¿Cómo calcular el tráfico requerido para transmitir una señal de video?
La última vez comentamos el hecho de que muy a menudo las cámaras con salida IP cargan la red mucho menos que los sistemas estándar basados en cámaras con salida analógica y grabadoras de vídeo. Esto se debe al hecho de que las cámaras con salida IP tienen un búfer de grabación incorporado en el que se almacena la información actual.
Solo si el detector de movimiento está encendido y se recibe una señal sobre la necesidad de pregrabación y grabación del detector de movimiento, esta información comienza a transmitirse al servidor de video central. Esto puede ser muy importante para construir sistemas con una gran cantidad de cámaras de video sin crear potentes redes de transmisión. ¿Cuál es la carga de red real para una cámara de este tipo?
Consideremos esta pregunta usando el ejemplo de una cámara con salida IP de uno de los fabricantes más conocidos.
Esta cámara, que funciona en línea mediante un formato de compresión patentado, ocupa un tráfico de 1 a 1,5 Mbps y ofrece imágenes de buena calidad (megapíxeles) a velocidad de cuadros completa. Sin embargo, este valor puede duplicarse cuando se guardan las imágenes. Para reducir la velocidad de carga de la red, las cámaras ofrecen la opción de seleccionar una velocidad de cuadros diferente durante la grabación que para las imágenes en vivo.
La carga de tráfico de 15 a 20 cámaras que funcionan en modo online es de 30 a 40 Mbit/s. Para evitar la latencia de visualización, la carga práctica de la red no debe exceder el 30-40%, es decir, 30-40 Mbps en una red de 100 Mbps. Esto corresponde a entre 15 y 20 cámaras en vivo a velocidad de cuadro completa. Por este motivo, es recomendable utilizar un switch que proporcione más ancho de banda de red en dos de sus terminales, la conexión del PC con pantalla y posiblemente la conexión del PC con memoria.
Ahora damos un ejemplo de cómo calcular el tráfico para un DVR estándar:
Asumimos que – 25 fotogramas/s – modo de tiempo real – velocidad de transferencia de fotogramas en tiempo real.
El tamaño aproximado de un fotograma durante la compresión se proporciona en la Tabla 1.
Al compilar esta tabla, se asumió que se utilizó el formato de compresión Wavelet, el tamaño del cuadro se proporciona en MB. Por supuesto, los cálculos proporcionan un tamaño de cuadro aproximado para una estimación aproximada. Dado que en el flujo obtenido después de la compresión hay fotogramas de referencia y una diferencia entre ellos, es justo hablar de tasas de bits.
Además, el tamaño del flujo varía según el grado. de información del encuadre y la presencia de sucesivos fotogramas amigos de los acontecimientos en escena. Para el cálculo seleccionamos una imagen en color con una resolución de 704 x 576 y un tamaño de 50 kbytes según la tabla 1.
Todo el mundo entiende también que el tamaño del tráfico suele describirse en bits (le recordamos que normalmente 1 byte = 8 bits).
Como resultado, obtenemos:
50 kbytes x 8 x 25 fps = 10.000 kbps = 9,77 Mbps – tamaño del tráfico para transmitir una señal desde una cámara de vídeo de alta resolución en modo “vídeo en vivo” 25 fps.
Así, la diferencia en la cantidad de tráfico entre cámaras con salida IP con un búfer incorporado para información y cámaras con salida analógica que transmite señales a través de un DVR es casi un orden de magnitud a favor de las cámaras con salida IP.
Si necesita conectar varias cámaras de video, el tamaño del tráfico aumenta la misma cantidad de veces. Así, los sistemas de videovigilancia son altamente informativos; el volumen de información y datos transmitidos en ellos es mucho mayor que, por ejemplo, en un sistema de seguridad y alarma contra incendios.
No olvidemos que en todas las redes que operan a través de protocolos TCP/IP, un cierto volumen está ocupado por información de servicio (aproximadamente 50 bytes).
Por lo tanto, para obtener resultados del funcionamiento de los sistemas de videovigilancia y controlar lo que sucede con su ayuda, los operadores que se encuentran en el punto de guardia de seguridad de la instalación o en un punto centralizado de recopilación de información deben crear un entorno de transmisión de datos que garantice la confiabilidad y calidad no solo al crear y procesar señales de video y alarma, sino también en la etapa de transmisión de las señales recibidas a una cierta distancia. Las redes de transmisión de datos utilizadas deben proporcionar transmisión bidireccional de video, sonido, información de entradas de alarma, solicitudes de múltiples usuarios y señales de control de contadores. Para transmitir esta información con calidad suficiente y a alta velocidad, es necesario utilizar redes de banda ancha y alta velocidad.
