Распределенные системы видеонаблюдения и обеспечения безопасности – конвергенция с существующими сетями передачи данных
15 апреля 2008
Рубрика: Связь и телекоммуникации.
Автор: Б. Алиев, С. Белкина.

pic

Стремительное развитие современных сетей передачи данных просто ошеломляет своим натиском. В настоящее время сети передачи данных представляют собой не только транспорт для цифрового потока, они образуют некий симбиоз разноплановых услуг.

Сети передачи данных являются базисом для VoIP, IPTV, видеотелефонии, создают подсети локального доступа для банковских или иных операций… Этот список можно продолжать и далее. Несомненно, в нашей жизни сети передачи данных играют колоссальную роль, особенно на фоне глобальной цифровизации. Стремительный переход от аналоговых систем к цифровым обуславливает развитие специфического рынка услуг – передачи оцифрованной информации разного рода. Так все мы сталкивались с IP-телефонией – удобно? Конечно! В нашей стране, как и во всем мире, появляются системы IP-телевидения, видеотелефония. Эти услуги для нас еще новы, но достаточно перспективны.

Также при построении рыночной экономики важную роль играют системы безопасности, контроля жизнедеятельности. Изначально такие системы существовали, как и все остальные, исключительно в аналоговом виде. В настоящее время происходит стремительный переход к цифровым, цифровизацию систем наблюдения и безопасности не остановить! Цифровизация систем безопасности подразумевает возможность обработки и хранения данных в цифровом виде, что значительно улучшает качество и объем информации.

pic

Учитывая степень развития современных сетей передачи данных, нельзя ли использовать их в качестве транспорта для систем безопасности? Разберем этот вопрос более детально.

Бесспорно, цифровые системы безопасности уже сейчас более предпочтительны, нежели аналоговые, поскольку позволяют удаленно обрабатывать поступающую на блоки наблюдения информацию. В настоящее время наблюдается тенденция внедрения сетевых решений в системы наблюдения и безопасности, однако они замкнуты исключительно на локальных типах сетей. Сейчас мы можем наблюдать как проводные, так и беспроводные решения для систем безопасности, при этом вся поступающая информация сводится на один сервер. На сервере информация обрабатывается специальными программными продуктами, при соблюдении (или несоблюдении) определенных условий на отображаемой с видеокамеры картинке срабатывает сигнал (детекторы движения), привлекающий внимание сотрудника безопасности к картинке. В качестве условия могут выступать определенные движения, количество людей в определенном месте, пути их перемещения и т.д. В общем, можно сказать, что системы безопасности в наше время используются в основном в двух направлениях: первое – контроль работы сотрудников предприятия, второе – непосредственный контроль физической безопасности товара, персонала, хозяйства.

Локальные сети для систем безопасности, кстати говоря, используют стандартный протокол TCP/IP а также UDP, то есть тот стек, который используется повсеместно в сетях передачи данных.

Нельзя ли использовать этот аспект работы систем безопасности как еще одну дополнительную услугу для крупных игроков на рынке телекоммуникаций? Почему крупных, спросите вы? Необходимо реально оценивать имеющуюся мощность сети передачи данных. Для того, чтобы данная система была достаточно работоспособна, необходимо иметь достаточно ресурсов, чтобы обеспечивать бесперебойную работу всех подключенных систем видеонаблюдения. Непрерывность наблюдения критична для данных систем. Для оказания такой услуги необходим мощный видеосервер, способный обрабатывать тысячи, миллионы кадров в секунду, ведь, как известно, видеокамера снимает 24 кадра в секунду. Вследствие ограниченности вычислительных ресурсов сервера и для экономии времени, при получении видеопотоков со множества камер, реальная скорость вывода видео на экран может снижаться до 1-4 кадра/c на камеру. Исходя из того, что нет необходимости передавать по сети клиенту все кадры, возникает необходимость в механизме прореживания передаваемых кадров на уровне камеры.

pic

Помимо видеосервера, и, скорее всего, не одного, необходима мощная разветвленная сеть, способная обеспечить постоянную передачу данных с порта наблюдения на видеосервер, исключая коллизии, утрату пакетов. Также необходимо учесть, что в данном случае порядок передачи пакетов играет достаточно большую роль.

При работе по стандартному медному кабелю Ethernet-коммутаторы способны решить проблемы коллизий, однако при высокой нагрузке на каждый порт неизбежны накопления очередей в буферах коммутаторов и серверов, а значит, задержки и потери даже в пределах ЛВС. Размер одного закомпрессированного видеокадра обычно составляет порядка нескольких Кбайт, то есть при передаче по сети происходит его разбивка на несколько пакетов. Потеря одного пакета (кусочка закомпрессированного кадра) ведет к несоизмеримым потерям реальной картинки. В случае если наш человеческий мозг успевает обрабатывать изображение с камеры со скоростью 25 кадров/c, можно просто отбросить «битый» кадр, однако потеря его на скорости порядка 4 кадра/c будет весьма заметна. Следовательно, на низких скоростях вывода видео на экран необходимы механизмы повтора потерянных данных при передаче по сети.

Стандартные методы передачи видеопотоков по компьютерным сетям основываются на использовании протокола UDP. Протокол UDP не гарантирует качество доставки и правильность порядка передачи данных, однако требует меньшей пропускной способности канала и позволяет организовывать мультикаст (рассылку видео нескольким клиентам одновременно). Правильность порядка передачи данных реализуется на уровне приложения за счет буферизации входящего трафика и его пересортировки. Потерянные пакеты обычно не пересылаются, вместо этого используются алгоритмы восстановления потерянной информации и механизмы регуляции скорости передачи данных.

Протокол TCP/IP по сравнению с UDP самостоятельно обеспечивает регуляцию скорости передачи данных в зависимости от загруженности канала связи, правильный порядок передачи данных, повтор потерянных данных.

Помимо проблем хранения и обработки видеоданных с портов наблюдения, помимо коллизий и утери пакетов, остается немаловажный вопрос надежности линий передачи данных.

Бесспорно, ЛВС, с точки зрения скорости и достоверности передачи данных, намного опережает имеющиеся мегаполисные сети. Учитывая протяженность городских сетей, вероятность выхода из строя одного из участков сети не так уж и мала, и чем более протяженная сеть, тем больше вероятность выхода из строя участка сети, к тому же участки городской сети имеют нехорошую привычку переполняться в определенные промежутки времени. Понятно, что временный перерыв в передаче данных может стать критичным в охранной системе. Поэтому вопрос корректности использования современных сетей передачи данных в системах безопасности остается открытым.

Возможно, в недалеком будущем при переводе всех клиентских сетей на оптоволоконный кабель все мы получим возможность мониторинга собственного дома или предприятия в любое время и в любом месте простым включением карманного компьютера.

Хотя даже в таком случае возникает множество вопросов и различных «но». К примеру: кто сможет нам дать гарантию от «хакинга» видеосервера, перехвата данных злоумышленником? Или в данном случае может возникнуть и чисто правовой вопрос: а не является ли система наблюдения нарушением прав человека, ущемлением его личной жизни…

Конечно, эти и другие вопросы могут возникнуть при попытке конвергенции существующих сетей передачи данных или их усовершенствованной версией с системами видеонаблюдения, но, как мы знаем из истории, все нововведения всегда изначально принимались в штыки, потом к ним привыкали и теперь не могут без них обойтись…

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте