СХЕМА СВЯЗИ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СЕТИ

Характеристика объекта

Территория наблюдения состоит из офиса общей площадью 450 м².В офисе находится 12 помещении. Офис находится на 1 этаже жилого комплекса, вдоль центральной улицы г. Алматы(рис.2.1).

2,3,4-Кассовый отдел

5-Серверная

6-Зал менеджеров

7-Зал заседания

8-Отдел кредитования

9-Кабинет директора

10-Кабинет зам.директора

11-Секретарь

12-Информационный отдел

Рисунок 2.1 – Общий вид банка «BankCentrCredit»

Примечание: составлено автором

Требования к сети видеонаблюдения и передачи данных

В офисе банка требуется расположить 10 видеокамеры. Одна камера расположена на улице, остальные 9 расположены в помещении.

Наблюдение за объектами видеокамер должно осуществляться из сервера здания.

Весь видео поток, со всех видео камер должен поступать в сервер компании, где будет анализироваться, по завершению анализа будет составляться отчётность.

Входная камера должна фиксировать вошедших и вышедших людей.

Камера, расположенная в кассах банка, контролирует денежные операции и предотвращает злоумышленников.

Остальные камеры будут расположены по периметру помещения.

Возможное построение сети

На участке «BankCentrCredit» будет использована беспроводная технология передачи данных Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11n).

Исходя из особенностей проектирования сети и специфики области её применения, рассмотрим основные критерии, которые будут влиять на разработку системы видеонаблюдения.

К основным критериям сети следует отнести:

- повышенную надежность и помехозащищенность;

- достаточное расстояние между элементами сети;

- характеристики местности построения системы видеонаблюдения и передачи данных;

- требования к качеству изображения;

- должна гарантированно обеспечиваться минимальная пропускная способность.

Для реализации хорошей надежности и помехозащищенности необходимо обеспечить штатный режим всех узлов и соединений данной сети.

Для удовлетворения пропускной способности сети, следует рационально подойти к выбору оборудования.

Для удовлетворения качества видеоданных, следует рационально подойти к выбору камер видеонаблюдения.

Для реализации системы видеонаблюдения и передачи данных, необходимо провести детальный анализ местности построения сети(рис.2.2).

Рисунок 2.2 - Расположение камер

Примечание: составлено автором

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ПОСТРОЕНИИ СИСТЕМЫ

Выбор видеокамер

В качестве технического решения постройки сети видеонаблюдения используется оборудование компании «Novus» (на базе последнего поколения цифровых камер видеонаблюдения).

Особенность данного технического решения – это многофункциональность и гибкая конфигурация параметров видеокамер, суть которой сводится к тому, что конфигурация камер, а следовательно и всей сети, позволяет максимально оптимизировать работу сети и удовлетворить все потребности заказчика.

Функциональные возможности видеокамер Novus, позволяют по праву считаться эффективнейшим способом решения задач на современном рынке.

Стандарт сжатия видео H.264 используемый в камерах, предназначенный для достижения высокой степени сжатия видео потока при, сохранении высокого качества.

Технология компрессии позволяет снизить количество избыточной информации в видеопотоке, что обеспечивает эффективную передачу и хранение цифрового видеофайла. Специальные алгоритмы кодирования/декодирования (кодек) сжимают исходные данные и воспроизводят результат сжатия без потери качества.

Формат сжатия Н.264 позволяет значительно снизить размер кадров, сохраняя высокое качество изображения. Технология обеспечивает поиск совпадающих пикселей среди ранее закодированных пикселей; за счет этого удается значительно уменьшить размер видеопакетов. Н.264 позволяет также использовать улучшенную поблочную компенсацию движения, которая применяется при кодировании Р и В кадров. Для поиска совпадающих блоков кодер может выбирать внутри фрагментов одного или последовательности ссылочных кадров. Для участков кадра, где нет совпадающих блоков, используются внутренне закодированные макроблоки [7].

Метод компенсации движения является наиболее важным аспектом видеокодера, степень и способ его использования кодером Н.264 определяет эффективность сжатия видео. Кроме того, Н.264 обеспечивает сокращение количества видимых блоков (проблема видео, сжатого с помощью Motion JPEG и MPEG) с помощью специального фильтра.

Разрешающая способность кадра в камерах варьируется от 352x288 (CIF) до 1920x1080 (FullHD), Что позволяет использовать высокое качество изображения там, где это требуется(рис.3.1).

Рисунок 3.1 - Мегапиксельная IP камера стандартного исполнения IPNOVUSNVIP-2DN5001C-1P

Примечание: составлено автором

Таблица3.1 - Технические характеристики видеокамеры 2DN5001C-1P

Примечание: составлено автором

Выбор оборудования Wi – Fi

Для участка сети «BankCentrCredit» используем беспроводную технологию передачи данных Wi-Fi стандарта IEEE 802.11n работающую в диапазонах частот 2,4—2,5 или 5,0 ГГц.

Одним из основных моментов стандарта 802.11n является поддержка технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output, Многоканальный вход/выход).

С помощью технологии MIMO реализована способность одновременного приема/передачи нескольких потоков данных через несколько антенн, вместо одной.

Чем больше устройство 802.11n использует антенн для одновременной работы передачи/приема, тем будет выше максимальная скорость передачи данных. Однако, само по себе использование нескольких антенн не увеличивает скорость передачи данных или расширение диапазона.

