Видеонаблюдение по оптическому кабелю

Схема подключения камер для видеонаблюдения по оптоволокну

Контроль масштабных территорий с помощью IP-камер имеет определенные сложности, которые заключаются в обеспечении качества трансляции. Так необходимо предусмотреть защиту от помех и четкую картинку. Один из наиболее выгодных вариантов – это видеонаблюдение по оптике. Такой кабель способен передавать большие объемы информации на расстояния, превышающие 100 километров без потерь качества. Современные виды оптического волокна обеспечивают отличный сигнал, скорость которого достигает 1 Гбит/сек. Использование этого кабеля дает следующие преимущества системы:

• минимальные потери параметров сигнала;
• высокая пропускная способность системы;
• многоканальность;
• невосприимчивость структуры к электромагнитным помехам;
• пожаро- и взрывобезопасность;
• длительный срок службы;
• безопасность и стабильный функционал в широком диапазоне температур;
• возможность передачи сигналов различного назначения.

Но все достоинства системы видеонаблюдения на оптико-волоконном кабеле будут актуальны, если грамотно выбрана схема и осуществлен профессиональный монтаж.

Варианты схем подключения системы видеонаблюдения, протяженностью до 1000 км

Наиболее надежным, максимально защищенным вариантом системы является подведение оптико-волоконного кабеля к каждой камере, но это очень дорогое по исполнению решение. Вам потребуется сваривать кроссы и устанавливать медиаконверторы для каждой камеры, а в ядре системы использовать многопортовый коммутатор. Для упрощения и удешевления системы видеонаблюдения по оптоволокну схема предполагает другую конфигурацию. Типовая структура такова: к объектовым коммутаторам подсоединяются ближайшие камеры по медной паре, а по оптике – центральный коммутатор. Соединение ОК и ЦК может кольцевым и радиальным.

Кольцевое подключение

В этом случае с центрального коммутатора выходит кабель, который заходит в первый шкаф, где подключается через SFP-модуль. С аналогичного разъема выходит точно такой же кабель и идет на следующий шкаф по кольцу. Проходя все точки коммуникаций, оптика возвращается в центральный коммутатор, так система закольцовывается. Преимущества технологии в том, что при обрыве линии сегменты не выйдут из строя и продолжат работу. Выбирая эту схему, вы минимизируете расходы на покупку оборудования и монтаж. Но следует понимать, что слишком большое кольцо будет снижать скорость передачи информации, пропуская транзитом весь трафик.

Радиальное подключение

Это классическая схема для простых систем. В этой структуре к каждому коммутатору на объекте от центрального модуля идет пара кабелей. Система формируется либо выделенной линии, либо многожильным оптико-волоконным кабелям, в этом случае ответвления выполняются с помощью муфт. Второй вариант – наиболее популярный, поскольку позволяет формировать более простые кабельные структуры. Эта схема обеспечивает надежную доставку информации, позволяет использовать имеющуюся сеть и недорогие устройства. Но при обрыве линии, теряется связь с некоторыми узлами.

Как организовать питание видеосистемы

Питание IP-камер видеонаблюдения чаще всего осуществляется от объектного коммутатора по PoE. В стандартном варианте для этого используются блоки питания. Поэтому при выборе модели коммутатора следует обращать внимание не только на классификацию портов по PoE, но и на суммарный бюджет. Параметры модулей должны обеспечивать оптимальное питание для каждого устройства и всех устройств. Часто заявленные производителем номинальные характеристики являются предельными, и при полной загрузке мощности может не хватить на все камеры, поэтому некоторые могут отключаться.

Важно! Если вы хотите снизить эксплуатационные расходы системы видеонаблюдения, целесообразно рассмотреть вариант альтернативного питания – от солнечных батарей.

