Системы цифрового видеонаблюдение при организации охранных структур на особо охраняемых объектов

Параграф 3 
 

п.3.Линии передачи данных и питания камер 
 
Если внимательно проследить за тем как сегодня строятся IP системы видеонаблюдения, то можно обнаружить два подхода к организации линий передачи данных. При этом они оба безусловно являются «Классическими». 
 
3.1. Классический подход с точки зрения специалиста CCTV – прокладка новых линий питания и передачи данных до каждой отдельной видеокамеры. 
 
Какой либо унификации решений здесь нет – каждый специалист самостоятельно выбирает способ питания камер (общий блок питания или отдельные блоки питания для каждой камеры), способ резервирования питания (по низкому напряжению или по высокому), способ прокладки кабелей (с креплением к стене, с подвесом на стольной трос и т.д.) и место установки сетевого оборудования (конечно же за подвесным потолком :). Если допустимой длины «медного» участка Ethernet (92м) недостаточно, то специалист CCTV легко организует отдельную оптическую линию до камеры и обязательно попытается разместить медиаконвертер (оптика/медь) в её гермокожухе.  
 
3.2. Классический подход с точки зрения системного интегратора – подключение камеры к ближайшему порту СКС. 
 
Вообще системный интегратор тупо считает, что организовать порты необходимо везде т.к. это фундамент всех без исключения IT решений (локальных сетей, телефонии, бухгалтерии, ERP, АСУ и т.д). IP камеры для него располагаются на уровне горизонтальной подсистемы СКС (там же где рабочие места) и соответственно вопрос выбора мест установки активного сетевого оборудования просто не возникает – есть узел рабочих групп, выше этажный узел и ещё выше распределитель здания.  
 
C питанием всё просто – в СКС существуют сети выделенного питания 220В и PoE (питание через Ethernet). Резервирование по 220В решается резервированием распределительной сети питания всего здания (или группы помещений, ЦОД и т.д.) и/или установкой UPS рядом с потребителем (в нашем случае, рядом с камерой).  
 
В варианте с PoE резервирование получается доступнее и надёжнее – PoE коммутатор подключается к UPS и всё (прокладка кабелей питания не требуется). Подробнее технология PoE описана вот тут http://www.scs702.ru/tech_6.php 
 
Особенности установки  
 
При установке камеры на расстоянии превышающем 92 м от ближайшего отапливаемого помещения, необходимо организовать уличный узел и проложить до него оптический кабель (размещение медиаконвертера в гермокожухе камеры противоречит принципам универсальности и избыточности СКС). Если к узлу подключается всего одна камера, то в него устанавливается только медиаконвертер. Если завтра потребуется подключение ещё нескольких камер, то достаточно будет добавить коммутатор сети. При организации уличного узла можно воспользоваться специальным шкафчиком с термостатом, либо можно установить сетевое оборудование с расширенным диапазоном рабочей температуры в простой гермобокс.  
 
Особенности администрирования 
 
Администрирование в СКС начинается с маркировки кабеля и заканчивается заполнением кабельных журналов. 
 

Параграф 4 
 

п.4.Коммутаторы сети видеокамер 
 
Для организации сети видеокамер применяются управляемые коммутаторы не ниже второго уровня (L2). Коммутаторы устанавливаются в узлы СКС независимо от коммутаторов сети пользователей (если нет СКС, то строится отдельная сеть видеокамер). Использовать общие коммутаторы для видеокамер и для сети пользователей можно только при небольшом числе камер низкого разрешения.  
 
Порты камер должны поддерживать скорость 100 Мб/сек (и желательно PoE), порты восходящих линий (UpLinк) – 1Гб/сек. Для подключения уличного узла по оптике удобно использовать коммутаторы со сменными оптическими модулями (SFP, Mini-GBIC и т.д.).  
 
Чтобы обеспечить высокою надёжность сети камер, коммутаторы объединяются в подобие кольца по протоколу STP (Spanning Tree Protocol – протокол автоматического выбора оптимального маршрута в древовидной сети). В этом случае, при обрыве одной линии связи, происходит автоматическое переключение на другую, таким образом может быть достигнута надёжность – 99.999 («5 девяток» – образцовый (в IT области) коэффициент готовности для простых (одноранговых) сетей).  
 
Снизить стоимость сети видеокамер, без потерь в качестве, можно применив конфигурируемые коммутаторы (по сути это упрощенные коммутаторы L2, с теми-же настройками, но только производимыми через WEВ интерфейс).  
 
