Л88

Автор, который сам много лет занимался цифровыми системами видеонаблюдения, в данной книгешаг за шагом рассматривает все темы, связанные с системами IP-видеонаблюдения.

Начиная с устройства IP-камер, автор подробно рассказывает о механизмах передачи IP-потоков,о способах записи, об устройстве видеосерверов. Большой раздел книги посвящен сетевымтехнологиям, коммутационному оборудованию и вопросам построения качественной сетевойинфраструктуры. В конце книги автор приводит типовые примеры систем IP-видеонаблюдениядля различных объектов, начиная с частного дома и заканчивая сложными системами в банках иторговых центрах, где количество камер измеряется сотнями.

IP-Видеонаблюдение: наглядное пособие – это прекрасное пособие для начинающих, а также длятех, кто уже имеет опыт в данной области.

Задать вопрос и оставить комментарии можно на сайте книги: www.30fps.ru

© Александр Лыткин, 2011© Издательство «Авторская книга», 2011

Л88 IP-Видеонаблюдение. Наглядное пособие : Издательство Авторская книга», 2011. — 200с.

Все права защищены. Никакая часть данного издания не может быть воспроизведена в какой быто ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические,включая запись на магнитный носитель, использование и хранение в базах данных иинформационно-поисковых системах, без письменного разрешения владельцев авторских прав.Копирование любой части данной книги с целью, отличной от Вашего личного использования,является нарушением закона об авторских правах.

ISBN 978-5-4431-0001-2

По всем вопросам обращаться к автору книги:E-Mail: [email protected]: www.30fps.ru


JXÙW`Zb]Z

@WZYZb]Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

Об авторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

На кого рассчитана эта книга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Структура книги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

Используемые обозначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

AÙWU 1: EbU_ca]aft f IP-W]YZcbUV`sYZb]Za . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Что вообще означают эти две буквы IP? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15В чем преимущества IP-видеонаблюдения? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15Есть другие способы передачи мегапиксельного разрешения? . . . . . . . .16Из чего состоит система IP-видеонаблюдения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

AÙWU 2: IP-GUaZep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

Как устроена IP-камера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20ИК-фильтр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21Матрица . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

Преимущества ПЗС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Преимущества КМОП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Физический размер матрицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Процессор обработки видеосигнала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Процессор, осуществляющий компрессию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Центральный процессор камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Детекторы движения и различные функции видеоаналитики . .26Запись на встроенную флеш-карту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27


4 IP-@]YZcbUV`sYZb]Z. IUX`tYbcZ dcfcV]Z

Веб-сервер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Управление сухими контактами камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Сетевой интерфейс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Как выбирать IP-камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Тип камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Разрешение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29Скорость формирования кадров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Возможности процессора обработки видеосигнала . . . . . . . . . . . .32

Что такое видеостример . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

A`UWU 3: JVoZ_g]Wp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34Разрешение объектива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34Типы объективов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35Фокусное расстояние или «угол обзора» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Светосила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Качество фокусировки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Асферика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38ИК-коррекция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39Глубина резкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Другие характеристики объектива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41Формат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41Крепление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41Управление диафрагмой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

A`UWU 4: @]YZc\Ud]fq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Куда можно записывать видеопоток от IP-камеры? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Как устроен процесс получения видеопотока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47RTSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49RTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Как работает устройство видеозаписи на основе компьютера . . . . . . . . . .51Центральный процессор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52Жесткие диски устройства видеозаписи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53


JX`UW`Zb]Z 5

Что такое RAID массив? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55Что такое DAS, NAS и SAN массивы? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

Сетевой интерфейс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62Сколько IP-камер можно через сетевой интерфейс? . . . . . . . . . . .62Зачем серверу два сетевых порта? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

Оперативная память . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64Операционная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64Программное обеспечение для видеонаблюдения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67В чем заключается отличие видеорегистратора от компьютера . . . . . . .68

Как выбрать оптимальный регистратор или сервер . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69Количество подключаемых камер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69Поддерживаемые камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70Количество и максимальный объем дисков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71

Как рассчитать необходимый объем массива? . . . . . . . . . . . . . . . . .71Использование внешних массивов и сетевых хранилищ . . . . . . .72Возможность объединения дисков в RAID-массив . . . . . . . . . . . . .73

Надежность аппаратной части . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73Возможности программного обеспечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74

Работа с «живым» видео . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74Видеозапись и работа с архивами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76Гибкость настроек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77Возможность удаленной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78Возможности видеоаналитики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78Возможности интеграции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79

A`UWU 5: JgcVeU[Zb]Z W]YZc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80

Все что нужно знать о мониторах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80Выбираем монитор по характеристикам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81Сколько мониторов нам необходимо? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

Декодирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84К чему подключают мониторы в системе IP-видеонаблюдения. . . . . . . .85Сравнение стандартов сжатия с точки зрения декодировании . . . . . . . .87Графические ускорители и технология CUDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87



A`UWU 6: MZgq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90

Как устроена сеть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90IP-адреса, пакеты, сокеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90Сети, маска подсети, маршрутизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93DNS и DDNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96Уровни OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97Еще об адресации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98

MAC-адрес . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98DHCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

Что такое межсетевой экран, или Firewall (фаерволл)? . . . . . . . . . . . . . .100Что такое Unicast, Broadcast и Multicast? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102

Среда передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106Медный кабель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106Оптоволокно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107Оборудование для оптоволоконных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108Беспроводное соединение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111

Сетевое оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112Концентратор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112Коммутатор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113Маршрутизатор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113Беспроводная точка доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114

Выбираем коммутатор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Количество портов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Скорость передачи данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Внутренняя пропускная способность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Возможность подключения оптики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115Power over Ethernet (PoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115Размер таблицы MAC-адресов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117Уровень коммутатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117Управляемые или неуправляемые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117Поддержка DHCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118Поддержка DDNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118Поддержка NAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119Поддержка приоритетов Priority tags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Защита от петель STP (RSTP и MSTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Работа с Multicast-потоками (IGMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122


JXÙW`Zb]Z 7

Наличие внутреннего межсетевого экрана (Firewall) . . . . . . . . . .123Поддержка VPN соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123Поддержка VLAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125Возможность стекирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Температурный режим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Встроенная грозозащита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128

Выбираем беспроводную точку доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129Стандарты Wi-Fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129Мощность передатчика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Коэффициент усиления антенны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Диаграмма направленности антенны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Количество антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131Шифрование WEP, WPA, WPA2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131Другие возможности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131

AÙWU 7: Ke]aZep f]fgZaIP-W]YZcbUV`sYZb]t . . . . . . . . . . . . . . . .132

IP-наблюдение в квартире . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133

Наблюдение за двором и парковкой многоквартирного дома . . . . . . . . .142

Супермаркет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146

В торговом центре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152

На периметре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158

В банке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163

Сеть ресторанов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170

AÙWU 8: @]YZcUbU`]g]_U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174

Как устроена видеоаналитика? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174

Какие детекторы бывают? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175

Как строится система наблюдения с аналитикой? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176Детектирование осуществляется сервером видеозаписи . . . . . .176Детектирование ведет IP-камера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177Детектирование осуществляется сервером видеоаналитики . . .177



A`UWU 9: TdUeXU`_] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178

Проверка сетевого подключения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178Ping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179IPCon\g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180PathPing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181Netstat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183

Route . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183ARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183Проверка портов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184

Обжим витой пары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185Патчкорд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185Кроссовер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

Как найти IP-камеру не зная ее IP-адреса без использования специальныхутилит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

Организация беспроводного подключения Wi-Fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187Расположение антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187Направленность антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189Кабели для подключения антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190Выбор канала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190Проверка связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191Грозозащита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191

Компоненты гермокоробки для уличной IP-камеры . . . . . . . . . . . . . . . . . .192Гермокоробка со стандартным коммутатором . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192Гермокоробка с группирующим коммутатором . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194

FbYZ_f . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196


JX`UW`Zb]Z 9


Вы, наверное, уже слышали об IP-видеонаблюдении или даже сталкивались с ним напрактике. Новейшие технологии позволяют создавать системы, которые по своимвозможностям намного превосходят традиционное видеонаблюдение на основеаналоговых камер. IP-видео позволяет работать с более высоким разрешением,получить высокую функциональную гибкость, использовать улучшенную аналитику.

Однако помимо широких возможностей IP-технологии часто ассоциируют спроблемами, сложностями в настройке, и обслуживании. Без сомнения, запуститьсервер и правильно организовать сеть несколько сложнее, чем настроить привычныйвидеорегистратор. Однако эти сложности бесследно исчезают после знакомства сосновами IP-видеонаблюдения. Целью данной книги как раз и является обеспечитьчитателей базовыми знаниями в области IP-видео и снять барьеры на пути киспользованию новейших технологий.

Если вы только начинаете заниматься системами IP-видеонаблюдения, то эта книгабудет для вас идеальным помощником. Здесь простым и доступным языкомрассказывается об особенностях IP-камер, серверов записи, сетевых технологий.

В отличие от энциклопедии, книга не содержит исчерпывающих данных по той илииной теме. Наоборот, идея книги заключается в том, чтобы выделить основы IP-видеои раскрыть их в максимально доступной форме. Поэтому в книге вы не найдете нисправочников, ни экскурсов в историю видеонаблюдения, ни энциклопедическихопределений. Зная основы и понимая устройство систем IP-видеонаблюдения, всюдополнительную и более подробную информацию в наше время легко найти винтернете.

Вполне возможно, что со временем вы захотите купить отдельную книгу по каждойиз тем: отдельно по сетям, отдельно по видеоаналитике, отдельно по сервернымрешениям и так далее. Однако прежде чем углубиться в каждую тему, необходимополучить общее представление о системах IP-видеонаблюдения и о том, как ониустроены.

@WZYZb]Z


JV UWgceZ 11

Данная книга идеально подойдет для того, чтобы сделать свой первый шаг в областьIP-видео.

Надеюсь, что независимо от того, являетесь ли вы новичком или же экспертом вобласти охранных систем, данная книга поможет вам узнать что-то новое овозможностях современных систем видеонаблюдения и IP-технологий.

JV UWgceZАлександр Лыткин является одним из наиболее осведомленных специалистов вобласти цифровых систем видеонаблюдения. Являясь сотрудником группы компаний«СТА», он на протяжении 10 лет вплотную занимался внедрением современныхтехнологий видеонаблюдения.

На протяжении последних нескольких лет Александр Лыткин руководил разработкойкомплексных решений в области IP-видеонаблюдения. Он выступал докладчиком потехнологиям IP-видеонаблюдения и проводил тематические семинары длякрупнейших компаний по всей России. Александр Лыткин является автором рядастатей по цифровым видеорегистраторам и системам IP-видеонаблюдения.

IU _cXc eUffl]gUbU rgU _b]XUБлагодаря тому, что книга написана максимально простым и легким языком, онаможет быть интересна самому широкому кругу читателей.

Если вы являетесь специалистом в области видеонаблюдения, то, скорее всего,наибольший интерес у вас вызовут темы, связанные с сетевыми технологиями. Еслиже вы специалист IT-сферы, то вас, скорее всего, заинтересуют IP-камеры и способыорганизации записи и воспроизведения видео.

Специалистов, занимающихся проектированием, без сомнения заинтересуетраздел с примерами организации видеосистем на различных объектах.

Специалистам коммерческих отделов книга поможет легко ориентироваться в IP-оборудовании, свободно общаться с заказчиками, а также подбирать решения,наиболее точно удовлетворяющие запросам клиентов.


12 @WZYZb]Z

Руководители могут найти эту книгу исключительно полезной в качестверасширения базы знаний о новейших технологиях и возможностях их использованиядля развития компании.

Даже если ваша профессиональная деятельность не связана с охранными системами,книга может быть интересна в качестве источника базовых знаний о сетевом видео.

Mgeh_gheU _b]X]Типовая система IP-видеонаблюдения состоит из пяти базовых компонентов.Каждому из компонентов посвящена отдельная глава:

1. Глава 2: «Камеры»

2. Глава 3: «Объективы»

3. Глава 4: «Видеозапись»

4. Глава 5: «Отображение видео»

5. Глава 6: «Сеть»

Помимо описания компонентов в книге подробно разобраны типовые примерыпостроения IP-видеосистемы: Глава 7: «Примеры систем IP-видеонаблюдения», атакже приведен обзор технологий интеллектуального анализа: Глава 7:«Видеоаналитика».

Заканчивается книга главой 9: «Шпаргалки», в которой собраны ответы на вопросы,которые часто появляются при запуске той или иной системы IP-видеонаблюдения.

Ffdc`q\hZapZ cVc\bUlZb]tДля улучшения навигации в книге используется ряд универсальных обозначений:

Знак увеличительного стекла указывает на практические примеры. Большинствопрактических примеров легко воспроизвести в практически домашних условиях.

Восклицательный знак используется для акцентирования важной информации.Данный знак используется в книге нечасто – только для выделения информации, накоторую действительно стоит обратить особое внимание и которую действительностоит запомнить.


Ffdc`q\hZapZ cVc\bUlZb]t 13

Стрелки обозначают наличие ссылки на другой раздел книги. Например, если в однойиз глав мы разбираем систему видеонаблюдения, где используется технология DDNS,то в этом месте вы увидите ссылку на раздел книги, посвященной описанию даннойтехнологии. Используя ссылку можно быстро освежить знания по технологии DDNS,после чего вернуться к разбору первоначальной системы.


@ rgc^ X`UWZ:� Что такое IP-видеонаблюдение

� В чем преимущество IP-видеонаблюдения

� Основные компоненты IP-системы

Около десяти лет назад мы были свидетелями массовой замены устаревающихпленочных видеомагнитофонов новыми прогрессивными устройствами цифровойвидеозаписи. В то время было много дискуссий, споров и разногласий относительноновых цифровых технологий. В водовороте различных суждений было нелегкопонять, какое из устройств записи лучше, какое реальное разрешение или какаяреальная скорость записи у нас в итоге получится, с какими трудностями придетсястолкнуться при настройке и последующей эксплуатации. В большинстве случаев всевопросы, связанные с новой техникой, каждая отдельная фирма нелегким путем проби ошибок решала самостоятельно.

По прошествии многих лет цифровые регистраторы стали совершенно привычными понятным компонентом системы видеонаблюдения. Однако сейчас мы опять стоимна пороге массового внедрения новой прогрессивной технологии. И этатехнология – IP-видеонаблюдение.

Ключевым компонентом новой технологии является IP-камера. Однако теперьмодернизация системы видеонаблюдения не ограничивается только лишь заменойотдельного компонента. IP-видеонаблюдение подразумевает новый принциппостроения всей системы в целом. Теперь видео передается не по индивидуальномукоаксиальному кабелю, а по общей витой паре или оптоволокну. В качестве устройствзаписи используются не регистраторы и компьютеры с платами видеозахвата, асерверы и многодисковые устройства хранения. Мониторы подключаются не крегистраторам, а к декодирующим устройствам. Плюс к этому неотъемлемой частью

A`UWU 1EbU_ca]aft f IP-W]YZcbUV`sYZb]Za


систем IP-наблюдения являются коммутаторы, маршрутизаторы, беспроводные сетии в придачу к ним множество непонятных сетевых технологий.

Совершенно естественно, что у нас опять появляется огромное множество вопросов,начиная с простейших, связанных с теорией построения IP-сети, и заканчиваявопросами, касающимися монтажной и эксплуатационной практики. Учитывая то,что технология новая, на одни вопросы найти вразумительные ответы пока чтосложно, на другие же, наоборот, находится сразу по несколько ответов, которые, какни странно, полностью противоречат друг другу.

Мы выпустили данную книгу, чтобы помочь разобраться с основами IP-видеонаблюдения. Здесь собрана вся базовая информация, необходимая дляпонимания того, как выглядит IP-система в целом и как работает тот или иной еекомпонент в отдельности. Помимо этого, в книге рассказывается, как выбирать IP-камеры, объективы к ним, на какие параметры обращать внимание при выбореустройств записи и коммутации. А для того чтобы зафиксировать теоретическиеосновы, в конце приводится ряд типовых схем практического построения IP-систем.Итак, начнем!

Sgc WccVnZ c\bUlUsg rg] YWZ Vh_Wp IP?По-английски IP - это Internet Protocol, а в переводе на русский - межсетевойпротокол. Другими словами, IP – это механизм доставки данных от одного устройствадругому через сеть. Поэтому, прибавляя эти две буквы к слову «видеонаблюдение»,мы даем понять, что в основе данной системы лежит сеть.

@ lZa deZ]ahnZfgWU IP-W]YZcbUV`sYZb]t?Прежде чем погрузиться в разнообразие IP-технологий, хотелось бы определиться:ради чего мы все это делаем. Зачем нам IP? Чем оно лучше аналоговых камер свидеорегистраторами? Приведем три наиболее популярные причины установкисистемы IP-видеонаблюдения.

� Качество изображения. Первое и самое главное преимущество IP-систем –это возможность получения мегапиксельного разрешения. Разрешение самыхлучших аналоговых камер ограничено размером 0,4 мегапикселя.Современные же матрицы позволяют получить картинку 10 мегапикселей иболее. И чтобы передать такое видео, используется сеть. В подавляющембольшинстве случаев именно ради высокого разрешения компании переходятна IP-видеонаблюдение.

@ lZa deZ]ahnZfgWU IP-W]YZcbUV`sYZb]t? 15


� Необходимо прокладывать меньше кабелей или в ряде случаев обойтисьбез кабелей вообще. Иногда выбор в пользу IP делается, когда необходимоустановить камеру, но при этом к месту установки не были проложены кабели.В этом случае либо устанавливаются беспроводные камеры, либо обычныесетевые камеры подключаются к свободным сетевым розеткам офисной сети.

Кроме этого, в IP-видеонаблюдении по одному кабелю UTP передается и видео,и питание, и информация о замыкании сухих контактов, и управляющиекоманды для PTZ-устройств. Для сравнения: аналоговые системы потребовалибы в каждом случае отдельный кабель.

� Можно наращивать количество камер, не меняя СКС. В IP-сетях по одномукабелю могут передаваться потоки от множества камер, поэтому, устанавливаяновые IP-камеры, мы можем передавать дополнительные потоки по ужесуществующим линиям. Обычно это преимущество называют словами«гибкость», «расширяемость» или «масштабируемость».

Еще раз отметим, что основным преимуществом IP-камер является их высокоеразрешение.

Cfgq YehX]Z fdcfcVp dZeZYUl] aZXUd]_fZ`qbcXc eU\eZmZb]t,_ecaZ _U_ lZeZ\ fZgq?Да, на самом деле, можно получить мегапиксельную картинку, не используя сеть.Существует технология, которая позволяет передавать видео высокого разрешенияпо обычному коаксиальному кабелю.

Данные передаются через высокоскоростной интерфейс HD-SDI (high-de\nition serialdigital interface), снаружи выглядящий как обычный BNC. Эту технологию внастоящее время развивает альянс под названием HDcctv Alliance.

С одной стороны, такой вариант построения системы видеонаблюдения довольноинтересен: на экране мы всегда получаем «живую» картинку со скоростью 25к/с, нетникаких задержек, и плюс ко всему не нужно разбираться в сетях: подключил камеру

Рис. 1-1:Соединение

HD-SDI

16 A`UWU 1: EbU_ca]aft f IP-W]YZcbUV`sYZb]Za


к регистратору - и все работает.

Однако на практике не все так радужно. При передаче видео через коаксиальныйкабель регистратор получает множество несжатых видеопотоков высокогоразрешения. Учитывая то, что один несжатый поток – это от 0,5 до 1.5Гбит/с, сложносебе представить необходимую вычислительную мощность видеорегистратора,который будет способен сжать и записать одновременно, скажем, 16 камер. Внастоящее время на рынке представлены устройства для записи от 1-й до 4-х камер.

F\ lZXc fcfgc]g f]fgZaU IP-W]YZcbUV`sYZb]tСтруктура системы IP-видеонаблюдения очень проста.

� Есть IP-камеры, которые формируют видео и сразу сжимают его;

� Есть серверы или видеорегистраторы, которые получают потоки от камер,записывают их на диски, а также передают «живое» видео или архивныезаписи рабочим станциям;

� Есть рабочие станции, которые получают видео от серверов и отображаютего на своих экранах;

� И, наконец, есть сетевые коммутаторы, которые соединяют между собой всевышеперечисленные компоненты.

Рис. 1-2:Компоненты

системыIP-видео-

наблюдения

F\ lZXc fcfgc]g f]fgZaU IP-W]YZcbUV`sYZb]t 17


У понятия «сервер» есть два значения: компьютерное устройство либопрограммное обеспечение. Так, например, сервер, установленный в 19”-стойке– это компьютерное устройство, а WEB-сервер – это программа, котораяформирует странички интернет-сайтов.

Далее мы подробно остановимся на каждом из перечисленных устройств. Мыразберем, как они устроены, какие типы бывают, а также обратим отдельноевнимание на то, как не ошибиться при выборе того или иного компонента.

18 A`UWU 1: EbU_ca]aft f IP-W]YZcbUV`sYZb]Za


19


@ rgc^ X`UWZ:� Как устроена IP-камера

� Сравнение CCD и CMOS матриц

� Что такое веб-сервер

� Как выбрать оптимальную IP-камеру

Первое, что мы представляем себе при слове «видеонаблюдение» – это компактнаяCCTV камера, смотрящая вниз с потолка или стены. Точно так же первымкомпонентом системы IP-видеонаблюдения является IP-камера. Скажем более -современная IP-камера сама может быть системой видеонаблюдения: сама снимать,сама записывать видео, сама отправлять уведомления о происходящих в кадресобытиях.

В этой главе вы узнаете, что находится внутри IP-камеры, какие IP-камеры бывают ипо каким характеристикам их выбирать.

GU_ hfgecZbU IP-_UaZeUСовременная IP-камера является результатом объединения в одном корпусе камерыи небольшого компьютера. Принцип работы IP-камеры схематично выглядит так:

A`UWU 2IP-GUaZep


Объектив фокусирует изображение на светочувствительной матрице, котораяпреобразует оптическое изображение в электрический сигнал. После усиления,сигнал передается процессору обработки для выравнивания яркости, цветности идругих параметров. Далее видеопоток сжимается компрессором, после чего он готовк передаче во внешнюю сеть через Ethernet-контроллер.

Всеми задачами управляет центральный процессор камеры, который, помимопрочего, осуществляет функции детекции движения, веб-сервера и многие другие.Как и любому компьютеру, IP-камере требуется операционная система. В качествеОС IP-камеры обычно используют различные модификации Linux.

Разберем каждый компонент камеры подробнее.

FG-i]`qgeСначала остановимся на небольшом устройстве, находящемся между матрицей иобъективом камеры. Это оптический фильтр, или ИК-фильтр. Попросту говоря, это

Рис. 2-1:Устройство IP-

камеры

GU_ hfgecZbU IP-_UaZeU 21

ИК-фильтр

Светочувствительнаяматрица

Процессоробработки

Процессор,осуществляющий

сжатие изображения

Центральныйпроцессор камеры

Сетевойинтерфейс

Передачасжатого

видеопотокав сеть


небольшая стеклянная пластина, которая не пропускает инфракрасный (ИК) свет наматрицу. Зачем она нужна?

Дело в том, что матрицы чувствительны не только к видимому свету, но и к довольнобольшой части инфракрасного спектра. Если ИК-фильтр не устанавливать, то из-запопадания на матрицу инфракрасного спектра цвета полученного кадра будутискажены до неузнаваемости.

Многие камеры оснащены специальным механическим приводом, который можетустанавливать ИК-фильтр перед матрицей, а когда необходимо – его убирать. Зачемже его убирать? В ночное время, когда видимого света не достаточно, разумно убратьИК-фильтр для того, чтобы получить дополнительный свет пусть и в ИК-диапазоне.При этом камера переводится в черно-белый режим, решая таким образом проблемуискажения цветов. Этот тип камер называется «камеры день-ночь».

Разные типы матриц имеют разную чувствительность к ИК-спектру, и,соответственно, дают разный выигрыш в светочувствительности приубранном ИК-фильтре.

HUge]kUВ настоящий момент CCTV камеры используют 2 типа матриц: ПЗС (CCD) и КМОП(CMOS). Для преобразования света в электрические заряды и ПЗС-, и КМОП-матрицы используют фотоэлементы. Различие же между этими матрицамизаключается в том, как потом полученные электрические заряды считываются.

ПЗС считывает сигнал путем последовательного переноса заряда от ячейки, где он

Рис. 2-2:Принципдействия

ИК-фильтра

22 A`UWU 2: IP-GUaZep

Инфракрасный фильтрСветочувствительная матрица

Видимый свет

ИК-излучение


был сформирован, на соседние, пока не дойдет до края матрицы, где будет передан наусилитель и процессор видеообработки.

Представим: свет попал на фотодиод одного из пикселей ПЗС-матрицы. В результатеэтого образовалось несколько свободных электронов, то есть отрицательныйэлектрический заряд. Этот заряд должен быть каким-то образом доставлен наусилитель и далее - в процессор камеры. При этом речь идет не о токе, который можетпередаваться по проводам, а лишь о нескольких электронах, которые, прежде чемсмогут быть куда-то переданы, должны быть усилены, то есть преобразованы внапряжение. Итак, заряд от пикселя, где он был сформирован, сдвигается на соседнийпиксель и далее движется последовательно от пикселя к пикселю, пока не дойдет докрая матрицы. Затем он попадает в сдвиговый регистр и таким же образомпереносится последовательно от ячейки к ячейке, пока наконец не дойдет доусилителя. Здесь заряд преобразуется в напряжение, которое дальше можно ужеобрабатывать с помощью процессоров.

В отличие от ПЗС, каждый фотодиод КМОП-матрицы имеет собственныйтранзистор, который преобразует заряд в электрический сигнал прямо на пикселе.Соответсвенно в КМОП-матрицах нет такого понятия, как последовательныйперенос - считывания сигнала происходит непосредственно с пикселя.

Рис. 2-3:Устройство

ПЗС-матрицы

Свет попадает нафотоэлемент матрицы

и преобразуется вэлектрический заряд

Электрический зарядпоследовательно

сдвигается от пикселя кпикселю.

Усилительпреобразует

электрическийзаряд в

напряжение


Сдвиговый регистр


Сравним, какие преимущества дает каждая из этих технологий.

Преимущества ПЗСВысокая светочувствительность. Фотоэлемент ПЗС-матрицы обладает большейплощадью, чем элемент матрицы КМОП. Каждый фотодиод КМОП-матрицы имееттранзистор и «обвязку» из сопутствующих элементов, которые забирают довольнобольшую площадь.

Другими словами, ПЗС-матрица воспринимает больше света, чем КМОП-матрица, укоторой большая площадь матрицы просто не чувствительна к свету. Следует сказать,однако, что технологии КМОП-матриц активно развиваются и на рынке появляютсявсе более и более чувствительные матрицы, постепенно догоняя матрицы ПЗС.

В настоящий момент существуют две основные технологии КМОП-матриц – этоActive Pixel Sensor (APS) и Active Column Sensor (ACS)

Как видно на иллюстрации, технология ACS-матрицы позволяет существенноувеличить площадь светочувствительного элемента по сравнению с матрицами APS.


КМОП-матрицы

Рис. 2-5:Пиксель

APS-матрицы(слева) ипиксель

ACS-матрицы(справа)

Площадь светочувствительной областипикселя APS-матрицы составляет около 30%.

Транзистор усилителя,конденсаторы и другие

сопутствующие элементыпикселя


Свет попадает нафотоэлемент матрицы

и преобразуется вэлектрический заряд.

Электрический зарядсразу преобразуется в

напряжение.

Сигнал считываетсянепосредственно с

матрицы

Площадь светочувствительной областипикселя ACS-матрицы составляет около 70%.


При выборе IP-камеры обращайте внимание не только на тип матрицы – ПЗСили КМОП, но также на технологию - ACS или APS. ACS-матрицы болеечувствительны, чем APS.

Низкий уровень шумов. По сравнению с КМОП ПЗС-матрица имеет минимальноеколичество активных электронных элементов, которые в результате нагрева моглибы вызвать тепловой шум в кадре.

Преимущества КМОПРазрешение. В настоящее время доступны относительно недорогие КМОП-матрицыразрешением 10 Мпикселей и более. При этом максимальное разрешение ПЗСматриц, используемых в CCTV, составляет всего 1 мегапиксель.

Низкая стоимость КМОП матриц. Камеры, использующие КМОП существеннодешевле аналогов на ПЗС.

Компактные размеры и меньшее энергопотребление позволяют существенноуменьшать габариты камер.

Физический размер матрицыРазмер матрицы определяется длиной диагонали в дюймах. Современные матрицымогут иметь следующие размеры: 2/3; 1/2,7; 1/3 и 1/4. Чем больше физический размерматрицы, тем больше света приходится на каждый пиксель, что положительно влияетна чувствительность камеры.

KeckZffce cVeUVcg_] W]YZcf]XbU`UПроцессор обработки видеосигнала присутствует не только в IP-, но и во всеханалоговых CCTV камерах. Это важнейший модуль, который производит первичнуюобработку видеосигнала: корректирует яркость, цветность, контрастностьизображения, а также выполняет более сложные операции. Вот некоторыепопулярные функции, выполняемые процессором обработки видеосигнала:

AGC (Automatic Gain Control) – автоматическая регулировка усиления (АРУ)позволяет усилить сигнал и получить приемлемую картинку при низкойосвещенности. Обычно диапазон регулировки ограничивается 10-кратнымусилением, так как большее усиление приводит к значительному зашумлениювидеосигнала.

AWB (Automatic White Balance), или AWC (Automatic White Compensation), –



автоматическая регулировка баланса белого цвета для нормализации цветопередачи.

BLC (Back Light Compensation) / SBLC (SuperBLC) – компенсация фоновой засветки,которая позволяет выровнять освещенность объекта в условиях яркого заднего фона.

DNR/SDNR (Digital Noise Reduction/ Super Digital Noise Reduction) – цифровойалгоритм подавления шумов.

WDR (Wide Dynamic Range) – расширенный динамический диапазон для получениякачественной картинки в условиях, когда одна часть кадра темная, а вторая - оченьяркая.

KeckZffce, cfhnZfgW`tsn]^ _cadeZff]sСжатие видеопотока обычно осуществляется отдельным DSP (Digital signal processor)процессором. DSP-чип, помимо собственно процессора, имеет свою память, вкоторую и загружаются программные алгоритмы, выполняющие компрессию. Внастоящее время DSP-процессоры обладают довольно внушительнойпроизводительностью, которая позволяет вести сжатие мегапиксельных потоков вформате H.264 со скоростью 30 к/с.

После сжатия поток передается управляющему ПО камеры для дальнейшей передачив сеть или записи на встроенную флеш-карту.

RZbgeU`qbp^ deckZffce _UaZepIP-камера, по сути, является небольшим автономным компьютером. И как любойкомпьютер, IP-камера обладает центральным процессором (CPU), памятью,операционной системой (обычно модифицированный Linux) и программнымобеспечением («прошивкой»). Данный комплекс обеспечивает общее управлениеработой камеры, а также позволяет реализовать дополнительные пользовательскиефункции. Некоторые из таких функций мы перечислим ниже.

Детекторы движения и различные функции видеоаналитикиПрактически все IP-камеры имеют встроенный детектор движения, анализирующийвидеопоток. Обычный масочный детектор движения является простой функцией,которая выполняется центральным процессором камеры.

Также все больший интерес вызывает сложная видеоаналитика, такая как, например:детектор оставленных предметов, слежение за объектами и их классификация. И все



чаще эти функции переносятся с серверов видеообработки на сторону камер. В этомслучае аналитические алгоритмы, как правило, выполняются отдельным DSP-процессором.

Более подробно об аналитике в разделе «Видеоаналитика» на странице 174.

Перенос видеоаналитики на сторону камеры позволяет, во-первых, использовать дляобработки более качественное несжатое видео, а во-вторых, существенно разгрузитьустройство видеорегистрации.

Запись на встроенную флеш-картуЕсли в IP-камеру вставить флеш-карту, то управляющее ПО сможет сохранять потокна карту в виде файлов, то есть наша камера будет выступать в роли собственнокамеры и одновременно - в роли регистратора. Пользователь сможет через браузерсвоего компьютера подключиться к камере и настроить параметры записи видео:разрешение, скорость, детектор движения. Впоследствии он также через браузерсможет скачать сохраненные файлы видеоархивов с камеры на свой компьютер.

Веб-серверВеб-сервер – это специальная программа. Когда вы набираете в браузере адрес вашеголюбимого интернет-сайта, компьютер подключается к серверу и запрашиваетнеобходимую информацию. В ответ программа «веб-сервер» отправляет нам HTML-страничку сайта.

Аналогично этому, когда в адресной строке браузера мы указываем IP-адрес камеры,веб-сервер, работающий в камере, высылает нам HTML-страничку.

Рис. 2-6:Веб-сервер

камеры


Вэб-сервер камерыпринимает от клиентазапрос и передает ему

ответ

Ответ

Запрос


На этой страничке мы видим настройки камеры и видеопоток.

Управление сухими контактами камерыПрограммное обеспечение камеры позволяет управлять сухими контактами камеры– замыкать и размыкать выходные реле, либо считывать состояние входныхконтактов.

MZgZWc^ ]bgZeiZ^fПодключение IP-камеры к Ethernet-сетям осуществляется через сетевой адаптер.Многие адаптеры камер поддерживают также функцию PoE (Power over Ethernet),позволяя камере получать по одному кабелю не только данные, но и питание.

Подробнее о PoE в разделе «Сетевое оборудование» на странице 115.

GU_ WpV]eUgq IP-_UaZepВопрос выбора камеры можно рассматривать с трех сторон: тип камеры, качествоизображения, а также ее функциональные возможности. Рассмотрим данныевопросы подробнее.

Тип камерыТип камеры, или физическое исполнение камеры, определяет сферу ее применения.Существуют следующие основные типы камер:

1. Корпусная камера (Box Camera)

2. Купольная камера (Dome Camera)

3. Миниатюрная скрытая камера.

4. Немеханическая псевдоповоротная купольная камера. Оператор управляетповоротом камеры, как и в случае с PTZ-камерой. При этом камера физическине движется. Она оснащена широкоугольным объективом и захватывает всюпанораму от 180° до 360° сразу. Оператор же перемещает лишь виртуальноеокно с помощью ПО.

5. Скоростная поворотная купольная камера (PTZ, SpeedDome)



Определившись с подходящим типом камеры, перейдем к самому интересномумоменту - к параметрам, определяющим качество изображения.

РазрешениеКак правило, выбор IP-камеры мы начинаем именно с разрешения, так как этонаиболее наглядный показатель качества. Разрешение IP-камеры может достигать 10мегапикселей, однако будьте внимательны: у большого числа мегапикселей есть нетолько плюсы, но и серьезные минусы:

� необходим существенно более дорогой объектив

� пониженная скорость видеопередачи

� невысокая светочувствительность.

Также обратите внимание на то, что иногда заявленное разрешение камеры бываетвыше, чем разрешение самой матрицы. Как такое может быть? Берется, скажем, кадр1280х720 и передается процессору камеры, который увеличивает разрешение кадра до1920х1080, а недостающие пиксели вычисляет как среднее значение между соседнимиэлементами. Этот метод называется интерполяцией и приводит к получениюбольшого кадра с размытыми деталями.

На финальное разрешение, получаемое на экране монитора, помимо матрицы, влияет

Рис. 2-7:Типы камер

GU_ WpV]eUgq IP-_UaZep 29

Корпусная камераСкрытая камера

Скоростнаяповоротная

купольная камера

Купольная камера

Псевдоповоротная камера


качество работы процессора видеообработки и качество компрессии. Реальноеразрешение камеры измеряется в ТВ-линиях при тестировании. Для этого делаютнесколько видеозаписей испытательной таблицы в разных условиях освещенности,затем смотрят, на какой отметке линии тестового клина сливаются. Это и естьреальное разрешение камеры.

СветочувствительностьСветочувствительность на сегодняшний день является одним из самых важныхпараметров при выборе IP-камеры. Мы привыкли к тому, что, установив недорогуюаналоговую камеру на улице, ночью получаем более-менее приличную картинку.Поэтому часто большим сюрпризом становится тот факт, что, заменив эту старуюкамеру на IP, которая, помимо прочего, еще и стоит в несколько раз дороже, ночью,вместо картинки, мы видим «черный квадрат».

При выборе камеры, прежде всего, нужно, конечно, обращать внимание начувствительность, заявленную в спецификации. Уровень минимально необходимойосвещенности измеряется в люксах. 1 люкс означает, что камера будет что-топоказывать в сумерках, однако ночью без хорошей искусственной подсветки онаничего не “увидит”. Приемлемые показатели для камеры, которая будетустанавливаться на улицу – это 0.01 лк и ниже. В таблице приведены некоторыеориентиры для сравнения:

Рис. 2-8:Тестовый клиндля измеренияразрешающей

способностикамеры


Если линии тестового клинаначинают сливаться на

отметке 600, это означает,что разрешающая

способность камеры приданных условиях освещения

составляет 600телевизионных линий.


Однако количество «люксов» довольно непросто измерить, поэтому не всегдауказанная в спецификации чувствительность, отражает реальные возможностикамеры. Для того чтобы составить впечатление о чувствительности камеры нужнообратить внимание на размер матрицы, а также - на ее тип. Чем больше размер, темлучше; CCD лучше, чем CMOS; ACS КМОП лучше, чем APS КМОП. Но самыйнадежный и рекомендуемый способ – это, конечно, провести тестирование, записавнесколько тестовых роликов движущихся объектов в условиях недостаточнойосвещенности.

Важно понимать, что в условиях недостаточной освещенности разрешающаяспособность камеры существенно ухудшается. Помимо этого появляетсяэффект «смазывания» движущихся объектов из-за увеличенной выдержки.Обычно, когда уровень освещенности снижается до заявленнойчувствительности камеры, качество картинки падает до неприемлемогоуровня.

Скорость формирования кадровСкорость формирования кадров это также довольно интересный и заслуживающийвнимания параметр. В отличие от аналоговых камер, которые передают видео всегдав реалтайме со скоростью 25 или 30 к/с, далеко не все IP-камеры могут похвастатьсятакой скоростью. Так, например, камеры, имеющие очень высокое разрешение неcмогут вести съемку со скоростью более чем 5 - 10 к/с. Это означает, что намониторной стене у вас будет не видео, а обновляющиеся слайды. В данном случаеприходится решать, что важнее: высокое разрешение или комфортная работаоператоров.

Таблица: Оценка уровня освещенности

Of`cW]t foZa_] OecWZbq cfWZnZbbcfg]

Закат солнца 500 люкс

Сумерки 1 люкс

Ночь, полная луна 0,1 люкс

Ночь, четверть лунного диска 0,01 люкс

Ночь, чистое звездное небо 0,001 люкс

GU_ WpV]eUgq IP-_UaZep 31


Возможности процессора обработки видеосигналаКак мы уже знаем, сигнал с матрицы обрабатывается видеопроцессором. Здесьпроисходит нормализация яркости, контрастности, шумоподавление и ряд другихпреобразований. От этой обработки во многом зависит итоговое качество видео.Здесь сложность заключается в том, что, глядя на спецификацию, сложно оценитькачество обработки. Это можно сделать лишь косвенно по наличию таких функций,как 3D-DNR (система шумоподавления), цифровая стабилизация изображения,усовершенстованная система WDR (широкий динамический диапазон) и томуподобных.

Теперь обратим внимание на функциональные возможности камеры.

Алгоритм сжатия. Все больше камер поддерживает оба популярных кодека MJPEGи H.264.

Наличие PoE. Если камера может быть запитана от коммутатора и не требуетотдельного блока питания, то это является несомненным плюсом. Сейчаспрактически все камеры поддерживают PoE. Существуют, однако, и обратнаяситуация: некоторые компактные камеры поддерживают только PoE. В данном случаеналичие PoE при отсутствии питания 12/24В может быть минусом.

Наличие аудиовхода или встроенного микрофона также является плюсом.

Наличие флеш-карты и сухих контактов. Необходимо помнить, что наличиеразъема для карты памяти и сухих контактов на задней панели камеры не гарантируеттого, что мы сможем их как-то задействовать в системе. Если мы планируемиспользовать флеш-карту или сухие контакты, необходимо заранее уточнить упоставщика: может ли сама камера управлять контактами и можно ли использоватькарту для записи в нужном нам режиме. Сможет ли программное обеспечениевидеонаблюдения работать с картой и контактами данной модели камеры?

Итак, обобщим список наиболее важных параметров IP-камеры:

� Разрешение

� Светочувствительность

� Скорость формирования кадров

� Возможности процессора обработки видеосигнала

� Алгоритм сжатия.

� Наличие PoE.

� Наличие аудио



� Наличие аналогового выхода

� Наличие флеш-карты и сухих контактов

Sgc gU_cZ W]YZcfge]aZeСуществуют устройства, которые получают видео от аналоговых камер,оцифровывают его, сжимают и передают в сеть, то есть преобразуют аналоговоевидео в IP-поток. Это устройство называется видеостример. Часто его такженазывают видеосервер или видеокодер (videoencoder).

Внутреннее устройство видеостримера аналогично устройству IP-камеры. По сути,это IP-камера без собственно камеры, то есть без матрицы и процессора обработкивидеосигнала.

Видеостримеры часто применяются для того, чтобы подключить аналоговые камерык системе IP-видеонаблюдения. Например, при модернизации объекта основная массакамер меняется на IP. Ряд же дорогостоящих скоростных поворотных купольныхкамер оставляют и подключают к новой системе через видеостример. Помимособственно видеопотока, стримеры позволяют передавать по IP-сетям аудиоданные,информацию о состоянии сухих контактов, а также сигналы телеметрии.

Sgc gU_cZ W]YZcfge]aZe 33


видеостримера

Процессор,осуществляющий

сжатие изображения

Аналого-цифровойпреобразователь

Аналоговаякамера

Сетевойинтерфейс

Передачасжатого

видеопотокав сеть

Центральныйпроцессор


@ rgc^ X`UWZ:� Типы объективов

� Разрешение объектива

� Что такое светосила объектива

� Качество фокусировки

� Форматы и типы крепления объективов

Хорошая камера всегда требовала хорошего объектива. Теперь, когда камерыспособны формировать многомегапиксельные изображения, требования к качествуобъективов резко возросли.

Выбирая объектив мы обычно в первую очередь смотрим на его фокусное расстояние,или «угол обзора». Однако, помимо этого, у объектива есть еще ряд важныхпараметров. Рассмотрим их по порядку и начнем с наиболее сложного - сразрешающей способности.

LU\eZmZb]Z cVoZ_g]WUПосле того как вы определились с камерой, вам предстоит решить не менее хитруюзадачу: выбрать для камеры хороший объектив. Ведь установив на мегапиксельнуюкамеру неподходящий объектив, вместо мегапиксельного качества можно получитькартинку с обычной аналоговой камеры.

Проблема заключается в том, что разрешающая способность объектива от модели кмодели может очень сильно различаться. С другой же стороны, производители неуказывают в спецификациях никаких параметров, из которых можно было бы сделатьвывод о качестве объектива. Единственное, что производители делают, – этоприбавляют к названию приставку «Megapixel Lens» - мегапиксельный объектив,которая, на самом деле, мало что проясняет. В ряде случаев так называемые

A`UWU 3JVoZ_g]Wp


LU\eZmZb]Z cVoZ_g]WU 35

мегапиксельные объективы проявляют себя хуже, чем обычные CCTV объективыдля аналоговых камер.

Как же подобрать хороший объектив? Можно предложить три варианта:

Самостоятельное тестирование. Речь идет не о полноценном тестировании свыявлением таких показателей, как количество линий на миллиметр (для этого намбы понадобилась лаборатория), а о том, чтобы взять камеру, которую мы планируемиспользовать на объекте, и сделать несколько тестовых видеозаписей, используяразные объективы. В качестве объекта съемки можно использовать либо стандартныетестовые таблицы, либо просто контрастную сцену с большим количеством мелкихдеталей. Сделанные записи помогут оценить четкость и детализацию кадра и выбратьподходящую модель.

Опубликованные тесты, сравнения и отзывы. Определиться с моделью можнопросмотрев статьи со сравнениями, а также - послушав отзывы.

Цена. Изготовление качественных линз является сложным и дорогим процессом(сравните стоимость CCTV объективов и объективов, применяемых в фотографии),поэтому дешевый объектив вряд ли может иметь высокую разрешающуюспособность и светосилу.

N]dp cVoZ_g]WcWСтандартные объективы, используемые с корпусными камерами

Zoom-объективы, или моторизованные объективы с возможностью удаленногоуправления фокусным расстоянием (приближением). Для данного типа объективовочень рекомендуется наличие функции автофокусировки.

Пинхолы – объективы с малым диаметром передней части конуса. Используются дляскрытой установки камер.

Панорамные объективы имеют чрезвычайно широкий угол обзора и позволяютзахватывать полную полусферу в одном кадре. Данный тип объективов сильноискажает геометрические пропорции изображения. Процессор камеры либо ПО настороне сервера выполняет последующую нормализацию геометрии кадра.Панорамные объективы используются в псевдоповоротных камерах, которыеснимают всю полусферу. При этом оператор управляет камерой, перемещаявиртуальное окно по снимаемой полусфере.


36 A`UWU 3: JVoZ_g]Wp

Зеркальные объективы используют комбинацию зеркал и линз для получениябольшого приближения при минимальных габаритах.

Объективы со встроенным стабилизатором изображения позволяют взначительной мере избавиться от дрожания картинки в случае, когда камераподвержена сильным вибрациям. Стоит сказать, что существуют и программныеспособы стабилизации кадра: цифровая обработка на стороне камеры, обработка настороне сервера либо последующая обработка видеоклипа с помощьюспециализированных редакторов. Однако качество программной обработкизначительно уступает возможностям объективов со стабилизацией.

Pc_hfbcZ eUffgctb]Z ]`] «hXc` cV\ceU»Фокусное расстояние – это расстояние от главной точки объектива до точкифокусировки лучей. Для нас важно понимать, что фокусное расстояние определяетугол захвата сцены. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол и большевидимое приближение.

Вариофокальный объектив, или объектив с переменным фокусным расстоянием,имеет возможность менять фокусное расстояние и, соответственно, углы.

Существует ряд платных и бесплатных программ, которые не только помогутперевести миллиметры фокусного расстояния в углы, но и визуально представят вам

Рис. 3-1:Фокусное

расстояние иугол обзора Фокусное расстояние = 50 мм

Малый угол обзораВысокое приближение

Фокусное расстояние = 8 ммБольшой угол обзораМалое приближение


MWZgcf]`U 37

то, как объект будет выглядеть на экране монитора при использовании тех или иныхобъективов.

MWZgcf]`UОригинальное определение светосилы звучит как величина, характеризующаястепень ослабления светового потока объективом. Это ослабление зависит от многихпараметров объектива. В быту же светосилу определяют проще - фокусноерасстояние, деленное на диафрагменное число, например F/1.4. Диафрагменное числоопределяет, насколько широко раскрыта диафрагма. И чем это число меньше, темшире отверстие диафрагмы и тем больше света объектив может пропустить. Поэтомуобъектив с характеристикой F/1.4 будет считаться более светосильным, чем объективF/5.6.

Однако не всегда деньги, потраченные на дорогой светосильный объектив,оправдывают себя. Важно знать один нюанс, связанный с резкостью. Чем большераскрывается диафрагма, то есть чем больше диафрагменное число, тем сложнееполучить четкую фокусировку по всей площади кадра. В ряде случаев вместо покупкидорогого светосильного объектива лучше подобрать более чувствительную камеруили обеспечить искусственную подсветку.

Рис. 3-2:Объективы с

различнойсветосилой

Диафрагменноечисло F/1.4

Диафрагменноечисло F/5.6



Почему при раскрытой диафрагме сложнее получить резкую картинку, а также другиевопросы, связанные с фокусировкой рассмотрим подробнее:

GUlZfgWc ic_hf]ecW_]Основная задача объектива – фокусировать лучи на матрице камеры. Но качественноэто сделать не так и просто. Разберем вопрос фокусировки на примере.

АсферикаДопустим, у нас есть объектив, который мы упрощенно изобразим как линзу.

Обратите внимание: у нашего объектива лучи сходятся в разных точках. При этомкак бы мы ни пытались настроить резкость, изображение у нас получится несколькоразмытым. Это распространенная проблема многих объективов. И вызвана она тем,что сферические линзы не позволяют получить идеальную фокусировку по всейплощади. Для ее решения используют более дорогие линзы асферической формы.Поэтому если в спецификации указано использование асферических линз, то можноожидать более качественной фокусировки.

Рис. 3-3:Сферическая

линза

Лучи сходятся вразных точках


GUlZfgWc ic_hf]ecW_] 39

ИК-коррекцияДопустим, мы выбрали хороший асферический объектив и установили его науличную камеру. Через некоторое время, просматривая ночные записи, мы заметили,что, не смотря на то, что днем изображение было резким, в ночное время резкостьсущественно снизилась. Одной из причин этого является ИК излучение. Ночью, когдакамера переходит в черно-белый режим, ИК-фильтр убирается и на матрицу попадаетбольшая доля света в инфракрасном диапазоне. Углы преломления видимого света иИК различны, поэтому фокус для ИК-спектра находится на другом расстоянии посравнению с видимым светом.

Помочь справиться с данным эффектом могут объективы с ИК-коррекцией, укоторых, благодаря использованию различных типов линз, фокус для видимого светаи ИК-излучения находится практически в одной точке.

Глубина резкостиЕсть еще один способ увеличить качество фокусировки объектива. И этот вариант, вотличие от первых двух, абсолютно бесплатен. Все, что нужно сделать, – это закрытьдиафрагму настолько, насколько это позволят сделать условия освещенности. Чемменьше получится отверстие диафрагмы, тем более резкую картинку мы получим. Содной стороны, этот эффект связан с глубиной резкости – расстоянием междуближней и дальней точками пространства, которые в кадре получаются резкими. Призакрытии диафрагмы глубина резкости увеличивается, делая резкими те детали,которые ранее были не в фокусе.

Рис. 3-4:Асферическая

линза

Асферическая линзафокусирует лучи в одной

точке



С другой стороны, закрывая диафрагму, мы блокируем лучи, проходящие черезпериферийную зону. Лучи могут проходить только через центральную часть линз.Дело в том, что чем дальше от центра, тем сложнее сохранить идеальнуюгеометрическую форму линзы и обеспечить равномерную фокусировку. Например,мы помним, что при использовании объектива со сферическими линзами краяизображения могут получиться размытыми. При достаточном закрытии диафрагмылучи будут проходить только через центр и размытые края вновь станут четкими.

Экспериментируя с диафрагмой, необходимо помнить: закрывая диафрагму, мылишаем камеру света, что при недостаточной освещенности приведет к появлениюшумов и снижению разрешения получаемой картинки.

Рис. 3-5:Глубина

резкости

Рис. 3-6:Закрытие

диафрагмы дляповышения

качестваизображения

На матрицу попадаюттолько лучи, проходящие

через центральную областьобъектива.

Лучи, проходящие черезпериферийные области

объектива, блокируютсядиафрагмой.

В данных диапазонахобъекты находятся в

фокусе


BehX]Z jUeU_gZe]fg]_] cVoZ_g]WU 41

BehX]Z jUeU_gZe]fg]_] cVoZ_g]WU

ФорматДля матриц разных размеров существуют разные объективы. Например, объективможет подходить для матрицы 1/3 или же для 1/2. Этот параметр всегда указан вспецификации. Объектив для большей матрицы может быть использован с матрицейменьшего размера. Если же сделать наоборот, например объектив 1/3 установить накамеру с матрицей 1/2, то по краям кадра останется черная окантовка.

КреплениеВ CCTV используются два типа крепления: C и CS. Различие между ними заключаетсялишь в расстоянии от плоскости крепления объектива до матрицы. Более раннийформат C имеет расстояние 17,5 мм. С появлением более компактных матриц (менее1/2”) появилась возможность сократить это расстояние до 12,5 мм (формат CS) и,благодаря этому, уменьшить габариты и удешевить сами объективы. В настоящиймомент большинство CCTV-объективов соответствуют формату CS. Объективы Cможно использовать с камерами CS-формата, используя переходное кольцо.Наоборот же, камеры C с объективами CS использовать нельзя.

Рис. 3-7:Установка

объектив сразличными

типамикрепления

Переходное кольцо

Камера с креплениемобъектива типа “CS”

Плоскостьфокусировки



Управление диафрагмойСуществуют три варианта управления диафрагмой.

Ручной, когда степень открытия диафрагмы регулируется поворотным кольцом наобъективе.

VС или управление видеосигналом (Video Drive) В данном случае камера передаетвидеосигнал на объектив, а объектив, оценив этот сигнал, решает: открыть илизакрыть диафрагму.

DC или управление постоянным током (Direct Drive), когда камера сама оцениваетяркость света, попадающего на матрицу, и подает напряжение непосредственно намотор объектива, управляющий открытием диафрагмы.


43


@ rgc^ X`UWZ:� Варианты организации видеозаписи

� Как устроен процесс получения видеопотоков

� Как устроен сервер

� Как выбрать оптимальное устройство видеозаписи

Первая задача системы видеонаблюдения – получить качественное изображениеобъекта. Вторая – данное изображение сохранить на случай, если будет проводитьсярасследование инцидента. В данной главе мы подробно рассмотрим все вопросы,связанные с видеозаписью, начиная с процесса получения картинки от камер изаканчивая описанием отдельных функций программного обеспечения сервера.

GhYU ac[bc \Ud]fpWUgq W]YZcdcgc_ cg IP-_UaZep?Иногда в качестве устройства записи используется компьютер, иногда – регистратор,а иногда система обходится вообще без отдельного устройства записи. В зависимостиот поставленной задачи можно использовать один из следующих вариантов:

� Запись на стороне камеры. Видеопоток записывается на флеш-карту,установленную непосредственно в IP-камеру. В настоящий моментпрактически все IP-камеры имеют такую возможность.

� Видеорегистратор. Специализированное устройство для записивидеопотоков. Существуют регистраторы для записи как аналоговых, так и IP-камер.

� ПО плюс компьютер. Установив на компьютер специальное программноеобеспечение, можно записывать видеопоток на его жесткий диск.

A`UWU 4@]YZc\Ud]fq


GhYU ac[bc \Ud]fpWUgq W]YZcdcgc_ cg IP-_UaZep? 45

� Сервер для видеозаписи. Является усовершенствованным вариантом записина компьютер. Сервер, как правило, намного более отказоустойчив,производителен, а также удобен в обслуживании.

� SaaS решение. SaaS означает «Soware as a service» или «программноеобеспечение как услуга». В данном случае нам не нужен ни видеорегистратор,ни специализированное программное обеспечение видео записывается черезинтернет на серверы третьей фирмы. Нам необходимо заключить контракт сфирмой, предоставляющей подобные услуги, после чего она берет на себя всевопросы по организации видеозаписи, а мы получаем удаленный доступ кнашим видеоархивам без необходимости приобретения какого-либодополнительного оборудования.

Какой вариант нам выбрать в каждом конкретном случае? Это определяетсяколичеством камер и требованиями к функциональности системы. Например, если унас в системе всего 2 камеры, то не имеет смысла устанавливать отдельныйвидеорегистратор или сервер. Проще вести запись на флеш-карту камеры либо наперсональный компьютер. Если же система насчитывает 100 и более камер, тонаиболее рациональным вариантом будет установка нескольких серверов.

Таблица: Сравнение способов записи

K`sfp H]bhfp

Запись на сторонекамеры

• Наиболее простой идешевый вариант;

• Минимальнаянагрузка на сеть;

• Есть риск кражи архивоввместе с камерой;

• Глубина архива ограниченаразмером флеш-карты

Видеорегистратор • Как правило,регистратор прощезапустить, чемкомпьютернуюсистему

• Имеет меньше функций,чем компьютерныесистемы;

• Ограниченныевозможности интеграции сдругими системамибезопасности (например,пожарная и охраннаясигнализация);


46 A`UWU 4: @]YZc\Ud]fq

K`sfp H]bhfp

ПО плюскомпьютер

• Большой выбор ПОначиная от полностьюбесплатных вариантовдо пакетов стоимостьюдесятки тысячдолларов;

• Можно относительнобыстро провестиинтеграциювидеонаблюдения сдругими системами;

• Для построениякачественной системынеобходимо обладатьглубокими знаниями вобласти информационныхтехнологий;

• Возможны проблемысовместимости ПО ивыбранных компьютерныхкомплектующих;

Сервер длявидеозаписи

• Высокий уровеньнадежности;

• Готовое решениеисключающеепроблемысовместимости ПО иаппаратногообеспечения;

• Как правило, сервер – этонаиболее дорогое решение;

SaaS решение • Не требуетсяпервоначальныхвложений – толькоабонентская плата запредоставление услуг;

• Нет необходимостисамостоятельноразбираться воборудовании

• Видеоархивызащищены от кражи

• Необходимо предоставитьдоступ третьим лицам кприватнымвидеоматериалам;

• Из-за нестабильностиинтернет - соединенияотдельные видеофрагментымогут быть не записаны;


GU_ hfgecZb deckZff dc`hlZb]t W]YZcdcgc_U 47

GU_ hfgecZb deckZff dc`hlZb]t W]YZcdcgc_UПрежде чем перейти непосредственно к устройствам записи, разберемся, какимобразом камера передает видео. Аналоговые камеры генерируют стандартныйтелевизионный сигнал, который можно увидеть на осциллографе. А что генерируетIP-камера?

Изначально IP-камеры генерировали отдельные файлы - JPEG-картинки. То естьсистема IP-видеонаблюдения работала следующим образом: IP-камера формировалакадр, сжимала его в JPEG файл и «выкладывала» по определенному веб-адресу,например:

http://192.168.1.10/images.jpg

где 192.168.1.10 является IP-адресом камеры.

Компьютер обращался к камере и просто «скачивал» с нее изображение, точно так жекак мы скачиваем фотографии с сайтов в интернете. При этом камера обновляла этоизображение несколько раз в секунду, так что компьютер каждый раз скачивалактуальный кадр.

В настройках камеры данный метод обычно определяется как JPEG over HTTP и вбольшинстве современных камер он присутствует.

Переведите камеру в этот режим и попробуйте ввести адрес размещения JPEG-изображений в адресную строку браузера. (адрес размещения можно узнать вруководстве по эксплуатации вашей IP-камеры). Нажимая F5 или кнопку«обновить» вы увидите в браузере меняющиеся изображения. По сути,регистратор делает то же самое: «обновляет» изображение несколько раз всекунду и записывает результат.

Так работали системы видеонаблюдения несколько лет назад. Сейчас же данныйметод используется все реже и реже, так как более популярными становятсяпотоковые алгоритмы сжатия и потоковые методы передачи видео. Наиболее яркимипредставителями потоковых алгоритмов сжатия являются MPEG4 и H.264, которыев отличие от JPEG сжимают не каждое изображение в отдельности, а работают споследовательностью кадров, выделяя и записывая только изменяющиесяфрагменты. Наиболее распространенным механизмом потоковой же передачиявляется протокол RTSP. Разберем подробнее, что он собой представляет.



RTSPRTSP (Real Time Streaming Protocol, или, по-русски, потоковый протокол реальноговремени) – это прикладной протокол, в котором описаны команды для управлениявидеопотоком. С помощью этих команд мы можем «приказать» камере или серверу,например, начать трансляцию видеопотока. Пример запроса на началовоспроизведения выглядит так:

PLAY rtsp://192.168.0.200/h264 RTSP/1.0

То есть RTSP – это просто набор команд для управления видеопотоком.

Проведем эксперимент. Для этого нам понадобится IP-камера с поддержкойRTSP протокола и ее RTSP адрес. Этот адрес выглядит примерно так rtsp://<ipадрес камеры>/mpeg. Его можно узнать из руководства по эксплуатациикамеры либо из описания API. Для удобства мы приведем RTSP адреса дляряда популярных камер в таблице.

После того, как мы узнали RTSP-адрес камеры, открываем стандартныйпроигрыватель, поддерживающий RTSP. Это может быть одна из следующихпрограмм: Windows Media Player, QuickTime, Media Player Classic, VLC mediaplayer, RealPlayer, MPlayer. Мы выбрали QuickTime. Открываем меню «Файл >Открыть URL» и вводим наш RTSP адрес. После чего QuickTime подключитсяк камере и воспроизведет «живое видео».

Устройства записи, работающие в системах IP-видеонаблюдения, получают видео откамер либо с помощью протокола HTTP – то есть также, как мы скачиваем JPEG-картинки с сайтов, либо в виде потока через RTSP – то есть также как мы получилиего с помощью стандартного проигрывателя в последнем примере.

В настройках IP-камер потоковый вариант передачи данных может обозначаться какRTSP over TCP, RTSP over UDP либо просто RTP.

Итак, RTSP – это набор команд для управления потоком. Но что означают остальныеаббревиатуры: TCP, UDP, RTP? TCP, UDP и RTP - это транспортные механизмы(протоколы), которые собственно и передают видео.

TCPДопустим, мы выбрали метод RSTP over TCP и хотим начать передачу видеопотока.Что будет происходить на уровне транспортных механизмов? Предварительно спомощью нескольких команд будет установлено соединение между отправителем иполучателем. После этого начнется передача видеоданных. При этом механизмы TCP



будут следить за тем, чтобы все данные дошли до адресата без изменений и в нужнойпоследовательности. Также TCP будет регулировать скорость передачи, чтобыпередатчик не посылал данные интенсивнее, чем их может обработать приемник.

UDPUDP – это альтернатива транспортному протоколу TCP. В отличие от TCP, UDP неустанавливает предварительного соединения, а вместо этого просто начинаетпередавать данные. UDP не следит за тем, чтобы данные были получены и недублирует их, если отдельные части пропали или пришли с ошибками. UDP мене

Таблица: RTSP адреса популярных камер

Kec]\WcY]gZ`q RTSP UYeZf

ACTi rtsp://IP-адрес камеры/

Acumen rtsp://IP-адрес камеры/mpg4/rtsp.amp

Arecont Vision rtsp://IP-адрес камеры/h264.sdp?res=(half |full)&x0=(0..max_sensor_width)&y0=(0..max_sensor_height)&x1=(32..max_sensor_wisth)&y1=(32..max_sensor_height)&qp=(4..51)&ssn=(1..65535)&[doublescan=(0|1)]&[bitrate=(0..65536)]&[fps=1..100]

Обратите внимание на то, что в скобках указаны параметрызапрашиваемого потока, то есть выражения в скобках нужнозаменить на требуемое значение.

AXIS rtsp://IP-адрес камеры/mpeg4/media.amp

либо

rtsp://IP-адрес камеры/axis-media/media.amp

D-Link rtsp://IP-адрес камеры/play1.sdp

GeoVision rtsp://IP-адрес камеры/ch001.sdp

Samsung rtsp://IP-адрес камеры/mpeg4unicast

Sanyo rtsp://IP-адрес камеры/VideoInput/1/h264/1

Sony rtsp://IP-адрес камеры/media/video1



надежен, чем TCP. Но с другой стороны, он обеспечивает более быструю передачупотоков благодаря отсутствию механизма повторения передачи потерянных пакетов.

Различие в протоколах TCP и UTP можно иллюстрировать следующим примером.Встречаются два друга:

Вариант TCP:

Иван: «Привет! Поболтаем?» (устанавливается соединение)

Семен: «Привет! Давай!» (устанавливается соединение)

Иван: «Я вчера был в магазине. Ты понял?» (передача данных)

Семен: «Да!» (подтверждение)

Иван: «Там разгружали новое оборудование. Ты понял?» (передача данных)

Семен: «Нет» (подтверждение)

Иван: «Там разгружали новое оборудование. Ты понял?» (повторная передача)


Иван: «Завтра я там еще раз буду. Ты понял?» (передача данных)


Вариант UDP

Иван: «Привет! Я вчера был в магазине» (передача данных)

Иван: «Там разгружали новое оборудование» (передача данных)

Иван: «Завтра я там еще раз буду» (передача данных)

Иван: «Могу узнать для тебя цены» (передача данных)

Иван: «Они обещали скидки при хороших объемах» (передача данных)

Иван: «Если хочешь, позвони – поедем вместе» (передача данных)

Семен: «Да, позвоню» (передача данных)



Вы также можете увидеть различие в протоколах, поставив следующийэксперимент: попробуйте перевести камеру в режим RTSP over TCP ипомашите рукой перед объективом - на экране монитора вы увидите задержку.А теперь проведите этот же тест в режиме RTSP over UDP. Задержка будетменьше.

На время задержки влияют несколько факторов: формат сжатия, мощностькомпьютера, протокол передачи и особенности программного обеспечения,участвующего в декодировании видео.

RTPRTP (Real-time Transport Protocol), или по-русски транспортный протокол реальноговремени. Этот протокол специально создан для передачи реалтайм трафика. Онпозволяет следить за синхронизацией передаваемых данных, корректироватьпоследовательность доставки пакетов и потому более других подходит для передачивидео- и аудиоданных.

В общем случае для передачи видеопотока предпочтительнее использовать либо RTPлибо UDP. Работа через TCP оправдана лишь если нам приходится работать спроблемными сетями, так как протокол TCP сможет корректировать ошибки и сбои,возникающие при передаче данных.

GU_ eUVcgUZg hfgec^fgWc W]YZc\Ud]f] bU cfbcWZ_cadqsgZeU

Теперь, когда мы разобрались с принципом получения видеопотока, рассмотримподробнее устройство видеозаписи. В качестве примера возьмем компьютер сустановленным ПО для видеозаписи и 1-мегапиксельную камеру, которая передаетвидеопоток в формате H.264.

Схематично это выглядит так: программа получает видеопоток через сетевую картукомпьютера и записывает его в файл на жесткий диск. Вы спросите: и это все? Такпросто?

А как же в этом процессе задействован процессор, оперативная память и видеокарта?



Центральный процессор участвует в процессе видеозаписи лишь для управления инагрузка на него совсем невысока.

Оперативная память нужна для работы программы видеозаписи. Чем больше камермы хотим одновременно записывать, тем больше оперативной памяти нампотребуется.

Видеокарта вообще не задействована в процессе видеозаписи. Видеокарта нужнатолько для отображения «живого» видео либо архивов.

Рассмотрим роль каждого из компонентов чуть подробнее.

RZbgeU`qbp^ deckZffceПроцесс записи информации на диск не требует высокой вычислительной мощности,поэтому загрузка процессора, как правило, невысока.

Загрузку процессора на Windows-системах можно увидеть через диспетчерзадач нажав «Ctrl + Shi + Esc»

Рис. 4.1:Как работает

устройствовидеозаписи

IP-камера

Системный блок


GU_ eUVcgUZg hfgec^fgWc W]YZc\Ud]f] bU cfbcWZ _cadqsgZeU 53

Если вы уже имели дело с системами IP-видеонаблюдения, то у вас может возникнутьтакой вопрос: «У нас установлена система IP-видеонаблюдения и для записииспользуется очень мощный компьютер с самым производительным процессором.И этот процессор постоянно загружен на 100%. Почему так происходит?»

Скорее всего, этот компьютер ведет не только запись, но и выполняеткодирование/декодирование видеопотока. Это бывает в следующих случаях:

1. На компьютере помимо записи ведется отображение «живого» видео. Передтем как вывести картинку на экран, поток необходимо декодировать.Декодирование же мегапиксельных камер требует значительных ресурсовпроцессора.

2. На компьютере включен программный детектор движения. Для того чтобыдетектор мог выявить наличие движения в кадре, поток опять же необходимопредварительно декодировать. Чтобы избежать перегрузки процессора, лучшеиспользовать аппаратный детектор движения, работающий на сторонекамеры.

3. ПО перекодирует поток. Это может делаться либо если требуетсядополнительно сжать поток для передачи через сеть, либо если ПО ведетзапись в своем внутреннем формате. В обоих случаях перекодирование - этокрайне неоптимально. Без веских причин перекодирование не должноиспользоваться.

Здесь может появиться еще один вопрос: «Если для видеозаписи процессор и памятьне так и важны, то нельзя ли сэкономить на «железе» и записать все наши 100видеокамер на один компьютер?»