Как организовать подключение видеосигнала

Для подключения оптово-волоконного кабеля к коммутатору необходимы соответствующие модули. Есть модели устройств, в которых изначально предусмотрены порты для данного соединения. Но чаще коммутаторы имеют слоты SFP для установки такого входа. Такое решение вполне оправдано, поскольку позволяет формировать, как 1-портные, так и многопортные структуры. На некоторых моделях устанавливаются слоты SFP, рассчитанные на медные пары. Эти элементы классифицируются на три типа по режиму передачи по оптике:

• Duplex Rx Tx на 2 волокна;
• Simplex на 1 волокно;
• Duplex BiDi на одно волокно.

Важно! В теории все SFP слоты стандартизированы, и могут быть использованы с коммутаторами любых видов, но на практике инсталляторам часто приходится сталкиваться с несовместимостью, поэтому целесообразно доверять выбор технических устройств для конкретной системы специалистам.

Общая стоимость

Стоимость создания системы видеоконтроля над территорией зависит от таких факторов:

• площадь территории;
• необходимость выделения особо важных зон;
• количество устройств и их цена;
• выбор или отказ от варианта установки медиаконверторов к каждой камере;
• сложность схемы и работ.

Видеосистему на оптическом волокне сложно назвать доступной, но в результате вы получаете: отличное изображение, стабильную работу видеонаблюдения в течение всего года и возможность масштабировать структуру.

Источник

Использование оптоволоконных технологий в видеонаблюдении

Оптоволоконные линии связи позволяют передавать как цифровой, так и аналоговый видеосигнал. При этом качество сигнала остается неизменно высоким, несмотря на значительные расстояния. Кроме того существенно возрастает и скорость передачи данных, она может превышать 10 терабит/сек. Этого более чем достаточно для передачи огромного количества данных видеонаблюдения по оптоволокну с самым высоким разрешением.

Принцип действия и основные технические характеристики

Оптоволоконный кабель состоит из нескольких десятков стеклянных волокон, каждая из которых имеет толщину около 125 Микрон. Состоит из следующих элементов:

Ядро — расположено в центральной части оптической оболочки, как правило, состоит из стекла. Некоторые марки оптоволоконных изделий изготавливается из пластика. Основное назначение — передача светового луча;

Оболочка — изготавливается исключительно из пластика. Основное назначение полное отражение светового луча внутрь ядра, это обеспечивает минимальные потери фотонов при их прохождении по всей длине кабеля;

Защитная изоляция — предназначена для защиты рабочей части волокна от внешних механических повреждений.

ВАЖНО! Стеклянные волокна являются довольно хрупким материалом, поэтому оптоволоконный кабель нельзя изгибать под углом более 90°. Для осуществления передачи видеосигнала по оптоволоконному кабелю необходимо приобрести дополнительное оборудование, которое будет преобразовывать электрические импульсы видеосигнала в оптические лучи. А затем осуществлять обратное преобразование после прохождения всего маршрута.

В зависимости от способа распространения светового излучения по ядруразличают следующие типы оптического волокна:

Многомодовое — имеет несколько траектории передачи световых волн в соответствии с чем появляется техническая возможность одновременной передачи нескольких сигналов (аудио, видео, информационный сигнал управления) по одному и тому же кабелю. Максимальная дальность передачи информации до 5 км.

Одномодовое — сигнал распространяется по одной траектории. При прохождении светового луча по оптическому волокну наблюдаются минимальные потери, дальность передачи информации возрастает до нескольких десятков километров.

Эксплуатационные преимущества VS стоимость оборудования

Преимущества оптоволоконных технологий передачи видеосигнала очевидны. Кроме получения качественного изображения высокой четкости и разрешения, оптоволоконный кабель в состоянии передать сигнал на значительное расстояние без применения усилителей и ретрансляторов. Кроме того, данные, передаваемые в виде световых импульсов, полностью нечувствительный к электромагнитным помехам, электрическим наводкам, грозовым разрядам и другим помехам, которые являются одним из ключевых факторов снижения качества изображения при передаче по металлическим проводам. Правильно проложенный оптоволоконный кабель будет служить гораздо дольше металлического, так как пластик и стекло не окисляются.

