اهمیت استفاده از شبکه های پایدار در سیستم نظارت تصویری

اهمیت استفاده از شبکه های پایدار در سیستم نظارت تصویری

وجود شبکه در هر پروژه نظارتی به دلیل فعال کردن آیتم­های نظارتی یکی از فاکتورهای اساسی می­باشد. وجود شبکه نه تنها در ارسال Video Stream ، ذخیره و مشاهده تصاویر بلکه جهت انتقال برق در کنار data در طول سوییچ POE موثر خواهد بود. در این مقاله مقدماتی از شبکه و نحوه ساختن آن منحصراً توضیح داده خواهد شد.
پهنای باند کافی : شبکه و سوییچ­ها برای جلوگیری از ریسک تاخیر، عدم کنترل دوربین­ها و یا حتی از بین رفتن Data، بایستی ترافیک شبکه را در حالت Full Speed مدیریت کنند.
انعطاف­ پذیری : سوییچ­های شبکه بایستی دسترسی به یک منبع تغذیه متناوب برای جلوگیری از هرگونه قطعی در power را دارا باشند.
امنیت : شبکه بایستی از لحاظ هک شدن محفوظ بماند.

فواید شبکه­های نظارتی تحت (IP)

این شبکه­ها در ابتدا در مقیاس­های بزرگ مقرون به صرفه­ بودند اما به تدریج عواملی باعث این شرایط شده است. امروزه در بیشتر سازمان­ها، شبکه­های نظارتی تحت IP می­باشند که از سویی ازسال ویدئو بر روی این شبکه­ها نیز انجام می­گیرد.
شبکه­های نظارتی تحت IP در مقایسه با سیستم­های آنالوگ فواید زیر را دارا می­باشند که این دو شبکه را غیر قابل مقایسه کرده است.
عدم کابل­کشی مجدد :
ترافیک بر روی شبکه فیزیکی تحت IP حمل می­شود. POE به دوربین­ها قابلیت اتصال به همان شبکه را می­دهد و نیاز برای کابل­کشی برق و شبکه­های گران Ethernet را از بین می­برد.
هزینه کار پایین :
استفاده از NVR و یا NAS به منظور ذخیره سازی اطلاعات باعث کاهش هزینه نصاب، تعویض و پشتیبانی از تصاویر ضبط شده (back up) به مقدار قابل توجهی می­باشد.
دسترسی آسان مشاهده تصاویر :
پرسنل حراست، مدیران شبکه و سایر اشخاص در یک سازمان در هر لحظه می­توانند با دسترسی­های مختلف به تصاویر دوربین­ها در شبکه دسترسی داشته باشند. تصاویر دوربین­ها به سادگی می­توانند به عنوان ضمیمه ایمیل ارسال گردد. همچنین نیازی به داشتن هیچگونه Third Party برای مشاهده رویدادی خاص وجود نخواهد داشت.
ادغام با Application متفاوت :
سیستم­های نظارتی تحت IP به دلیل عدم نیاز به هرگونه تبدیل آنالوگ به دیجیتال، به سادگی می­توانند با سایر اپلیکیشن­های مانیتورینگ از ساده­ترین آنها (تشخیص حرکت) تا اپلیکیش­های پیشرفته مانند تشخیص چهره و تشخیص پلاک قادر به کار کردن می­باشد.

استانداردها و اجزای تشکیل دهنده شبکه ­های تحت IP :

دوربین­های تحت شبکه
NVR به منظور ضبط تصاویر به صورت متمرکز و پردازش تصاویر و Broadcast آنها
Clientها در شبکه به منظور مشاهده تصایور به صورت زنده و بدون هرگونه تاخیر
سوییچ جهت مدیریت ترافیک شبکه چرا که عدم انتخاب مناسب سوییچ و پهنای باند مناسب منجر به بهم ریخته شدن کل سیستم نظارت تصویری می­گردد
کابل­کشی
حالت­های مختلف data در شبکه به دو دسته تقسیم می­شود : Multicast و Unicast
در حالت Video Stream ، unicast به صورت مستقیم از یکی به دیگری به صورت مستقیم فرستاده می­شود. برای مثال از دورین به NVR و یا از NVR به سایر clientها فرستاده می­شود. اگر NVR ویدئو استریمی را برای مثال برای client 4 ارسال نماید می­بایست 4 مرتبه این stream برای client فرستاده گردد. در این شرایط ظرفیت پهنای باند سوییچ­ها به صورت زیادی مشغول خواهد شد.
در حالت Video Stream ، unicast از NVR به چندین client ارسال می­شود. در این حالن ویدئو استریم broadcast در شبکه (که به صورت IP شناخته می­شود) و سایر clientها در شبکه قابلیت دسترسی و دریافت آن را خواهند داشت. برای انجام این پروسه سوییچ­ها می­بایست دو قابلیت زیر را دارا باشند :
IGMP Querier : با ایجاد و ارسال یک پیام، مشخص می­شود که هر client متعلق به چه گروهی می­باشد.
IGMP Snooper : ابتدا به پورتهای مختلف بر روی clientها گوش می­دهد و سپس portهایی که مشتاق هستند را مشخص می­کند و در نهایت data برای دسته مشخصی از portها فرستاده می­شود. این پروتکل باعث از بین بردن ترافیک غیر نیاز در شبکه و بالا بردن کارایی شبکه می­گردد.
طراحی شبکه ـ ملاحظات عمومی
نیازمندی­های نظارتی منطقه محافظت شده، میزان جزییات تصاویر، نیاز به استفاده از دوربین­های ptz و … تعیین کننده تعداد و نوع دوربین­ها و سوییچ و در نهایت پهنای باند مورد نیاز و نیازمندی به برق برای سوییچ­ها می­باشد.
همچنین پهنای باند در انتخاب NVR و فضای ذخیره سازی موثر می­باشد. عوامل زیر در انتخاب سوییچ مناسب در شبکه­­های نظارتی تحت IP موثر می­باشند :
پهنای باند
تعداد پورت­ها
پاور مورد نیاز
انتخاب سوییچ : پهنای باند و پورت
سوییچ­های PFN-7242IL : سوییچ­های Fast Ethernet (10/100) با چندین port گیگ به منظور استفاده از Uplink
سوییچ­های PFN-7242IL : سوییچ­های گیگ که ترکیبی از 10 پورت گیگ (10GPS) به منظور استفاده از Uplink
در اکثر شبکه­های نظارتی استفاده از دوربین­های Fast Ethernet رایج می­باشد. در این حالت استفاده از سوییچ­های Fast Ethernet بر پایه پهنای باند مورد نیاز مناسب خواهد بود. لازم به ذکر است این سوییچ­ها صرفه نظر از اینکه از چه برندی می­باشند دارای port گیگ به عنوان Uplink می­باشد.
میانگین پهنای باند مورد نیاز به تعداد دوربین­ها، کیفیت تصویر، فریم و الگوریتم فشرده سازی دوربین بستگی دارد که با افزایش موارد ذکر شده پهنای باند و حجم فضای ذخیره افزایش می­یابد. در دوربین­های VIVOTEK برای نگه داشتن سوییچ باند Bit Rate دوربین را بر روی مقدار ثابت قرار می­دهیم. پهنای باند هر سوییچ طبق دستور زیر محاسبه می­گردد :
میانگین پهنای باند هر دوربین * تعداد کل دوربین­ها = پهنای باند کل مورد نیاز (Gbps)