Основным в устройствах стандарта 802.11n является то, что в них реализован усовершенствованный метод обработки сигнала, который и определяет алгоритм работы MIMO-устройства при использовании нескольких антенн.

Конфигурация "4х4" при использовании модуляции 64-QAM обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, конфигурация "3х3" при использовании модуляции 64-QAM обеспечивает скорость до 450 Мбит/с, в то время как конфигурации "2х3" и "1х2" обеспечат скорость до 300 Мбит/с.

Другой дополнительной особенностью стандарта 802.11n является увеличение ширины канала с 20 до 40 МГц.

В беспроводных сетях стандарта 802.11n используются два частотных диапазона 2.4 ГГц и 5 ГГц. Беспроводные сети стандарта 802.11b/g работают на частоте 2.4 ГГц, сети стандарта 802.11a работают на частоте 5 ГГц, а сети стандарта 802.11n могут работать как на частоте 2.4 ГГц, так и на частоте 5 ГГц.

В полосе частот 2.4 ГГц для беспроводных сетей доступны 13 каналов с интервалами 5 МГц между ними. Для передачи сигнала беспроводные устройства стандарта 802.11b/g используют каналы шириной 20 МГц. Беспроводное устройство стандарта 802.11b/g использует один из 13 каналов из полосы 20 МГц в пределах частоты 2.4 ГГц, но фактически задействует 5 пересекающихся каналов. Например, если точка доступа использует канал 6, то она оказывает значительные помехи на каналы 5 и 7, а также оказывает помехи на каналы 4 и 8. Когда происходит передача данных устройством, беспроводной сигнал отклоняется от центральной частоты канала +/- 11 МГц. В некоторых случаях происходит отклонение энергии радиочастоты до 30 МГц от центрального канала. Для исключения взаимных помех между каналами необходимо, чтобы их полосы отстояли друг от друга на 25 МГц. Таким образом, остается всего 3 непересекающихся канала на полосе 20 МГц: 1, 6 и 11(рис.3.2).

Рисунок 3.2 - Полосы пропускания стандарта IEEE 802.11

Примечание: составлено автором

Большинство беспроводных локальных сетей 802.11n используют каналы 40 МГц только в диапазоне частот 5 ГГц. В сетях, использующих полосу частот 5 ГГц (802.11n), проблемы пересекающихся каналов не существует.

При использовании ширины канала 40 МГц происходит двойное увеличение пропускной способности, по сравнению с шириной канала 20 МГц.

В полосе частот 5 ГГц доступно 19 непересекающихся каналов, которые более пригодны для применения в устройствах стандарта 802.11n, обеспечивающих максимально возможную скорость передачи данных. Сигналы распределяются без взаимного перекрытия каналов с шириной полосы 40 МГц.

Существуют три режима работы 802.11n: HT, Non-HT и HT Mixed.

Точки доступа 802.11n используют режим HighThroughput (HT), известный также как "чистый" режим (Greenfield-режим), который предполагает отсутствие поблизости (в зоне покрытия) работающих устройств 802.11b/g, использующих ту же полосу частот. Если же такие устройства существуют в зоне покрытия, то они не смогут общаться с точкой доступа 802.11n. Таким образом, в этом режиме разрешены к использованию только клиенты 802.11n, что позволит воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n.

Точка доступа 802.11n с использованием режима Non-HT (известный также как наследуемый режим), отправляет все кадры в формате 802.11b/g, чтобы устаревшие станции смогли понять их. В этом режиме точка доступа должна использовать ширину каналов 20 МГц и при этом не будет использовать преимущества стандарта 802.11n. Для обеспечения обратной совместимости все устройства должны поддерживать этот режим. Нужно учитывать, что точка доступа 802.11n с использованием режима Non-HT не будет обеспечивать высокую производительность. При использовании этого режима передача данных осуществляется со скоростью, поддерживаемой самым медленным устройством.

Смешанный режим HT Mixed будет наиболее распространенным режимом для точек доступа 802.11n в ближайшие несколько лет. В этом режиме, усовершенствования стандарта 802.11n могут быть использованы одновременно с существующими станциями 802.11b/g. Режим HT Mixed обеспечит обратную совместимость устройств, но устройства 802.11n получат уменьшение пропускной способности. В этом режиме точка доступа 802.11n распознает наличие старых клиентов и будет использовать более низкую скорость передачи данных, пока старое устройство осуществляет прием-передачу данных.

Таким образом, при практическом применении улучшений стандарта 802.11n, преимущества могут быть достигнуты в полной мере только при условии, что клиенты 802.11b/g отсутствуют и беспроводная сеть работает в "чистом" режиме HT.

Выбор оборудования Wi-Fi производился от требований которые необходимы для передачи видеоданных на участке сети «Карьер – АЗ».

UbiquitiNanoStation M5 – всепогодная производительная точка доступа в которой радиочасть мощностью 400 мВт, интегрирована с панельной антенной в корпусе. Устройство работает на частоте 5 ГГц и может выступать как точка доступа, мост или мощный ретранслятор. Для настройки и конфигурирования канала используется программный комплекс AirOS с интуитивно-понятным Mac-интерфейсом.

Рисунок 3.3 - Антенны и плата производительной точки доступа Ubiquiti NanoStation M5

Примечание: составлено автором

Таблица 3.2.1 - Технические характеристики Ubiquiti NanoStation M5

Примечание: составлено автором

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