Существенным недостатком, на которые обращают внимание заказчики, является высокая стоимость расходнго материала. Однако, при составлении сметы необходимо учитывать стоимость сопутствующего оборудования необходимого для систем видеонаблюдения основанных на медных линиях (витая пара и коаксиал):

• Промежуточные ретрансляторы, поддерживающие должно и качество видео сигнала при передаче по медному кабелю;
• Источники питания ретрансляторов, погодозащитные оболочки, стоимость проводки линий электроснабжения;
• Средства заземления и молниезащиты, оборудование для защиты от внешних помех, оборудование для защиты от электрического поражения;
• Вспомогательные средства для прокладки – цельнометаллические или гофрированные защитные трубы, металлические лотки с возможностью экранирования и/или устройствами, препятствующими несанкционированному считыванию информации.

В соответствии с расчетами средняя стоимость линии передачи данных, при использовании провода витая пара, со всем сопутствующим оборудованием для систем видеонаблюдения и безопасности, на расстоянии от 100 м до 1 км будет в 1,85…1,95 раза меньше чем передача данных с применением оптоволоконного канала.

При увеличении расстояния до полутора километров общая стоимость объявлений практически уравновешивается. Однако, качество изображения передаваемого по витой паре, даже при отсутствующих внешних помехах, будет значительно хуже получаемого по оптоволокну. При превышении расстояния в 2 км альтернативы оптоволоконному кабелю практически нет.

Осуществление IP видеонаблюдения по оптоволокну не имеет альтернативы в следующих случаях:

1. Передача видео и аудио информации на расстояние 1,5-10 км;
2. Прокладка кабельной линии открытым способом с применением специальных лотков для кабеля, воздушной линии, крепления по стенам здания;
3. Наличие большого количества внешних наводок на всём пути следования кабеля: высоковольтные линии электропередач, радиопередатчики, энергоемкое оборудование;
4. Прокладка линий в местности с повышенной грозовой опасностью;
5. Необходимость защиты информации от несанкционированного считывания.

Использование оптоволокна в системах безопасности

Система охранного видеонаблюдения с применением оптоволоконного кабеля состоит из следующих элементов:

1. Оптический передатчик;
2. Оптоволоконная линия связи;
3. Сенсорное оптическое волокно;
4. Муфта;
5. Оптоволоконный кабель;
6. Видеокамера;
7. Приемник светового сигнала;
8. Система обработки видеосигнала;
9. Устройство отображения сигнала тревоги.

Процесс монтажа оптоволоконного кабеля

• Укладка и закрепление. Кабель разматывается с бухт и укладывается в трубы или в лотки, в этом случае необходимо прикрепить кабель хомутами и стяжками к конструкционным элементам лотка;
• Сращивание кусков между собой. Соединение осуществляется при помощи специальной сварки. Большинство устройств этот процесс выполняют полностью автоматически. Монтажник просто подготавливает кабель к соединению.
• Защита мест соединения при помощи муфт;
• Подключение оптического волокна на видеосервер пользователя.

Для монтажа используются специальные инструменты, включая жидкость для протирки и специальные салфетки. Всё это можно приобрести в магазинах радиодеталей.

Заключение

Оптоволокно в качестве проводника передачи видеоданных имеет существенные преимущества. И постепенно будет вытеснять традиционные кабеля при построении сетей систем безопасности.

Более активному использованию способствует наличие большого количества разновидностей оптоволоконных кабелей и специальной аппаратуры для преобразования сигналов. Если он негативным фактором является высокая стоимость материала.

Источник

Построение Ethernet-сети для IP-видеонаблюдения

Интерес рынка к IP-видеокамерам вполне понятен. У них много преимуществ: широкий выбор устройств, гибкость функционала софта, хорошая картинка, легкая встраиваемость в компьютерную инфраструктуру. Настало время подумать о том, как наиболее удобно и экономно построить для видеонаблюдения на базе IP-камер устойчивую среду передачи данных, предусматривающую возможность масштабирования. Просто бросить оптику и подключить к ней первый попавший под руку набор медиаконверторов и простеньких хабов – тоже выход, но чреватый множеством проблем в перспективе. Есть смысл исследовать проблему поглубже.