طراحی شبکه :

مراجع زیر نمونه­ هایی از طراحی شبکه­های نظارتی مطمئن و مقرون به صرفه می­­باشد.
طراحی شبکه با 20 دوربین :
شکل زیر نصب معمولی 20 عدد دوربین به همراه یک دستگاه ضبط تصاویر را نشان می­دهد که ترافیک شبکه تنها توسط یک سوییچ مدیریت می­گردد. این راهکار را برای شرکت­های کوچک با شرایط نوری و محیطی مناسب می­توان استفاده کرد. تمامی دوربین­ها ثابت و Fast Ethernet هستند. دستگاه ذخیره ساز پهنای باند 1G را دارا می­باشد.
مزایای استفاده از این شبکه می­توان به تنظیمات آسان سوییچ، Web Base بودن آن و انتقال power (POE) برای دوربین­ها از طریق یک سوییچ عنوان کرد. دوربین­ها stream را به صورت Unicast به سرور ارسال می­کنند. در مقابل سرور آن را به صورت Multi cast به سایر شبکه ارسال می­کند که این امر بار Video Stream بر روی پهنای باند را به حداقل می­رساند. همچنین MAC-base بودن آن باعث بالا رفتن امنیت شبکه و جلوگیری از هک فیزیکی سیستم می­باشد.
طراحی شبکه با 200 دوربین :
این طراحی معمولاً برای مکان­هایی که دوربین­ها در جاهای مختلف نصب است (مانند انبارها، اداره­جات و پارکینگها) مناسب خواهد بود. معمولا این شبکه­ها متشکل از چندین IP و Subnet Mask مختلف و Vlanهای مختلف می­باشد. البته بدون استفاده از routerهای لایه 3 و پیچیدگی­های آن!
تمامی دوربین­ها در یک subnet قرار دارند. سیستم ذخیره ساز که مدیریت دوربین­ها را به عهده می­گیرد در یک Subnet دیگر در حالی که clientها بر روی subnet دیگر قرار دارند. هر سوییچ 24 دوربین POE را روشن خواهد کرد. همه دوربین­ها ثابت، POE و Fast Ethernet می­باشند.
فواید طراحی این شبکه :
از آنجا که مدیریت همه دوربین­ها در یک شبکه لایه 2 امری پیچیده است، با معرفی کردن VLAN در شبکه دسترسی به دوربین­ها و مدیریت آنها آسانتر خواهد بود و نیاز به استفاده از routerهای لایه 3 برای مدیریت شبکه از بین خواهد رفت.
Mac-Based بودن portها باعث افزایش ضریب امنیت بالای دوربین­ها و جلوگیری از هک کردن شبکه توسط attacker خواهد شد.
کاهش پهنای باند مصرفی از طریق Querier IGMP تعیین می­کند که کدام client به چه گروهی متعلق می­باشد و همچنین IGMP Snooper که مشخص می­کند هر port به کدام گروهی مشتاق می­باشد. در نهایت data برای port مورد نظر ارسال خواهد شد که باعث افزایش کارایی و کاهش ترافیک غیر نیاز شبکه می­باشد.
نظر به اینکه هدف از هر پروژه نظارتی افزایش ضریب امنیت در آن پروژه می­باشد، انتخاب سوییچ یکی از اصلی­ترین گزینه­ها در داشتن یک شبکه پایدار می­باشد. سوییچ­های PFN با داشتن محدوده گسترده محصولات گزینه­ای مناسب برای تمامی پروژه­های نظارتی هستند.

نویسنده:مهندس ویدا تیزقلم