Ответ: даже при оптимальном использовании ресурсов компьютера сделать это врядли получится. Одним из ограничений выступает скорость записи на жесткий диск.

DZfg_]Z Y]f_] hfgec^fgWU W]YZc\Ud]f]Разберем этот вопрос на примере.

Допустим, у нас есть 100 камер с разрешением 1 мегапиксель. Посчитаем, есть ли у насшанс записать их на один компьютер.

Наши камеры работают в формате H.264 и передают поток 6Мбит в секунду.Суммарно это 600Мбит/с и если сетевая карта нашего компьютера и наша сеть имеютпропускную способность 1Гбит/с, то данный поток мы получить сможем. Теперь



переведем мегабиты в мегабайты. В одном байте 8 бит, поэтому 6Мбит = 6 / 8 =0,75Мбайт.

Скорость передачи данных по сети обычно измеряется в мегабитах/с - Mbit/s

Объем записанных данных обычно измеряется в мегабайтах - MB.

В одном байте 8 бит.

Так как у нас 100 камер, то общий поток будет равен 0,75Мбайт/c х 100 =75Мбайт всекунду.

Теперь нам нужно понять: с какой скоростью может вести запись жесткий дискнашего компьютера.

Не путать! Реальная скорость чтения/записи и пропускная способностьинтерфейса – это разные вещи. Так, например, пропускная способностьинтерфейса SATAII составляет 3Гбит/с, или 375 Мбайт/с, а скорость записи надиск, подключенный через данный интерфейс, может составлять всего 30Мбайт/с.

Для определения реальной скорости работы диска нужно воспользоватьсяспециальной программой, например бесплатные IOMeter или DiskBench. Разбросскоростей записи различных дисков очень большой – от 10Мбайт/с до 100Мбайт идаже больше. В нашем случае тест показал скорость 54Мбайта/с. Это означает, чтодаже при самой оптимальной конфигурации записать эти камеры мы не сможем.

А теперь более интересный вопрос. Допустим, наш тест показал скорость записи100Мбайт/с. Означает ли это, что мы сможем записать все камеры на одинкомпьютер? Опять же нет. На практике необходимо полученную скорость делитьминимум на 2, потому как в реальных условиях компьютер осуществляет не толькозапись видеопотоков, но и параллельное чтение, и передачу архивов в сеть, а такжемножество других вспомогательных действий.

Как мы уже говорили, максимальная скорость записи современных жестких дисковможет достигать 100Мбайт/с и больше. Насколько больше? Стандартный 3,5” дискимеет скорость вращения шпинделя 7200 либо 10000 оборотов в минуту и скоростьзаписи до 100Мбайт/с. Есть более дорогие диски со скоростью вращения шпинделя15000 об/мин. Максимальная скорость записи у этих дисков превышает 150 Мбайт\с.



Но и это еще не все. Объединив 15 дисков в общий массив с помощью такогоустройства, как RAID-контроллер, можно увеличить максимальную скорость записиаж до 800 Мбайт/с!

Что такое RAID массив?RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это избыточный массив независимыхжёстких дисков. Другими словами, RAID – это несколько дисков, объединенныхконтроллером. При этом система и пользователь видит эти диски как единое целое.

Существуют две основные цели объединения дисков в единый массив. Первая цель– это повышение отказоустойчивости и надежности хранения данных. Вторая –повышение скорости чтения/записи. Ярким примером объединения дисков с цельюувеличить скорость работы является RAID0.

Поступающая информация разбивается контроллером на блоки и записывается навсе диски массива. Плюсом RAID0 является исключительно высокая скоростьчтения/записи, которая за счет деления входящего потока между отдельнымидисками может достигать 800 Мбайт/с. Минусом же является надежность, т.к. выходиз строя любого из дисков приводит к потере всех данных.

Примером же массива, главной целью которого является отказоустойчивость,является RAID1, или «зеркало». Вся информация полностью дублируется, благодарячему достигается высокая надежность хранения данных.

Рис. 4.2:Схема

RAID 0

Контроллер

Диск 1 Диск 2



В настоящий момент наиболее широкое распространение в сфере IP-видеонаблюдения и не только получил массив RAID5. Что он из себя представляет?

Входящий поток разбивается контроллером на блоки, которые записываются каждыйна свой диск. На последний диск записывается контрольная сумма.

Предположим, что один диск вышел из строя. В этом случае потерянные блоки будутвосстановлены путем простого логического сложения всех блоков, оставшихся на


RAID 1


RAID 5


Диск 1 Диск 2


Диск 1 Диск 2 Диск 3 Диск 4



других дисках, и сохраненной на последнем диске контрольной суммы. В двоичномисчислении упрощенно это выглядит так:

При логическом сложении 1+1 дают ноль, 0+0 также дают ноль, 1+0 дают один.

Задача.

Есть следующие значения: 0;1;1;0;1;0;1;1;0;0 Посчитайте контрольную сумму!

Есть следующие значения: 0;0;1;1;1;х;1;0;0;1;0;1;1;1 и контрольная сумма, равная1. Вычислите значение, на месте «х».

Если вы приглядитесь к иллюстрации RAID5, то заметите, что контрольные суммынаходятся не на одном диске, а распределены равномерно между всеми дискамимассива. Это сделано для того, чтобы равномерно распределить нагрузку междудисками и получить более высокие скорости чтения/записи.

Недостаток RAID5 заключается в том, что при выходе из строя одного из дисков резкоснижается уровень надежности всего массива. Вышедший из строя диск меняется нановый и запускается многочасовой процесс восстановления данных. В ходе этогопроцесса для расчета потерянных значений ведется интенсивное считывание данныхс оставшихся дисков массива, что может спровоцировать выход из строя еще одногоиз них. Если до полного завершения процесса восстановления из строя выйдет ещеодин диск, то массив разрушится с полной потерей данных.

Существует более надежный вариант – RAID6. Принцип работы этого массивааналогичен RAID5 с той разницей, что здесь записываются 2 контрольные суммы,рассчитанные по разным алгоритмам. Это обеспечивает защиту данных в случаеодновременного выхода 2-х дисков.

Таблица: Пример двоичного сложения

B]f_ 1 B]f_ 2 B]f_ 3B]f_ 4

“Gcbgec`qbUt fhaaU”

0 0 0 0

1 0 0 1

1 1 0 0

1 1 1 1



Помимо перечисленных базовых вариантов построения массивов, возможны такжеи их комбинации. Так, например, RAID10 – это комбинация RAID1 и RAID0.

Подобные комбинации позволяют воспользоваться преимуществами двух типовмассивов одновременно.


RAID 6


RAID 10


Диск 1 Диск 2 Диск 3 Диск 4 Диск 5


Диск 1 Диск 2 Диск 3 Диск 4

RAID 0

RAID 1 RAID 1



Важно помнить, что при организации RAID-массивов необходимо использоватьдиски одинакового объема.

Общий полезный объем массива при объединении дисков в RAID 0 будетпрактически равняться сумме объемов всех дисков. В остальных случаях общийполезный объем RAID массива будет меньше, чем простая сумма объемов всехдисков.

� Если мы используем RAID 1, то полезный объем будет равняться объему всехдисков деленному на два.

� Если мы используем RAID 5, то полезный объем будет равняться объему всехдисков минус один диск.

� Если мы используем RAID 6, то полезный объем будет равняться объему всехдисков минус два диска.

Что такое DAS, NAS и SAN массивы?Записывать видео можно как на внутренне диски сервера, так и на внешниеустройства хранения данных. Существуют три типа внешних хранилищ: DAS, NAS иSAN.

DAS (Direct Attached Storage) – это устройство хранения данных, которое подключенонепосредственно к серверу и используется только им одним.

Серверы получают потоки от камер и записывают их каждый на свой дисковыймассив. Подключение может осуществляться через различные интерфейсы, начинаяот низкоскоростного USB и заканчивая Fibre Channel.

NAS (Network Attached Storage) – это сетевое хранилище. По сути это сервер,подключенный к сети, который предоставляет свои диски для использования другим


подключениямассивов DAS

СерверМассив DAS



компьютерам. Пользователи видят этот сервер как сетевой диск, могут открыватьпапки, читать и записывать файлы.

Сервер видеозаписи получает потоки от камер и перенаправляет их через сеть науказанный сетевой диск.

SAN (Storage Area Network) – это, в отличие от первых двух вариантов, не устройство,а сеть – отдельная сеть хранения данных. Эта сеть имеет свои собственные SAN-коммутаторы, через которые отдельные устройства хранения соединяются междусобой. Как правило, SAN-сети используют высокоскоростные оптические линиисвязи.


подключениямассивов NAS


подключениясети SAN

Сервер

Массив NAS

Сервер Дисковыймассив

Сеть SAN



Серверы получают потоки от камер и записывают их на виртуальный диск, которыйфизически является целой инфраструктурой. Например, сервер видит виртуальныйдиск, а на самом деле это два отдельных массива, которые находятся в разных частяхздания, соединенных оптикой, и дублируют записи друг друга. При этом серверу ненужно заботиться о механизмах резервирования данных и распределении нагрузкимежду отдельными хранилищами – этими вопросами занимается контроллер сетиSAN.

Возникает вопрос: какой вариант выбрать для системы IP-видеонаблюдения?Наиболее популярное решение – это DAS. Эти устройства обеспечивают хорошуюскорость передачи данных, они просты в настройке, а также относительно недороги.Минусом DAS является ограниченная гибкость.

Приведем пример. У нас есть два сервера, каждый из которых по движениюзаписывает 20 камер. Мы подключили к каждому из серверов свой DAS. Черезнекоторое время оказалось, что интенсивность движения в кадре на однихкамерах существенно выше, чем на других. Поэтому у одного сервера глубинаархива получилась 15 дней, а у второго - 2 месяца.

Если бы мы использовали сетевые хранилища, то можно было бы простопоменять квоты для каждого из серверов и уровнять глубину архива. Если мыиспользуем внутренние диски или DAS, то так просто эту проблему не решить.

Если сравнивать варианты NAS и DAS, то NAS-хранилища в системахвидеонаблюдения встречаются несколько реже, чем DAS. При использовании NASбольшие объемы данных передаются через сеть видеонаблюдения, которая и без тогосильно загружена. Поэтому, если планируется установка NAS-хранилищ, необходимоуделить особое внимание расчетам пропускной способности сети.

SAN-системы в области IP-видеонаблюдения – это большая редкость. Обычно SANиспользуют в корпоративных сетях с тысячами компьютеров, когда нужноорганизовать единую универсальную систему хранения с высоким уровнембыстродействия и отказоустойчивости. В видеонаблюдении мы имеем дело, какправило, всего лишь с несколькими серверами и рабочими станциями. SAN – этоочень недешевые системы, поэтому применение этой технологии для небольшогоколичества однотипных устройств редко когда оправдано.



MZgZWc^ ]bgZeiZ^fРазобравшись с вопросами записи на диски, обратим внимание на сетевой интерфейссервера. Видеопотоки от IP-камер сервер получает через сеть. В настоящее времяраспространены два типа сетевых интерфейсов: с пропускной способностью100Мбит/с (100BASE-T) и - 1Гбит/с (1000BASE-T). Существуют также интерфейсы спропускной способностью 10Гбит/с, однако в настоящее время они используютсядовольно редко.

Сколько IP-камер можно подключить к компьютеру через сетевойинтерфейс?Допустим, у нас есть компьютер с 100-мегабитной сетевой картой.

Проведем небольшой расчет.

Прежде всего, скажем, что за максимум нужно брать не 100Мбит/с, а около 70% отэтого значения, потому как эффективная пропускная способность существенно ниженоминального значения.

Если наши камеры передают видеопоток со скоростью 6 Мбит/с, то максимум, на чтонужно рассчитывать, - это:

70 / 6 = 11,6 камер

- то есть поток от 11 камер.

1 – гигабитный канал позволит получить 116 потоков.

10 –гигабитный – 1160 потоков.

Определите, сколько потоков можно принять через сетевую карту 1Гбит/с,если каждый поток передается со скоростью 20Мбит/с.

Зачем серверу два сетевых порта?Если вам уже приходилось иметь дело с современными IP-регистраторами илисерверами, то вы могли заметить, что многие из них имеют два гигабитных порта.Есть 3 варианта использования двойного сетевого интерфейса:



� Для построения отказоустойчивой сетевой топологии;

В данном случае центральный коммутатор дублируется, так что в случаевыхода из строя одного из них оба сервера продолжат получать видеопотоки.

� Для физического отделения сети, в которой находятся камеры, от внешнихсетей, где находятся клиентские рабочие места.

В данном примере рабочая станция подключена не к общему коммутатору, а ковторому сетевому порту сервера. То есть она «видит» только сервер и потоки,которые он транслирует. Подключиться напрямую к камерам и, скажем,изменить их настройки станция не может.

Следует помнить, что для разделения сетей используется такжетехнология виртуальных сетей VLAN. Подробнее о VLAN в разделе«Сетевое оборудование» на странице 125.

� Для увеличения пропускной способности иногда объединяют порты.

Рис. 4.10:Отказоустой-чивая сетевая

топология

Рис. 4.11:Физическоеразделение

сетей

СерверКоммутатор

Коммутатор

Сервер

КоммутаторРабочее место

оператора



JdZeUg]WbUt dUatgqПри запуске программы, сама она вместе с сопутствующими данными должна бытьзагружена с жесткого диска в оперативную память. Чем более сложная программа ичем больше объем обрабатываемых данных, тем больше оперативной памятитребуется для работы.

Сколько мне потребуется оперативной памяти для запуска программы длявидеонаблюдения? На этот вопрос может ответить только компания разработчикданной программы. Как правило, чем больше камер мы хотим записывать, тембольше памяти потребуется.

Будет ли моя система работать быстрее, если я увеличу объем оперативной памятив 2 раза? Если существующий объем памяти соответствует требованиямразработчиков, то дальнейшее увеличение объема не скажется на быстродействии,т.к. дополнительная память останется не используемой.

Важно знать, что существует ограничение максимального объема оперативнойпамяти. Большинство программ видеонаблюдения в настоящий момент написаныпод 32-битную операционную систему с 32-битной адресацией памяти. Это означает,что программа не может «увидеть» больше, чем 3 Гбайт оперативной памяти.

При подключении камеры программа видеонаблюдения резервирует под нееопределенный объем памяти. Чем больше камер подключено, тем большеоперативной памяти потребуется. Если мы захотим подключить большое количествокамер (как правило, более 50-и), то программа может исчерпать весь объем«видимой» памяти и выдать ошибку.

Снять данное ограничение можно используя 64-битную операционную систему,плюс, что не менее важно, 64-битную программу видеонаблюдения. В этом случае сограничениями мы не столкнемся – программа сможет использовать всю память,имеющуюся в наличии. Следует отметить, что в настоящее время 64-битныепрограммы видеонаблюдения – это редкость.

JdZeUk]cbbUt f]fgZaUВ настоящее время можно встретить устройства видеозаписи как под управлениемОС Windows, так и - ОС Linux. Долгие годы специалисты ведут споры на тему, какаяиз систем лучше. Попробуем провести сравнение и определить преимущества инедостатки каждой из них.



� Прежде всего, разберем так волнующий всех вопрос безопасности.

Операционные системы и сами программы имеют различные уязвимости. Подуязвимостью понимается недоработка в программном коде, которая даетзлоумышленнику возможность «обмануть» программу и заставить еесовершить действие, на которое у него нет прав.

Опираясь на информацию о зарегистрированных уязвимостях, можно сказать,что Windows имеет уязвимостей больше, чем Linux. Помимо этого опасностьэтих уязвимостей в Windows-системах, как правило, выше. Большинствобрешей в Linux позволяют нарушить работу лишь отдельных служб, в то времякак множество брешей в Windows могут стать причиной сбоев всей системы вцелом.

� Стабильность работы.

Существует мнение, что Linux работает более стабильно, чем Windows. Насамом деле и Linux, и современные Windows-системы работают достаточнохорошо. Основным же источником сбоев и «зависаний» является, какправило, само программное обеспечение видеонаблюдения. Поэтому, проводяоценку стабильности, внимание следует уделять в первую очередь не ОС, авыбранному программному продукту.

� Функциональность системы видеонаблюдения.

Большинство программистов разрабатывает ПО для видеонаблюдения подWindows-системы. Это и проще, и дешевле. А потому программные продуктыпод ОС Windows имеют гораздо более богатый функционал и удобныйинтерфейс, чем варианты под Linux.

� Установка и настройка системы.

Этот вопрос следует рассматривать с двух сторон. Если мы имеем дело ссервером, на который нужно самостоятельно установить операционнуюсистему и программы, то совершенно естественно, что запустить его будетнамного легче, если мы будем использовать Windows. С другой стороны, переднами может быть уже готовое устройство, такое как видеорегистратор. В этомслучае все необходимое ПО уже установлено, и для того, чтобы системазаработала, нам нужно выполнить лишь простейшие настройки. Здесь намвообще все равно, под какой операционной системой работает устройство.

� Устранение неполадок.

Как правило, при возникновении проблем с Linux-системами, единственныйспособ устранить неполадки – это отнести его в сервис–центр. Если же системаработает под управлением ОС Windows, то многие неполадки сотрудники



технической службы предприятия могут диагностировать самостоятельно.

� Стоимость

И наконец, следует учитывать, что стоимость некоторых версий Windowsможет превышать тысячу долларов, а операционная система Linux бесплатна.

Таблица: Сравнение операционных систем Windows и Linux

Kc_U\UgZ`q Windows Linux GcaaZbgUe]]

Безопасность – + Linux имеет меньшее количествоуязвимостей и следовательнолучше защищена.

Надежность работы = = Обе системы достаточностабильны. Вопрос стабильностив большей степени относится не кОС, а к качеству самого ПОвидеонаблюдения.

Функциональныевозможности + – Функциональность программ

видеонаблюдения под Linuxсущественно уступаетвозможностям ПО,разработанным под Windows

Производительность = = Операционная система не сильновлияет на показателипроизводительности сервера

Установка инастройка +

=–=

Если ПО необходимоустанавливать с нуля, то наWindows-системе это сделатьпроще.

Если мы имеем дело с готовымрегистратором, то тип ОС небудет иметь значения



Какой можно сделать вывод? Если основным требованием является максимальныйуровень защищенности системы, ради которого можно поступитьсяфункциональными возможностями, то выбор делается в пользу Linux. Если женемаловажную роль играют функции, возможности интеграции, а также удобство игибкость работы, то больше подойдет Windows.

KecXeUaabcZ cVZfdZlZb]Z Y`t W]YZcbUV`sYZb]tПоследний компонент устройства видеозаписи – это собственно программа, котораяподключается к камерам, запрашивает видеопотоки и записывает их на диски.Программа видеозаписи есть всегда и на любом из пишущих устройств. Иногдапрограмма разделяется на серверную и клиентскую части. Серверная часть – этоавтономный алгоритм, запускающийся вместе с загрузкой операционной системы ине имеющий своего пользовательского интерфейса. Именно серверная частьвыполняет всю работу по приему, записи и трансляции видеопотоков. Вторая жеклиентская часть служит для формирования интерфейсов, с помощью которыхможно осуществлять настройку режимов записи, то есть конфигурировать сервернуючасть.

Kc_U\UgZ`q Windows Linux GcaaZbgUe]]

Устранениенеполадок + – Windows системы проще

диагностировать

Стоимость – + ОС Windows стоят существенныхденег. Linux бесплатен



@ lZa \U_`slUZgft cg`]l]Z W]YZceZX]fgeUgceU cg_cadqsgZeUПо сути видеорегистратор устроен так же, как и компьютер. У видеорегистраторатакже есть процессор, оперативная память, сетевая карта и жесткие диски. Отличиерегистратора заключается в том, что, во-первых, практически все его компонентысобраны в виде одной платы и не могут быть заменены или модернизированы. А во-вторых, - все необходимое программное обеспечение на регистраторе ужеустановлено и скрыто от пользователя. Доступ предоставляется лишь к специальноразработанному пользовательскому интерфейсу программы видеонаблюдения.

Таблица: Сравнение регистратора и компьютерной системы

Kc_U\UgZ`qGcadqsgZe/ MZeWZe

LZX]fgeUgce GcaaZbgUe]]

Функциональныевозможности + – Компьютерные системы

имеют, как правило, намногобольше функций, чем готовыезаконченные устройства.

Возможностиинтеграции сдругимисистемами

+ – Компьютерная система болееоткрыта и имеет большевозможностей дляинтеграции с другимиустройствами.

Настройка – + Регистраторы имеют простойинтерфейс, поэтомувыполнить его настройкунамного проще, чемнастроить сервер.

Устранениенеполадок + – Регистратор – законченное

закрытое устройство,поэтому диагностировать иустранять неполадки могуттолько инженеры сервис-центра.



GU_ WpVeUgq cdg]aU`qbp^ eZX]fgeUgce ]`] fZeWZeВыбирая устройство видеорегистрации для системы IP-видеонаблюдения, мыопираемся на технические характеристики. Разберем все значимые характеристикипо порядку и отметим моменты, на которые следует обратить особое внимание.

Gc`]lZfgWc dcY_`slUZapj _UaZeКоличество камер является основным параметром, который позволяет рассчитать,сколько необходимо серверов для записи имеющихся IP-камер. Сложностьзаключается в том, что многие производители не указывают это значение втехнической спецификации к устройству. Дело в том, что видеопотоки от различныхкамер могут существенно отличаться. Так, например, поток от камеры стандартного

Kc_U\UgZ`qGcadqsgZe/ MZeWZe

LZX]fgeUgce GcaaZbgUe]]

Защищенность –=

+=

В силу того, что регистраторне дает доступа к системнымфайлам, вывести его из строянамного сложнее, чем вслучае с Windows-системой.Следует, однако, сказать, чтоесли сервер установлен взакрытом 19”-шкафу и доступк нему осуществляетсятолько удаленно, то вопросзащищенности будетзависеть лишь от качестваПО и типа операционнойсистемы.

Стоимость – + В целом стоимость серверныхрешений выше, чемстоимость регистраторов.Однако бывают и обратныеслучаи.



разрешения 640х480 составляет в среднем 0,5 Мбит/с, в то время как поток от 2-мегапиксельной камеры может быть 8Мбит/с и более.

Помимо разрешения, большую роль играет формат сжатия. 2-мегапиксельная камера,работающая в формате H.264 будет генерировать поток 8Мбит/с, но стоит перевестиее в формат MJPEG, и поток может возрасти до 20Мбит/с.

Мы бы рекомендовали связаться с поставщиком и уточнить реальные возможностисервера. Причем рекомендовали бы это сделать, даже если в техническойспецификации указано количество подключаемых камер. Сообщите поставщикумодели камер, которые вы планируете подключать, формат сжатия и планируемыепотоки, после чего уточните максимальное количество камер, подключаемых ксерверу, а также максимальную скорость записи.

KcYYZe[]WUZapZ _UaZepЭто второй важный и непростой вопрос. Нас интересует не только сама возможностьполучения картинки от камеры на экране сервера, но и то, насколько глубоко серверзнает интерфейс камеры.

Выясните следующие основные вопросы:

� По какому протоколу сервер может получать видеопоток с камеры? Еслисервер работает с данной конкретной камерой только в режиме JPEG overHTTP – это плохо. Во-первых, мы не сможем получить реал-тайм ни в записи,ни при просмотре «живого» видео. А во-вторых, мы необоснованно загрузимсеть, так как JPEG-поток очень объемный. Оптимальный вариант насегодняшний день - это поддержка h.264 кодека с протоколом передачи RTSPover UDP(RTP).

� Может ли сервер получать информацию от аппаратного детекторадвижения, работающего на стороне камеры? Каждая IP-камера обладаетсобственным детектором движения. Как только камера распознает движениев кадре, она информирует об этом сервер, который ставит соответствующийпоток на запись. Если же сервер не умеет принимать информацию о состояниидетектора движения камеры, то ему придется использовать собственныйпрограммный детектор. В этом случае серверу необходимо будетпредварительно декодировать входящий поток, что вызовет высокую загрузкупроцессора.


GU_ WpVeUgq cdg]aU`qbp^ eZX]fgeUgce ]`] fZeWZe 71

Если у вас есть система видеонаблюдения на основе компьютера, проведитеследующий эксперимент: включите камеры на постоянную запись (желательнов формате h.264) и посмотрите загрузку процессора. В нашем случае онасоставила 16%. Если использовать аппаратный детектор движения, загрузкане изменится, так как вся работа будет выполняться на стороне камеры. Атеперь поставьте все камеры на запись по детектору движения, используяпрограммный детектор. Загрузка процессора в нашем случае составила 100%.Таким образом, если при подключении большого числа камер нам придетсяиспользовать программный детектор, то нужно быть готовыми столкнуться снехваткой вычислительной мощности. В этом случае единственным выходомбудет отказ от режима записи «по движению» вовсе.

Дополнительные вопросы:

� Может ли сервер получать и записывать аудиопоток камеры?

� Может ли сервер передавать команды телеметрии в случае, если речь идет оPTZ-камере?

� Может ли сервер подключаться к камере через защищенное соединение SSL?

� Может ли сервер автоматически находить камеру в сети и настраивать ее IP-адрес?

� Может ли сервер управлять сухими контактами камеры?

� Может ли сервер управлять настройками камеры?

Получив ответы на эти вопросы мы сможем понять, насколько сервер подходит длятого или иного типа камер.

Gc`]lZfgWc ] aU_f]aU`qbp^ cVoZa Y]f_cWЧем больше дисков можно установить в регистратор или сервер, тем большуюглубину архива можно получить. Сейчас на рынке представлены модели серверов,позволяющих устанавливать внутрь 24 и более дисков.

Как рассчитать необходимый объем массива, зная количество камери поток?Решим этот вопрос на примере.



Допустим, у нас есть 20 камер, каждая из которых генерирует поток 6 Мбит/с.Рассчитаем объем массива, необходимого для хранения записей в течение 14дней. Для этого переведем мегабиты в мегабайты и умножим на количествокамер:

6 / 8 х 20 = 15 Мбайт

15 Мбайт записывается нашим сервером каждую секунду. Теперь узнаем,сколько данных записывается в день:

15 х 60 х 60 х 24 = 1 296 000 Мбайт / день.

Для записи 14-дневного архива серверу нужно:

1 296 000 х 14 = 18 144 000 Мбайт или 18 Тб.

Это при постоянной записи. Если писать по детектору и движение в кадребудет присутствовать в среднем 12 часов в сутки, то необходимый объемсократиться в 2 раза, т.е до 9Тб.

Необходимо помнить, что при использовании RAID-массивов существенная долядискового пространства занимается служебной информацией. Так прииспользовании RAID 5 эффективный объем уменьшается на один диск. Прииспользовании RAID 6 – на два диска. При использовании RAID 1 эффективныйобъем сокращается в два раза.

Помимо этого многие производители рекомендуют выделять отдельный диск подоперационную систему, что также сокращает доступный для видеоархива объем.

Использование внешних массивов и сетевых хранилищКогда внутренних дисков не хватает, поставщики часто подчеркивают тот факт, чтопри необходимости к серверу всегда можно подключить внешний дисковый массив.Действительно, сейчас практически все регистраторы и тем более серверы имеютвозможность работы с подобными устройствами. Однако, если вы планируетеиспользовать для записи внешние накопители, будьте готовы взять на себя всевопросы, связанные с расчетом необходимых пропускных способностей. IP-видеорегистратор либо сервер получают от камер довольно большой поток данных.Для того чтобы определить, какой из предлагаемых на рынке массивов подойдет длянашего устройства записи, мы должны узнать его реальную скорость чтения/записии сравнить с суммарным потоком данных, поступающим от камер.



Пример. У нас есть сервер, который ведет запись 20 мегапиксельных камер,каждая из которых передает поток со скоростью 8Мбит/с или 1 Мбайт/с.Суммарный поток составляет 20 х 1 Мбайт = 20 Мбайт/с. Для увереннойработы мы определяем 2-кратный запас по производительности. То есть намнужен массив с реальной скоростью записи 40Мбайт/с и выше.

Реальную скорость записи массива можно узнать только с помощьютестирования.

Для подключения внешних массивов могут использоваться следующие интерфейсы:

� Fiber Channel

� SAS

� iSCSI

� Ethernet

� eSATA

� USB

Подробнее про устройство внешних массивов SAN и NAS в разделе «Видеозапись» настранице 59.

Возможность объединения дисков в RAID-массивВыбирая регистратор, обратите внимание на возможность объединения дисков вRAID-массив. Жесткие диски IP-видеорегистратора постоянно находятся в процессеинтенсивного чтения/записи. При записи мегапиксельных камер нагрузка на дискив разы выше, чем в случае с аналоговыми камерами, поэтому для ip-системвероятность выхода диска в течение следующих нескольких лет с момента установкидовольно высока. Наиболее оптимальным вариантом повышения надежностихранения видеоархивов на сегодняшний день является объединение дисков в массивRAID5 или RAID6.

Подробнее про RAID-массивы в разделе «Видеозапись» на странице 55.

IUYZ[bcfgq UddUeUgbc^ lUfg]Очень сложно определить качество и надежность работы регистратора, ориентируясьтолько на его технические характеристики и внешний вид. Однако мы приведем здесьряд особенностей, отличающих технику более высокого уровня.



Горячая замена дисков и наличие аппаратного контроллера RAID.

Горячая замена блока питания и/или сдвоенные блоки питания, дублирующие другдруга

Конструкция для установки в 19” стойку. Также положительным моментомявляется наличие салазок для быстрого извлечения сервера из стойки.

Система удаленного мониторинга состояния сервера – датчики температурразличных компонентов, слежение за загрузкой процессоров и памяти.

Watchdog - наличие системы контроля за зависанием системы. В случае зависания,система перезагружает определенное приложение либо все устройство целиком.Существуют программные системы контроля, следящие за состоянием конкретнойпрограммы, а также аппаратные, следящие за состоянием операционной системы иустройства в целом.

Помимо характеристик, обращайте внимание на отзывы коллег, уже имевших дело сданной моделью регистратора или сервера.

@c\ac[bcfg] decXeUaabcXc cVZfdZlZb]tОпределившись с базовыми характеристиками IP-регистратора, такими, какколичество и тип поддерживаемых камер, следует обратить внимание на егофункциональные возможности. Сделаем обзор по наиболее распространенным изних.

Работа с «живым» видео� Возможность навигации с помощью интерактивных планов объекта.

Представьте: вместо списка из 100 камер с названиями на экране будетотображаться план объекта со значками камер, расставленными всоответствующих местах. Кликнул на камеру - и увидел «живую» картинку сэтой камеры.

� Возможность логической группировки камер. Например, группа камер«Фронтальный подъезд». Кликнул на группу - и получил мультиэкран сосоответствующими камерами. Также удобно, если одну камеру можнодобавить в несколько групп одновременно.

� Удобство управления PTZ камерами. Наиболее удобный способ управленияповоротной камерой – это, конечно, джойстик. Если система не поддерживает



подключения джойстика, управлять приходится с помощью мыши иликлавиатуры.

� Возможность просматривать через КПК или мобильный телефон. Для это,как правило, необходимо дополнительное ПО для КПК, а также нужна системаперекодирования видеопотока из мегапиксельного разрешения в поток,подходящий для мобильных устройств.

� Возможность отображения мультиэкранов на нескольких мониторах. Сданной функцией вместо установки одного монитора с мультиэкраном из32-х камер вы можете подключить к станции наблюдения, например, 4монитора и крупно вывести по 8 камер на каждый.

� Возможность задавать произвольные размеры мультиэкранам икомбинировать камеры в панорамы. Если группа камер направлена насмежные участки объекта, то данная функция поможет отобразить их в видеодной большой панорамной картины.

� Возможность вещания видео в сети с помощью технологии Multicast. В рядеслучаев требуется обеспечить доступ к группе камер большому числупользователей. Например, мы проектируем наблюдение за парковкой околожилого дома. Если деньги на эту систему собирают жильцы, то все они,конечно, захотят получить доступ к камерам, снимающим их автомобили. Длятого чтобы сервер смог транслировать сигнал от одной камеры одновременносотням пользователей, будет необходима поддержка Multicast. Либо, если самикамеры вещают в Multicast, сервер должен иметь возможность получатьMulticast поток.

Подробнее про Multicast в разделе «Как устроена сеть» на странице 105.

� Возможность ставить закладки в архиве в процессе наблюдения для того,чтобы впоследствии быстро к ним вернуться. Например, вы следите за игройв казино. Что-то вам показалось подозрительным, но сейчас вы не можетеотвлекаться и открывать архив. Нажатием кнопки вы ставите закладку натекущем моменте, а когда появится время, быстро вернетесь назад кзаинтересовавшему вас моменту.

� Эргономика и удобство работы с точки зрения оператора. Единственныйспособ оценить удобство работы с программой – это попробовать поработатьс ней.

� Возможность голосового оповещения. Представьте, что вместо миганиязначков на экране в случае тревожной ситуации система будет говорить,например: «Внимание, зарегистрировано движение на втором этаже,сектор Б»



� Возможность автоматической смены раскладки мультиэкрана порасписанию. Зачастую днем нужно наблюдать за одной группой камер, аночью за другой. Смена групп может производиться автоматически в заданноевремя.

Видеозапись и работа с архивами� Одновременный просмотр архивов нескольких камер на мультиэкране.

Например, вы разбираете внештатную ситуацию, где вам нужно проследитьза отдельным человеком, попавшим в поле зрения нескольких камер. Если ПОпозволяет, вы просто размещаете интересующие вас камеры на мультиэкранеи запускаете синхронное воспроизведение. Теперь хорошо видно: вот человеквышел, вошел в дверь, вот пошел по коридору, вот повернул за угол и поднялсяпо лестнице и так далее.

� Время поиска фрагмента в архиве по дате и времени у разных устройствможет составлять от нескольких миллисекунд до нескольких часов. Этозависит от того, насколько хорошо ПО умеет индексировать архивы.Согласитесь, не очень приятно указать дату и время искомого фрагмента иждать час, пока система его отыщет.

Что вообще означает понятие «индексирование»?