Вопросов возникает очень много. Какая схема подключения? Перед прокладкой кабеля возникает вопрос: а как класть? Какой кабель класть? Сколько волокон должно быть? А что, его еще и варить надо? Какое активное оборудование использовать?… И т.д.

Давайте рассмотрим все эти вопросы по порядку, на примере абстрактной территории.

На рис. №1 дана схема такой территории.

Рис.1

Расстановку, выбор типа и необходимого количества камер, их направление мы опускаем, поскольку данные вопросы требуют отдельной статьи. Периметр нашей территории порядка 1550 метров. Допустим, что для видеонаблюдения будут достаточны 15 IP-камер, расположенных в радиусе 100 метров от шкафов. Такое расстояние обусловлено тем, что стандарт Ethernet регламентирует рабочее состояние сегмента, длиной не более 100 метров. В настоящее время стандартом «де-факто» является использование технологии POE, которая позволяет подавать питание на камеру от коммутатора по тому же самому UTP-кабелю, по которому она подключена. Это решает очень много проблем, связанных с подачей электричества, поскольку в этом случае достаточно запитать управляющий шкаф с коммутатором, а о питании камеры при этом уже можно не заботиться.

Таким образом, мы получаем от 2 (на схеме: кружок с меткой «2к») до 3 (на схеме: кружок с меткой «3к») камер на шкаф.

Разумно было бы объединить данные шкафы с серверной оптическим кабелем, используя 2 направления (показаны на схеме красным и синим цветом). На рис.2 в схему добавлены оба направления кабеля, шкафы, и «возможное» положение шкафа №7, который мы, допустим, на этом этапе монтировать не собирались, но хотим, чтобы такая возможность у нас в будущем была.

Рис.2

Теперь возникает вопрос: какую конструкцию кабеля использовать? Ответ на данный вопрос зависит во многом от способа прокладки. К примеру, в случае если по периметру территории расположены столбы, то разумнее использовать «подвесной кабель с выносным силовым элементом». Конструкция такого кабеля показана на рис. 3.

Рис.3

Используя номенклатуру одного из крупных поставщиков оптического кабеля, компании «Интегра», модель такого кабеля будет называться ИК/Т-М4П-Aх. Последние 2 символа означают: «А» — одномодовый кабель, и на месте «х» ставится количество волокон. К примеру «A8» — это 8 одномодовых волокна.

Если кабель планируется уложить в грунт, либо смонтировать вдоль забора, то разумнее выбрать конструкцию с легкой броней. См. рис. 4

Рис.4

Согласно все той же номенклатуре компании «Интегра», модель будет называться ИКСЛ-М4П-Ах.

В реальных проектах возможны комбинации этих, а так же использование других конструкций, но кабели, описанные выше, используются наиболее часто.

Тип кабеля выбрали, однако теперь, возникает вопрос, а как объединить это все на уровне оптических волокон, или другим словами: «Как варить-то будем, заказчик?»

Тут стоит рассмотреть все три возможных сценария развития событий. Если говорить кратко, то все соединить:

— последовательно «шиной»;
— звездой, используя отдельные волокна/волокно на оптическое соединение.

На этом этапе необходимо построение так называемого «сварочного плана». Зачем он нужен? Ну, во-первых, вы, как заказчик для себя будете иметь перед собой подробную схему соединений, которая в дальнейшем вам пригодится в процессе эксплуатации. Во-вторых, приглашая инженера-сварщика со стороны, либо давая задания своему специалисту, нет никакого другого способа четко и ясно поставить задачу. И, в-третьих, на этой схеме будут видны все 3 варианта соединений, которые мы сейчас и рассмотрим.

Рис.5

Итак, вариант №1: последовательно «шиной», дан на рис. №5. Черными точками на этой схеме обозначены места сварок, черными квадратами обозначены коннекторы, а линии заканчивающиеся маленькой черточкой — это свободно оставленные волокна.