Esto está determinado por la cantidad de equipos en el sitio, los parámetros de la información transmitida y, por supuesto, el tipo de sistemas de seguridad utilizados. La creación de redes de transmisión de datos está regulada por la norma internacional ISO/ISE 11801. En ella, el rendimiento de las redes a las que se asigna una determinada categoría está vinculado a la calidad y tipo de cable (par trenzado o cable óptico), la calidad de conectores, armarios de distribución, la calidad y los métodos de instalación de conexiones desmontables. Otra parte importante de las redes de transmisión de datos son los amplificadores de señal para cables de par trenzado, conmutadores TI activos, conectores de fibra óptica, etc.
Para garantizar la transmisión de datos a través de las redes, deben estar construido utilizando categorías de sistemas de cableado estructurado.
SCS es un sistema de cable de telecomunicaciones de baja corriente que sirve a todos los sistemas de ingeniería de una empresa ubicados en sus edificios y en su territorio. SCS tiene una estructura y topología estandarizadas, utiliza únicamente componentes estandarizados (cables, aparamenta, conectores, etc.). SCS proporciona parámetros electromagnéticos estandarizados (atenuación, ancho de banda de frecuencias transmitidas, etc.) de las líneas de comunicación organizadas con su ayuda.
Gestionado (administrado) utilizando métodos estandarizados.
Categorías SCS:
categoría 5: hasta 100 MHz, redes locales con velocidades de transferencia de datos de hasta 1000 Mbit/s (clase D);
categoría 6: hasta 250 MHz , redes locales con velocidades de transferencia de datos de hasta 1000 Mbit/s (clase E);
categoría 7: hasta 600 MHz, redes locales con velocidades de transferencia de datos de hasta 1000 Mbit/s (clase F).
Para transmitir una señal de video a distancias muy largas, generalmente después de la terminación de las líneas SCS, se utiliza equipo que convierte la información en un flujo E1 continuo de alta velocidad. El flujo E1 con estructura cíclica prevé la división en 32 canales BCC de 64 kbit/s en forma de división en intervalos de canal (Time Slot — TS) de 0 a 31.
Además de determinar el tamaño del tráfico, una tarea muy importante y difícil es determinar el número de fuentes de alimentación para las cámaras de vídeo, su potencia y los lugares donde se pueden instalar de forma óptima.
Un ejemplo de cálculo de la organización del voltaje de suministro de energía a través de la red para una cámara con salida IP. Alimentación de red de 30 V, alimentación mediante cables de 7 y 8 pares trenzados. La cámara consume 24 V (6) V, corriente 100 mA.
Según la norma internacional ISO/IEC11801, un cable de par trenzado de categoría 5 (clase D) de 100 MHz con una velocidad de transferencia de datos de 1 Gb/s tiene una resistencia de no más de 20 ohmios por 100 m (en realidad, unos 2 ohmios por 100 m). 100 metros). A lo largo de 300 m de par trenzado, la tensión no cae más de 6 V. Por lo tanto, la fuente de alimentación se puede conectar a una distancia de unos 300 m de la cámara. Para cálculos más precisos, es necesario probar el sistema de cableado estructurado.
Instalación de un sistema de videovigilancia
Consideremos algunos aspectos de la instalación de sistemas de videovigilancia.
La instalación incluye instalación de cámaras, instalación, ajuste y programación de un DVR o servidor de video, ajuste de todo el sistema, que se realiza en la siguiente secuencia:
ajuste de lentes;
verificación de la calidad de la señal de vídeo con poca luz;
comprobar la calidad de la señal de vídeo con iluminación normal;
comprobar si hay falta de luz.
Según los documentos reglamentarios existentes, se crea un sistema de videovigilancia con la capacidad de conectar una fuente de alimentación de respaldo, que es necesaria en caso de un corte de energía de la fuente de alimentación principal. Se puede utilizar una fuente de alimentación de CA de respaldo o fuentes de alimentación de CC como fuente de energía de respaldo.
El voltaje nominal de la fuente de alimentación de CC de respaldo es de 12,24 V. La transición a la energía de respaldo se produce automáticamente sin alterar los modos de funcionamiento establecidos ni el estado funcional del sistema. Al cambiar a energía de respaldo, se emite una señal luminosa y/o sonora. La fuente de alimentación de respaldo garantiza que las funciones principales del sistema, especificadas en las especificaciones técnicas, se realicen en caso de un corte de energía en la red durante un período de al menos 0,5 horas.
Le daremos un ejemplo de construcción y diseño de un sistema de videovigilancia.
