اهميت شبكه در سيستم هاي حفاظتي
وجود شبکه در هر پروژه نظارتی به دلیل فعال کردن آیتمهای نظارتی یکی از فاکتورهای اساسی می باشد. 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 ونحوه ساختن آن مختصرا توضیح داده خواهد شد.
برای داشتن شبکه نظارتی مطمئن فاکتورهای کلیدی زیر مورد نیاز می باشد:
• پهنای باند کافی : شبکه و سوییچ ها برای جلوگیری از ریسک تاخیر، عدم کنترل دوربین ها 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 ازهرگونه قعطی در power را دارا باشند.
• امنیت : شبکه بایستی از لحاظ هک شدن محفوظ بماند.
فواید شبکه های نظارتی تحت IP
این شبکه ها در ابتدا در مقیاس های بزرگ مقرون به صرفه بودند اما به تدریج عواملی باعث تغییر این شرایط شده است. امروزه در بیشتر سازمانها ، شبکه های نظارتی تحت IP می باشند که از سویی ارسال ویدئو بر روی این شبکه ها نیز انجام می گیرد.
شبکه های نظارتی تحت IP در مقایسه با سیستم های آنالوگ فواید زیر را دارا می باشند که این دو شبکه را غیر قابل مقایسه کرده است.
• عدم کابل کشی مجدد: ترافیک بر روی شبکه فیزیکی تحت IP حمل می شود. POE به دوربین ها قابلیت اتصال به همان شبکه را می دهد و نیاز برای کابل کشی برق و شبکه های گران Ethernet را از بین می برد.
• 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 می باشد.
• دسترسی آسان مشاهده تصاویر: پرسنل حراست، مدیران شبکه و سایر اشخاص در یک سازمان در هر لحظه می توانند با دسترسی های مختلف به تصاویر دوربین ها در شبکه دسترسی داشته باشند. تصاویر دوربینها به سادگی می توانند به عنوان ضمیمه ایمیل ارسال گردد. همچنین نیازی به داشتن هیچگونه Third Party برای مشاهده رویدادی خاص وجود نخواهد داشت.
• ادغام با Application متفاوت: سیستم های نظارتی تحت IP به دلیل عدم نیاز به هرگونه تبدیل آنالوگ به دیجیتال ، به سادگی می توانند با سایر اپلیکیشنهای مانیتورینگ از ساده ترین آنها (تشخیص حرکت) تا اپلیکیشنهای پیشرفته مانند تشخیص چهره و تشخیص پلاک قادر به کار کردن می باشد.
استاندارها و اجزای تشکیل دهنده شبکه های تحت IP:
• دوربینهای تحت شبکه
• NVR به منظور ضبط تصاویر به صورت متمرکز و پردازش تصاویر وBroadcast آنها
• clientها درشبکه به منظورمشاهده تصاویر به صورت زنده و بدون هرگونه تاخیر
• سوییچ جهت مدیریت ترافیک شبکه چراکه عدم انتخاب مناسب سوییچ و پهنای باند مناسب منجر به بهم ریخته شدن کل سیستم نظارت تصویری می گردد
• کابل کشی
حالتهای مختلف data در شبکه به دو دسته تقسیم می شود:Multicast و Unicast
در حالت unicast ، Video Stream به صورت مستقیم از یکی به دیگری به صورت مستقیم فرستاده می شود. برای مثال از دوربین به NVR و یا از NVR به سایر clientها فرستاده می شود. اگر NVR ویدئو استریمی را برای مثال برای 4 client ارسال نماید می بایست 4 مرتبه این stream برای client فرستاده گردد. در این شرایط ظرفیت پهنای باند سوییچ ها به صورت زیادی مشغول خواهد شد.
در حالت multicast ، Video Stream از NVR به چندین client ارسال می شود. در این حالت ویدئو استریم broadcast در شبکه (که به صورت IP شناخته می شود) و سایر clientها در شبکه قابلیت دسترسی و دریافت آن را خواهند داشت. برای انجام این پروسه سوییچ ها می بایست دو قابلیت زیر را دارا باشند:
• IGMP Querier: با ایجاد و ارسال یک پیام، مشخص می شود که هر client متعلق به چه گروهی می باشد.
• IGMP Snooper: ابتدا به پورتهای مختلف بر روی clientها گوش می دهد و سپس portهایی که مشتاق هستند را مشخص می کند ودر نهایت data برای دسته مشخصی از portها فرستاده می شود. این پروتکل باعث از بین بردن ترافیک غیر نیاز در شبکه و بالا بردن کارایی شبکه می گردد.