Как видно из схемы, в кабеле будут задействованы всего 2 волокна, в том числе и при добавлении нового шкафа. В случае, если в кабеле более 2-х волокон, на этапе монтажа рекомендуется произвести сварку свободных волокон, как это показано на примере 3-го волокна. Это будет сделать в любом случае полезно, поскольку в случае дальнейшего развития сети не нужно будет лезть в уже смонтированные шкафы, увеличивая риск возникновения внештатных ситуаций.

При использовании этой схемы мы видим, что для прокладки нам потребуется 2-х и более волоконный оптический кабель, а от оборудования требуется наличие минимум 2- оптических портов.

Данная схема, хоть и привлекательна своей простотой, очевидностью и меньшим количеством сварок, однако в ней есть один существенный недостаток. Представим, что что-то случилось с оборудованием в шкафу №1. Что станет с нашими подключениями в шкафах №2 и №3? Верно! Мы их потеряем.

Чтобы избежать подобных случаев, необходимо продолжить кабель из шкафа №4 и вернуть его (желательно иным путем, к примеру посредством подключения к шкафу №5) в серверную, создав таким образом кольцо. При этом, разумеется, требуется поддержка «кольца» активным оборудованием, и правильная его настройка. И очевидно подобное потребует дополнительно 420 метров кабеля и управляемых коммутаторов, которые отнюдь не дешевы.

Следует упомянуть, что в рассматриваемой схеме возможно использование всего одного волокна, если применить оптическое оборудование WDM, позволяющее передавать и принимать сигнал с использованием 1 волокна на разных длинах волн. Однако описанную выше проблему это не решает.

Альтернативой этой схеме соединения, будет использование топологии «Звезда», показанная на рис. 6.

Рис.6

Как видно из этой схемы, при использовании данной топологии каждый шкаф будет подключен «независимо» от соседних. Почему слово «независимо» взято в кавычки? Следует понимать, что безусловно мы потеряем соединения в шкафах №2 и №3, если разрубить, к примеру, кабель между серверной и шкафом №1. От подобной неприятности спасет только построение настоящего кольца, описанного выше. Однако от проблем с питанием или выходом из строя оборудования внутри шкафа №1 это спасает однозначно.

На схеме видно, что количество сварок возрастает, поскольку, если не использовать «транзитный» монтаж, то необходимо сваривать каждую пару волокон, проходящих транзитом через соседний шкаф. Безусловно, как и в предыдущем варианте, возможно использование WDM приемо-передатчиков, что в свою очередь в двое сократит количество используемых волокон, а равно и количество сварок.

Какую схему выбирать — решает заказчик.

Поскольку нам желательно обеспечить независимое функционирование каждого шкафа друг от друга и использовать недорогое оборудование, в данном примере мы возьмем за основу схему соединения «звезда», при которой от серверной до каждого шкафа будут идти 2 отдельных волокна.

Виртуально со схемой мы определились, однако как же это будет выглядеть на практике? Обычно, для минимизации потерь с одной стороны, и надежного оконечивания с другой, для терминации волокон внутри шкафов возможно использование оптического бокса модели GP-B. Его внешний вид показан на рис. 7

Рис.7

Бокс имеет два порта для кабеля (вход и выход в нашем случае) и крепление для выходящего оптического шнура. Особенностью данного бокса является то, что волокна, подлежащие терминации привариваются непосредственно к половинкам патчкордов, а транзитные волокна свариваются в сплайс-кассету. Таким образом упрощается соединение (убирается связка сварка+пигтейл+адаптер+патчкорд), тем самым уменьшаются потери. В нашем случае мы будем использовать 1,5 метровые половинки 3-х метрового патчкорда LC/UPC-LC/UPC-SMB1-DX-3M. Вопроса об использовании коннектора LC/UPC мы коснемся несколько позже.

В этой связи отмечу, что некоторые заказчики, желающие «сэкономить» себе в убыток, ограничиваются только сплайс-кассетой и привариванием пигтейла (диаметром 0.9мм), что в итоге ведет к обрывам и прочим неприятностям.