Tenga en cuenta que al crear sistemas de videovigilancia digital, actualmente se utilizan con mayor frecuencia grabadoras de video digitales. Conmutan la señal de varias cámaras de video, la digitalizan, multiplexan la imagen, comprimen la imagen y la transmiten a la red, poniéndola a disposición de un cierto número de estaciones de trabajo, y también aseguran la interacción de los sensores a través de entradas de alarma con la videovigilancia. sistema.
Una de las principales funciones de los videograbadores es la grabación de imágenes, la creación de un archivo y un sistema de búsqueda de incidencias en el archivo. Los DVR también brindan la capacidad de conectar y controlar cámaras de video PTZ. Las matrices de conmutación, junto con los DVR, se utilizan para construir sistemas de videovigilancia de gran tamaño. En tales sistemas, para aumentar la confiabilidad de los grandes sistemas de videovigilancia, a los videograbadores se les confía la función de digitalización, transmisión a la red y creación de un archivo.
Las funciones de gestión se dejan a las matrices de conmutación. La práctica de utilizar productos parcialmente redundantes (un grabador de vídeo de alta calidad con funciones de control y una matriz de conmutación) es bien conocida en todo el mundo y no se utiliza para aumentar el coste del sistema, como podría parecer a primera vista. sino más bien para aumentar su confiabilidad y aumentar el período de operación ininterrumpida.
Para crear grandes sistemas de vídeo que reciben imágenes de vídeo en tiempo real y las transmiten a una red remota, por regla general se utilizan costosos conmutadores de microprocesador matriciales.
Ejemplo: Se utilizan 16 cámaras de vídeo para proteger una fábrica, una cámara de vídeo de 16 canales La grabadora se utiliza para grabar y almacenar el archivo.
La imagen de la cámara ubicada en la entrada se graba continuamente durante el horario laboral (de 6:00 a 21:00 de lunes a viernes) y mediante un detector de movimiento el resto del tiempo, y las imágenes en la sala de servidores se graban únicamente mediante un detector de movimiento.
La duración del almacenamiento y grabación de información en el archivo DVR es de 100 horas con una resolución de 720 x 576 píxeles. Para garantizar dicho volumen de archivo, se requiere una capacidad de almacenamiento interno: 1 TB.
Puesto de observación principal ubicado en el edificio administrativo, equipado con monitores analógicos y una estación de trabajo con monitores.
El puesto funciona las 24 horas del día, el monitor de la estación de trabajo muestra una imagen múltiple (imagen combinada de 16 cámaras) y 4 monitores están diseñados para mostrar imágenes de cámaras de alarma o cualquiera de las seleccionadas. La selección de cámaras para visualización individual en monitores analógicos se realiza desde el teclado de la matriz de conmutación. El usuario de la estación de trabajo tiene derechos para controlar las cámaras PTZ, buscar imágenes en el archivo DVR, enviar imágenes por correo electrónico y mostrar imágenes de las cámaras en monitores.
El puesto de observación auxiliarestá ubicado en la sala de entrada. Equipado con monitor analógico y teclado. Al recibir una orden desde el teclado, se muestra en el monitor una imagen de cualquiera de las 16 cámaras.
La videovigilancia también se realiza en monitores analógicos ubicados en las oficinas del jefe del servicio de seguridad del complejo y del administrador del sistema de seguridad (técnico especialista).
La selección de las imágenes mostradas se realiza realizarse desde los teclados adecuados. Estas oficinas también contienen estaciones de trabajo para administrar DVR. Las estaciones de trabajo se instalan con el software estándar suministrado con el equipo.
Las matrices de conmutación tienen un diseño modular, que está determinado por el número de cámaras y la estructura de los puestos de observación (teclados, estaciones de trabajo, monitores).
En conclusión, un ejemplo de la experiencia extranjera.
Gracias a una subvención multimillonaria del Departamento de Seguridad Nacional de Estados Unidos, el aeropuerto de Houston ha instalado un sistema de control perimetral equipado con videovigilancia por radar basado en interruptores matriciales.
Las cámaras de televisión están vinculadas a una cuadrícula de coordenadas para garantizar el reconocimiento del objetivo, detectado tanto por radares terrestres como por un sistema de análisis de vídeo.
La combinación de Los sistemas de videovigilancia basados en radar y análisis, unidos en un único sistema de gestión de seguridad, brindan al aeropuerto la capacidad de controlar y evaluar completamente las acciones de todos los sistemas y servicios de seguridad, desde el despegue y el aterrizaje hasta los puntos extremos del perímetro, todo dentro una única interfaz gráfica.
El sistema utiliza sofisticadas cámaras de vídeo infrarrojas fijas y panorámicas.