Розничная цена на 16-и портовый конфигурируемый коммутатор начинается от $180 без PoE, и от $300 c PoE.  
 
Особенности установки 
 
Для уличных узлов отлично подойдёт промышленный (Industrial) коммутатор с расширенным диапазоном рабочих температур. Обычно такой коммутатор имеет компактные размеры и крепление на DIN рейку, что позволяет легко разместить его в небольшом герметичном (уличном) боксе.  
 
Предельная допустимая нагрузка на гигабитный порт коммутатора достигается при обслуживании 96 мегапиксельных камер. При бо'льшей нагрузке можно либо создать отдельные сети для разных групп видеокамер, либо воспользоваться возможностью агрегации (объединения производительности) нескольких гигабитных портов (перед выбором коммутатора стоит внимательно его изучить).  
 
Особенности администрирования 
 
Выделение видеокамер в отдельную сеть обеспечивает защиту от попыток несанкционированного доступа (нет в сети пользователей - нет свободного доступа). С этой же целью порты коммутатора разбиваются на виртуальные посети (VLan_ы), направленные только на порты восходящих линий (UpLink). 

Параграф 5 

п.5.Серверы камер и системы хранения данных 
 
Если вы занимаетесь построением IP систем видеонаблюдения, то следует привыкнуть к понятиям «сервер IP камер» и «дисковый массив». 
 
Сервер – потому, что «чисто аппаратного» решения для обработки данных от множества мегапиксельных камер сегодня нет т.к. катастрофически не хватает производительности встраиваемых процессоров.  
 
Дисковый массив – потому, что размер кадра вырос в десятки раз и следовательно жёстких дисков надо многократно больше. Мало того, с увеличением их числа возрастает вероятность отказов, и необходимо обеспечить «горячую замену» неисправных дисков (не зависимо от того применяется технология RAID или нет).  
 
Чтобы оценить величину нехватки производительности встраиваемых процессоров можно воспользоваться данными с сайта Arecont Vision. С их точки зрения, процессора с частотой 3 гигагерца достаточно только для обслуживания 6-ти камер. При этом существует потребность в ещё большей производительности - детекция событий, сортировка данных и оптимизация архива, всё это связано с распаковкой кадров и требует дополнительную процессорную мощность. 
 
В пользу серверов также говорят общие для IT рынка тенденции. Например, с 2005 по 2007 год Avaya (лидер рынка IP телефонии) увеличил долю ПО с 27 до 70% от оборота (т.е. наблюдается замена широко распространённых аппаратных решений программными).  
 
 
Особенности установки 
 
Перспектива использовать один сервер на каждые шесть камер вряд ли обрадует заказчика, поэтому можно воспользоваться тремя нехитрыми лазейками: 
 
Лазейка 1 – 20/80. Установка на 20% мегапиксельных камер 80% камер стандартного разрешения, тем более такое соотношение обычно очень близко к оптимальному.  
 
Лазейка 2 – подключение к одному серверу бо'льшего числа рабочих мест с меньшим числом камер на каждоем, тем более высокое разрешение IP камер наиболее эффективно используется при выводе на один монитор 1-4 картинок. Эта лазейка выручила серверы Pandora 2 в 2002 году, когда ещё не производились компьютеры, способные получить по сети и распаковать в реальном времени изображения с нескольких десятков камер (т.е. тогда серверы уже были – компьютеры ещё нет). 
 
Лазейка 3 – установка производительных серверов и серверного ПО с функцией перепаковки кадров, тем более это просто прикольно. Производительность нужна такая, чтобы её хватало на распаковку множества мегапиксельных картинок и последующую их запаковку с меньшим разрешением для передачи по сети. Этот вариант особенно выгоден при большом числе камер и пользователей (например, в здании Газпрома хорошо будет смотреться шасси с многопроцессорными лезвийными серверами – и по статусу подходит, и нагрузка на сеть низкая). Подобное решение используется на ряде автосалонов, где в качестве рабочих мест установлены тонкие клиенты с минимальной производительностью (при этом они способны выводить на 1 монитор до 100 камер одновременно, позже попробую разместить скриншоты с экрана).  
 