Данное решение будет надежно фиксировать оба конца оптического кабеля, предохранять места сварки и даст возможность подключить оборудование при помощи защищенного 3мм оболочкой шнура.

В серверной вопрос терминации кабеля обстоит несколько иначе. Поскольку зачастую серверная комната оборудована 19 дюймовым шкафом, то в этом случае необходимо применить оптический кросс. В нашем случае нам необходим оптический кросс, укомплектованный на 16 оптических портов. Хорошим выбором станет модель FODF-1U-24SCSX/24LCDX, показанная на рис. 8.

Рис.8

Эта модель имеет легкий алюминиевый корпус, 3 сменные планки, рассчитанные на адаптеры либо SC simplex либо LC duplex, и емкую сплайс-кассету. Практически это все, что нам нужно.

В дальнейшем нам, разумеется, понадобятся оптические патчкорды, к примеру SC/UPC-LC/UPC-SMB1-DX-1M, которые отлично подойдут для подключения нашего оборудования к этому кроссу.

Теперь настало время определиться с активным оборудованием. Разумеется, задачу можно решить с использованием офисных коммутаторов-мыльниц и медиаконверторов, создав таким образом, неповторимую кучу оборудования, внушающую ужас обслуживающим инженерам. Возможно читатель уже слышал, или даже использовал так называемые «промышленные» коммутаторы (подобные MOXA, Hirschmann и т.д.). Однако решение на их основе может довольно дорого. Как лучше поступить и выбрать в меру недорогое оборудование, которое бы решало наши задачи? Такое оборудование существует! Для примера возьмем две модели неуправляемых коммутаторов с POE портами FastEthernet и портом SFP. Ниже на рис.10 даны 2 модели в 4-мя и 8-ю портами соответственно:

Рис.9

Как вы видите, мы имеем дело со коммутаторами в формфакторе «industrial», позволяющим монтировать данные модели на DIN рейку и эффективно работать в неблагоприятных условиях.

Данная модель относится к классу неуправляемых коммутаторов, что в свою очередь положительно сказывается на его цене. В нашей схеме мы можем выбрать модель UTP7204E-POE, с четырьмя медными POE портами и одним SFP портом.

Внесем ясность: а куда же тут подключать оптику? А оптику мы будем подключать к SFP модулю, который, в свою очередь будет вставлен в SFP порт коммутатора. Зачем нужны такие сложности, спросите вы? А мы ответим — использование различных оптических модулей дает возможность использовать данный коммутатор и в схемах с 2-мя волокнами, и в схемах с 1-м волокном, и на многомодовом волокне, и на различных расстояниях и тд.и т. п. Одним словом, подбираете нужный вам оптический модуль, вставляете его в коммутатор, и готово!

В нашем случае мы выберем недорогой оптический модуль модели APS31123xxL2 показанный на рис.10

Рис.10

Этот гигабитный модуль работая по 2-м волокнам, позволит нам делать соединения на расстоянии до 2км!

Хорошо, в шкафах мы будем использовать 4-х портовые коммутаторы, а что можно использовать в серверной?

В серверной, чтобы собрать все оптические линки, нам потребуется коммутатор посерьезнее. Итак, модель UTP7524GE-MX — это гигабитный модульный (что очень важно) управляемый коммутатор. Его внешний вид показан на рис. 11

Рис. 11

Модульным он назван потому, что позволяет, в процессе роста самой сети, использовать дополнительные модули для подключения оптических линков. Всего таких модулей можно поставить до 3 штук, т. е. 8 портов, 16 портов, и наконец, 24 порта!

Поскольку в нашем случае нам потребуется 6 портов для соединения с 6-ю шкафами, то одного модуля (см. рис.12), для начала, будет вполне достаточно.

Рис.12

И, конечно же, к нему нам потребуются такие же оптические модули, которые мы использовали в шкафах.

Остался один вопрос, на который я обещал ответить: почему коннектор LC/UPC? Просто потому, что, как вы заметили, в оптических SFP модулях чаще всего используется именно этот коннектор.

Источник