Представьте, что в данной книге вам нужно найти описание сетевогопротокола RTP. Без индекса вам пришлось бы последовательно пересматриватьвсе страницы до тех пор, пока вы не наткнетесь на нужный параграф. Однаков конце нашей книги есть индекс. И там перечислены все ключевые понятия валфавитном порядке. В индексе мы быстро находим RTP и видим, что нужноенам описание находится на странице 51 По такому же принципу работает ииндекс в базах данных, позволяя моментально находить нужную информацию.

� Поиск видеофрагментов по наличию движения в заданной области кадра.Этот поиск очень удобен: достаточно выделить в кадре, например, окно инажать кнопку «поиск» - система моментально выдаст список всех записанныхмоментов, когда это окно открывалось.

� Возможность экспорта видеофрагментов в различных форматах и скоростьих создания. Удобно, когда система может преобразовать интересующийвидеофрагмент в общедоступный формат, например AVI. Скорость еще важнаи потому, что преобразование мегапиксельных потоков – процессресурсоемкий, и экспорт видеофрагмента может затянуться на несколькочасов.



� Возможность ведения предзаписи. Ведя запись по детектору движениянеобходимо начинать запись не после того как движение в кадре уже замечено,а на несколько секунд раньше. В этом случае мы не упустим момент и причинывозникновения этого движения. Важно уточнять, работает ли функцияпредзаписи при использовании аппаратного детектора на стороне камеры, илиона может быть включена только для программного детектора.

� Наличие встроенного редактора изображений для улучшения записанныхфрагментов. Фрагмент с видеозаписью происшествия, как правило, требуеткоррекции для выделения интересующих деталей. Наличие встроенногоредактора снимает эти вопросы.

� Возможность параллельной записи на 2 независимых сервера. Например,нам необходимо, чтобы оперативные записи с глубиной архива 1 неделя велисьна сервер рядом с постом видеонаблюдения, а долгосрочные, 3-месячныеархивы, хранились в защищенной серверной в другом здании. Для этого намнеобходима возможность разделения потока с камеры и направления их наразные устройства.

В ряде случаев можно подобную задачу решить, используя камеры с двойнымпотоком. Один поток записывать на один сервер, а второй – на другой сервер.

Гибкость настроек� Возможность определять разную глубину архива для разных камер

позволит эффективнее использовать доступное дисковое пространство. В рядеслучаев эта функция просто необходима, например из 20 камер две нужнохранить полгода.

� Возможность работы через защищенное соединение SSL позволитисключить вероятность получения паролей от вашей системы путемсканирования сетевого трафика между сервером, камерами и рабочимиместами операторов.

� Функция автоматического нахождения камер в сети и присвоения им IP-адресов поможет вам значительно сократить время пусконаладки. Если бы выприсваивали адреса вручную, вам пришлось бы сначала найти все камеры всети с помощью программ идущих с ними в комплекте. Далее установить ипереписать в отдельный файл все IP-адреса и пароли. После этогозарегистрировать камеры в программе видеонаблюдения и заново настроитьвсе IP-адреса и пароли.



При наличии функции автоматического поиска, достаточно дать команду иПО самостоятельно отыщет все подключенные камеры и раздаст им IP-адреса.Подробнее о поиске камер в сети и раздаче адресов в разделе «DHCP» настранице 99.

� Возможность программировать сценарии позволит гибко настроить реакциисистемы на поступающие события. Например, при появлении движения вполе зрения заданной камеры в ночное время система может автоматическивыводить ряд камер на мультиэкран и выдавать звуковой сигнал.

Возможность удаленной работы� Возможность отправки тревожных сообщений на eMail. Помимо текста,

сервер может передавать текущий кадр с соответствующей камеры.

� Возможность уведомления по SMS. Для этого сервер должен уметьсоединяться со специальным сайтом – SMS-центром, который при получениисообщения от сервера отправит нам SMS-ку.

� Возможность перекодирования потока для работы через низкоскоростноесоединение. Если наш сервер будет подключен к интернету со скоростью наотдачу менее 5 Мбит/c, то удаленно просматривать «живое» видео смегапиксельных камер будет проблематично. Некоторые разработчики ПОпредлагают специальную функцию, которая позволяет перекодироватьмегапиксельный поток в формат, скажем, 640х480, и дополнительно сжать его.В этом случае мы сможем получить приемлемую скорость обновления кадровпри удаленной работе даже при скорости соединения менее 1Мбит/с.

Возможности видеоаналитикиВ настоящий момент существует довольно большое количество различныхдетекторов. Алгоритм, анализирующий видеопоток, может работать как на сторонесервера, так и на стороне IP-камеры. Если вы не нашли интересующий вас алгоритмсреди функций сервера, возможно, он есть в списке функций той или иной IP-камеры.В этом случае главное, что потребуется от программного обеспечения – этомаксимально тесная интеграция с данной камерой. ПО должно уметь получать откамеры данные о детектировании для того, чтобы соответствующим образомотреагировать.

Подробнее о механизмах работы систем распознавания «Видеоаналитика» настранице 174.



Возможности интеграции� Интеграция с ОПС и СКУД означает возможность обмена данными между

системами видеонаблюдения, ОПС (охранно-пожарной сигнализации) иСКУД (системой контроля и управления доступом). Благодаря интеграции мыможем настроить систему, например, так: при срабатывании периметральногоизвещателя команда от системы ОПС передается серверу видеонаблюдения,который автоматически направляет поворотную камеру на интересующий насучасток ограды и выводит ее на экран оператора.

� Интеграция с кассовыми терминалами позволит вам получитьвидеофрагмент, на котором будет запечатлен покупатель вместе с даннымикассового аппарата о том, что покупатель оплатил.

� Интеграция со складскими программами дает возможность логистическимкомпаниям привязывать видеоархив к базе данных с номерами коробок,контейнеров или автомобилей. Указав номер коробки, вы получите не тольковремя ее прохождения через терминал, но и соответствующую видеозапись.

� Интеграция с банкоматами является для банков надежным инструментомзащиты от мошенничества. Привязав видеоархив к номерам транзакций, мылегко сможем увидеть, кто снимал деньги с той или иной пластиковой карты.


@ rgc^ X`UWZ:� Все, что нужно знать о мониторах

� Какие устройства участвуют в воспроизведении IP-видео

� Какие сложности возникают при декодировании

� Как устроены графические ускорители

Теперь мы знаем, как организовать запись видеопотоков. Но видеосистема - это нетолько запись, но еще и собственно «наблюдение». В этой главе мы подробноразберем вопросы организации рабочего места оператора системы IP-видеонаблюдения. И начнем с самого простого – с мониторов.

@fZ lgc bh[bc \bUgq c acb]gceUjВ настоящий момент на рынке предлагаются следующие виды мониторов:

� LCD-дисплей (Liquid crystal display) или дисплей на основе жидкихкристаллов. Это, пожалуй, наиболее распространенный и универсальный насегодняшний день вариант. Жидкие кристаллы пропускают или блокируютизлучения от задней подсветки, таким образом, включая и выключая пиксели.

� OLED-дисплей, сделанный на основе органических светоизлучающих диодовOrganic Light-Emitting Diode (OLED). Это сравнительно новая имногообещающая технология. Так, например, у мониторов на основе OLEDнет такого параметра, как угол обзора: изображение видно под любым углом.Помимо этого, преимущество OLED заключается в лучшем качествецветопередачи, отсутствии инерционности, а также меньших габаритах и весе.Однако на сегодняшний день OLED-технология имеет существенныйнедостаток – срок эксплуатации монитора составляет около 2-3 лет.

A`UWU 5JgcVeU[Zb]Z W]YZc


@fZ lgc bh[bc \bUgq c acb]gceUj 81

� Плазменная панель используется в области CCTV, когда необходимадиагональ 50 “ и выше. В качестве пикселей здесь используются ячейки,заполненные ионизированным газом -плазмой, который светится приэлектрическом разряде. По сравнению с жидкими кристаллами, ячейкаплазменной панели имеет намного большие размеры. В связи с этим имеетсмысл использовать панели только для построения больших мониторных стен.

� Также существуют проекционные и лазерные мониторы, однако ввидеонаблюдении они практически не используются.

@pV]eUZa acb]gce dc jUeU_gZe]fg]_UaОсновной характеристикой монитора является, конечно, его размер. Определиться сразмером нам, скорее всего, будет несложно. Но допустим, вы хотите установить 21-дюймовый монитор. На рынке представлено около сотни вариантов мониторов стакой диагональю. Чтобы выбрать наиболее подходящую модель, придется обратитьвнимание на дополнительные характеристики:

� Разрешение. При использовании мегапиксельных камер настоятельнорекомендуется выбирать мониторы с разрешением минимум Full HD1920x1080, иначе вы просто не сможете оценить качество картинки с камер.

� Соотношение сторон экрана. Формат 16:9 становится все более популярным,и выбирать монитор 4:3 для IP-видеонаблюдения не имеет большого смысла.Кроме этого, если же вы используете камеры, которые передают картинку 16:9,то при использовании монитора 4:3, вы не сможете сформироватьполноценную мультикартинку: сверху и снизу изображения будут черныеполосы из-за несоответствия пропорций.

� Угол обзора. Если монитор будет установлен на мониторную стенку, важно,чтобы угол обзора был максимальным как по вертикали, так и по горизонтали.

� Время отклика определяет, насколько четко будет отображатьсябыстродвижущийся предмет. На сегодняшний день практически все мониторыимеют время отклика менее 10мс. Этого более чем достаточно длявидеонаблюдения

� Яркость и контрастность определяют качество картинки. Опять же,практически все современные мониторы имеют здесь высокие показатели,которые полностью удовлетворяют целям видеонаблюдения.

� Поддерживаемые интерфейсы, или по-простому видеоразъемы, с помощьюкоторых монитор подключается к устройству декодирования изображения. Внастоящий момент существуют следующие варианты: VGA, DVI, HDMI, а


82 A`UWU 5: JgcVeU[Zb]Z W]YZc

также BNC для подключения аналогового видеосигнала. Если отбросить BNC,то не сильно важно, какой из интерфейсов будет использоваться дляподключения. Важно только помнить максимальные длины кабелей дляразных интерфейсов.

Существуют медные кабели, позволяющие передавать VGA и DVI нарасстояние до 50 метров, а HDMI - до 15м. Также на рынке предлагаютсяоптические кабели DVI или HDMI с максимальным расстоянием порядка100м. При выборе длинного кабеля, важно уточнять, какое разрешение онпозволит передать.

� Возможность крепления монитора. Выбирая монитор, обратите внимание навозможные способы крепления, а также предлагаемые крепежные аксессуары.Если вы планируете крепить монитор на стену, а поставщик не предлагаеткрепежных элементов для него, поинтересуйтесь, поддерживает ли мониторстандартное крепление VESA (FDMI). VESA – это ассоциация стандартизации,которая, помимо прочего, разработала стандарт крепления плоскихмониторов FDMI. Существует множество независимых производителейразнообразных креплений VESA.

� Специальное исполнение. На рынке существуют мониторы в металлическомкорпусе и с ударопрочным стеклом.

M_c`q_c acb]gcecW bUa bZcVjcY]ac?Итак, с типом монитора мы определились. Здесь возникает вопрос: «А сколько намих понадобится?». Разберем это на примере.

Допустим, у нас на объекте есть 100 камер и этот объект – здание банка. Ответим себена следующие вопросы:

За чем конкретно мы хотим наблюдать? Ответ «за всем», к сожалению, не подходит.Нам нужно определить список.

В нашем примере с банком нужно будет постоянно видеть центральный вход,операционный зал и кассовый узел, хранилище, а также подъезды номер 1 и 4, когдатам работают инкассаторы. Желательно также определить, какие конкретно ситуациимы должны отслеживать.

Далее составим список камер, которые нам будут необходимы для наблюдения заобозначенными целями. Плюс к этому определим, насколько внимательно мыдолжны следить за тои или иной камерой.


@fZ lgc bh[bc \bUgq c acb]gceUj 83

В нашем примере мы из 100 камер выделили 6, которые требуют постоянногопристального наблюдения. Это: вход, операционный зал и кассовый узел. Еще задвадцатью камерами необходимо будет следить время от времени. Остальные камерыустановлены в коридорах, стоянках и других, менее значимых, местах и не требуютпостоянного наблюдения.

Сколько человек будет вести наблюдение? Это второй важнейший вопрос, так какименно количество сотрудников в конечном итоге накладывает ограничение наколичество мониторов. Не имеет смысла устанавливать двадцать мониторов сшестнадцатью камерами на каждом, если наблюдать за ними будет лишь одиноператор. Один человек не может одновременно следить за сотнями камер, и поэтомулишние мониторы и системы декодирования к ним можно будет смело считатьвыброшенными деньгами.

В нашем примере на посту видеонаблюдения будут работать 2 оператора.

Количество камер, за которыми оператор может одновременно следить,варьируется от одной, в случае, когда нужно внимательно наблюдать запроцессом, таким как, например, игра в казино, и до 20-и, когда нужнооценивать общую ситуацию в кадре.

После того как мы ответили на вопросы, нам остается сопоставить количество камер,необходимых для оперативного наблюдения, с количеством операторов. В нашемслучае на двух сотрудников приходится 26 камер, что вполне укладывается в нормы.

И наконец, определим итоговую конфигурацию:

1 Монитор: 4 «важные» камеры. Чем камеры важнее, тем меньше камер должно бытьна мультиэкране.

2 Монитор: 2 «важные» камеры плюс 2 камеры из общего списка

3 Монитор: 9 камер из общего списка

4 Монитор: 9 камер из общего списка

На этом можно было бы считать задачу решенной, но мы добавим еще один монитордля управления системой и отображения тревожных камер.

5 Монитор: интерактивный поэтажный план объекта для управления системой плюсфункция тревожного монитора. Мы должны не забывать об оставшихся семидесятичетырех камерах. Они используются в основном при «разборе полетов», то естьзаписи с них просматриваются уже после инцидента. Однако совсем неплохо



настроить систему наблюдения так, чтобы при определенных условиях и эти камерыпоявлялись бы на экране оператора. Например, при срабатывании извещателя вкоридоре в ночное время соответствующая камера автоматически выводилась бы натревожный монитор.

Иногда один или несколько тревожных мониторов оставляют вообще безизображения, то есть на нем отображается лишь черный фон. В этом случаепоявление в нем тревожной камеры гарантировано привлечет вниманиеохранника.

BZ_cY]ecWUb]ZВопрос отображения в аналоговых системах видеонаблюдения существенноотличается от того, как это делается в IP-видеонаблюдении. Обычный регистраторполучает видеосигналы от аналоговых камер, оцифровывает их и тут же выводит наэкран. Здесь мы не сталкиваемся с какими либо трудностями и можем отображатьодновременно и 16, и 20 и более камер. В отличие от аналоговых камер, IP-камерыпередают сжатое, то есть закодированное видео. И перед тем как вывести картинкуна монитор, это видео необходимо декодировать.

В настоящее время декодирование и одновременное выведение множествамегапиксельных камер на мультиэкран является одним из наиболее сложныхвопросов IP-видеонаблюдения.

Рис. 5-1:Рабочее место

оператора

Монитор 1 Монитор 2

Монитор 3

Монитор 4

Монитор 5


BZ_cY]ecWUb]Z 85

С появлением цифрового видео высокого разрешения существенно возросли потоки.Поэтому первым делом встала задача эффективного сжатия потоков. С появлениемкодека H.264 вопрос сжатия отпал, однако появилась другая проблема:декодирование одного потока H.264 с разрешением FullHD 1920 х 1080 загружаетпроцессор среднего компьютера на 50%. Что же делать, если нам нужно декодироватьодновременно десятки камер. А если у нас, скажем, аэропорт и нужно выводить наэкраны не десятки, а сотни камер? Разберемся по порядку и начнем с описаниясуществующих устройств декодирования.

G lZah dcY_`slUsg acb]gcep W f]fgZaZ IP-W]YZcbUV`sYZb]t.В системе IP-наблюдения следующие устройства могут использоваться длядекодирования видео:

IP-регистратор или сервер видеозаписи, как правило, имеет видеовыход и можетвыводить изображение на экран. Однако в большинстве случаев устройство записиимеет очень ограниченные возможности для отображения мегапиксельных камер.Поэтому, в отличие от аналогового видеонаблюдения, где вариант подключениямонитора непосредственно к регистратору является основным, в IP-наблюдении длязаписи и отображения используются разные устройства.

Рабочая станция оператора – это в настоящий момент наиболее распространенныйвариант. В качестве рабочей станции используется мощный компьютер с клиентскимПО. Станция получает потоки либо с IP-регистратора, либо непосредственно с камер,декодирует их и выводит на экран. Декодирование ведется, как правило, напрограммном уровне, поэтому при использовании мегапиксельных камер и«тяжелых» кодеков, таких как h.264, необходим компьютер с мощным процессоромили даже двухпроцессорная станция.

При выборе станции для декодирования необходимо уточнить упроизводителя количество потоков, которые она сможет одновременноотображать с заданным форматом сжатия (JPEG или H.264) и разрешением.

Станция декодирования – это такой же компьютер, как и в предыдущем случае, затем исключением, что на ней установлено специальное ПО, не имеющее собственногоинтерфейса. К станции не подключается клавиатура и мышь, а все управлениеосуществляется через сеть с основного рабочего места оператора. Выглядит это так:оператор на экране своего компьютера берет камеру, скажем, номер 15 иперетаскивает ее на монитор номер 3. При этом компьютер по сети отправляет



команду станции декодирования, она берет соответствующий видеопоток из сети,декодирует его и выводит нашу камеру на своем мониторе, который являетсямонитором номер 3.

Аппаратный декодер – это небольшое, как правило, одноканальное устройство,способное получить видеопоток из сети и вывести его на экран. Работает данныйдекодер аналогично станции декодирования – получает команды по сети отуправляющего ПО и выводит соответствующие камеры на экран.

Аналоговый выход IP-камеры иногда тоже используется для выведения изображенияна монитор. Например, мы установили IP-камеру на проходной. Мегапиксельный IP-поток передается через сеть на основной пункт видеонаблюдения. Однако вахтеру,сидящему на проходной, также необходимо видеть изображение с этой камеры. Вэтом случае мы можем взять аналоговый сигнал непосредственно с камеры (если этафункция у камеры есть) и передать через обычный коаксиальный кабель на BNC-разъем стоящего у вахтера монитора.

Рис. 5-2:Выведение

изображения спомощью

станциидекодирования

Сервер

Рабочее место оператора

Станциядекодирования

УправляющиекомандыВидеопоток


BZ_cY]ecWUb]Z 87

MeUWbZb]Z fgUbYUegcW f[Ug]t f gcl_] \eZb]tYZ_cY]ecWUb]]Современные IP-камеры широко используют два стандарта сжатия: M-JPEG и H.264.

Для декодирования M-JPEG потока не требуется высокой вычислительноймощности. H.264, напротив, очень требователен к производительности компьютера.Для сравнения: компьютер, который сможет одновременно декодировать 5мегапиксельных камер в формате H.264, без проблем воспроизведет более 20 потоковM-JPEG аналогичного разрешения.

Однако не стоит сразу идти и переводить все свои камеры в формат M-JPEG. Следуетучитывать, что, во-первых, M-JPEG на практике редко позволяет получить плавноевоспроизведение, то есть на мониторной стене «живое» видео будет несколькодискретным. А во-вторых, поток возрастет более чем втрое, что втрое сократитглубину архива и соответствующим образом нагрузит сеть.

Стоит отметить, что существуют комбинированные варианты, когда поток M-JPEGвысокого разрешения передается на запись, а поток H.264 более низкого разрешенияслужит для отображения. В этом случае можно существенно сократить нагрузку настанцию декодирования и при этом сохранить качество видеоархива.

Для того чтобы такой вариант заработал, нам нужно, чтобы, во-первых, IP-камерамогла генерировать одновременно два потока, а во-вторых, программное обеспечениемогло использовать разные потоки для отображения и записи.

AeUi]lZf_]Z hf_ce]gZ`] ] gZjbc`cX]t CUDAИзначально всеми вычислениями занимался центральный процессор компьютера. Сусложнением графики объем вычислений сильно возрос и процессор перестал с нимсправляться. Решением было создание отдельного процессора для обработкиграфики. Так появилось понятие графический ускоритель. Данное устройство беретна себя задачи обработки графики, тем самым разгружая центральный процессор(ЦП или CPU).

Почему ускоритель способен выполнять обработку графики лучше, чем мощныйцентральный процессор компьютера? Ответ заключается в архитектуре.

Типичный механизм обработки 3D-графики выглядит так: процессор получаетмножество многоугольников, составляющих трехмерный объект, и обрабатывает их,



превращая в пиксели на экране монитора. При этом процессы обработки отдельныхмногоугольников не зависят друг от друга и могут выполняться параллельно.

Архитектура центрального процессора изначально создавалась для максимальнобыстрого последовательного выполнения сложных задач. Архитектура жеграфического процессора оптимизирована для параллельного выполнениябольшого числа простых задач. Именно поэтому при обработке изображенийграфические процессоры, или GPU (Graphics Processing Unit), показываютвпечатляющую производительность.

Плюс ко всему современные графические процессоры сами по себе являютсясложными устройствами и по количеству транзисторов не уступают ЦП. При этомчисло ядер графического процессора может достигать 400 и более.

У вас здесь может возникнуть справедливый вопрос: «А каким образом 3Dускорители связаны с вопросом декодирования видеопотоков? Ведь придекодировании никаких многоугольников и трехмерных моделей нет!»

Дело в том, что с развитием GPU, разработчики задумались о том, что разграфические процессоры позволяют эффективно выполнять параллельные расчеты,то почему бы нам не применить GPU для выполнения различных задач помимо 3Dграфики. Так появилось понятие GPGPU (General-purpose graphics processing units),подразумевающее под собой технологию использования GPU для общих вычислений.С помощью данной технологии, программисты, создающие ПО для декодирования,могут перенести часть вычислений с центрального процессора на графический, темсамым существенно увеличив скорость выполнения задачи.

На сегодняшний день наиболее известная технология GPGPU – это CUDA,разработанная компанией NVIDIA. При использовании графического ускорителя стехнологией CUDA можно существенно снизить нагрузку на ЦП компьютера прикодировании или декодировании видеопотоков, и, соответственно, увеличить числокамер, одновременно выводимых на экран.

Однако здесь надо помнить, что увеличить количество декодируемых потоков можнобудет только в том случае, если само ПО видеонаблюдения поддерживает технологиюCUDA. Если же ПО не умеет передавать задачи декодирования графическомупроцессору, то, даже установив в станцию наблюдения самую мощную видеокарту споддержкой CUDA, увеличения производительности мы не увидим. Поэтому,выбирая ПО для системы видеонаблюдения, поинтересуйтесь у поставщика,существует ли возможность использования графических ускорителей.


BZ_cY]ecWUb]Z 89


@ rgc^ X`UWZ:� Что такое IP-адреса и пакеты

� Что такое маршрутизация

� Как устройству присваивается IP-адрес

� Как работает Multicast

� Среда передачи – медь, оптика и радиоканал

� Чем отличаются хаб, свитч, роутер

� Как выбирать коммутатор

� Что означают функции DHCP, DDNS, NAT, STP, IGMP, VPN, VLAN …

Теперь мы знаем, как работают IP-камеры, серверы записи и рабочие станцииоператоров. Неохваченной осталась последняя и самая обширная тема – это сеть. Вданной главе мы подробно разберем данный вопрос, начиная с того, как вообще сетьработает, и заканчивая описанием специфических технологий, таких как, например,Multicast.

GU_ hfgecZbU fZgqПонять, как работает IP-сеть, совсем не сложно. Для этого нужно всего лишьвспомнить, как работает обычная бумажная почта.

IP-UYeZfU, dU_Zgp, fc_ZgpДопустим, мы хотим отправить письмо приятелю в другой город. Для этого мы беремпочтовый конверт, пишем на нем адрес получателя и обратный адрес, после чегокладем письмо в конверт и отдаем на почту. Письмо через ряд промежуточныхпочтовых отделений переправляется в отделение, ближайшее к получателю, и в конце

A`UWU 6MZgq


GU_ hfgecZbU fZgq 91

концов доставляется нашему другу. Когда друг нам отвечает, то он просто меняетместами адреса отправителя и получателя и отсылает конверт в обратномнаправлении.

IP-сеть устроена точно также. Только мы передаем не письмо, а данные с нашегокомпьютера на компьютер, скажем, нашего друга. Эти данные точно так жеукладываются в конверт, который в сетевой терминологии называется «пакет». Передотправкой данному пакету точно так же назначается адрес доставки, который теперьназывается IP-адрес.

Каждый IP-адрес состоит из 4-х чисел от 0 до 255, например 192.168.0.10.Подобно домам в городе, в сети каждое устройство должно иметь свой уникальныйIP-адрес. По IP-адресу пакет находит указанный компьютер. Однако это еще не все.Данными обмениваются, по сути, не компьютеры, а работающие на них программы,поэтому пакет должен найти не только компьютер, но и еще соответствующуюпрограмму - получателя. Для этого к IP-адресу пакета добавляется еще один номер,который соответствует определенной программе. Этот номер называется «портом».Выглядит это так: 192.168.0.10:80, где 80 – это и есть номер порта, или номер,определяющий, какой программе предназначается данный пакет.

Целиком адрес IP-пакета выглядит так:

Source address (Адрес отправителя):IP: 192.168.0.5 (Откуда)Port: 80 (От кого)Destination address (Адрес получателя):IP: 192.168.0.10 (Куда)Port: 54120 (Кому)

За шапкой следуют собственно передаваемые данные (письмо).

Одни программы могут самостоятельно выбирать для себя номер порта, черезкоторый работать. Другие же используют только определенные, официальнозарегистрированные порты.


92 A`UWU 6: MZgq

Помимо общеизвестных портов, существуют также общеизвестные IP-адреса,которые зарезервированы для определенных целей.

Таблица: Краткий список общеизвестных портов

IcaZe dcegU KecXeUaap, _cgcepZ YUbbp^ dceg ]fdc`q\hsg

21 Программы, передающие файлы по протоколу FTP

25 Почтовые программы, использующие протокол передачи SMTP

53 DNS-сервер

80 Веб-сервер

110 Программа, POP3–сервер, которая пересылает письма изпочтового ящика почтовой программе на компьютерепользователя.

525 Сервер времени

554 Программы, передающие данные через RTSP-протокол

860 Программы, работающие через протокол iSCSI

Таблица: Список общеизвестных адресов

>YeZfU IU\bUlZb]Z

127.x.x.x Подсеть для коммуникаций внутри хоста (localhost), то есть дляобмена данными между программами внутри одногоустройства

10.x.x.x Для использования в частных сетях

172.16.x.x Для использования в частных сетях

192.168.x.x Для использования в частных сетях

224.x.x.x Для многоадресной рассылки

255.255.255.255 Широковещательный адрес



Комбинация IP-адреса и порта, например 192.168.0.10:80, называется «сокет»(socket). То есть мы пересылаем пакет с сокета 192.168.0.5:80 на сокет192.168.0.10:54120.

Посмотрите, с какими узлами связан ваш компьютер в данный момент. Дляэтого через меню «Пуск» нажмите «Выполнить» (либо нажмите «Win+R» инаберите «cmd» - появится консоль. Наберите команду netstat –an.

Узел – это любое устройство в сети. Узлом может называться и компьютер, иIP-камера, и коммутатор.

MZg], aUf_U dcYfZg], aUemehg]\Uk]tРазберем вопрос пересылки информации между устройствами подробнее. Для этогоеще раз воспользуемся примером обычной бумажной почты. Сама локальная сетьподобна почтовой службе небольшого городка. Допустим, мы решили отправитьоткрытку подруге, которая живет на соседней улице. Для этого мы передаем открыткусотрудникам почтового отделения, и они, глянув на адрес, сразу могут сказать, гденаходится нужный дом и куда нашу открытку нужно нести.

В локальной сети в качестве почтового отделения работает коммутатор (switch),который знает, где находится компьютер - получатель нашего пакета - и на какой портпередавать пакет. В данном случае портом называется физический разъемкоммутатора, к которому подключается сетевое устройство.

Рис. 6-1:Коммутатор

связываетустройства

внутри однойсети


192.168.1.10192.168.1.5


94 A`UWU 6: MZgq

Но допустим, что наша подруга живет не на соседней улице, а вообще в другомгороде. В этом случае сотрудники отделения не знают, где находится ее дом. Онитолько знают адрес другого почтового отделения, которое сможет доставитьоткрытку. Они туда ее и перенаправляют.

В этом случае каждый из городов – это отдельная сеть. Если мы хотим передать пакетиз одной сети в другую, то нам необходим маршрутизатор, который также называютроутер (router). Данное устройство, подобно почтовому отделению, по своимтаблицам маршрутизации перенаправляет пакет на коммутатор другой сети.

Устройства, находящиеся в разных сетях, могут иметь одинаковые IP-адреса, так жекак в разных городах могут быть улицы с одинаковыми названиями.

Почтовый адрес нашей открытки состоит из двух частей – страна плюс индекс,которые указывают на ближайшее к адресату почтовое отделение, а также втораячасть – улица, дом и квартира для доставки письма непосредственно адресату. Также делится и IP-адрес: первая часть – это адрес сети, и вторая часть – это адрес хоста(компьютера). Например, IP-адрес 10.130.16.12может делиться так: 10.130.16– это адрес сети, а 12 – это адрес хоста.

Рис. 6-2:Портом

называетсячасть адреса, а

такжефизический

разъемсетевого

устройства

Рис. 6-3:Маршрутизатор

связывает сетимежду собой

Маршрутизатор Сеть 2Сеть 1

Порт

Порт


10.150.12.1192.168.1.1



Пересылкой данных между сетями занимается маршрутизатор, который ничего незнает о хостах, а пересылкой между хостами занимается коммутатор, который, в своюочередь, ничего не знает об адресах сетей.

Хост – общее название для любого сетевого устройства. Хостом можно назватькак сервер, так и IP-камеру.

Хорошо, теперь мы знаем, что пересылка данных между устройствами, которыенаходятся в одной сети, может осуществляться через коммутатор, а для пересылкиданных между устройствами из разных сетей необходим маршрутизатор. При этомпринадлежит ли устройство к данной сети или нет, определяется IP-адресом.

Пример. Посмотрите IP-адрес вашего компьютера. В нашем случае адрес такой:192.168.1.154. А теперь измените первое число. В нашем случае 192 мыменяем на 193. Теперь ваш компьютер не принадлежит вашей сети и не можетобмениваться данными через коммутатор. Попробуйте открыть любой сетевойресурс - и вы увидите, что он недоступен.

А теперь разберем более интересный случай. Допустим, адрес нашего компьютера192.168.1.154. Если я изменю не первое число, а третье, то есть вместо единицыпоставлю, например, двойку, будет ли в этом случае компьютер принадлежать сетиили нет?

Для того чтобы определить, принадлежит ли компьютер данной сети или же считатьего находящимся в другой сети, существует такое понятие, как маска подсети.

Например, маска подсети 255.255.255.0 означает, что первые три числаполностью определяют сеть, а последнее число от 0 до 255 определяет адрес в сети.То есть в нашем случае все адреса, с 192.168.1.0 по 192.168.1.255, будутпринадлежать одной сети. Адрес же 192.168.2.0 будет принадлежать другой сети,и соединиться с ним можно будет только через маршрутизатор.

Если маска задана как 255.255.0.0, то в этой сети первые два числа определяютсеть, а вторые два числа – хост. В такой сети может быть не 256 адресов, как впредыдущем варианте, а 65536, то есть все адреса от 192.168.0.0 до192.168.255.255. Если же мы указываем маску подсети, например255.255.255.192, то в данном сегменте будет доступно только 64 уникальных IP-адреса, начиная с 192.168.0.0 и заканчивая 192.168.0.63. Количестводоступных адресов необходимо рассчитывать на этапе проектирования сети.


96 A`UWU 6: MZgq

Иногда маску подсети указывают вместе с IP-адресом через косую черту. Например,192.168.0.1/24 означает адрес 192.168.0.1 с маской подсети255.255.255.0. Соответствие конкретных значений можно найти в справочникеили посчитать с помощью специальных калькуляторов.

В этом месте у вас может возникнуть вопрос: а зачем вообще разделять сеть нанесколько отдельных подсетей? Пусть все будет единым адресным пространством.

Есть две основных причины разделения сетей на подсети:

� повышение производительности. Если высоконагруженную сеть разбить наподсети, то можно сосредоточить основной трафик внутри отдельныхподсетей – при этом разгружается вся сеть в целом.

� повышение безопасности. При разделении сети различные компьютерыпопадут в адресное пространство разных подсетей и не смогут соединятьсянапрямую. Для этого им нужен маршрутизатор, или шлюз, через которыйбудет проходить весь трафик. В этом случае, настроив определенным образомшлюз, мы сможем легко контролировать весь трафик.

DNS ] DDNSИтак, мы знаем: для того чтобы отправить запрос компьютеру, нам нужно знать егоIP-адрес. Однако запомнить эти цифры нормальному человеку довольно сложно.Намного проще запоминать текстовые названия. Поэтому была создана специальнаяпрограмма, которая позволяет преобразовать текст, доменное имя, в IP-адрес. Онаназывается – DNS (Domain Name System), или сервис доменных имен. Принципработы очень прост:

Допустим, мы в браузере пишем адрес www.google.com. Компьютер связываетсяс DNS-сервером и спрашивает у него: «какому IP-адресу соответствует«www.google.com»? DNS-cервер сверяется со своими таблицами и сообщает:«74.125.224.81»! После этого наш браузер отправляет запрос на указанный IP-адрес.

Помимо DNS, существует сервис DDNS или динамический сервис доменных имен.Он привязывает меняющийся IP-адрес к одному постоянному доменному имени. Этопозволяет получить доступ к серверу по его имени, даже если его реальный IP-адреспостоянно меняется.

Разберем пример. Мы установили IP-камеру, подключили ее к интернету черезроутер и хотим получить изображение с удаленного компьютера. В этом



случае наша внутренняя сеть будет состоять всего из двух устройств - роутераи камеры.

Обратите внимание: у роутера два IP-адреса – внутренний и назначаемыйпровайдером внешний (публичный) адрес. Именно публичный адрес виден изинтернета, и именно его мы должны знать при подключении к камере. Однакоэтот адрес является, как правило, динамическим и постоянно меняетсяпровайдером. То есть сегодня, указав 83.100.50.50, мы получили доступ ккамере, а завтра провайдер наш адрес уже сменил на 83.100.50.55, и мыподключиться уже не можем. Решить эту проблему может DDNS. Наш роутербудет автоматически уведомлять DDNS-службу о смене IP-адреса, которая всвою очередь свяжет текущий IP-адрес с постоянным выделенным доменнымименем, например, с «camera-home-1.dyndns.org». По этому имени мывсегда сможем найти нашу камеру.

OecWb] OSIПередача информации по сети также очень похожа на разговор между людьми. И тои другое можно рассматривать с разной степенью приближения. Так, например, воснове разговора лежат звуки. Если смотреть шире, то люди общаются не с помощьюзвуков, а с помощью слов. Если смотреть еще шире, то люди разговаривают наопределенном языке. То есть они при общении следуют определенным правиламиспользования слов и построения фраз.

Это и есть уровни в механизме разговора.

В сети есть такие же уровни, и называются они уровнями модели OSI (базовая модельвзаимодействия открытых систем). Всего их семь.

1. Физический уровень. Сетевые устройства общаются с помощьюэлектрических, оптических или радиосигналов. Модель OSI определяетнеобходимые частоты и амплитуды сигналов.

Рис. 6-4:Подключение

камеры кInternet через

роутер

Маршрутизатор

192.168.0.1

83.100.50.50

192.168.0.5


98 A`UWU 6: MZgq

2. Канальный уровень. Далее сигналы между сетевыми устройствамипреобразуются в логические нули и единицы и объединяются в «кадры»,также как звуки преобразуются в буквы, а затем в слова при общении.

3. Сетевой уровень. Кадры упаковываются в IP-пакеты, которым затемприсваиваются IP-адреса получателей. То есть сетевые устройстваобмениваются не просто электрическими сигналами, а уже данными. Хотя воснове всего, конечно, по-прежнему лежат сигналы.

4. Транспортный уровень. Правила и механизмы этого уровня определяют, покаким правилам устройства будут обмениваться IP-пакетами. Например,протокол, или другими словами механизм, TCP определяет, что перед началомотправки пакетов необходимо установить соединение, точно так же, как двачеловека, перед тем как поговорить, обмениваются фразами - «привет»,«поболтаем?» После установки соединения механизм TCP будет следить задоставкой пакетов, и если пакет будет пропущен или придет дважды, томеханизм TCP это скорректирует.

5. Далее следуют сеансовый,

6. представительский

7. и прикладной уровни, определяющие правила общения уже междупрограммами.

CnZ cV UYeZfUk]]Мы уже знаем, что IP-пакеты находят своих получателей по указанным IP-адресам.Однако что делать, если, например, у нашей новой IP-камеры еще нет IP-адреса. Вэтом случае мы не можем отправить ей запрос и получить ответ. Другими словами,мы не можем работать на уровне IP-пакетов, то есть на сетевом уровне. Чтобынастроить IP-адрес камеры, нам нужно спуститься на более низкий - канальныйуровень.

MAC-адресНа низком канальном уровне существует своя система адресации, которая позволяетнаходить устройства в пределах одной локальной сети. Эта адресация основана нафизическом адресе сетевой карты – на MAC-адресе, который также иногданазывается Ethernet-адрес. Данный адрес абсолютно уникален, присваиваетсясетевому устройству при изготовлении и имеет следующий вид:00-BC-DF-83-AB-F7.



Используя MAC-адрес можно отправить устройству запрос и без IP-адреса. Помимоадресов, принадлежащих конкретным устройствам, существует так называемыйшироковещательный MAC-адрес FF-FF-FF-FF-FF-FF. Этот адрес непринадлежит ни одному устройству, однако при отправке запроса на этот адресинформация передается сразу всем устройствам в сети.

Итак, включив одну или несколько новых IP-камер в сеть, мы первым делом должныраздать им IP-адреса. Для этого можно использовать входящую в комплект утилиту.Это приложение, как правило, отправляет в сеть широковещательный запрос на адресFF-FF-FF-FF-FF-FF. Все камеры данного производителя при получении этогозапроса в ответ передают программе свои данные. В результате все подключенныекамеры моментально отображаются в виде списка MAC-адресов и теперь можнокаждой из них присвоить уникальный IP-адрес.

Важно помнить, что передача на канальном уровне, то есть по MAC-адресам,работает в пределах одной локальной сети. Если наши камеры располагаютсяв разных сетях, то поиск следует осуществлять по очереди, подключаясь ккаждой сети отдельно.

DHCPЕсли в нашей системе большое количество камер, то имеет смысл вместо ручногоприсвоения IP-адреса каждой отдельной камере использовать системуавтоматического получения IP-адреса с помощью механизма DHCP (Dynamic HostCon\guration Protocol или протокола динамической конфигурации узла).

Программа, раздающая IP-адреса новым устройствам, называется DHCP-сервер. Онаможет работать как на компьютере, так и на коммутаторе - свитче. Для того чтобы

Рис. 6-5Присвоениекамерам IP-

адресов

Отправка широковещательного запросавсем устройствам в сети


100 A`UWU 6: MZgq

DHCP-сервер смог присвоить новому устройству IP-адрес, устройство должноподдерживать DHCP и быть готовым получить адрес автоматически. Как правило, всетевых настройках камеры это выглядит как галочка рядом с надписью «Получитьадрес автоматически». Все современные IP-камеры поддерживают DHCP.

Таким образом, при подключении новой IP-камеры DHCP-сервер автоматическиприсваивает ей корректный IP-адрес. Однако для того чтобы в системе был порядок,желательно, чтобы IP-адреса раздавались по определенным правилам.

Например, камере на воротах №1 присваивался адрес 192.168.0.121, а наворотах № 2 - 192.168.0.122. Для этого, прежде чем подключить камеры,необходимо настроить DHCP-сервер, то есть связать номера портов, к которымподключены камеры, с определенными IP-адресами. В нашем случае нужно порт №18,к которому подключена камера на воротах №1, связать с адресом 192.168.0.121,а порт №22, к которому подключена камера на воротах №2, - с адресом192.168.0.122.

Настроив таким образом DHCP-сервер, мы избавимся от вопросов раздачи IP-адресов. Даже если на воротах №1 камера выйдет из строя, нам будет достаточноустановить на ее месте новую, и DHCP-сервер автоматически присвоит ей адреспрежней камеры.

Sgc gU_cZ aZ[fZgZWc^ r_eUb, ]`] Firewall (iUZeWc``)?Межсетевой экран – это программа, которая фильтрует IP-пакеты. Так, например,межсетевой экран может пропустить на компьютер данные от адреса192.168.0.10:80, а от адреса 192.168.0.15:25 заблокировать. Обратитевнимание: Firewall фильтрует не только IP-адреса, но и порты. Основной задачей

Рис. 6-1:Автоматическо

е присвоениеIP-адресов

камерам

Порт 1 -> устройству присваивается адрес 192.168.0.121








межсетевого экрана является обеспечение безопасности при работе в сети.

Приведем пример: у нас есть два офиса. В каждом офисе работает своя сеть IP-видеонаблюдения, но нужно сделать так, чтобы сотрудники безопасности изодного офиса могли получать доступ к системе видеонаблюдения другогоофиса. Для этого мы соединяем обе сети через интернет.

Для того чтобы ограничить доступ к сетям видеонаблюдения извне, мынастраиваем межсетевые экраны так, чтобы они блокировали весь входящийтрафик, который приходит не от второго офиса. В этом случае сетевой экранбудет пропускать только те IP-пакеты, которые пришли с адреса84.102.12.44. К тому же можно настроить Firewall так, чтобы он пропускалтолько пакеты, пришедшие от определенной программы, то есть сопределенного порта, на котором эта программа работает.

Рис. 6-6:Объединение

двух сетейчерез Интернет

Офис 1 Офис 2


102 A`UWU 6: MZgq

Важно помнить, что Firewall блокирует нежелательный входящий и исходящийтрафик, защищая тем самым локальные сети от проникновения. Однако при передачеинформации через интернет существует также риск ее перехвата. Наиболеераспространенный способ защиты от утечки – это использование VPN-соединения.

Подробнее о VPN в разделе «Сетевое оборудование» на странице 123.

Sgc gU_cZ Unicast, Broadcast ] Multicast?Unicast, Broadcast и Multicast – это различные формы передачи информации.

Unicast – данные передаются четко от отправителя получателю.

Рис. 6-7:Ограничение

доступа к сетис помощью

межсетевогоэкрана

IP-пакет от адреса84.102.12.44

IP-пакет от адреса73.168.22.67

Блокируется Пропускается

В качестве межсетевого экранаможет выступать маршрутизатор

или компьютер



Если в сети два получателя одних и тех же данных (например, одну и ту же IP-камерусмотрят два человека) то камера генерирует два идентичных потока для каждогополучателя отдельно. У данной схемы есть два недостатка. Во-первых, увеличиваетсянагрузка на камеру. Наша камера может генерировать кадры с максимальнойскоростью 30 к/с. Если поток одновременно хотят смотреть двое, то в режиме Unicastкамере придется половину – 15 кадров, направить одному клиенту, а вторые 15 кадров– второму клиенту. Если клиентов не два, а десять, то каждый получит поток соскоростью около 3 кадров в секунду.

Допустим, что кадры клиентам передает не камера, а сервер. У него хватит мощностикаждому клиенту передать по 30 кадров, однако в этом случае мы видим второйминус unicast – поток между сервером и коммутатором увеличивается состандартных 8-и мегабит/с до 16Мбит/с.

Broadcast – данные передаются от отправителя всем устройствам в сети.

В этом случае камера генерирует 30к/с и передает их на коммутатор. Коммутатор жеотправляет этот поток на все свои порты и все клиенты получат видео 30 к/с. МинусBroadcast формы – это необоснованная нагрузка на порты, не запрашивающие поток.

Рис. 6-8:Два

идентичныхпотока Unicast

Клиент 1


Клиент 2

Два идентичныхпотока


104 A`UWU 6: MZgq

Multicast – наиболее эффективная форма передачи потока множеству адресатов. Вданном случае поток с камеры передается только тем адресатам, которые этот потокзапрашивают.


передает потокBroadcast всем

устройствам

Рис. 6-10:Поток от

камерыпередается

маршру-тизатором тем

устройствам,которые этот

потокзапрашивают



Клиент 1

Клиент 2



Разберем эту схему подробнее. Камера передает поток не на IP-адрес получателя, ана специальный multicast-адрес, например на 224.0.0.1. Когда клиент хочетвоспроизвести поток, его компьютер отправляет на маршрутизатор запрос наприсоединение к группе 224.0.0.1. Этот запрос отправляется по протоколу IGMPи выглядит так: «JOIN 224.0.0.1». После этого маршрутизатор регистрируетполучателя и направляет ему поток с камеры. Другие клиенты также могутприсоединиться к этой группе, и маршрутизатор раздаст потоки всем желающим.

Если клиент хочет посмотреть другую камеру, то его компьютер присоединяется кдругой группе по адресу, скажем, 224.0.0.2 и получает поток с другой камеры.Согласитесь, очень удобная схема передачи видеопотоков, особенно для случаев,когда камеры хотят смотреть с большого количества компьютеров.

Для того чтобы система работала необходимо устройство, которое будетрегистрировать получателей и раздавать им потоки. В этой роли, как мы ужеговорили, выступает маршрутизатор. Однако в настоящий момент существуетмножество моделей так называемых маршрутизирующих коммутаторов, которыетакже могут выступать в роли multicast маршрутизатора. При выборе этогоустройства необходимо обращать внимание на наличие функции IGMP, которая ипозволяет организовать мультикаст-рассылку.

Разберем еще один распространенный случай, когда в системе, помимо мультикаст-маршрутизатора, участвуют обычные коммутаторы.

Рис. 6-11:Организация

передачи вформате

Multicast сиспользованием

промежуточногокоммутатора

Мультикаст-маршрутизатор

Коммутатор с функциейIGMP-snooping

Клиент 1

Клиент 2


106 A`UWU 6: MZgq

Здесь поток от мультикаст-маршрутизатора передается клиенту через коммутатор.В этом случае, для того чтобы система работала, данный коммутатор долженподдерживать функцию IGMP-snooping. С помощью данной функции коммутаторможет определить: кому именно передавать поток, пришедший от маршрутизатора.При отсутствии этой функции коммутатор не сможет идентифицировать получателяи начнет транслировать поток на все свои порты.

MeZYU dZeZYUl]Для того чтобы доставить данные от одного устройства другому, обычно нуженкабель – или, говоря общими понятиями, – нужна среда передачи.

IP-сети используют три типа сред: медный кабель, оптоволокно и радиоканал.Разберем особенности каждого из вариантов.

HZYbp^ _UVZ`qНаиболее популярной средой передачи является медная витая пара. Существуетнесколько видов витой пары.

� UTP (Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;

� FTP (Foiled twisted pair)— присутствует один общий внешний экран в видефольги;

� STP (Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждойпары и общий внешний экран в виде сетки

� S/FTP ( Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки икаждая пара в фольгированной оплетке;

Также у витой пары есть такой параметр, как категория – от 1 до 7. Чем вышекатегория, тем выше ее полоса пропускания и тем более скоростное соединение онаможет обеспечить. На практике в сетях применяются два типа кабеля: CAT-5 иCAT-6. Пятая категория подходит для 100-мегабитных соединения, шестая – длягигабитного канала. Для подключения витой пары к сетевому устройствуиспользуется разъем RJ-45.

Для обеих категорий максимальная длина линии между узлами составляет100 метров. Это важное ограничение необходимо учитывать при проектированиисистемы. Очень часто в системах видеонаблюдения расстояние между камерой иустройством записи превышает 100 метров. Увеличить длину линии можно


MeZYU dZeZYUl] 107

несколькими способами:

1. Установить повторитель или промежуточный коммутатор. В этом случае у наспоявится возможность увеличить длину линии еще на 100 метров.

2. Использовать конвертеры (модемы). Эти устройства преобразуют и усиливаютсигнал, после чего могут передавать данные по двум жилам витой пары илипо коаксиальному кабелю на расстояние до 1,5 км. Важно помнить, что дляустройств данного типа чем больше протяженность линии, тем меньшескорость передачи.

Пример. Нам необходимо передать изображение от 5 IP-камер в центральнуюсерверную на расстояние 1,5км. Поток от камер составит 5 x 8 Мбит/с =40Мбит/с. В спецификации к конвертеру сказано, что на расстоянии 1,5кммаксимальная пропускная способность составит не более 20Мбит/с. Вывод:использовать конвертер в данном случае нельзя.

Если необходимо скоростное соединение на большом расстоянии, то необходимоиспользовать оптоволокно.

JdgcWc`c_bcОптоволокно представляет собой тонкую светопроводящую нить. Передатчик спомощью светодиода или лазера посылает через оптоволоконную нить световыеимпульсы, а приемник на другом конце их принимает.

Существуют два типа оптоволокна:

Многомодовое волокно. Диаметр сердцевины этого волокна составляеториентировочно 50 микрон. Для оптики это довольно много, из-за чего лучи, илимоды, от передатчика распространяются по разным траекториям. При этомтраектории имеют разную длину, и лучи, идущие по короткой траектории, приходят

Рис. 6-12:Использование

конвертеровдля передачи

сигнала набольшие

расстояния

Конвертер

Две жилы витой пары либокоаксиальный кабель

1,5 км Конвертер


108 A`UWU 6: MZgq

раньше, чем лучи, идущие по длинной траектории. Чем больше длина линии, темзаметнее эта разница и тем более размытый сигнал приходит на приемник. Из-заэтого многомод не используется на расстояниях более 2 км.

Одномодовое волокно. Диаметр сердцевины этого волокна составляет менее 10микрон. Благодаря малому диаметру свет внутри сердцевины можетраспространяться только по одной общей траектории. Таким образом, все лучи,вышедшие одновременно, попадают через десятки километров на приемник такжеодновременно без размытия. Используя одномодовое волокно, мы можеморганизовать передачу данных на скорости 1Гбит/с на расстояние более 100км.

Пример. Нам необходимо передать изображение от 5 IP-камер в центральнуюсерверную на расстояние 1,5км. Для этого мы подключаем камеры ккоммутатору, используя UTP. Коммутатор соединяем с центральнымкоммутатором в серверной через оптический порт.

JVcehYcWUb]Z Y`t cdgcWc`c_cbbpj fZgZ^В этом разделе мы коротко остановимся на различных устройствах, которыеприменяются для организации оптоволоконных соединений.

Рис. 6-13:Распространен

ие света вмногомодовом

волокне

Рис. 6-14:Распространен

ие света водномодовом

волокне

Лучи распространяются поразным траекториям

Сигнал на входе Сигнал на выходе размыт

Лучи распространяются поединой траектории

Сигнал на входе Сигнал на выходе


MeZYU dZeZYUl] 109

Медиаконвертер, или преобразователь среды, связывает оптическую линию с медной.Как правило, медиаконвертер представляет собой небольшое устройство, которое содной стороны имеет оптический интерфейс, а с другой - интерфейс дляподключения витой пары.

Пример использования конвертера: камера установлена на расстоянии 5 км отосновного здания. Для того чтобы подключить ее к центральной системе, мыпреобразуем сигнал от камеры в оптику с помощью медиаконвертера.


удаленногокоммутатора

черезоптическую

линию


камеры коптической

линии черезмедиаконвертер


Коммутатор в серверной

Оптическая линия 10км


Медиаконвертер

Оптическая линия


110 A`UWU 6: MZgq

SFP-модуль. Это миниатюрное устройство, которое устанавливается внутрькоммутатора или другого сетевого устройства для того, чтобы подключить к немуоптоволокно.

Существует большое число SFP модулей, которые различаются в зависимости от типаиспользуемого оптоволокна и протяженности линий передачи.

Аттенюатор - это устройство, предназначенное для снижения уровня сигнала.Мощность оптических приемопередатчиков рассчитана на определеннуюпротяженность оптической линии. Если на концах линии установленыприемопередатчики, рассчитанные на расстояние, например, 10км, а реальнопротяженность линии составляет 500 метров, то для работы потребуется установкааттенюатора.

Пигтейл – это отрезок оптического волокна, предназначенный для оконечиванияволокно-оптических кабелей. С одной стороны этого отрезка установлен коннектор,а другой его конец соединяется с кабелем при помощи сварки или неразъемногосоединения.

Коннекторы. Для подключения оптики к сетевым устройствам используютсяследующие распространенные типы коннекторов:

� SC

� LC

� 2ХLC

Рис. 6-17:SFP-Модуль


SFP-Модуль


MeZYU dZeZYUl] 111

?ZfdecWcYbcZ fcZY]bZb]ZПередавать данные можно не только по кабелю, но и с помощью радиосигналов. Внастоящее время наиболее распространенным стандартом беспроводной передачиявляется Wi-Fi (стандарт 802.11). Основными преимуществами беспроводной сетиявляются ее низкая стоимость и простота установки. Для организации системы IP-видеонаблюдения на основе Wi-Fi необходимо всего лишь подать питание на IP-камеры с встроенным Wi-Fi-адаптером и установить точку доступа.

Помимо стандартных точек доступа, существуют так называемые Wi-Fi мосты,представляющие собой пару приемопередатчиков с узконаправленными антеннами.Wi-Fi-мост позволяет организовать беспроводное соединение на расстояниинескольких километров! Антенны должны располагаться в прямой видимости друготносительно друга. При этом скорость передачи через Wi-Fi-мост может достигать100Мбит/с.

Рис. 6-18:Подключениекамеры через

Wi-Fi

Рис. 6-19:Пример

использованияWiFi моста

Рабочая станция

Точка доступа

Точка доступа с узконаправленнойантенной

3 км

Точка доступа с узконаправленнойантенной


112 A`UWU 6: MZgq

Беспроводное соединение, помимо очевидных плюсов, имеет ряд весьмасущественных минусов:

Ненадежность соединения. При необходимости радиосигнал может быть подавленс помощью несложного устройства, генерирующего помехи в определенномчастотном диапазоне. То есть, еще до того как злоумышленник попадет в поле зрениякамер, сервер перестанет принимать видеосигнал.

Сложность расчета скорости передачи и максимальных расстояний. Скоростьпередачи сильно зависит от внешних условий. Так, при установке WiFI в помещениина скорость влияют расположение антенн в комнате, толщина и тип стен, наличиедругих источников радиоизлучения. При использовании же Wi-Fi на улице, нужноучитывать погодные условия: дождь или туман могут существенно сократить радиусдействия сети. Другими словами на этапе проектирования довольно сложноопределить скорость и стабильность соединения при том или ином расположениикамер и точек доступа.

Скорость делится между подключенными устройствами. Wi-Fi-сеть устроена такимобразом, что в один момент времени передавать данные может только одноустройство. Если, например, две IP-камеры начнут передавать поток, то фактическиони будут делать это попеременно, деля общую пропускную способность междусобой.

Пример. Мы установили 5 беспроводных IP-камер. Скорость соединения наобъекте составила 20Мбит/с. Это означает, что на каждую камеру приходитсялишь 20 / 5 = 4Мбит/с. Фактически же камера сможет уверенно передаватьвместо 4Мбит/с около 2Мбит/с так как большая часть потока будет занятаслужебной информацией.

MZgZWcZ cVcehYcWUb]ZДля того чтобы соединить между собой камеры, серверы и рабочие станции, помимокабелей, необходимо коммутирующее оборудование: хабы, коммутаторы,маршрутизаторы. Все они занимаются тем, что пересылают данные от однихустройств к другим. Чем же эти устройства в таком случае отличаются?

КонцентраторХаб (HUB,) или концентратор – наиболее простое устройство. Он работает только сэлектрическими сигналами (уровень 1 OSI) и ничего не знает об адресации. Когда на


MZgZWcZ cVcehYcWUb]Z 113

хаб приходит сигнал, он просто дублирует его одновременно на все свои порты, незаботясь о том, кому данный сигнал предназначался. Компьютер, который ждал этиданные, примет его. Остальные компьютеры, которые эти данные не ждут, просто ихпроигнорируют.

Сейчас хабы уже практически не используются – им на смену пришли коммутаторы.

КоммутаторБолее совершенным устройством является коммутатор, или свитч (Switch). В отличиеот хаба классические коммутаторы работают на втором (канальном) уровне OSI, тоесть, несмотря на то что они по-прежнему ничего не знают об IP-адресах, они умеютопределять, кому предназначаются те или иные данные в пределах одной сети, поMAC-адресу.

То есть в пределах одной локальной сети они могут эффективно коммутироватьпотоки данных, передавая их именно на тот порт, к которому подключен компьютер-получатель.

МаршрутизаторСледующим по сложности устройством является маршрутизатор, или роутер(Router). Это устройство работает на третьем (сетевом) уровне OSI, то естьвоспринимает проходящие данные не в виде электрических импульсов, как хаб, и нев виде фрагментов с MAC-адресами (кадров), как свитч, а в виде полноценных IP-пакетов с IP-адресами. Используя IP-адреса, маршрутизатор может передаватьданные из одной локальной сети в другую. Основной задачей маршрутизатора иявляется организация соединения между разными сетями.


связываетустройства

внутри однойсети Коммутатор

192.168.1.10192.168.1.5


114 A`UWU 6: MZgq

Беспроводная точка доступаБеспроводная точка доступа работает также, как и концентратор, только для передачисигналов использует не провода, а радиоканал. Помимо собственно беспроводнойчасти, в настоящее время большое количество точек доступа имеют встроенныйкоммутатор на несколько портов, а также обладают функциями маршрутизатора.

@pV]eUZa _caahgUgceКлассические коммутаторы отличаются друг от друга количеством портов искоростью передачи данных. Однако в настоящее время профессиональные свитчи,помимо простейшей коммутации, берут на себя и многие дополнительные функции,включая функции маршрутизаторов. Итак, разберем подробно характеристикипрофессионального свитча.

Количество портовКоличество портов является основным параметром, который показывает, сколькоустройств можно с помощью данного коммутатора объединить. Различные моделикоммутаторов могут иметь от 5 до 48 портов.

Скорость передачи данныхСкорость передачи данных, то есть максимальная скорость, на которой работаеткаждый порт коммутатора. В настоящее время распространены коммутаторы спортами 100Мбит/с и 1Гбит/с. Существуют также модели с портами 10Гбит/с, однакоони крайне редко используются в видеонаблюдении.

Внутренняя пропускная способностьВажно знать, что пропускная способность самого коммутатора зависит отпроизводительности его процессора. Ее ни в коем случае нельзя воспринимать каксумму скоростей по всем портам. Например, коммутатор, на 8 портов 1Гбит/с каждыйдалеко не всегда сможет пропустить суммарный поток 8Гбит/с. Производительность

Рис. 6-21:Маршрутизатор

связывает сетимежду собой

Маршрутизатор Сеть 2Сеть 1

10.150.12.1192.168.1.1



его коммутирующего процессора может быть, например, всего лишь 4Гбит/с. Этоозначает, что при пиковой нагрузке, коммутатор не сможет обеспечить гигабитнуюскорость одновременно по всем портам.

Если вы выбираете коммутатор для подключения камеры, то на внутреннююпропускную способность можно не обращать внимания. Камеры работают спотоками в среднем до 10Мбит/с, и поэтому не смогут дать пиковую нагрузку дажедля 100Мбитного порта.

Однако внутренняя пропускная способность важна в больших системах при выборецентрального коммутатора, к которому подключаются другие периферийныекоммутаторы.

Также следует помнить, что на практике реальная внутренняя пропускнаяспособность не всегда соответствует значению, заявленному в спецификации.

Возможность подключения оптикиОбычно, чтобы подключить оптику, в специальный слот расширения коммутатораустанавливается SFP-модуль.

Важно уточнять вопрос совместимости выбранного оптического SFP-модуля и вашеймодели коммутатора, так как они бывают не всегда совместимы.

Power over Ethernet (PoE)Эта технология позволяет передавать питание на сетевые устройства по витой паревместе с данными. В системах IP-видеонаблюдения PoE часто используется для того,чтобы запитать камеры. Устанавливая IP-камеру, вы просто подключаете витую паручерез RJ-45 – и на этом всё! Камера запитана и передает данные на коммутатор.

Рис. 6-22:Коммутатор с

возможностьюподключения

оптики


SFP-модуль

Порты для установки SFP-модуля и подключения

оптики

Порты RJ-45 дляподключения медного

кабеля


116 A`UWU 6: MZgq

При этом максимальная длина витой пары может по-прежнему достигать 100 метров.

Для организации питания по PoE необходимо, чтобы эту технологию поддерживалии камеры, и коммутаторы. Если коммутатор не поддерживает PoE, то, для того чтобызапитать камеру, можно устанавливать дополнительные PoE-инжекторы.

Рассмотрим чуть подробнее, что происходит при подключении камеры к PoE-свитчу.Первым делом свитч должен определить, поддерживает ли подключенное устройствотехнологию PoE и следует ли его питать. Для этого он подает напряжение 2,8-10В иопределяет входное сопротивление. Если тест пройден, то свитч увеличиваетнапряжение до 14,5-20,5В и измеряет потребляемую мощность для определениякласса PoE-устройства.

Рис. 6-23:Питание

камеры откоммутатор спомощью PoE

Рис. 6-24:Питание

камеры от PoE-инжектора с

помощью PoE

G`Uff Hcnbcfgq GcaaZbgUe]^

0 0.44–12.94 Вт Неклассифицированное устройство

1 0.44–3.84 Вт Основной класс



4 12.95–25.50 Вт High power - устройство

Коммутатор с поддержкой PoE

Питание

Передача данных

Питание коммутатора

Коммутатор без поддержки PoE

Питание

Передача данных

Питание PoE-инжектора

PoE-инжектор



Существуют три основных класса с первого по третий и два дополнительных: 0 -неклассифицированные устройства и 4 - мощные устройства. На этапеклассификации свитч пытается определить класс и зарезервировать под этоустройство соответствующую мощность. Если устройство не может бытьклассифицировано, то свитч присваивает ему класс 0 и резервирует под него 12.94Вт. После классификации свитч переходит в рабочий режим и подает полноенапряжение 48В.

При выборе камер и коммутаторов важно обращать внимание на их мощность длятого, чтобы избежать случаев, когда коммутатор не сможет обеспечить необходимуюмощность и камера останется без питания.

Размер таблицы MAC-адресов

Как мы помним, коммутаторы работают на втором (канальном) уровне OSI ипересылают данные по MAC-адресам. Коммутатор хранит в своей памяти таблицу, вкоторой соотносятся MAC-адреса всех устройств, подключенных к локальной сети,с номерами портов коммутатора. Если количество устройств в сети больше размератаблицы, то некоторые адреса в таблице не сохраняются. В этом случае коммутаторотправляет данные на все порты сразу подобно простейшему хабу. Современныекоммутаторы могут хранить несколько тысяч MAC-адресов, что в большинствеслучаев с запасом удовлетворяет требованиям систем IP-видеонаблюдения.

Уровень коммутатораКлассические коммутаторы работают на уровне 2 (L2 или Layer 2), то есть наканальном уровне. Однако в настоящее время широкое распространение получиликоммутаторы, которые работают на уровне 3 (L3 или Layer 3). Данные устройства посути совмещают в себе функции коммутатора и маршрутизатора и позволяютнамного более гибко управлять сетевыми потоками. Однако при выборе коммутаторав первую очередь следует обращать внимание не на его уровень, а на конкретныефункции, которые этот уровень позволяет реализовать.

Управляемые или неуправляемыеНеуправляемые коммутаторы просто осуществляют пересылку данных междуустройствами. Управляемые же коммутаторы, помимо пересылки, могут выполнятьеще ряд дополнительных функций, таких как, например, DHCP, QoS, STP, Mulicast,VLAN. Разберем подробнее, что эти буквы означают.


118 A`UWU 6: MZgq

Поддержка DHCPФункция DHCP позволяет автоматически назначать подключенным устройствам IP-адреса. Подробнее в разделе «Как устроена сеть» на странице 99.

Поддержка DDNSЕсли мы хотим удаленно подключаться к системе видеонаблюдения через интернет,но наш интернет-провайдер не дает статического IP-адреса, то мы можемвоспользоваться функцией DDNS. DDNS преобразует динамический IP-адрес внеизменное доменное имя.

То есть для подключения мы будем указывать не IP-адрес, а название, например такое:cameradom-1.dyndns.org.

Подробнее в разделе «Как устроена сеть» на странице 96.

Рис. 6-25:Подключение к

IP-камереудаленно через

Интернет

Преобразованиедоменного имени вIP-адрес с помощью

службы DDNS


Адресная строка браузера

Компьютер клиента

Преобразование IP-адреса

Запрос на адрес 83.79.4.55



Поддержка NATNAT – это функция преобразования сетевых адресов (Network Address Translation).Данный механизм работает следующим образом:

Допустим, на маршрутизатор приходит пакет на сокет 85.05.45.11:50001.Маршрутизатор в соответствии с заданными правилами преобразует сокет85.05.45.11:50001 в 192.168.0.151:80, таким образом транслируя пакет наопределенное устройство.

Мы помним, что сокетом (socket) назвается комбинация IP-адреса и порта.

Зачем это нужно? Если у нас в сети есть, скажем, 3 камеры и мы хотим иметьвозможность подключаться к ним удаленно через интернет, то в этом случае функцияNAT просто необходима. Разберем пример:

У нас есть один внешний адрес 85.05.45.11, который выделен нашим интернет-провайдером. Для того чтобы получить доступ к каждой из этих камер, мы заходимв меню маршрутизатора и настраиваем NAT следующим образом:

85.05.45.11:50001 преобразовывать в 192.168.0.151



Рис. 6-26:Преобразован

ие IP-адресов спомощью

функции NAT


Адресная строка браузера на компьютере клиента

Перенаправление запроса наIP-камеру

Преобразование IP-адреса

Запрос на сокет85.05.45.11:50001


120 A`UWU 6: MZgq

Теперь запросы по адресу 85.05.45.11:50001 будут перенаправлены на первуюкамеру c внутренним адресом 192.168.0.151. Другими словами, набирая вбраузере 85.05.45.11:50001, мы увидим изображение с камеры.

Если вы работаете из дома и подключены к Интернету через свой роутер, топопробуйте настроить NAT. Прежде всего вам нужно узнать свой внешний IP-адрес. Для этого проще всего зайти на адрес http://who.is/, которыйотобразит ваш IP. Далее зайдите на этот IP-адрес через браузер – вы должныбудете увидеть web-интерфейс вашего роутера. Заходим в настройки NAT идобавляем запись в таблицу, перенаправляя пакеты с порта, скажем, 50000(выбираем произвольно) на IP-адрес нашей камеры.

Поддержка приоритетов Priority tagsВ спецификациях к коммутаторам иногда встречается функция Priority tags или QoS(Quality of Service). Эта функция позволяет управлять приоритетами. Например,можно настроить коммутатор так, чтобы видеопоток от камер передавался снаивысшим приоритетом, а все остальные данные - только при условии, что они немешают первоочередной задаче.

Защита от петель STP (RSTP и MSTP)Локальные сети Ethernet могут строиться только по древовидной топологии.

Обратите внимание, что в данном случае при поломке центрального коммутаторався система видеонаблюдения выводится из строя. Для обеспечения

Рис. 6-27:Древовидная

структура сети


Центральный коммутатор




работоспособности системы IP-видеонаблюдения применяется отказоустойчиваятопология с дублированием коммутаторов и линий связи.

Однако данная топология противоречит базовому принципу построения Ethernet-сетей, так как в этом случае появляются петли. Опасность петель заключается в том,что одни и те же пакеты начнут бесконечно передаваться по кругу, что нарушитработу системы.

Рис. 6-28:Дублированиецентрального

коммутатора илиний связи

Рис. 6-29:Появление

петли междукоммутаторами

Центральныйкоммутатор 1



Центральныйкоммутатор 2





Один и тот жеIP-пакет

передается покругу


122 A`UWU 6: MZgq

Это называется широковещательным штормом (Broadcast Storm). Коммутаторы сфункцией STP (Spanning Tree Protocol) автоматически определяют петлю и блокируютодну из линий, переводя ее в запас. В случае разрыва основной линии, коммутаторактивирует заблокированную линию и направляет поток через нее. Для переводапотока на запасную линию протоколу STP обычно требуется от 30 до 60 секунд . RSTPи MSTP являются усовершенствованными версиями STP и требуют для переводапотока менее секунды.

Работа с Multicast-потоками (IGMP)Подробно принцип передачи данных при Multicast-вещании мы рассматривали настранице 104 в разделе «Как устроена сеть». Для организации мультикаст-системынам может понадобиться два типа устройств : мультикаст-маршрутизатор ипромежуточный коммутатор.

В первом случае устройство представляет собой либо маршрутизатор, либокоммутатор с функцией маршрутизатора. Важно, чтобы данное устройствоподдерживало протокол IGMP, то есть могло управлять группами рассылкимультикаст-потоков.

Промежуточный коммутатор должен иметь функцию IGMP snooping, то есть уметьраспознавать получателей IGMP трафика.

Рис. 6-30:Схема

организацииMulticast-

вещания сиспользованием

промежуточногокоммутатора

Коммутатор с функциейIGMP snoopingМультикаст-

маршрутизатор

Клиент 1

Клиент 2



Наличие внутреннего межсетевого экрана (Firewall)Межсетевой экран пропускает или блокирует IP-пакеты в зависимости от того, скакого адреса они пришли и какому компьютеру или программе адресованы. Есливы подбираете маршрутизатор или маршрутизирующий коммутатор, через которыйвнутренняя сеть будет соединяться с внешними сетями, то наличие межсетевогоэкрана более чем оправдано.Подробнее о межсетевых экранах в разделе «Как устроена сеть» на странице 100.

Поддержка VPN соединенийVPN, или виртуальная частная сеть (Virtual Private Network), – это технология,позволяющая установить шифрованное соединение между двумя компьютерами илисетями. Разберем следующий пример:

У нас есть два офиса. В каждом офисе установлены IP-камеры и свои серверызаписи.

Нам необходимо сделать так, чтобы из одного офиса сотрудники имели доступк системам видеонаблюдения второго офиса.

Для этого офисные сети IP-видеонаблюдения подключается к Интернету черезVPN-шлюз, в роли которого может выступать как маршрутизатор, так икомпьютер. Далее с помощью технологии VPN между офисными сетямиустанавливается защищенное соединение, или так называемый туннель.Прежде чем покинуть одну офисную сеть, данные шифруются. На другомконце туннеля, уже в другом офисе, данные дешифруются.

Рис. 6-31:Объединение

двух сетейчерез интернет

Офис 1 Офис 2


124 A`UWU 6: MZgq

Таким образом, фактически мы работаем через Интернет, однако благодаря VPN-туннелю данные защищены так же надежно, как если бы мы имели между офисамивыделенную линию связи.

Если в роли VPN-шлюза выступает маршрутизатор или маршрутизирующийкоммутатор, то он должен иметь поддержку VPN.

Следует также понимать, что VPN – это общее название технологии созданиясоединения. Каждое конкретное соединение базируется на определенном протоколе.Это может быть один из следующих вариантов:

� IPSec (IP security) — часто используется поверх IPv4.

� PPTP (point-to-point tunneling protocol) — разрабатывался совместнымиусилиями нескольких компаний, включая Microso.

� PPPoE (PPP (Point-to-Point Protocol) over Ethernet)

� L2TP (Layer 2 Tunnelling Protocol) — используется в продуктах компанийMicroso и Cisco.

� L2TPv3 (Layer 2 Tunnelling Protocol version 3).

� OpenVPN SSL VPN с открытым исходным кодом

Каждый протокол имеет различный уровень безопасности, а также различныевозможности подключения. Так, например, провайдер может не позволить

Рис. 6-32:Создание VPN-туннеля между

двумямаршрутиза-

торами

VPN-туннель

Маршрутизатор 1 Маршрутизатор 2



установить VPN-соединение по протоколу PPTP, но при этом, если мы будемиспользовать протокол OpenVPN, система будет работать.

Поддержка VLANVLAN – виртуальная локальная сеть (Virtual Local Area Network). Для того чтобынагляднее понять, что эта технология из себя представляет, разберем пример.

Все пользователи в данной сети могут обмениваться данными. Для того чтобыразделить пользователей на группы и физически разграничить доступ, необходимоподключить их к разным коммутаторам.

Рис. 6-33:Пользователи,

подключенныек одному

коммутатору,образуют

единую сеть

Рис. 6-34:Две

независимыесети


Коммутатор 1Коммутатор 2

Сеть 1

Сеть 2


126 A`UWU 6: MZgq

В этом случае у нас есть локальная сеть 1 и локальная сеть 2.

Технология VLAN позволяет разделять общую сеть на несколько локальныхнезависимо от того, как сетевые устройства подключены физически.

Обратите внимание: общая сеть разделена на две локальные сети. Пользователи изразных сетей не видят друг друга, не мешают друг другу, а также лучше защищены отнесанкционированного доступа.

Приведем пример того, как можно использовать VLAN при построении систем IP-видеонаблюдения.

Группа камер, установленных в VIP-помещениях, объединена в отдельнуювиртуальную сеть. Доступ к этим камерам и серверу возможен только срабочего мета VIP.

Рис. 6-35:Создание двух

независимыхсетей с

помощьюVLAN


Сеть 2Сеть 1



Обратите внимание на то, что одно и то же устройство может принадлежатьнескольким сетям одновременно. В нашем случае рабочее место VIPпринадлежит и VLAN 1, и VLAN 2. Поэтому с этого рабочего места можноподключаться к любому устройству системы видеонаблюдения ипросматривать любые камеры.

Существуют несколько типов виртуальных сетей:

Port-based VLAN – виртуальная сеть на основе порта. Администратор привязываетопределенный порт коммутатора к определенной VLAN. Например, порты с первогопо десятый назначаются VLAN 1, а остальные – VLAN 2. Вариант Port-based VLANочень прост в настройке. Его недостатком является то, что VLAN нельзяраспространить на несколько коммутаторов, то есть построить единую VLAN изустройств, подключенных к двум и более коммутаторам.

Рис. 6-36:Разделение

общей сети дляограничения

доступа ккамерам VIP

Сервер записи

Рабочее место

Пост наблюдения

Центральныйкоммутатор

Сервер записи


128 A`UWU 6: MZgq

Tag-based VLAN 802.1Q – виртуальная сеть на основе стандарта IEEE 802.1Q. Данныйстандарт позволяет коммутаторам обмениваться данными о принадлежности IP-пакета той или иной VLAN. Это позволяет объединять в виртуальные сетиустройства, подключенные к разным коммутаторам.

Также существуют менее распространенные типы VLAN: на основе MAC-адреса и наоснове протоколов высокого уровня.

Возможность стекированияПод стекированием понимается объединение нескольких коммутаторов в однологическое устройство для получения виртуального коммутатора с большимколичеством портов. То есть с помощью специальной высокоскоростной шиныкоммутаторы объединяются между собой и могут свободно переправлять данныемежду всеми своими портами.В сфере IP-видеонаблюдения стекирование встречается довольно редко, так как вбольшинстве случаев коммутаторы располагаются не в одной серверной, а удаленыдруг от друга на значительные расстояния и соединяются между собой оптикой.

Помимо функциональных возможностей коммутаторы различаются по ихфизическому исполнению.

Температурный режимВ серверной комнате с кондиционером можно установить любой коммутатор. Однаков области IP-видеонаблюдения часто приходится сталкиваться с необходимостьюустановки коммутаторов в неотапливаемых помещениях или гермокоробках.

Для этого существуют коммутаторы в индустриальном исполнении с пассивнымохлаждением без использования вентиляторов. Диапазон рабочих температурподобных устройств порой даже шире чем -40 – +70С.

Встроенная грозозащитаПри установки камер на улице важно помнить, что при ударе молнии наведенныйвысоковольтный импульс может повредить и IP-камеру, и коммутатор. Для защитыот этого необходимо устанавливать устройства грозозащиты на обоих концах линии.

Некоторые коммутаторы имеют встроенную грозозащиту. В этом случае устройствогрозозащиты нужно устанавливать только на стороне камеры.



@pV]eUZa VZfdecWcYbhs gcl_h YcfghdUРазобравшись с характеристиками коммутаторов, поговорим о беспроводных точкахдоступа. Прежде всего нас будут интересовать параметры, влияющие на скоростьпередачи и радиус покрытия сети.

Стандарты Wi-FiМаксимальная скорость передачи зависит от стандарта, в котором работаютбеспроводные устройства. В настоящее время наиболее распространены тристандарта Wi-Fi:

Несмотря на довольно широкую популярность стандарта 802.11n, большинствокамер работает в стандарте 802.11g, поэтому в большинстве случаев следуеториентироваться на максимальную скорость 50Мбит/с. Следует помнить, что этаскорость приходится не на каждую камеру, а будет делиться между всемиподключенными камерами.

Также следует отметить, что многие производители Wi-Fi-оборудования за счетвнутренних технологий добиваются более высоких скоростей, чем указаны в


грозозащиты

Таблица: Стандарты Wi-Fi

MgUbYUeg M_cecfgq

802.11b До 11 Мбит/с

802.11g До 54 Мбит/c (до 108 Мбит/сек с технологией MIMO)

802.11n До 600 Мбит/c


Устройствогрозозащиты с

заземлением

Устройствогрозозащиты с

заземлением


130 A`UWU 6: MZgq

стандартах. Однако данные скорости достижимы только при использованииоборудования данного производителя как на передающей, так и на принимающейстороне.

Мощность передатчикаОт данного показателя зависит как радиус покрытия, так и в конечном итоге скоростьпередачи данных. Чаще всего уровень мощности передатчика измеряется не в ваттах,а в децибелах – dBM. Мощность типичной точки доступа составляет около 20 dBM.

Коэффициент усиления антенныПомимо мощности передатчика, большую роль играет коэффициент усиленияантенны, который измеряется в изотропных децибелах dBi. Данный показательопределяет, насколько мощность излучения от данной антенны в определенномнаправлении больше, чем мощность излучения от изотропной антенны.

Изотропным излучателем называют воображаемую антенну, которая излучаетво всех направлениях одинаково.

Стандартная антенна типового роутера имеет коэффициент усиления 3 - 4dBi.Внешние направленные антенны, позволяющие устанавливать соединение нарасстоянии полукилометра в прямой видимости, имеют коэффициент усиления 10dBiи более.

Диаграмма направленности антенныАнтенны излучают энергию в разных направлениях неравномерно. Графическоепредставление зависимости коэффициента усиления антенны от направленияназывается диаграммой направленности.

Рис. 6-38:Диаграмма

направленностиантенны

Основной лепесток

Боковые лепестки

Обратный лепесток



Обычно чем уже основной лепесток диаграммы, тем выше коэффициент усиленияантенны.

Количество антеннВ зависимости от используемой технологии, применение нескольких антеннпозволяет либо улучшить устойчивость соединения, либо за счет разнесения каналовувеличить скорость.

Подробнее о настройке Wi-Fi в разделе «Шпаргалки» на странице 187.

Шифрование WEP, WPA, WPA2Для того чтобы к беспроводной сети не смог подключиться посторонний, существуютразличные алгоритмы шифрования: WEP, WPA, WPA2. Наиболее защищеннымиявляются последние два алгоритма. Большинство современных Wi-Fi-устройствподдерживают их.

Другие возможностиКак мы уже говорили, иногда точка доступа имеет функции маршрутизатора.Поэтому она может обладать сетевыми функциями, такими как DHCP, VLAN, VPN,IGMP. Что эти функции собой представляют, мы рассматривали в разделе «Выбираемкоммутатор».


@ rgc^ X`UWZ:� Видеонаблюдение в квартире

� Система IP-наблюдения в доме

� Наблюдение за парковкой многоквартирного дома

� Система IP-видеонаблюдения в супермаркете

� Наблюдение в торговом центре

� Организация периметральной системы IP-видеонаблюдения

� Система видеонаблюдения в банке

� Единая система видеонаблюдения для сети ресторанов

Итак, мы подробно рассмотрели каждый компонент системы IP-видеонаблюдения,разобрались с их устройством и их функциональными возможностями. Теперь самоевремя поговорить о том, как из отдельных компонентов нам построить хорошоработающую систему.

Каждая система имеет свои ключевые особенности. Так, например, для домашнеговидеонаблюдения интересна возможность доступа к камерам через Интернет. Дляпериметров важен выбор сетевого оборудования для организации связи по оптике.Для торговых центров с большим количеством камер необходимо продуматьотказоустойчивую топологию сети и функциональность пунктов видеомониторинга.

В этой главе мы рассмотрим различные схемы построения систем, и делать мы этобудем, как всегда, на примерах.

A`UWU 7Ke]aZep f]fgZaIP-W]YZcbUV`sYZb]t


IP-bUV`sYZb]Z W _WUeg]eZ 133

Хотим обратить ваше внимание на то, что мы не будем давать рекомендации поконкретным моделям. Технологии IP-видеонаблюдения развиваются очень быстро.Сегодня камеры одного производителя являются наилучшим выбором для той илииной задачи, а завтра - уже совсем другого. Мы сосредоточимся лишь на определенииключевых параметров. Выбор же конкретных моделей придется делатьсамостоятельно.

IP-bUV`sYZb]Z W _WUeg]eZНачнем построение систем IP-видеонаблюдения с самого простого варианта – сорганизации видеонаблюдения в квартире.

EUYUlUНеобходимо следить за квартирой во время отсутствия хозяев.

LZmZb]ZВ нашем варианте проникновение в квартиру возможно либо через входную дверь,либо через балкон. Поэтому для надежной защиты от нам понадобятся две камеры.Прежде чем их установить, нужно определиться, каким образом мы будем передаватьсигнал с камер для просмотра и записи. Обычно довольно проблематично тянутьдополнительные провода в квартире с выполненной отделкой. Поэтому наиболееоптимальным решением будет использование беспроводных камер Wi-Fi. В этомслучае единственные провода, которые нам понадобятся – это провода для питанияот ближайшей розетки.

Следующий вопрос – это организация видеозаписи. Как правило, слишком дорогоприобретать отдельный регистратор или сервер для двух камер. Если отказаться отрегистратора, то у нас останутся следующие варианты:

� Записывать на встроенную флеш-карту камеры

� Записывать на домашний компьютер. Нужно помнить, что в этом случае нашкомпьютер должен быть включен и днем и ночью.

� Записывать на удаленный сервер третьей компании (SaaS). Некоторыекомпании предлагают видеозапись как услугу. То есть они предоставляют своисервера для ведения удаленной записи IP-камер через Интернет.Подробнее о SaaS в разделе «Видеозапись» на странице 187.


134 A`UWU 7: Ke]aZep f]fgZa IP-W]YZcbUV`sYZb]t

Самый простой вариант – это запись на флеш-карту камеры. Но здесь важнопонимать, что если злоумышленник обнаружит камеры, то он либо уничтожит их,либо заберет с собой вместе с записями. Чтобы необходимые кадры не былипотеряны, можно предложить, например, такой вариант: настроить на камереотправку тревожных сообщений по электронной почте каждые 5 секунд. В этомслучае при срабатывании детектора движения на почту нам будут приходитьотдельные кадры. Теперь даже в случае кражи камер, ряд необходимых кадров у насбудет сохранен.

Есть еще один важный момент: камера детектирует любое движение в кадре, включаявас самих, когда вы ходите по дому. И для того чтобы она не отправляла на почтусотни сообщений с вашим же портретом, можно сделать следующее:

� Физически отключать камеры, то есть снимать с них питание, когда мы дома.

� Настроить расписание, определяющее, когда камера должна записывать, акогда нет. Эта функция есть не во всех камерах.

JVcehYcWUb]ZИтак, для построения системы нам понадобится следующее оборудование.

Рис. 7-1:Система видео-

наблюдения вквартире

Домашний Wi-Fi роутер


IP-bUV`sYZb]Z W _WUeg]eZ 135

Bcdc`b]gZ`qbpZ Wc\ac[bcfg]Можно настроить систему таким образом, чтобы мы могли подключаться к камерамудаленно, через Интернет, и просматривать текущую ситуацию. Для этого Wi-Fi-роутер должен обладать двумя функциями, которые, кстати говоря, есть практическиво всех современных роутерах:

1. NAT для преобразование сетевых адресов;

2. DDNS-служба, которая преобразует динамический IP-адрес в неизменноедоменное имя.

Ofgec^fgWc Gc`-Wc G`slZWpZ dUeUaZgep ] _caaZbgUe]]

IP-Камеры 2 • Камера со встроенным интерфейсом WiFi• Чтобы система не получилась слишком дорогой,

остановимся на разрешении от 640х480 до1Мпикселя, с матрицей CMOS. Помните, чторазрешение камеры не всегда говорит о еекачестве. Прежде чем приобретать камеру,попробуйте посмотреть картинку с нее.

• Камера должна иметь встроенный масочныйдетектор движения с настраиваемойчувствительностью.

• Камера должна уметь вести запись на Flash-картупо событиям.

В настоящее время большинство камер обладаетданным функционалом и найти подходящую модельне составит труда

Беспроводнаяточка доступа

1 Для нашего случая подойдет любая точка доступаWi-Fi.

Компьютер 1 Настройка и просмотр архивов осуществляется слюбого из компьютеров через веб-браузер.



Подробнее о том, как работает NAT и DDNS в разделе «Сетевое оборудование» настраницах 118 - 120.

IP-W]YZcbUV`sYZb]Z W YcaZСледующим вариантом, который мы рассмотрим, будет система IP-видеонаблюдениядля загородного дома. Эта система по функционалу похожа на предыдущий примерза тем исключением, что для охраны дома нам потребуется объединить существеннобольше камер.

EUYUlUНеобходимо вести круглосуточное наблюдение за внутренними помещениями дома,а также за прилегающей территорией. Поста видеонаблюдения нет. Система должна

Рис. 7-2:Удаленное

подключение кдомашней

системе видео-наблюдения


Удаленный компьютер

Компьютер


IP-W]YZcbUV`sYZb]Z W YcaZ 137

работать автономно – записывать видео при появлении движения в кадре и хранитьзаписи две недели. Доступ к «живому» видео будет осуществляться с домашнегокомпьютера, а также удаленно через Интернет.

LZmZb]ZДля защиты дома нам понадобится 5 уличных и 9 внутренних камер. Для того чтобыне нарушать дизайн интерьера, в качестве внутренних камер мы выберемминиатюрные купола.

Важно понимать, что, с одной стороны, чем камера миниатюрнее, тем онаменьше нарушает дизайн интерьера, а с другой - чем миниатюрнее объективкамеры, тем сложнее получить качественную картинку.

Все наши камеры будут иметь разрешение 1 мегапиксель. На улице будут установленыкорпусные камеры в гермокожухах.

Теперь определимся с тем, как мы будет подключать камеры к центральномуоборудованию – по проводам или через Wi-Fi. Сравним эти варианты между собой:

KecWcYbcZ dcY_`slZb]Z Wi-Fi

Плюсы Мы можем подключатькамеры любогоразрешения и в любомколичестве.

Можно установить камеры практически влюбом месте независимо от того, есть литам закладные или нет.

За счет отсутствия кабелей мы можемсущественно сэкономить на монтаже.

Минусы Необходимы закладные.Поэтому если чистоваяотделка в помещенияхдома уже выполнена, тоиспользовать проводноеподключение не всегдавозможно.

Обычно соединение Wi-Fi не позволяетпередавать данные с суммарнойскоростью более 20Мбит/с. В нашемслучае, если разделить 20Мбит между 9-ювнутренними камерами, то максимальновозможный поток с камеры будет врайоне 1-2Мбит/с. Нам же для получениякачественного мегапиксельного видеонеобходима пропускная способность4-6 Мбит.



Допустим, что в нашем доме отделка еще не выполнена и мы можем проложить витуюпару. Поэтому выбираем вариант проводного подключения. Структура нашейсистемы будет выглядеть следующим образом:

Как мы видим, центральным элементом будет являться коммутатор. К немуподключаются камеры и сервер. Также в доме будет установлен Wi-Fi-роутер дляподключения ноутбука и выхода в Интернет. Определим ключевые характеристикикоммутатора.

Количество портов. У нас 14 камер, сервер и роутер, то есть 16 устройств. Можнопоставить 16-портовый свитч, но обычно свитчи устанавливаются с учетом будущихрасширений. Поэтому мы выберем 24-портовый вариант.

Пропускная способность. Порты для подключения камер могут быть 100Мбит/с,однако порт, к которому подключен сервер, должен быть гигабитным. Камеры сразрешением 1 мегапиксель будут формировать поток 4-6 Мбит/с. Поэтому общий


наблюдения вчастном доме

Удаленный компьютер


Компьютер

Сервер видеозаписи




поток будет равен 14 * 6 = 84Мбит/с. Если учесть то, что пропускную способностьнужно рассчитывать минимум с 30%-ным запасом, то 100Мбит/с для данного потокабудет недостаточно.

PoE. Все внутренние камеры мы будем запитывать от коммутатора, поэтому ондолжен иметь поддержку PoE. Внешние камеры можно было бы также запитать откоммутатора, но в этом нет большого смысла, так как нам в любом случае придетсявести питание для обогрева кожуха. Поэтому запитаем уличные камеры вместе скожухами.

Теперь разберем вопрос организации видеозаписи.

В качестве устройств видеорегистрации мы поставим сервер с соответствующимпрограммным обеспечением. Для того чтобы определить необходимуюпроизводительность сервера мы связываемся с разработчиками программногообеспечения видеозаписи, сообщаем им модели камер и их количество. В ответ мыдолжны получить требования к аппаратному обеспечению сервера, а такжеподтверждение того, что данные модели камер поддерживаются программой.Важным моментом является степень интеграции IP-камеры. Мы сможем существенносэкономить на «железе», если ПО поддерживает детектор движения, работающий настороне камеры.

Мы рассматривали этот вопрос в разделе «Поддерживаемые камеры» на странице 70.

Помимо мощности, нам нужно знать необходимый объем дисков. Для этогопереводим единицы измерения потока из мегабит в мегабайты, умножаем полученноечисло на количество камер и на время хранения архива:

6 Мбит/с / 8 * 14 * 3600 * 24 * 14 = 12 700 800 Мбайт или12,7Тб.

Учитывая то, что камеры будут записываться не постоянно, а по детектору движения,поделим 12,7 ориентировочно на два. То есть нам необходимо будет 6,35 Тб. Чтобыиметь некоторый запас, установим 8 Тб – 4 диска по 2 Тб каждый.

Функциональные возможности программного обеспечения мы рассматривать небудем, так как этот вопрос очень индивидуален. Скажем только, что для домашнейсистемы видеонаблюдения большую роль играют возможности удаленногомониторинга, а именно, такие функции, как автоматическая отправка тревожныхкадров по eMail, отправка SMS-сообщений, возможность перекодирования потокадля работы через низкоскоростные соединения.



Что же касается требований к Wi-Fi-роутеру, то они буду такие же как и в случае ссистемой видеонаблюдения в квартире. То есть важными для нас являются функцииDDNS и NAT, которые позволяют подключаться к серверу через Интернет.

Bcdc`b]gZ`qbpZ Wc\ac[bcfg]Часто так бывает, что загородный дом невозможно подключить к интернету, однаковозможность удаленного просмотра все-таки требуется. В этом случае можноиспользовать GSM. Вместо нашего роутера мы подключаем к серверу GSM-модем, итеперь сервер сможет отправлять нам на eMail тревожные сообщения. Если же мыхотим подключаться к серверу через Интернет для того, чтобы, скажем, просмотретьвидеоархив, на сервере должна быть настроена функция DDNS. Помимо этого, важнопонимать, что скорость соединения через сотовые сети в десятки или даже сотни разниже стандартных каналов фиксированной связи.


IP-камеравнутренняя

9 • Купольная камера• 1 Мпиксель с матрицей CMOS.• Поддержка PoE

IP-камерауличная

5 • корпусная камера день-ночь• 1 Мпиксель, желательно с матрицей CCD.• Желательно наличие функции шумоподавления

3DNR

Устройствовидеозаписи

1 • Видеосервер с ПО• 4 диска 2Тб

Коммутатор 1 • 24 порта• Минимум 1 порт 1 Гбит/с• Поддержка PoE


1 Для нашего случая подойдет любая точка доступа Wi-Fi с функциями DDNS и NAT.

Компьютер 1 Настройка и просмотр архивов осуществляется слюбого из компьютеров через веб-браузер.



� Для технологии GPRS/EDGE максимальная скорость передачи составляет 256Кбит/сек

� Технология 3G (HSDPA/UMTS) позволяет передавать данные с максимальнойскоростью 7,2Мбит/сек.

Это максимальные значения, определяемые используемой технологией. В реальныхже условиях скорости будут намного ниже. Во-первых, влияют внешние факторы:помехи, стабильность сигнала и тому подобные. Чем хуже сигнал, тем ниже скорость.Во-вторых, если мы хотим получить видео с сервера, который подключен к Интернетучерез GSM-модем, то нас интересует не скорость приема, а скорость передачи данных.Скорость же передачи данных сама по себе в несколько раз ниже скорости на прием.

Таким образом, в реальных условиях скорость передачи видео в сеть прииспользовании GPRS/EDGE редко будет превышать 50кбит/с, а прииспользовании технологии HSDPA/UMTS - 500 Кбит/с.

Для того чтобы работать с видеоданными в таких условиях нам необходим поток сразрешением не более 640 х 480. Для этого сервер должен иметь функциюперекодирования видео из мегапиксельного формата в формат с более низкимразрешением и более высоким коэффициентом сжатия.

Рис. 7-4:Удаленное

подключение ксистеме видео-

наблюдениячерез GSM Удаленный компьютер


Сервервидеозаписи

VPN-туннель



Если сервер не имеет возможности перекодирования, то можно попробоватьподключиться не к нему, а напрямую к камерам. Большинство современных IP-камеримеет функцию двойного потока. То есть один поток может быть мегапиксельнымдля записи, а второй – 640 х 480 - как раз для передачи по низкоскоростным сетям.Для того чтобы подключиться к камерам, нам на сервере, который в нашем случаебудет играть роль маршрутизатора, нужно будет настроить VPN-соединение.

В этом случае мы организуем VPN-соединение и входим в нашу сетьвидеонаблюдения точно так же, как если бы мы находились дома.

На рынке предлагаются программы, которые позволяют создавать VPNсоединения, не требуя проведения настроек VPN и маршрутизации. Такиепрограммы создают соединения почти автоматически и могут существеннооблегчить жизнь начинающему системному администратору.

IUV`sYZb]Z \U YWceca ] dUe_cW_c^ abcXc_WUeg]ebcXcYcaU

Разберем еще один интересный вариант системы видеонаблюдения в доме. Только наэтот раз у нас не коттедж, а большой многоквартирный дом с прилегающейтерриторией, на которой расположена парковка и детская площадка.

EUYUlUНеобходимо следить за парковкой и детской площадкой. Живое видео с камернаблюдения должно быть доступно для всех жильцов дома.

LZmZb]ZВ данном примере нам необходимо подключить десять уличных мегапиксельных IP-камер. Камеры стандартные корпусные установлены в гермокожуха и подключены кцентральному коммутатору. К этому же коммутатору подключен сервер, которыйведет запись всех видеопотоков. Эта часть стандартна. Наиболее же интересная частьданной системы – это организация доступа к живому видео с камер для всех жильцов.И здесь речь пойдет о мультикаст-трансляции.

Как мы помним из теории, при трансляции в режиме мультикаст, камера передаетпоток не конкретному клиенту, а на специальный мультикаст-адрес. А клиент, если


IUV`sYZb]Z \U YWceca ] dUe_cW_c^ abcXc_WUeg]ebcXc YcaU 143

захочет посмотреть видео, должен будет «подписаться» на этот поток, отправив сосвоего компьютера определенный запрос.

Подробнее о мултикасте в разделе «Как устроена сеть» на странице 104.

Управляет «подписками» и раздает потоки клиентам мультикаст-маршрутизатор.Поэтому в роли центрального коммутатора будет выступать не просто обычныйсвитч, а маршрутизирующий коммутатор с функцией IGMP. Схема подключениябудет выглядеть следующим образом.

Итак, камеры передают потоки на мультикаст-маршрутизатор. Поток передается нена IP-адрес получателя, а на Multicas-адрес, например на 224.10.0.10. Каждаякамера передает свой поток на свой Multicas-адрес.


наблюдения вмногоквартирн

ом доме

Мультикаст-маршрутизатор

Коммутаторы


Компьютеры жильцов

Сеть интернет-провайдера



Обратите внимание на возможности камеры и сервера записи. Может лисервер принимать Multicast-поток с камер. Если нет, то может ли камераодновременно давать Multicast-поток для жильцов и Unicast для сервера.

Жители дома должны иметь доступ к нашему мультикаст-маршрутизатору. Для этогонам необходимо будет договориться с интернет-провайдером, чтобы подключитьсяк локальной сети дома. После того как подключение состоялось, клиент сможетсмотреть наши камеры с помощью программы для просмотра IP-телевидения,например с помощью программы VLC Media Player. Для этого необходимо в поле«Открыть URL» указать мультикаст-адрес нужной нам камеры вместе с номеромпорта, например udp://@ 224.10.0.10:5004. Конечно, для удобства работыможно оформить данные адреса в виде закладок либо плей-листа, либо, например,сделать специальную web-страничку, через которую будут транслироваться потоки.


IP-Камерыуличные

10 • Корпусная камера день-ночь• 1Мпиксель, желательно с матрицей CCD.• Желательно наличие функции

шумоподавления 3DNR• Поддержка Multicast

Важно! Охранные IP-камеры редко используютсяв режиме Multicast. Даже если камераподдерживает Multicast, мы рекомендуемпредварительно протестировать ее, потому что невсегда камеры в этом режиме работают так, кактребуется.



Коммутатор вроли мультикаст-маршрутизатора

1 • 16 портов• Минимум 2 порта 1Гбит/с• Поддержка IGMP

Коммутаторыпровайдера

Коммутаторы, связывающие мультикаст-маршрутизатор с компьютерами клиентов,должны иметь поддержку IGMP-snooping.


IUV`sYZb]Z \U YWceca ] dUe_cW_c^ abcXc_WUeg]ebcXc YcaU 145

Bcdc`b]gZ`qbpZ Wc\ac[bcfg]Если Интернет-провайдер предоставляет в доме услуги цифрового телевидения, томожно попробовать подключить наши камеры как дополнительные цифровыеканалы. Цифровое телевидение – это та же самая multicast-трансляция с точно такимже мультикаст-маршрутизатором и программами для просмотра.


системы видео-наблюдения

через каналыцифрового

телевиденияМультикаст-маршрутизатор

провайдера



Компьютеры жильцов

Сеть интернет-провайдера


Мультикаст-сервер провайдера



Поэтому вместо настройки своего мультикаст-маршрутизатора мы можемпопробовать договориться с провайдером и направить потоки с наших камер на егомаршрутизатор или мультикаст-сервер. В этом случае пользователь, открыв списокцифровых каналов, увидит в их числе наши камеры. В таком случае схемаподключения будет выглядеть немного по-другому.

MhdZeaUe_ZgСледующим нашим примером будет система IP-видеоанблюедния в супермаркете.

EUYUlUНеобходимо вести наблюдение за торговыми площадями, кассами, парковкой иприлегающей территорией. Видеоархив должен храниться в течение 7 дней.Необходимо организовать пост оперативного наблюдения для одного охранника.

LZmZb]ZДля выполнения задачи нам понадобятся следующие камеры:

� 8 уличных камер

� 20 внутренних камер для наблюдения за торговыми площадями

� 35 внутренних камер для наблюдения за кассами

� 6 скоростных поворотных купольных камер

Подключаться камеры будут к 3 коммутаторам, установленным в разных частяхздания. Структура подключения в этом случае выглядит так:

Каждая группа камер подключена к «своему» коммутатору, который, в свою очередь,подключен к «своему» серверу. Каждая из этих трех связок – камера, коммутатор,сервер - не влияет друг на друга и может работать автономно. Мы выбрали такуюструктуру, чтобы обеспечить отказоустойчивость системы. В случае неполадок водной группе остальные группы камер будут продолжать записываться.


MhdZeaUe_Zg 147

Таким образом, вопрос записи решен. Теперь видеоданные нужно вывести на рабочееместо поста наблюдения. Для этого организуем отдельную независимую сеть. Мыподключаем второй сетевой порт сервера к отдельному гигабитному коммутатору итранслируем через него потоки на рабочую станцию оператора.

Здесь у вас может появиться вопрос: а нельзя ли было подключить рабочую станциюк одному из трех основных коммутаторов? Ответ: можно, если у этих коммутаторовесть свободные гигабитные порты.

Вообще такая схема подключения привлекательна своей простотой. Во-первых, здесьлегче считать необходимую пропускную способность, так как потоки на запись и наотображение разделены. А во-вторых, легче обеспечить необходимый уровень


наблюдения всупермаркете



Серверы видеозаписи

Рабочая станция оператора



безопасности: не нужно разделять сети и с помощью VLAN, так как они и такфизически разделены сервером.

Теперь перейдем к организации поста наблюдения. Постоянно работать с системойвидеонаблюдения будет один сотрудник охраны. Он должен оценивать оперативнуюобстановку, а также следить за действиями подозрительных посетителей. Для этогосистема должна обеспечивать:

� Воспроизведение «живого» видео со скоростью 25 к/с

� Удобную навигацию, переключение между камерами, для возможности«следования» за перемещениями посетителей

� Удобное управление PTZ-камерами

Разберем каждый из пунктов отдельно.

Реалтайм-отображение. Для того чтобы потоки отображались в реальном временинеобходимо, чтобы, во-первых, камеры могли передавать поток со скоростью 25 к/с.Обычно с такой скоростью могут работать камеры с разрешением не более 2мегапикселей, передающие поток через RTP-протокол в потоковых форматах MPEG4или H.264.

Во-вторых, вычислительной мощности рабочей станции должно быть достаточнодля декодирования необходимого количества камер. Здесь самое время определиться,сколько камер нам нужно будет выводить на мониторы. На посту наблюденияустановим три монитора:

� Обзорный монитор – 9 камер, дающих обзор ситуации в определенном секторе

� Оперативный монитор – от одной до 4-х камер. На этот монитор крупнымпланом выводятся камеры для ведения подозрительных посетителей.