طراحی شبکه – ملاحظات عمومی
نیازمندی های نظارتی منطقه محافظت شده، میزان جزییات تصاویر، نیاز به استفاده از دوربینهای ptz و….. تعیین کننده تعداد و نوع دوربین ها و سوییچ و در نهایت پهنای باند مورد نیاز و نیازمندی به برق برای سوییچ ها می باشد. همچنین پهنای باند در انتخاب NVR و فضای ذخیره سازی موثر می باشد. عوامل زیر در انتخاب سوییچ مناسب در شبکه های نظارتی تحت IP موثر می باشند:
• پهنای باند
• تعداد پورتها
• پاور مورد نیاز
انتخاب سوییچ : پهنای باند و پورت
• سوییچ های PFN-7242IL : سوییچ های Fast Ethernet(10/100) با چندین port گیگ به منظور استفاده از Uplink
• سوییچ های PFN-7244VM: سوییچ های گیگ که ترکیبی از 10 پورت گیگ (10GPS) به منظور استفاده از Uplink
در اکثر شبکه های نظارتی استفاده از دوربینهای Fast Ethernet رایج می باشد. در این حالت استفاده از سوییچ های Fast Ethernet برپایه پهنای باند مورد نیاز مناسب خواهد بود.لازم به ذکر است این سوییچها صرفه نظر از اینکه از چه برندی می باشند دارای port گیگ به عنوان Uplink در لایه 2 می باشند. در برخی از پروژه ها که دوربین های Fast Ethernet استفاده گردیده است گاهی نیاز به ظرفیت 10 گیگ 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 وحجم فضای ذخیره افزایش می یابد. در دوربین های VIVOTEK برای ثابت نگه داشتن پهنای باند Bit Rate دوربین را بر روی مقدار ثابت قرار می دهیم. پهنای باند هر سوییچ طبق دستور زیر محاسبه می گردد:
میانگین پهنای باند هر دوربین * تعداد کل دوربینها =پهنای باند کل مورد نیاز (Gbps)
طراحی شبکه :
مراجع زیر نمونه هایی از طراحی شبکه های نظارتی مطمئن و مقرون به صرفه می باشد.
طراحی شبکه با 20 دوربین :
شکل زیر نصب معمولی 20 عدد دوربین به همراه یک دستگاه ضبط تصاویر را نشان می دهد که ترافیک شبکه تنها توسط یک سوییچ مدیریت می گردد. این راهکار را برای شرکت های کوچک با شرایط نوری و محیطی مناسب می توان استفاده کرد. تمامی دوربینها ثابت و Fast Ethernet هستند. دستگاه ذخیره ساز پهنای باند 1G را دارا می باشد.
مزایای استفاده از این شبکه می توان به تنظیمات آسان سوییچ ،Web Base بودن آن و انتقال power (POE) برای دوربین ها از طریق یک سوییچ عنوان کرد. دوربینها stream را به صورت Unicast به سرور ارسال می کنند. در مقابل سرور آن را به صورت Multi cast به سایر شبکه ارسال می کندکه این امر بار Video Stream بر روی پهنای باند را به حداقل می رساند. همچنین MAC-base بودن آن باعث بالا رفتن امنیت شبکه و جلوگیری از هک فیزیکی سیستم می باشد.
طراحی شبکه با 200 دوربین :
این طراحی معمولا برای مکانهایی که دوربینها در جاهای مختلف نصب است (مانند انبارها،اداره جات و پارکینگها) مناسب خواهد بود. معمولا این شبکه ها متشکل از چندین IP و Subnet Mask مختلف و Vlan های مختلف می باشد. البته بدون استفاده از routerهای لایه 3 و پیچیدگی های آن !
تمامی دوربینها در یک subnet قرار دارند. سیستم ذخیره ساز که مدیریت دوربینها را به عهده می گیرد در یک Subnet دیگر درحالی که clientها بر روی Subnet دیگر قرار دارند. هر سوییچ 24 دوربین POE را روشن خواهد کرد. همه دوربین ها ثابت ،POE و Fast Ethernet می باشند.
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 ازطریقQuerier IGMPکه تعیین می کند که کدام client به چه گروهی متعلق می باشد و همچنین IGMP Snooper که مشخص می کند هر port به کدام گروهی مشتاق می باشد. در نهایت data برای port مورد نظر ارسال خواهد شد که باعث افزایش کارایی شبکه وکاهش ترافیک غیر نیاز شبکه می باشد.
نظر به اینکه هدف از هر پروژه نظارتی افزایش ضریب امنیت در آن پروژه می باشد، انتخاب سوییچ یکی از اصلی ترین گزینه ها در داشتن یک شبکه پایدار می باشد. سوییچ های PFN با داشتن محدوده گسترده محصولات گزینه ای مناسب برای تمامی پروژهای نظارتی هستند.