Особенности администрирования 
 
Всё определяется типом ОС. Выбрали Windows – вопросы установки и администрирования ПО полностью ваши, хотите Linux – нужен поставщик готового решения, либо вопросов будет ещё больше 
 

Параграф 6 

п.6. Сеть пользователей  
 
Обычная сеть пользователей это территория работы критически важных приложений бизнеса (бухгалтерии, ERP, CRM, АСУ и т.д.). Нагрузка на сеть, создаваемая IP видеонаблюдением, скорее всего будет выше нагрузки, связанной с работой любой другой IT системы. Если вы не поставили высокопроизводительный сервер IP камер (способный перепаковать все мегапиксельные картинки), то, чтобы не снимать урожай шишек, вам необходимо организовать отдельную сеть пользователей системы видеонаблюдения.  
 
В случае создания диспетчерской службы, построение отдельной сети это безусловно логичное и рациональное решение. В других случаях, предварительно стоит оценить возможность её организации (наличие свободных линий в СКС, наличие мест под коммутаторы, возможность установки дополнительных сетевых плат в компьютеры или создания новых рабочих мест) и сравнить стоимость дополнительной сети со стоимостью производительного сервера.  
 
Особенности установки 
 
Для построения отдельной сети пользователей вам потребуются коммутаторы с гигабитными портами и кабельная система категории не ниже 5e.  
 
В небольшом офисе организация новой сети не вызывает каких либо сложностей, в случае с промышленным предприятием она может потребовать значительные затраты труда, в т.ч., например, на модернизацию распределительных шкафов, на прокладку дополнительных оптических кабелей и т.д.  
 
Особенности администрирования 
 
Выше по тексту, у меня получилась просто какая то страшилка :) На самом деле мне доводилось наблюдать безумную радость сисадминов когда их гигабиные сети «падали» (это как долгожданная война для боевого офицера). Они сразу начинали считать террабайты в день, звонить коллегам, бодро делиться цифрами и тем как у них всё замечательно «валится». Потом они планомерно вводили ограничение количества пользователей, качества доступа (количества кадров, пропускной способности портов) и организовывали оборону основных приложений (настройкой приоритезации, выделением VLan и т.д.). В результате конечный результат оказывался далеким от полных возможностей IP системы видеонаблюдения. Но один человек всегда имеет возможность насладиться высоким разрешением в реальном времени – это системный администратор. 
 

Параграф 7 

п.7. Компьютер пользователя 
 
Выше (п.5.) уже было упоминание о связи производительности сервера IP камер с требованиями к компьютеру пользователя. В настоящем пункте осталось только рассмотреть два варианта рабочих мест (для систем с производительным и непроизводительным ядром).  
 
п.7.1. Если сервер может перепаковывать все потоки с мегапиксельных камер, то на рабочем месте пользователя достаточно будет компьютера, способного выводить изображения от 1 мегапиксельной камеры (при её просмотре крупным планом либо в режиме лупы) и некоего числа потоков, перепакованных до стандартного разрешения (в цифро-аналоговых системах с этим справлялся P4 2-3 GHz). Как определил Рустам, для вывода 1-го мегаизображения «на пределе» хватает процессора P4 3 GHz, т.е. в нашем случае оптимальным будет двухядерный процессор(DualCore) 2-3 GHz.  
 
п.7.2. При оценке производительности компьютера для работы с неперепакованными кадрами (либо, как предлагает Troll, для работы без ядра системы) можно воспользоваться данными производителя мегапиксельных IP камер Arecont ( http://www.arecontvision.ru/asp/article/29 ). С его точки зрения для 6 IP камер необходимо: 
 
CPU: DualCore 3.2 GHz 
RAM: 1 GB 
Видео карта: 1920x1200, 128 MB RAM 
Сетевая карта: 100 base-T 
 
Если допустить, что удвоение количества ядер повышает производительность компьютера вдвое (а это далеко не так), то лучшие (сегодня) компьютеры с четырёхядерными процессорами способны обслужить максимум 12 камер.  
 
При одновременной работе с бо'льшим числом камер, необходимо установить несколько компьютеров на одно рабочее место (в п.5. это решение описано как Лазейка 2, в данном случае также может помочь Лазейка 1 – 80/20). 
 
Особенности установки 
 
Пока нельзя быть уверенным в том, что все системы поддерживают параллельное выполнение задач. Прежде, чем рассчитывать на производительность нескольких ядер процессора, стоит уточнить этот момент у разработчика ПО. 
 