� Монитор с интерактивным планом объекта.

Рис. 7-8:Подключениемониторов к

рабочейстанции

оператора

Обзорный монитор Оперативный монитор Планы объекта


MhdZeaUe_Zg 149

Устанавливать большее количество мониторов и выводить больше камер не будетиметь смысла, так как один человек все равно не сможет охватить вниманием более15 - 20 камер. Вместо этого лучше продумать механизмы удобного переключениямежду камерами или группами камер для отслеживания различных ситуаций.

В нашем случае все три монитора можно подключить к одной мощной рабочейстанции. Конфигурацию рабочей станции необходимо согласовать с разработчикомпрограммного обеспечения, сообщив ему количество и параметры выводимыхпотоков.

Следующий пункт - удобная навигация. Для того чтобы охранник мог оперативнопереключаться между разными камерами, необходимо обратить внимание наэргономику программного обеспечения, а также на наличие таких функций, как,например, возможность логической группировки камер и возможность задаватьпроизвольные размеры мультиэкранам и комбинировать камеры в панорамы.

Удобное управление PTZ-камерами. Здесь следует помнить, что, в отличие отаналоговых систем, при передаче видео по сети всегда существует задержка. То естьмежду моментом, когда мы махнули рукой перед камерой и когда взмах отобразилсяна экране компьютера, может пройти от нескольких десятков миллисекунд донескольких секунд. Эта задержка не играет большой роли при работе состационарными камерами. Однако в случае с поворотными камерами большиезадержки могут сделать работу совершенно невыносимой.

Общее время задержки формируется из нескольких частей:

� Кодирование видоепотока на камере. Кодирование занимает несколькомиллисекунд и не сильно влияет на окончательный результат.

� Передача по сети. Если сеть работает нормально и потерь пакетов непроисходит, передача данных также занимает миллисекунды. Наиболееоптимальным протоколом с точки зрения временных задержек является UDP.В отличие от TCP, он позволяет передавать данные, не тратя время на открытиесессии и подтверждение доставки пакетов.

� Декодирование потока на рабочей станции. Наибольшее влияние на задержкуоказывает именно процесс декодирования. Поэтому, чтобы обеспечитьмаксимально комфортную работу с PTZ камерами, необходимо использоватьмаксимально производительный компьютер либо декодировать PTZ-камеры спомощью отдельных аппаратных декодеров.



Помимо вопросов, связанных с задержкой, необходимо обратить внимание навозможность подключения пропорционального джойстика либо на удобствоуправления камерой с помощью мышки.


IP-Камеравнутренняя(торговаяплощадь)

20 • Купольная камера• 1 мегапиксель.• Поддержка PoE

IP-Камеравнутренняя(кассы)

35 • Корпусная камера• 1 мегапиксель.• Поддержка PoE

IP-КамераPTZ

6 Скоростная поворотная купольная IP-камера

IP-Камерауличная

8 • корпусная камера день-ночь• 1 мегапиксель желательно с матрицей CCD.• Желательно наличие функции шумоподавления

3DNR



Коммутатор24 порта

3 • 24 порта• Минимум 1 порт 1 Гбит/с• Поддержка PoE

Коммутатор 8портов

1 • 8 портов 1 Гбит/с

Рабочаястанция

1 Мощный компьютер с возможностью подключениятрех мониторов.


MhdZeaUe_Zg 151

Bcdc`b]gZ`qbpZ Wc\ac[bcfg]В качестве дополнения в торговом зале можно установить несколько большихмониторов и вывести на них изображение от несколько камер для того, чтобыпосетители могли видеть, что за всеми их действиями ведется слежение. Для этогонам понадобятся декодеры, которые будут получать видеопоток либо от камер, либоот серверов и выводить его на экран. Схема подключения в этом случае будетвыглядеть так:


наблюдения сдополни-

тельнымидекодерами




Рабочая станция оператора

Мониторы вторговом зале

Декодеры



В общем случае декодер можно настроить с помощью его веб-интерфейса иопределить, какой поток ему следует декодировать. Если же центральноепрограммное обеспечение поддерживает функцию управления декодерами, то вместожесткой привязки конкретной камеры к конкретному монитору можно выводить намониторы любые камеры по желанию, либо, например, настроить автоматическоелистание группы камер.

@ gceXcWca kZbgeZТорговый центр представляет для нас особый интерес. Обычно количествоустанавливаемых здесь камер измеряется сотнями. Поэтому если мы решили строитьсистему видеонаблюдения на основе IP-технологий, то особое внимание следуетуделить грамотному построению сетевой инфраструктуры.

EUYUlUВ торговом центре планируется установить суммарно 250 камер. Записи необходимовести с глубиной архива 14 дней. Также необходимо организовать пост наблюдения,где будут работать 6 человек.

LZmZb]ZНачнем, как всегда, с вопроса подключения камер. Внутренние IP-камеры удобнеевсего запитывать непосредственно от коммутаторов по PoE. Поэтому установим 24-канальные PoE-коммутаторы в различных частях здания и подключим к ним всенаши камеры. Далее наши распределенные по зданию свитчи необходимообъединить. Здесь может быть сразу несколько вариантов. Например, соединить всепериферийные свитчи с одним мощным центральным коммутатором по типу«звезда». Это наиболее распространенная топология, так как она проста в расчетах инастройке.


@ gceXcWca kZbgeZ 153

Второй вариант – это последовательное соединение коммутаторов в линию. Взависимости от того, какие коммутаторы будем между собой соединять, у насполучится либо дерево, либо кольцо.

Здесь с вопросом расчета пропускной способности дело обстоит несколько сложнее,чем в предыдущем варианте со «звездой». Объединяя коммутаторы в линию, нужнопомнить, что каждый последующий коммутатор будет через свой порт передавать нетолько потоки от своих камер, но и потоки всех остальных коммутаторов,подключенных далее по цепи.

Рис. 7-10:Сетевая

топология«Звезда»

Рис. 7-11:Сетевые

топологии«Кольцо» и

«Дерево»



Кольцо

Дерево



В нашем случае при объединении всего пяти коммутаторов, к каждому из которыхподключены 24 камеры, последнему коммутатору в цепи придется через один свойпорт передавать поток от всех 120 камер (24 х 5). Камера транслирует видео соскоростью 6 Мбит/с, поэтому общий поток будет 6 х 120 = 720 Мбит/с, чтоявляется большим потоком даже для гигабитного порта.

Так как у нас не 120 камер, а 250, мы не будем экспериментировать с древовиднымии кольцевыми структурами, и выберем понятную топологию с типа «звезда». В этомслучае наша система будет выглядеть следующим образом:

Периферийные коммутаторы связаны с центральным через гигабитные порты. Черезкаждый из этих портов передается поток от 24 камер, то есть 24 х 6 =144Мбит/с.Здесь ограничителем может выступать лишь общая пропускная способностькоммутирующей матрицы. В нашем примере общий поток, проходящий черезцентральный коммутатор, составит не более 2 Гбит. (240 камер х 6 Мбит/с =1440 Мбит/с плюс потоки от серверов на станции наблюдения).

Рис. 7-12:Последова-

тельноесоединение

коммутаторов

Центральный коммутатор

24 камеры 24 камеры 24 камеры

720 Мбит/с



Здесь у вас, скорее всего, возникнет вопрос, касающийся отказоустойчивостьсистемы. Узким местом в нашем случае является мощный центральный коммутатор.В случае выхода его из строя вся сеть перестанет работать, то есть серверы не будутзаписывать, а у операторов на мониторах пропадет видео.

Для того чтобы застраховать систему от подобных рисков вместо одногоцентрального свитча необходимо установить пару идентичных свитчей, которыебудут дублировать друг друга. В этом случае схема подключения будет выглядеть так:


наблюдения вторговом

центре

Рабочие станцииоператоров



Коммутаторы Коммутаторы



Как видно на схеме, в пару к основному свитчу устанавливается еще один резервныйи дублирует соединения с периферией. То есть каждый периферийный свитч теперьсвязан не с одним, а с двумя центральными коммутаторами. Если один из них выйдетиз строя, поток будет передан через второй.

Однако если мы приглядимся к данной схеме, то увидим, что при таком подключенииобразуется петля. А мы помним, что топология Ethernet не должна иметь петель,потому как через петли пакеты будут передаваться по кругу, вызываяшироковещательный шторм.

Поэтому, для того чтобы данная схема работала, необходимо использоватькоммутаторы с функцией защиты от петель STP (RSTP, MSTP).

Рис. 7-14:Дублирование

центральныхкоммутаторов

Рис. 7-15:Передачашироко-

вещательногоIP-пакета

междукоммутаторам

и по кругу

Центральные коммутаторы

Дублированиелиний связи

Рабочее место


IP-пакет



Подробнее в разделе «Защита от петель» на странице 120.

Итак, с сетью мы определились – будем строить систему по типу «звезда» сдублированием центральных коммутаторов.

Остались вопросы организации записи и отображения. Запись мы будем вести насерверы по 16 камер на каждый, то есть на 16 серверов. На посту наблюденияустановим 6 рабочих станций, к каждой из которых подключим по два монитора. Наодин монитор выводится до 16 камер, а на второй интерактивный графический планобъекта. Наша итоговая схема примет такой вид:


наблюдения вторговом

центре.Итоговая

схема.

Рабочие станцииоператоров


Центральныекоммутаторы

Коммутаторы Коммутаторы



IU dZe]aZgeZТеперь от торгового центра с большим количеством камер перейдем к совершеннодругому типу объектов – к периметру. Особенность системы IP-видеонаблюдения напериметре заключается в том, что камеры распределены по большой территории и из-за больших расстояний просто так подключить их к центральному коммутатору неудастся. Для того чтобы организовать соответствующие каналы передачи данных,потребуется дополнительное оборудование. Вторым важным моментом являетсяаккуратный выбор самих IP-камер. Итак, разберем данные вопросы на примеренебольшого периметра.


IP-Камера 220 • Купольная камера• 1 мегапиксель.• Поддержка PoE

IP-Камерыуличная

20 • корпусная камера день-ночь• 1 мегапиксель, желательно с матрицей CCD.• Желательно наличие функции шумоподавления

3DNR


16 • Видеосервер с ПО• 6 дисков 2 Тб• RAID 5• 2 порта 1 Гбит/с

Коммутатор24 порта

11 • 24 порта• 2 порта 1 Гбит/с• Поддержка PoE


2 • 48 портов 1 Гбит/с• Поддержка функций STP (RSTP, MSTP)• Поддержка функций DHCP


6 • Мощный компьютер с возможностьюподключения двух мониторов

• 2 порта 1Гбит/с


IU dZe]aZgeZ 159

EUYUlUИмеется периметр длиной 2 км. Камеры необходимо установить через каждые 70метров. На посту наблюдения будет работать один охранник, который постоянноследит за десятью наиболее важными камерам. В случае срабатывания извещателяон должен автоматически получить изображение соответствующего участка.

LZmZb]ZПрежде всего разберем вопрос построения сети.

СетьНаиболее протяженная линия периметра – это сторона «А». Ее длина составляет 700метров. Учитывая то, что камеры устанавливаются через каждые 70 метров,суммарно на этой стороне будет 11 камер.

Мы помним, что максимальная протяженность UTP-кабеля от камеры докоммутатора не может превышать 100 метров. Поэтому мы будем ставить по одномупростейшему коммутатору в гермокоробку рядом с каждой камерой.

Рис. 7-17:Система видео-наблюдения на

периметреПост наблюдения и серверная

Камеры установлены вдоль ограждениячерез каждые 70 метров



Подключать коммутаторы будем последовательно друг через друга. Объединив такимобразом 5 камер, мы подключаем нашу линию к группирующему свитчу, которыйсоединяется с центральным коммутатором по оптике.

Таким же образом подключим 5 камер, расположенных справа от группирующегооптического свитча.

Теперь ответим на часто встречающиеся вопросы.

Почему бы не протянуть оптику непосредственно до каждой камеры?

Во-первых, это будет существенно дороже, так как оптические коммутаторы и медиа-конвертеры могут быть в десятки раз дороже простых свитчей, работающих по UTP.Помимо этого, создание большого количества оптических соединений сложно с точкизрения монтажа.

А можно поставить не 5 свитчей в линию, а, скажем, 10. Или 20?

Последовательно можно соединить довольно много свитчей. Главное ограничение –это пропускная способность. Простые коммутаторы, которые мы ставим рядом скаждой камерой, работают на скорости 100 Мбит/с. При этом последний свитч вцепочке через свой порт передает в нашем случае 5 камер х 6 Мбитс/с = 30 Мбит/с. Мыможем увеличить количество свитчей, скажем, до десяти, то есть до потока 60 Мбит/сна крайнем свитче. Понятно, что 20 камер по одной линии передать уже не удастся.

При работе на периметре особое внимание необходимо обратить на качествокабелей и качество их укладки. При использовании некачественного кабеля,размещение его в вместе с кабелями, вызывающими помехи, а также


камер

Пост наблюдения и серверная

Группирующийкоммутатор

Промежуточные коммутаторы

Оптическаялиния


IU dZe]aZgeZ 161

небрежной кроссировке можно столкнуться с отсутствием соединения илисоединением на скорости 10Мбит/с вместо 100Мбит/с.

Выбор камерРазобравшись с сетью, перейдем к вопросу выбора камер. Основное требование,предъявляемое периметральной камере – это хорошая светочувствительность.Поэтому в первую очередь смотрим на камеры день-ночь, тип матрицы – CCD,минимальную освещенность – 0,01лк, наличие продвинутой системышумоподавления. Очень желательно в данном случае предварительно протестироватькамеру, то есть сделать тестовые записи движущихся объектов в условияхнедостаточной освещенности.

Как правило, чувствительность мегапиксельных IP-камер ниже чувствительностикамер аналоговых. Поэтому не лишним будет использование дополнительной ИК-подсветки. Здесь, однако, особое внимание следует уделить качеству объектива и повозможности использовать модель с качественной ИК-коррекцией.

Интеграция с охранной сигнализациейПоследний вопрос, который мы разберем в этом примере – это вопрос интеграциисистемы видеонаблюдения и охраной сигнализацией для того, чтобы наш охранникпри срабатывании извещателя автоматически получал соответствующееизображение.

Решение 1

Практически все IP-камеры имеют сухие контакты, и мы можем подключать их сохранного шлейфа на соответствующие камеры. В таком случае, когда срабатываеткакой-либо извещатель в шлейфе, группа камер перейдет в тревожный режим. Чтобысистема работала, нужны два условия: во-первых, программное обеспечение системывидеонаблюдения должно быть довольно тесно интегрировано с камерами и уметьраспознавать тревожное состояние камеры, то есть понимать, когда сухой контактзамкнут, а когда нет. Во-вторых, ПО в случае тревоги должно уметь автоматическивыводить одновременно несколько тревожных окон с камерами, следящими засоответствующим участком периметра.



Решение 2

Более современное решение – это интеграция ПО, управляющего охраннойсигнализацией, и ПО системы видеонаблюдения. В этом случае информацияпередается от одной программы к другой, которая при этом должнасоответствующим образом реагировать.



• корпусная камера день-ночь• 1 мегапиксель, желательно с матрицей CCD.• Чувствительность 0,01лк• Желательно наличие функции шумоподавления

3DNR• Качественный мегапиксельный объектив с ИК-

коррекцией


• Видеосервер с ПО• 6 дисков 2Тб• RAID 5

Коммутатор,расположенныйрядом скамерой

• 4-6 портов• Коммутатор устанавливается на улицу в

гермокоробку, поэтому он должен быть безвентиляторов и с расширенным диапазономрабочих температур


• 4-6 портов• Минимум 1 порт для подключения оптики• Коммутатор устанавливается на улицу в

гермокоробку, поэтому он должен быть безвентиляторов и с расширенным диапазономрабочих температур


• 4-6 портов• Минимум 2 порта 1 Гбит/с• Минимум 3 порта для подключения оптики


Мощный компьютер с возможностью подключениядвух мониторов.


@ VUb_Z 163

@ VUb_ZСледующим нашим объектом будет банк. На этом примере мы разберем вопросыобеспечения отказоустойчивости, а также возможные меры защиты от вторжения всистему.

EUYUlUСуммарно в нашем банке будет установлено 160 камер. Они будут располагаться попериметру здания, в хранилище, в банкоматах, а также в операционном зале икоридорах. Просматривать «живое» видео с камеры и архивные записи смогут толькосотрудники охраны. Исключение составят 10 камер в операционном зале, к которымдолжны иметь доступ сотрудники, занимающиеся оценкой качества обслуживанияпосетителей.

LZmZb]ZКак мы говорили, основным требованим к данной системе видеонаблюдения будет ееотказоустойчивость. Разберем этот вопрос подробно.

ОтказоустойчивостьЧто означает это понятие? Идеальная отказоустойчивая система сохраняет своюработоспособность даже в случае выхода из строя любого из ее компонентов.Представьте: например, один из серверов выходит из строя, а система продолжаетработать, все камеры записываются, все мультиэкраны отображаются и операторыработают в прежнем режиме!

Вы спросите: «Как такое возможно?» Приведем пример построения такой системы.

Камеры и рабочие станции, как обычно подключены к коммутаторам локальной сети.Серверы же в нашем случае запись не ведут.

Задача серверов в данной системе – управление работой всех остальных устройств.Когда оператор на своей рабочей станции выбирает камеру, скажем, номер 30,отправляется команда серверу, который направляет поток от соответствующейкамеры на заданный компьютер. Если оператор запрашивает архивные записи, тосервер направляет ему соответствующую запись с устройства хранения. То естьсервер сам никаких потоков не генерирует – он лишь управляет ими.



Запись ведется на выделенные сетевые устройства хранения. Если один из массивоввыходит из строя, управляющий сервер автоматически распределяет потоки междуоставшимися устройствами либо перенаправляет их на специально выделенныйрезервный массив.

Каждый сервер может обслуживать довольно большое количество камер и рабочихмест. В нашей системе 160 камер, и для управления ими достаточно одного сервера.Для обеспечения отказоустойчивости серверы дублируются, то есть в пару к одномусерверу устанавливается дополнительный, который следит за состоянием основногои, если он перестает отвечать на запросы, автоматически перенимает его функции.Обратите внимание на то, что дублируются не только серверы, но и соединения.Серверы соединяются с коммутаторами локальной сети одновременно через двапорта, что обеспечивает защиту от выхода из строя одного из центральныхкоммутаторов.

Подробнее про отказоустойчивую топологию на странице 121.

Итак, в нашем случае система останется полностью работоспособной, даже если изстроя выйдет сервер, центральный коммутатор или дисковый массив. Помимоотказоустойчивости, подобные системы исключительно гибки в настройках, а такжеочень хорошо масштабируются.

Рис. 7-19:Отказо-

устойчиваясистема

IP-видео-наблюдения

Основной управляющийсервер

Сетевые дисковые массивыРабочие станции

Сетевая инфраструктура сдублированием линий связи и


Резервный управляющийсервер


@ VUb_Z 165

Несмотря на очевидные преимущества, подобный тип систем в видеонаблюдениииспользуется, к сожалению, очень редко. Почему? Во-первых, стоимость подобныхрешений существенно выше стоимости стандартных вариантов. А во-вторых, длятого чтобы запустить подобную систему, нужен специалист с глубокими знаниями вобласти информационных технологий, прошедший обучение у производителя.

Более распространенный вариант системы видеонаблюдения в банке выглядит так:

В данном случае каждый сервер записывает свои камеры на внутренние диски. Вслучае выхода из строя одного из серверов, максимум, что можно сделать, - этоизменить конфигурацию оставшихся серверов, для того чтобы они, помимо своихкамер, записывали наиболее важные камеры соседа.

Организация доступа к камерам для внешних пользователейКак мы помним, десять камер, установленных в операционном зале, должны бытьдоступны для внешних пользователей. Другими словами, мы должны организоватьбезопасное соединение с внешней сетью.

Для организации безопасного соединения первое, что мы должны сделать, этоустановить межсетевой экран или другими словами \rewall. В нашем случае это будетотдельный компьютер, который помимо функций межсетевого экрана станетисполнять роль маршрутизатора.

Рис. 7-20:Типовая

система видео-наблюдения

Рабочиестанции


Сетевая инфраструктура сдублированием линий связи и




Межсетевой экран – это эффективное средство защиты от проникновения. С егопомощью мы заблокируем все проходящие пакеты, кроме тех, которые приходят отпрограммы видеонаблюдения c нескольких заранее определенных компьютеров иадресованы только серверу номер один, который ведет запись камер операционногозала.

Второй мерой защиты будет разделение сети видеонаблюдения на две независимыечасти с помощью технологии VLAN. В нашем случае мы организуем две виртуальныесети VLAN1 и VLAN2. Маршрутизатор будет принадлежать сети VLAN1, а всеостальные устройства – VLAN2. Сервер же, который записывает камерыоперационного зала будет принадлежать обеим сетям.

Рис. 7-21:Организация

безопасногоудаленного

доступа ксистеме видео-

наблюдения



Межсетевой экран

Удаленныйпользователь

Внешние сетиили Интернет


@ VUb_Z 167

Пользователи, приходящие из внешней сети через маршрутизатор, будут находитьсяв сети VLAN1. Как мы помним, если мы находимся в одной сети, то вторая сеть длянас просто не существует. Поэтому для внешних пользователей видеосистема будетсостоять только из одного сервера. Остальная инфраструктура сетивидеонаблюдения будет для них недоступна.

Подробнее про VLAN в разделе «Сетевое оборудование» на странице 125.

Дальнейшие ограничения доступа должны выполняться на уровне программногообеспечения видеонаблюдения. Для того чтобы внешние пользователи имели доступ


VLAN дляограничения

доступа кустройствам

системы видео-наблюдения


Серверывидеозаписи

Межсетевой экран

Удаленныйпользователь

Внешние сетиили Интернет



не ко всем 16 камерам сервера, а только к 10-и, программное обеспечениевидеонаблюдения должно обладать функцией управления правами доступа отдельнодля каждой камеры.

Защита от проникновения изнутриПомимо защиты от проникновения извне, необходимо позаботится о проникновенииизнутри. Что значит проникновение изнутри?

Это случай, когда, например, злоумышленник находит свободную Ethernet-розетку иподключает свой ноутбук к нашей сети. Если же в нашей системе нет свободныхрозеток, то он находит IP-камеру, на секунду отсоединяет ее и подключает на ее местонебольшой свитч. Далее он подсоединяет IP-камеру обратно уже через свитч, а ксвободному порту свитча подключает ноутбук.

Подключив ноутбук к сети, злоумышленник может делать практически все, чтоугодно. Например:

� выявить номера IP- и MAC-адресов камер, просканировав сеть и выдать себяза одну или несколько камер, отсылая ложное видео нашим серверам. Выскажете: «А как же пароли? Ведь для доступа к нашим камерам нужно знатьпароль?» Дело в том, что большинство камер работает по HTTP-протоколу ипередает пароль в открытом виде, то есть при желании этот пароль может бытьперехвачен.

� в нужный момент запустить рассылку широковещательных запросов, темсамым нарушив работу сети. То есть в нужный момент времени все нашикамеры перестанут передавать видео.

� Запустить вирусную программу.

� Организовать скрытый удаленный доступ к нашей системе, установив, скажем,за подвесным потолком небольшой компьютерный блок с GSM-модемом,подключенный к нашей сети.

Как же защититься от подключения посторонних устройств? Наиболее простойспособ – это определить заранее устройства, которые будут работать в нашей сети.Мы фиксируем MAC-адреса всех камер, серверов и компьютеров на коммутаторах.После этого с помощью функции коммутатора Port Security блокируем возможностьподключения устройств, не входящих в наш список. В случае попытки подключенияможно, помимо извещения администратора, автоматически блокировать данныйпорт, чтобы исключить возможность даже кратковременного несанкционированногоподключения.


@ VUb_Z 169

Система видеонаблюдения – это, в отличие от корпоративных сетей, системазакрытая, с минимальным количеством пользователей и работающих программ.Поэтому обеспечить безопасность данной сети сравнительно несложно. Настроивмежсетевые экраны и заблокировав доступ посторонних устройств, мы избавимсяот 99% возможных угроз.

Стоит также отметить, что наибольшей уязвимостью обладает, как правило, не сетьи сетевые технологии, а программное обеспечение видеонаблюдения. Несмотря нато, что видеонаблюдение относится к системам безопасности, защищенность многихпрограммных пакетов оставляет желать лучшего. Так, очень часто, не обладаяправами администратора, с помощью нехитрых действий мы можем изменитьконфигурацию сервера или даже удалить записи.


IP-Камеры 130 • Купольная камера• 1 мегапиксель.• Поддержка PoE


30 • корпусная камера день-ночь• 1 мегапиксель, желательно с матрицей CCD.• Желательно наличие функции шумоподавления

3DNR


10 • Видеосервер с ПО• 14 дисков 2Тб• RAID 6

Коммутатор 7 • 24 порта• Минимум 2 порта 1Гбит/с• Поддержка PoE• Функция Port Security


2 • 48 портов 1Гбит/с• Поддержка функций STP (RSTP, MSTP)• Поддержка функций DHCP



MZgq eZfgceUbcWЧасто так бывает, что на объекте требуется установить всего лишь несколько камер.Но сложность заключается в том, что таких объектов десятки, они расположены набольшом удалении друг от друга и при этом требуется создание единого постанаблюдения для всех объектов. Рассмотрим подобный вариант распределеннойсистемы IP-видеонаблюдения на примере сети небольших ресторанов.

EUYUlUИмеется 40 ресторанов, в каждом из которых необходимо установить по 3 камеры.Система видеонаблюдения создается для решения трех задач: оценки качестваобслуживания клиентов, разрешения спорных ситуаций, а также для получениядополнительных улик при расследовании инцидентов.

LZmZb]ZУчитывая то, что в каждом ресторане всего 3 камеры, вместо установки отдельноговидеорегистратора запись будем вести на внутренние флеш-карты этих камер.Передавать видео будем через Wi-Fi – это значительно упростит монтаж. Для каждогоресторана нам понадобятся 3 камеры с встроенным Wi-Fi передатчиком плюс Wi-Fi-роутер.

Далее нам необходимо подключить локальные сети всех ресторанов к сетицентрального офиса. Для этого воспользуемся существующим Интернет-соединением и VPN-туннелями.


Межсетевойэкран

1 Компьютер с двумя сетевыми картами испециальным программным обеспечением,выполняющим фильтрацию сетевых пакетов.


2 Мощный компьютер с возможностью подключениядвух мониторов.


MZgq eZfgceUbcW 171

Схема ,будет выглядеть так:

Рис. 7-23:Единая

система видео-наблюдения

сетиресторанов

Рабочие места вцентральном офисе


Сервер дляорганизации

резервнойвидеозаписи

VPN-туннель

Ресторан

Wi-Fi роутер

Ресторан

Ресторан

Ресторан

Wi-Fi роутер



В нашем случае каждым из роутеров создается постоянное защищенное VPN-соединение. Очень желательно, чтобы роутеры имели выделенные IP-адреса. Впротивном случае можно либо настроить уже известную нам службу DDNS иподключаться через постоянные доменные имена, либо воспользоваться услугамикомпаний, предоставляющих услуги VPN-соединения без использования постоянныхIP-адресов.

Подробнее про VPN в разделе «Сетевое оборудование» на странице 123.

Также на всех маршрутизаторах настраивается межсетевой экран для блокировкинежелательного доступа к внутренним сетям. Таким образом, центральный офисбудет постоянно связан со всеми ресторанами так же, как если бы рестораны имелипрямое подключение к центральному офису. С помощью специального ПО либопросто через браузер сотрудник офиса может получить видео с любой из камер, атакже загрузить архивы.

Что же касается расчета пропускных способностей сетей, то основные требованияпредъявляются к скорости отдачи трафика, которую предоставляет провайдер приподключении ресторанов к интернету. При использовании мегапиксельных камерпоток может составлять 6Мбит/с. Поэтому при одновременном удаленном просмотресуммарная скорость на отдачу должна быть не менее 6 х 3 = 18 Мбит/с. Прииспользовании камер стандартного разрешения каждый поток будет равен 1Мбит/с,то есть суммарно на отдачу - 3Мбит/с.

Для исключения вероятности того, что в случае ограбления злоумышленник заберетс собой видеокамеры с записями, можно предусмотреть резервный вариант записи.Для этого установим в центральном офисе небольшой сервер, который, в случаесрабатывания охранной сигнализации в одном из ресторанов, начнет параллельнуюзапись всех находящихся там камер.

Существует несколько вариантов передачи сигнала от охранной системы серверувидеозаписи в центральный офис. Например, можно на программном уровнеинтегрировать одну систему с другой. Либо можно подключить сухие контактыохранной системы к входным контактам камеры и настроить сервер так, чтобы призамыкании контактов на камере, автоматически запускалась запись.


MZgq eZfgceUbcW 173


IP-Камеры • Камера со встроенным интерфейсом Wi-Fi• Чтобы система не получилась слишком дорогой,

остановимся на разрешении от 640х480 до 1мегапикселя, с матрицей CMOS.

• Камера должна иметь встроенный масочныйдетектор движения с настраиваемойчувствительностью.

• Камера должна уметь вести запись на Flash-карту по событиям.


• Функция маршрутизатора• Поддержка VPN-соединений• Настраиваемый межсетевой экран


• Функции маршрутизатора• Поддержка не менее 40 одновременных VPN-

туннелей• Настраиваемый межсетевой экран


• Видеосервер с ПО• Возможность подключения к 120 камерам• Возможность включать запись при

срабатывании охранной системы на удаленномобъекте

Компьютер Настройка и просмотр архивов осуществляется слюбого из компьютеров через веб-браузер.


@ rgc^ X`UWZ:� Как устроена видеоаналитика

� Какие детекторы бывают

� Как строится система наблюдения с аналитикой

Современная система видеонаблюдения может не только записывать кадры, но испособна выступать и в роли наблюдателя, оценивающего ситуацию. Представьте:система сама неустанно следит за событиями, происходящими в поле зрения камер,оценивает их и информирует охранника, если ситуация кажется ей подозрительной.

GU_ hfgecZbU W]YZcUbU`]g]_U?В основе видеоаналитики лежит сравнение точек. Упрощенно это выглядит так:например, 30 точек в определенной части кадра точек сначала были светлыми, а потомстали темными. Это означает, что в кадре произошло движение. Так работаетпростейший детектор движения. Если следить за группой изменяющихся точек какза единым целым, то у нас получится детектор объектов. С объектами работатьнамного интереснее, чем просто с движением. Объекты можно оценивать по ихгабаритам и пропорциям. Например, объект 200 х 50 точек – это, скорее всего,машина, а 30 х 70 – это, скорее всего, человек. Так работает классификатор объектов.Далее можно подсчитать количество объектов, измерить их скорость и определитьнаправление движения.

Имея подобные характеристики, детектор может определять внештатные ситуации.Например, в операционном зале банка люди обычно ходят не спеша. Ситуация, когдакто-то бегает по залу, однозначно подозрительная. Поэтому мы настраиваем детекторна определенную максимально допустимую скорость перемещения, и если кто-топобежит, охранник автоматически получит тревожное сообщение.

A`UWU 8@]YZcUbU`]g]_U


GU_]Z YZgZ_gcep VpWUsg 175

GU_]Z YZgZ_gcep VpWUsg?Перечислим наиболее популярные варианты детекторов.

� Детектор движения – это базовый инструмент, присутствующий во всехсистемах видеонаблюдения. Этот детектор используется, как правило, лишьдля экономии места на диске – система не записывает видео, если в кадре нетдвижения. Если в кадре имеется источник постоянного фонового движения,например окно, через которое видно постоянно качающееся дерево, то этоокно блокируется неактивной зоной, маской, на которую детектор реагироватьне будет.

� Подсчет и классификация объектов - распознает движущиеся в кадреобъекты, считает их количество, а также классифицирует их по габаритам ипропорциям.

� Определение скорости и направления движения объекта - выделяетдвижущийся объект и «ведет» его, запоминая траекторию и скоростьдвижения.

� Распознавание нетипичного поведения - в течение некоторого временизаписывает направления движения и скорости объектов в кадре, после чегоформирует для себя представление о том, как объекты обычно движутся. Есливпоследствии движение объекта не будет соответствовать записанной модели,детектор оповестит оператора. Например, в зале торгового центра людинеторопливо ходят либо отдыхают на лавках. Если детектор заметит, что в углузала, где обычно никого не бывает, долго стоит человек, оператор получитуведомление.

� Детектор оставленных предметов подает сигнал тревоги, если в кадрепоявился или исчез предмет. Например, камера смотрит на залжелезнодорожной станции. Если посетитель, оставил сумку рядом соскамейкой, на которой он сидел, то детектор обведет эту сумку квадратом ивыдаст оператору предупреждение. Проблема, однако, заключается в том, чтодетектор вполне может принять и самого человека, сидящего на скамейке, заоставленный предмет. Для частичного избавления от подобных казусовсуществует детектор, классифицирующий объекты.

� Детектор маскирования используется для того, чтобы получить тревожныйсигнал в случае, если камеру закрасили краской или развернули в другуюсторону. Детектор запоминает структуру кадра и, если она изменилась, даетоповещение.


176 A`UWU 8: @]YZcUbU`]g]_U

� Распознавание автомобильных номеров позволяет выделить из видеопотоканомера проезжающих автомобилей и собрать их в базу данных. В дальнейшембудет достаточно указать интересующий вас номер или его часть, чтобысистема нашла в архиве все кадры с разыскиваемой машиной. Либо можнозаранее указать интересующий вас номер, и если соответствующийавтомобиль попадет в поле зрения камеры, то система мгновенно известит васоб этом.

� Распознавание лиц позволяет автоматически выделять лица людей ипроизводить сравнение с шаблоном. Так, например, вы загружаетефотографию разыскиваемого человека в систему. После этого программаначинает сравнивать все лица, попадающие в кадр, с загруженнойфотографией, и если совпадение будет найдено, вы получите уведомление.Несмотря на то, что алгоритмы распознавания лиц разрабатываются разнымикомпаниями уже давно, до сих пор стабильной работы не удается добиться.

� Автоматическое слежение за объектом с помощью PTZ-камеры. Детекторвидит движущийся объект в поле зрения PTZ-камеры и поворачивает камерутак, чтобы объект все время оставался в кадре.

При подборе необходимых функций видеоаналитики будьте оченьвнимательны к качеству распознавания. Реальность на сегодняшний деньтакова, что большинство предлагаемых на рынке детекторов уверенноработают только на демонстрационном стенде.

GU_ fgec]gft f]fgZaU bUV`sYZb]t f UbU`]g]_c^?На этапе проектирования системы нам прежде всего нужно определиться с вопросом,где будет происходить детектирование. Алгоритм, анализирующий видеопоток,может работать на самой IP-камере, на сервере видеозаписи либо на отдельноманализирующем сервере. Разберем каждый из случаев отдельно.

Детектирование осуществляется сервером видеозаписиИзначально функции распознавания движения осуществлялись именно устройствомвидеозаписи. Однако с появлением мегапиксельных IP-камер эту функцию стали всечаще и чаще передавать либо IP-камерам, либо отдельным компьютерам, оставляясерверам записи только собственно запись. Основная причина этого – большаянагрузка на процессор сервера. Причем эту нагрузку вызывает не столькодетектирование, сколько предварительное декодирование приходящего от камер


GU_ fgec]gft f]fgZaU bUV`sYZb]t f UbU`]g]_c^ 177

видеопотока. Поэтому, включив даже самый простой масочный детектор движения,мы увидим существенную загрузку центрального процессора.

Детектирование ведет IP-камераМы уже привыкли к тому, что все IP-камеры имеют стандартный масочный детектордвижения. Однако с каждым годом камеры оснащаются все более и более мощнымиDSP-процессорами, которые позволяют загружать сложные и ресурсоемкиеалгоритмы распознавания. Так, сегодня некоторые IP-камеры уже могутсамостоятельно классифицировать объекты, определять их количество инаправление движения, распознавать оставленные предметы.

Построение системы наблюдения, где функции аналитики переданы IP-камерам,очень эффективно. Во-первых, не загружаются серверы записи, а во-вторых,детектирование осуществляется на основе несжатой максимально качественнойкартинки. Сложность же реализации данной схемы заключается в том, что поройтребуется доработка основного ПО видеонаблюдения для того, чтобы он мог получатьот камеры информацию о детектируемых ей объектах.

Детектирование осуществляется отдельным серверомвидеоаналитикиСуществуют детекторы, которые не могут быть переданы IP-камере. Например,функция распознавания лиц или распознавания автомобильных номеров. Подобныеалгоритмы довольно сложны и требуют существенной вычислительной мощности.Поэтому для них, как правило, выделяется отдельный сервер.

Необходимо помнить, что камера должна в этом случае передавать видео на серверзаписи плюс отдельный поток на сервер видеоаналитики. Наиболее простой способполучения отдельного потока – это использование камеры c функцией «Двойнойпоток».

Напоследок стоит отметить, что стабильность распознавания, как правило, в большейстепени зависит не от уровня алгоритмов, а от качества исходной картинки.Практически все детекторы очень чувствительны к уровню шумов, контрастностиизображения, габаритам детектируемых объектов и так далее. Малейшие отклоненияот рекомендаций разработчиков могут существенно снизить стабильностьраспознавания. Поэтому при построении системы наблюдения с использованиемвидеоаналитики следует с особым вниманием подойти к вопросу выборакачественной камеры и правильного ее расположения.


@ rgc^ X`UWZ:� Проверка сетевого подключения

� Обжим витой пары

� Как найти IP-камеру не зная ее IP-адреса

� Организация беспроводного подключения Wi-Fi

� Компоненты гермокоробки для уличной IP-камеры

Во время пуско-наладки системы IP-видеонаблюдения специалисты могутвстретиться с рядом типовых проблем. Например: «камеру подключили, но нетсоединения», «соединение есть, но нет видео», «интерфейс 100-мегабитный, ареальная скорость только 10 мегабит/с». В последней главе приводятся способырешения наиболее часто возникающих вопросов.

KecWZe_U fZgZWcXc dcY_`slZb]tНередко случается так, что одно устройство не может подключиться к другомуустройству, например, рабочая станция не может подключиться к серверу. Естьнесколько причин отсутствия соединения. Рассмотрим ряд команд, который поможетэти причины найти и устранить.

Прежде чем начнем, скажем, что все перечисленные команды выполняются наWindows-системах в режиме командной строки. Для того чтобы перейти к данномурежиму выберите меню «Пуск – Выполнить» либо нажмите сочетание «Win-R” и впоявившемся окне наберите команду «CMD».

A`UWU 9TdUeXU`_]


KecWZe_U fZgZWcXc dcY_`slZb]t 179

PingПри возникновении неполадок с сетевым подключением первое, что проверяется –это возможность отправлять и получать IP-пакеты. Для этого используется команда«Ping».

1. Проверка работоспособности сетевого интерфейса. Наберите командуping 127.0.0.1. Компьютер попытается передать IP-пакеты через сетевойинтерфейс сам себе.

C:\Users>ping 127.0.0.1

Обмен пакетами с 127.0.0.1 по с 32 байтами данных:Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.0.0.1:Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0(0% потерь)

Приблизительное время приема-передачи в мс:Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее

= 0 мсек

Если ответа нет, значит, либо сетевой интерфейс компьютера отключен, либо естьпроблемы с его драйвером, либо какая-то программа или служба мешает егонормальной работе.

2. Проверка соединения со шлюзом. Следующим шагом проверьте доступностьшлюза. Для этого наберите ping «адрес основного шлюза». Если ответа нет,значит, либо нет физического соединения (кабель не подключен), либо неправильноназначены IP-адреса и устройства находятся в разных подсетях, либо шлюз неработает или указан неверный адрес.

3. Проверка соединения узлами другой сети. Если наш компьютер долженсоединяться с другими сетями, например с интернет, то следующим шагомнеобходимо проверить работу маршрутизации. Наберитеping «адрес удаленного компьютера». Если шлюз виден, а от удаленногоузла ответа нет, то это указывает на проблемы в настройке сетевых устройств междунашими узлами.


180 A`UWU 9: TdUeXU`_]

4. Проверка работоспособности DNS. Бывает так, что если обратиться к удаленномусерверу по его IP-адресу, то ответ есть. А если обратиться к его доменному имени –нет. Наберите ping google.com. Если ответа нет, значит компьютер не можетпреобразовать доменное имя в IP-адрес, что означает, что IP-адрес DNS-сервера вконфигурации сетевого адаптера задан неверно.

Если набрать ping –t «IP-адрес», то тестовые пакеты будут отправляться до техпор, пока вы не вручную не остановите тестирование, нажав “CTRL-C”.

IPConfigС помощью команды ipconIg можно узнать параметры конфигурации сетевыхинтерфейсов компьютера.

C:\Users>ipconfig

Ethernet adapter Подключение по локальной сети:

DNS-суффикс подключения . . . . . :Локальный IPv6-адрес канала . . .fe80::1cb:cc77:3551:f9ce%10IPv4-адрес. . . . . . . . . . . . : 192.168.1.10Маска подсети . . . . . . . . . . : 255.255.255.0Основной шлюз. . . . . . . . . : 192.168.1.1

Если в командной строке указать ipconIg /all, то будет выведена подробнаяинформация по всем интерфейсам.

C:\Users>ipconfig /all

Настройка протокола IP для Windows

Имя компьютера . . . . . . . . . : Alex-MicroОсновной DNS-суффикс . . . . . . :Тип узла. . . . . . . . . . . . . : СмешанныйIP-маршрутизация включена . . . . : НетWINS-прокси включен . . . . . . . : Нет

Ethernet adapter Подключение по локальной сети:

DNS-суффикс подключения . . . . . :



Описание. . . . . . . . . . . . . : NVIDIA nForce10/100/1000 Mbps EthernetФизический адрес. . . . . . . . . : 00-13-20-28-DE-56DHCP включен. . . . . . . . . . . : НетАвтонастройка включена. . . . . . : ДаЛокальный IPv6-адрес канала . . . :fe80::1cb:cc77:3551:f9ce%10(Основной)IPv4-адрес. . . . . . . . . . . . :192.168.1.10(Основной)Маска подсети . . . . . . . . . . : 255.255.255.0Основной шлюз. . . . . . . . . : 192.168.1.1IAID DHCPv6 . . . . . . . . . . . : 244382630DUID клиента DHCPv6 . . . . . . . : 00-01-00-01-14-0D-60-49-90-FB-A6-84-2C-72

DNS-серверы. . . . . . . . . . . : 192.168.1.1NetBios через TCP/IP. . . . . . . . : Включен

По данному отчету можно установить ошибки в конфигурации сетевого адаптера.Например, если компьютер имеет IP-адрес, совпадающий с адресом другогоустройства в сети, то маска подсети будет иметь значение 0.0.0.0.

Если сетевой интерфейс настроен для автоматического получения конфигурации отDHCP-сервера, и при этом DHCP-сервер не будет найден, то IP-адрес останется неназначенным, то есть он будет иметь значение 0.0.0.0.

Если IP-адрес начинается с 169.254.x.x, а маска подсети равна 255.255.0.0,это также может означать, что сетевой интерфейс настроен для автоматическогополучения конфигурации от DHCP-сервера, который по тем или иным причинам небыл найден. В этом случае адрес 169.254.x.x был присвоен самой операционнойсистемой.

PathPingЕсли между узлами несколько коммутирующих или маршрутизирующих устройств,то важно проверить параметры соединения на каждом из участков. Для этогоиспользуется либо команда tracert, либо pathping. Отчет позволяет увидеть весьмаршрут следования пакета от отправителя до получателя вместе с временем откликана каждом отдельном участке и уровнем потери пакетов.



C:\Users >pathping google.com

Трассировка маршрута к google.com [209.85.175.106]с максимальным числом прыжков 30:0 Alex-Micro [192.168.1.10]1 192.168.1.12 182.53.160.13 172.17.26.294 118.174.235.1.static.totbb.net [118.174.235.1]5 ten-0-7-2-0.kkm-core-03.totisp.net[203.114.118.89]6 ten-8-4.kkm-gw-01.totisp.net [203.114.118.34]7 203.190.251.738 203.190.251.1349 180.180.255.14210 * * *

Подсчет статистики за: 225 сек. ...Исходный узел Маршрутный узел

Прыжок RTT Утер./Отпр. % Утер./Отпр. % Адрес0 192.168.1.10

0/ 100 = 0%1 0мс 0/ 100 = 0% 0/ 100 = 0% 192.168.1.1

35/ 100 = 35%2 10мс 39/ 100 = 39% 4/ 100 = 4% 182.53.160.1

0/ 100 = 0%3 12мс 42/ 100 = 42% 7/ 100 = 7% 172.17.26.29

0/ 100 = 0%4 11мс 38/ 100 = 38% 3/ 100 = 3% 118.174.235.1

0/ 100 = 0%5 23мс 35/ 100 = 35% 0/ 100 = 0% 203.114.118.89

0/ 100 = 0%6 21мс 38/ 100 = 38% 3/ 100 = 3% 203.114.118.34

0/ 100 = 0%7 22мс 35/ 100 = 35% 0/ 100 = 0% 203.190.251.73

3/ 100 = 3%8 29мс 38/ 100 = 38% 0/ 100 = 0% 203.190.251.134

2/ 100 = 2%9 40мс 40/ 100 = 40% 0/ 100 = 0% 180.180.255.142

Трассировка завершена.

Например, команда ping, показала большой процент потери пакетов при обращениик одной из IP-камер. Набрав pathping «адрес камеры» мы увидим, междукакими именно узлами следует искать причину нестабильного соединения.



NetstatНабрав команду netstat –an можно увидеть все текущие сетевые подключенияустройства.

Route

Если ваш компьютер или сервер работает в качестве маршрутизатора, то есть черезнего проходят пакеты из одной сети в другую, важно знать его настройкимаршрутизации. Для того чтобы эти настройки увидеть, наберите командуroute print.

IPv4 таблица маршрута==============================================================Активные маршруты:Сетевой адрес Маска сети Адрес шлюза Интерфейс Метрика0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 192.168.1.10 276==============================================================

В данном примере единственным маршрутом является перенаправление пакетов нароутер 192.168.1.1, которые является нашим шлюзом по умолчанию.

Например, у нашего сервера два сетевых интерфейса: один подключен к внутреннейсети видеонаблюдения 192.168.1.0, а другой – к внешней корпоративной сети10.0.0.0. Если мы из внутренней сети захотим подключиться к узлу внешней сети,нам нужно задать соответствующий маршрут. Пакет должен пойти через следующиеузлы: компьютер отправителя -> сервер -> маршрутизатор внешней сети ->компьютер получатель. Для настройки маршрута выполните команду:

route ADD -p 10.0.0.0 MASK 255.0.0.0 10.120.30.1,где 10.0.0.0 – это адрес получателя - то есть любой компьютер с адресом10.х.х.х, а 10.120.30.1 – это адрес маршрутизатора внешней сети, кудапередаст пакет наш сервер.

ARPКак мы знаем, внутри локальной сети для передачи данных между узламикоммутаторы используют MAC-адреса. Соответствие MAC-адресов и IP-адресовхранится в периодически обновляемой таблице. Эту таблицу можно увидеть, набравarp –a.



C:\Users >arp -a

Интерфейс: 192.168.1.10 --- 0xaадрес в Интернете Физический адрес Тип192.168.1.1 00-04-ed-d2-8c-1e динамический192.168.1.100 00-22-43-0a-b8-bf динамический192.168.1.255 ff-ff-ff-ff-ff-ff статический224.0.0.22 01-00-5e-00-00-16 статический224.0.0.252 01-00-5e-00-00-fc статический224.0.0.253 01-00-5e-00-00-fd статический239.192.152.143 01-00-5e-40-98-8f статический239.255.255.250 01-00-5e-7f-ff-fa статический255.255.255.255 ff-ff-ff-ff-ff-ff статический

В редких случаях эта таблица может повреждаться, из-за чего может теряться связьвнешними устройствами. То есть компьютер свой собственный адрес «пингует», аостальные - нет. Обновить таблицу можно командой«netsh interface ip delete arpcache».

KecWZe_U dcegcWИногда бывает так: команда ping показывает, что соединение есть, однако при этомпередачи видеопотока не происходит. Одной из причин этого может быть то, чтопередача видео осуществляется по определенному порту, который в свою очередьзаблокирован сетевым экраном.

Поэтому помимо стандартной проверки соединения иногда требуется проверитьвозможность передачи данных на определенные порты.

Подробнее про то, что такое порты в разделе «IP-адреса, пакеты, сокеты» настранице 91.

Для того, чтобы проверить доступность того или иного порта необходимоиспользовать отдельную утилиту. Одной из таких утилит является бесплатнаяпрограмма NMAP. В настройках камеры или сервера мы смотрим, какие портыиспользуются, а затем проверяем доступность этих портов.

Для проверки доступности порта 554 (RTSP) откройте программу NMAP и наберитев ее командной строке

nmap -p 554 «адрес сервера»


JV[]a W]gc^ dUep 185

Nmap scan report for 192.168.1.110Host is up (0.0030s latency).

PORT STATE SERVICE554/tcp filtered rtspMAC Address: 00:22:43:0A:B8:BF

Nmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 1.15 seconds

Как видно из отчета, порт 554 находится в состоянии “Iltered”, что означает, чтопакеты блокируются сетевым экраном, правилами роутера либо фильтрамибезопасности компьютера.

Подробнее о сетевых экранах в разделе «Как устроена сеть» на странице 100.

JV[]a W]gc^ dUepДля подключения витой пары к сетевым устройствам используется разъем RJ-45. Прииспользовании гигабитного Ethernet 1000BASE-T задействованы все 8 жил кабеля,которые должны быть соединены с контактами внутри RJ-45 по строго определеннойсхеме.

Существуют два типа соединительных кабелей и соответственно два вариантаобжима разъемов RJ-45:

� Прямой кабель или патчкорд (patchcord) для соединения компьютера иликамеры с коммутатором

� Перекрестный кабель или кроссовер (crossover) для соединения двух сетевыхустройств напрямую без использования промежуточного коммутатора.

ПатчкордОба конца патчкорда обжимаются одинаково.

1. Бело-оранжевый2. Оранжевый3. Бело-зеленый4. Синий5. Бело-синий6. Зеленый7. Бело-коричневый8. Коричневый

- 8

- 1

Рис. 9-1:Схема обжима

патчкорда

RJ-45



КроссоверКонцы кроссовера имеют различную разводку контактов

Если сетевое устройство при подключении через коммутатор «пингуется», апри подключении напрямую к компьютеру нет, то, скорее всего, проблемазаключается в неправильном обжиме кабеля.

GU_ bU^g] IP-_UaZeh bZ \bUt ZZ IP-UYeZfU VZ\]fdc`q\cWUb]t fdZk]U`qbpj hg]`]g

Прежде чем начать работу с новой IP-камерой, необходимо определить для нее IP-адрес. Обычно это делается с помощью небольшой программы, поставляемой вкомплекте с камерой. Однако, бывают ситуации, когда необходимо срочноподключиться к камеру, а необходимой утилиты под руками нет. В этом случае можновоспользоваться стандартным набором сетевых команд. Единственное, чтонеобходимо знать – это MAC-адрес камеры. Его всегда можно найти на ее корпусе.

� Выберите свободный допустимый IP-адрес для вашей камеры.

� Посмотрите MAC-адрес, указанный на корпусе камеры.

Рис. 9-2:Схема обжима

кроссовера

1. Бело-зеленый2. Зеленый3. Бело-оранжевый4. Бело-коричневый5. Коричневый6. Оранжевый7. Синий8. Бело-синий

8. Коричневый7. Бело-коричневый6. Зеленый5. Бело-синий4. Синий3. Бело-зеленый2. Оранжевый1. Бело-оранжевый

- 8

- 1

1 -

8 -RJ-45 RJ-45


GU_ bU^g] IP-_UaZeh bZ \bUt ZZ IP-UYeZfU VZ\ ]fdc`q\cWUb]t fdZk]U`qbpj hg]`]g 187

� Вызовите консоль. Консоль Windows можно вызвать сочетанием «Win + R» cкомандой CMD.

� Наберите команду arp –s «IP-адрес камеры» «MAC-адрес камеры».Данная команда установит соответствие IP-адреса MAC-адресу на вашемкомпьютере. Полную таблицу соответсвий можно увидеть набрав командуarp –a.

� Подключите камеру к сети.

� Наберите команду ping –t «IP-адрес камеры».

� Как только вы увидите, что камера начала откликаться, нажмите «Ctrl + C» длятого, чтобы остановить отправку запросов ping.

� Теперь вы можете ввести IP-адрес в адресной строке браузера, зайти в менюкамеры, получить изображение и установить постоянный IP-адрес.

JeXUb]\Uk]t VZfdecWcYbcXc dcY_`slZb]t Wi-FiДля того, чтобы Wi-Fi соединение работало стабильно и на высокой скорости, следуетобратить внимание на целый ряд важных моментов. Прежде всего, это касаетсяоптимального расположения антенн.

LUfdc`c[Zb]Z UbgZbbДля того, чтобы получить устойчивое скоростное соединение приемо-передающиеантенны должны располагаться в прямой видимости друг относительно друга, то естьдругими словами, между антеннами не должно быть препятствий. Практически всетипы препятствий, находящихся на пути радиоволн, вызывают существенноеослабление сигнала, а железобетонные стены и перекрытия представляют длявысокочастотного излучения Wi-Fi вовсе непреодолимый барьер.

Важно знать, что препятствия должны отсутствовать не только на прямой линиимежду антеннами, но и в области, прилегающей к данной прямой.

Радиоволны распространяются не по одной линии, а занимают определенную областьвокруг линии прямой видимости. Данная область называется зоной Френеля.



Объекты, попадающие в зону Френеля, могут существенно ослабить радиосигнал,поэтому следует всячески избегать возможных препятствий находящихся на близкомрасстоянии от линии прямой видимости. Ширина зоны Френеля зависит отрасстояния между антеннами, а также от частоты радиосигнала.

Если же в зону Френеля попадает большое количество объектов, вызывающихсильное затухание радиосигнала, то следует, либо перенести антенны, либоиспользовать промежуточный ретранслятор.

Рис. 9-3:Зона Френеля

междуантеннами

Таблица: Зависимость радиуса зоны Френеля от расстояния междуантеннами

LUffgctb]Z aZ[YhUbgZbbUa]

LUY]hf dZeWc^ \cbp PeZbZ`tde] lUfgcgZ 2,4 AAk

LUY]hf dZeWc^ \cbp PeZbZ`tde] lUfgcgZ 5 AAk

50 м 1,2 м 0,9 м

100 м 1,8 м 1,2 м

500 м 3,9 м 2,7 м

1 км 5,6 м 3,9 м

3 км 9,7 м 6,7 м

5 км 12,5 м 8,7 м

10 км 17,7 м 12,2 м

Радиус зоны Френеля


JeXUb]\Uk]t VZfdecWcYbcXc dcY_`slZb]t Wi-Fi 189

IUdeUW`Zbbcfgq UbgZbbПри установке беспроводного подключения следует обращать внимание нанаправленность антенн. Как известно, существуют два основных типа антенн:всенаправленные и направленные.

Направленные антенны имеют, как правило, большой коэффициент усиления вопределенной зоне должны быть довольно точно направлены друг на друга.Правильность установки определяют по уровню сигнала на каждой из точек доступа.

Всенаправленные антенны, установленные на большинстве беспроводных камер ибытовых точках доступа, представляют собой вертикально установленный стержень,излучающий в горизонтальной плоскости на 360 градусов относительно равномерно.Однако следует помнить, что в вертикальной плоскости всенаправленные антеннызахватывают как правило, лишь небольшой сектор.

Поэтому если, например, камера будет располагаться на первом этаже одного здания,а антенна точки доступа на крыше соседнего здания, то их диаграммынаправленности в вертикальной плоскости не будут пересекаться и соединениеустановлено не будет.

При установке антенн помимо направленности следует учитывать еще такойпараметр, как поляризация. Большинство Wi-Fi антенн имеет либо вертикальную,либо горизонтальную линейную поляризацию.

Рис. 9-4:Сектор

излучения вгоризонтальной

плоскости

Точка доступа совсенаправленной антенной



При установке следует следить за тем, чтобы передающая и принимающая антенныимели одинаковое направление поляризации.

Если повернуть обе антенны одновременно на 90 градусов, можно изменитьплоскость поляризации, например, с вертикальной на горизонтальную. За счет этойпростой процедуры в ряде случаев можно избавиться от лишних радиопомех.

GUVZ`] Y`t dcY_`slZb]t UbgZbbПри использовании внешних антенн следует отдельное внимание обратить накачество кабеля, с помощью которого антенна подключается к точке доступа. Wi-Fiработает на очень высоких частотах, поэтому потери в кабеле и разъемах могут бытьочень существенными. Для минимизации потерь следует использовать качественныекабели минимально возможной длины, не перегибать и не деформировать их, а такжеследить за качеством монтажа разъемных соединений.

@pVce _UbU`UДля работы Wi-Fi использует определенный диапазон частот, который разделен наканалы. Каждому каналу соответствует своя частота.

Рис. 9-5:Горизонтальнаяи вертикальная

поляризацияантенн

Электромагнитные волны сгоризонтальной поляризацией

Электромагнитные волны свертикальной поляризацией

Антенна

Антенна


JeXUb]\Uk]t VZfdecWcYbcXc dcY_`slZb]t Wi-Fi 191

Если установленное соединение работает нестабильно, возможно поблизости другоеоборудование использует частоты вашего канала. Поэтому первое, что следуетсделать в данном случае – это попробовать переключиться на другой канал.

Если в вашей сети используется несколько точек доступа, то для исключениявзаимных помех следует, либо настроить их на разные каналы, либо расположитьантенны так, чтобы их диаграммы направленности не пересекались.

KecWZe_U fWt\]Для того чтобы оценить устойчивость связи можно воспользоваться командой Ping.

Наберите в консольном режиме ping –t «IP-адрес камеры»

Если потерь пакетов не наблюдается, а время отклика составляет несколькомиллисекунд, значит соединение устойчивое. Следующее, что необходимо проверить– это скорость соединения. Для этого необходимо воспроизвести «живое» видеоодновременно со всех камер, которые подключены через данный Wi-Fi канал ипосмотреть загрузку сети, например, через Диспетчер задач Windows.

Диспетчер задач Windows можно вызвать сочетанием клавиш«Ctrl + Shi + Esc»

Aec\c\Un]gUПри использовании внешних антенн необходимо позаботиться о защите точкидоступа от поражения статическим разрядом во время грозы. Для этого антенныйкоаксиальный кабель подключается к точке доступа через компактное устройствогрозозащиты антенно-фидерной системы.

При использовании уличной точки доступа, соединенной с коммутатором витойпарой, необходимо использовать грозозащиту, предназначенную для защитыEthernet линий.



GcadcbZbgp XZeac_cecV_] Y`t h`]lbc^ IP-_UaZepДля построения системы IP-видеонаблюдения помимо собственно камер, серверови компьютеров требуется довольно большое количество дополнительногооборудования. Разберем, какие дополнительные устройства необходимо установитьна стороне камер при организации видеонаблюдения на улице. В качестве основывозьмем пример системы IP-видеонаблюдения, уже знакомый нам из седьмой главы.

Данный периметр мы рассматривали схематично с точки зрения структуры сети.Теперь разберем, какое оборудование должно находится в гермокоробках,расположенных рядом с камерами.

Итак, в нашем случае есть два типа гермокоробок:

1. Гермокоробка со стандартным коммутатором.

2. Гермокоробка с группирующим коммутатором и оптическим кроссом.

AZeac_cecV_U fc fgUbYUegbpa _caahgUgcecaКлючевым компонентом гермокоробки является коммутатор, обеспечивающий связькамер с центральным серверным оборудованием. Наиболее предпочтительноиспользование промышленных безвентиляторных коммутаторов с расширеннымдиапазоном рабочих температур и креплением на DIN-рейку.

Для обеспечения коммутатора и камер питанием, к гермокоробке необходимоподвести линию 220V. Для защиты оборудования от наведенных импульсовнеобходимо установить устройство грозозащиты для линий 220В. После этого кабельможно заводить на автомат и затем на блок питания.

Рис. 9-6:Установка IP-

камер попериметру

Пост наблюдения и серверная


Стандартные коммутаторы

Оптическаялиния


GcadcbZbgp XZeac_cecV_] Y`t h`]lbc^ IP-_UaZep 193

Помимо установки грозозащиты на линии 220В, необходимо обеспечить защитусетевых портов Ethernet. Для этого все протяженные линии витой пары должныподключаться к коммутатору также через специальное устройство грозозащиты. Внашем случае к коммутатору через грозозащиту подключаются две линии по 70м отсоседних гермокоробок.

Все оборудование устанавливается в гермокоробку, которая в зависимости отклиматических условий может иметь или не иметь обогрев и системутермостабилизации.

Питание IP-камер может осуществляться либо от имеющегося блока питания поотдельной линии, либо от коммутатора по витой паре Ethernet по технологии PoE.

1. Коммутатор Ethernet

2. Блок питания

3. Автоматический выключатель для линии 220В

4. Устройство грозозащиты линии питания

5. Устройство грозозащиты линии Ethernet

6. Устройство термостабилизации

7. Гермокоробка

8. Магнитоконтактный тампер на вскрытие

9. Клеммные колодки

Рис. 9-7:Гермокоробка со

стандартнымкоммутатором

2934

6551 9

8

7



AZeac_cecV_U f Xehdd]ehsn]a _caahgUgcecaГруппирующий коммутатор объединяет потоки ото всех стандартных коммутаторови передает их в серверную по выделенной оптоволоконной линии. В данном примереиспользуется промышленный безвентиляторный коммутатор с шестью портами дляподключения витой пары и двумя гигабитными портами для подключенияоптоволокна.

Обеспечение питанием осуществляется также как и в предыдущем примере: линия220В подключается к блоку питания через устройство грозозащиты и автоматическийвыключатель.

Для защиты портов коммутатора от высоковольтных импульсов также используютсядва устройства грозозащиты Ethernet.

Дополнительно для подключения одной из жил оптического магистрального кабеляк коммутатору необходим оптический кросс.

Рис. 9-8:Гермокоробка сгруппирующимкоммутатором

2

10

34

6

551

9

8

7

10


GcadcbZbgp XZeac_cecV_] Y`t h`]lbc^ IP-_UaZep 195

1. Коммутатор Ethernet

2. Блок питания

3. Автоматический выключатель для линии 220В

4. Устройство грозозащиты линии питания

5. Устройство грозозащиты линии Ethernet

6. Оптический кросс

7. Устройство термостабилизации

8. Гермокоробка

9. Магнитоконтактный тампер на вскрытие

10. Клеммные колодки



FbYZ_f

AACS 24Active Column Sensor 24Active Pixel Sensor 24AGC 25APS 24ARP 183Automatic Gain Control 25Automatic White Balance 25Automatic White Compensation 25AWB 25AWC 25

BBack Light Compensation 26BLC 26Broadcast 103Broadcast Storm 122

CC и CS 41CCD 22CMOS 22CPU 26Crossover 185CUDA 87

DDAS 59DDNS 96, 118DHCP 99Digital Noise Reduction 26Digital signal processor 26

Direct Attached Storage 59Direct Drive 42DNR/SDNR 26DNS 96DSP 26

FFDMI 82Firewall 100

GGPGPU 88GPRS/EDGE 141GPU 88Graphics Processing Unit 88GSM-модем 140

HHD-SDI 16HDcctv 16HSDPA/UMTS 141

IIEEE 802.1Q 128IGMP 105, 122IGMP-snooping 105IP 15IP-адрес 91IP-камера 20IP-пакет 91, 98IP-сеть 91IPSec 124

JJPEG over HTTP 47

LL2TP 124


FbYZ_f 197

L2TPv3 124Layer 117Linux 64

MMAC-адрес 98Megapixel Lens 34MSTP 120Multicast 104, 122

NNAS 59NAT 119NVIDIA 88

OOLED-дисплей 80OpenVPN 124OSI 97

PPatchcord 185PathPing 181Ping 179PoE 115PoE-инжектор 116Port 91Port Security 168Port-based VLAN 127Power over Ethernet 115PPPoE 124PPTP 124Priority tags 120

QQoS 120Quality of Service 120

RRAID 55Real Time Streaming Protocol 48Real-time Transport Protocol 51Route 183Router 113RSTP 120RTP 51RTSP 48

SSaaS 45SAN 60SBLC 26SFP-модуль 110, 115Shielded twisted pair 106Spanning Tree Protocol 122Storage Area Network 60STP 106, 120Switch 93, 113

TTag-based VLAN 802.1Q 128TCP 48, 50Tracert 181

UUDP 49Unicast 102UTP 50, 106

VVESA 82VGA 81Video Drive 42Videoencoder 33Virtual Private Network 123



VLAN 125VPN 123

WWDR 26WEP 131Wi-Fi 111, 129Wi-Fi мост 111Wide Dynamic Range 26WPA 131

>адрес сети 94адрес хоста 94АРУ 25асферика 38аттенюатор 110

?беспроводная точка доступа 114беспроводное соединение 111

@веб-сервер 27видеокодер 33видеостример 33виртуальная локальная сеть 125виртуальная частная сеть 123витая пара 106

Aгермокоробка для уличной IP-камеры 192глубина резкости 39графические ускорители 87грозозащита 128, 191

Bдекодирование 84

детектор движения 175детектор оставленных предметов 175диаграмма направленности антенны 130диафрагменное число 37динамический сервис доменных имен 96дублирование центральных коммутаторов 157

Eзащита от петель 120защита от проникновения 168зона Френеля 188

FИК-коррекция 39ИК-фильтр 21интеграция с ОПС и СКУД 79

Gкадр Ethernet 98канальный уровень 98качество фокусировки 38КМОП 22командная строка 178коммутатор 93, 113конфигурация сетевых интерфейсов 180концентратор 112коэффициент усиления антенны 130кроссовер 185

Hмаршрутизатор 94, 113маска подсети 95матрица 22межсетевой экран 100многомодовое волокно 107мощность передатчика 130

I


FbYZ_f 199

направленность антенн 189настройки маршрутизации 183

Jобжим витой пары 185одномодовое волокно 108оперативная память 64операционная система 64оптический кросс 194оптический фильтр 21оптоволокно 107основной лепесток 130отказоустойчивая топология 121

Kпанорамные объективы 35патчкорд 185ПЗС 22пигтейл 110пинхол 35плазменная панель 81поляризация 190порт 91, 94преимущества КМОП 25преимущества ПЗС 24преобразование сетевых адресов 119проверка соединения 179протокол динамической конфигурации узла 99процессор обработки видеосигнала 25

Lрабочее место оператора 84разрешение IP-камеры 29разрешение объектива 34распознавание лиц 176роутер 113

M

светосила 37светочувствительность 30свитч 113сервер 18сервис доменных имен 96сетевой интерфейс 62сетевой уровень 98сеть 90сокет 93сравнение операционных систем 66стабилизатор изображения 36станция декодирования 85

Nтаблицы MAC-адресов 117ТВ-линия 30тип камеры 28точка доступа 111транспортный уровень 98

Oугол обзора 36, 81узел 93управление диафрагмой 42устройство видеозаписи 52устройство грозозащиты линии Ethernet 193устройство хранения данных 59

Pфаерволл 100фокусное расстояние 36

Qхаб 112хост 95

Tшироковещательный шторм 122


Научно-популярное издание

Александр Лыткин

IP-Видеонаблюдение. Наглядное пособие.

Издательство "Авторская книга"129075, Москва ул. Аргуновская, д. 2

Печать офсетная. Тираж 2000 экз.

Задать вопрос и оставить комментарии можно на сайте книгиwww.30fps.ru


aintra quark book template:Layout 1 21.10.2011 12:54 Page 1 · 2016-11-17 · УДК681.772.7...

Documents

Transcript of aintra quark book template:Layout 1 21.10.2011 12:54 Page 1 · 2016-11-17 · УДК681.772.7...