Особенности администрирования 
 
Надо заметить, что одновременно просматривать живое видео и выполнять какую либо работу на компьютере в п.7.2. невозможно (загрузка - 100%). Он может использоваться или для видеонаблюдения, или для других целей, поэтому вполне можно задуматься об установке на него Linux с оптимизированными «только под видео» настройками (т.е. без игр :). 

Параграф 8 

п.8.Монитор и интерфейс пользователя. 
 
п.8.1.Монитор. Какой бы вы не выбрали монитор, для IP видеонаблюдения его разрешение будет недостаточно высоким.  
 
В ближайшем будущем ситуация изменится незначительно – с одной стороны ничто не подстёгивает производителей мониторов повышать разрешение в темпе выше существующего, с другой – наблюдается опережающий рост разрешения IP камер.  
 
Поэтому, если вы организуете простое рабочее место – берите монитор с максимальным разрешением. На рабочем месте охранника логично установить по два монитора на каждый компьютер.  
 
п.8.2. Интерфейс пользователя. Наверное будет весело, решив массу технических вопросов, оказаться перед невозможностью реально применить высокое разрешение мегапиксельных камер?! Тут я вам помочь не могу. У меня конечно есть собственное виденье интерфейса систем будущего времени и текущий опыт, но они не являются абстрагированными т.к. я представляю интересы всего одного из сотен производителей CCTV.  
 
Нас может выручить только человек, имеющий независимый взгляд и своё личное мнение. Например, это мог бы сделать Юрий Михелевич (тем более он давно намекал рынку о массе скрытых здесь подводных камней), но и он вправе сказать, что для предположений пока недостаточно информации, а для выводов – практики. 
 

Плюсы и минусы 

Плюсы 
====== 
- Простота инсталляции 
- Фиксация большого количества деталей 
- Возможно, более удобный анализ полученных материалов 
- Передача на большие расстояния 
 
Минусы 
======= 
- Загрузка сети 
- Загрузка процессорных мощностей 
- Загрузка систем хранения 
 
Т.е. можно сделать вывод, что пока для чистой цифры просто не хватает производительности. И скорее всего это изменится, только при наличии новых сетевых стандартов и процессорных мощностей. 
 
С другой стороны, в Интернете все больше статей о растущих объемах проектов по IP-видеонаблюдению. Или я чего-то не понимаю, или это все не есть правда? 

ПЛЮСЫ: 
"Простота инсталляции" - чего, камер? Не факт: IP-камеры нужно настраивать, как и аналоговые. АП обеспечить им условия работы, например, на улице - существенно сложнее. Каналообразующего оборудования? - точно враньё, трудностей полно, тонкостей ещё больше. Не, ну если, к примеру, айтишникам заказчика больше заняться нечем, кроме как ip-телевидением, то можно и сказать, что, мол, простота дело, они же, а не вы, колупаться будут. Только навряд... :-( 
 
"Фиксация большого количества деталей" - не факт, от выбранных сюжетов зависит, от размера фиксируемых планов. Вы в телерепортажах портреты встречали, деталей хватало? Дело не в одном разрешении. 
 
"Возможно, более удобный анализ полученных материалов" - более удобный по сравнению с чем? С DVR'ом - враньё. Видеомагнитофоны, как таковые, ныне редкость, да даже и в сравнении с ними особого удобства _анализа_ не наблюдается. Искать быстрее, но это не анализ. 
 
"Передача на большие расстояния" - гм! Телевидение вещает на Дальний Восток ни разу не по ай-пи. Сомневаюсь, чтобы вам требовалось передавать _дальше_. 
 
 
МИНУСЫ 
"Загрузка процессорных мощностей" - значение этой проблемы преувеличивается. 
 
"Загрузка систем хранения" - ёмкость накопителей для хранения кадров (со сжатием) цифровых телекамер высокого разрешения вполне сопоставима с таковой для оцифрованных стандартных кадров (со сжатием). На крупных системах эта разница и вовсе нивелируется за счёт разделения архива на оперативный и долговременный. 
 
"Загрузка сети" - это, пожалуй, существенно, хотя кто мешает скоростные каналы укладывать, на первичном-то проекте, хех! Кладите гигабитку или десяти-гигабитку, она есть уже в медном исполнении. Такую задавить видеопотоками посложнее выйдет. 
 
Остаётся последний пункт, вами не упомянутый - "превышение цены оборудования" при аналогичных комплектных характеристиках. Это, пожалуй, самый неприятный минус. Однако, моды ради, чего не купишь...