Гибридные оптические кабели упрощают развертывание камер видеонаблюдения

В этой статье рассматриваются изменения в технологиях, используемых в камерах видеонаблюдения, их влияние на выбор кабелей для подключения и перспективы применения гибридных кабельных систем.

Камеры наблюдения высокой четкости приобретают все большую популярность в качестве средства обеспечения безопасности больниц, университетских комплексов и других объектов. В то же время эволюция технологий видеосъемки и ужесточение требований со стороны заказчиков заставляют поставщиков модернизировать и кабельные системы, используемые для их подключения.

Изображения, полученные с помощью аналогового видеоустройства и камеры высокой четкости, сильно различаются по качеству

РОСТ СПРОСА НА СИСТЕМЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Системы видеонаблюдения становятся все более востребованными: по данным Transparency Market Research, к 2020 году объем продаж на этом рынке достигнет 40 млрд долларов, а согласно прогнозам securitysales.com, уже к 2019 году оборот в этом сегменте составит 42 млрд долларов, причем в период с 2013 по 2019 год ежегодные темпы роста будут находиться на уровне 24,2%.

Конечно, публикуемые прогнозы носят оценочный характер, но все аналитики сходятся в том, что интерес к оборудованию для организации видеонаблюдения будет расти. Увеличению спроса на системы видеонаблюдения способствуют множество факторов, в числе которых усиление террористических угроз, необходимость предотвращения правонарушений, развитие Интернета вещей и новых приложений, например коммерческой рекламы. (Представьте, что при входе в торговый центр система «узнает» вас и начинает демонстрировать контекстную рекламу, соответствующую вашим покупательским предпочтениям.)

Стандартное разрешение, разрешение высокой четкости и разрешение 4K

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КАМЕР

В прошлом достаточно широкое распространение получили аналоговые камеры видеонаблюдения с низким разрешением — 920H и ниже. Однако по качеству их даже нельзя сравнивать с новым поколением видеокамер высокой четкости, подключаемых к сетям IP.

Видеокамеры высокой четкости поддерживают разрешение 720p (720 вертикальных линий) или 1080p. Чем выше разрешение у камер наблюдения, тем лучше: становятся ясно различимы небольшие объекты, лица людей, номерные знаки на автомобилях и прочие элементы. С переходом на стандарты 4K появится возможность поддерживать разрешение 3840 пикселов на 2160 линий, или 2160p, а производители уже проводят эксперименты с видео 8K, когда разрешение увеличивается еще в два раза.

Камеры 4K уже поспособствовали значительному усовершенствованию систем безопасности. Их можно размещать на большем удалении от контролируемой зоны, при этом цифровое увеличение обеспечивает более детальное рассмотрение небольших объектов. В одном из тестов с помощью видеокамеры, расположенной в 3 км от центра города, и технологии цифрового зума удалось успешно считывать номерные знаки автомобилей.

Безопасность повышается и за счет применения недорогих серверов, обрабатывающих потоки видео для распознавания лиц. Один из клиентов недавно сообщил, что всего за 6 тыс. долларов его пользователи смогли развернуть такой сервер и интегрировать его в систему управления видеокамерами (сетевой комплекс видеозаписи), что позволяет теперь быстро идентифицировать подозрительные личности.

По мере увеличения разрешения камер растет потребность в повышении пропускной способности каналов связи. Прежние устройства можно было подключать по коаксиальному кабелю, поскольку высокой пропускной способности не требовалось. По некоторым оценкам, для одной видеокамеры 4K, использующей современные алгоритмы сжатия видео, нужно не менее 15 Мбит/с (без сжатия еще больше). А когда территория комплекса зданий оборудуется целой системой таких камер, потребность в пропускной способности заметно возрастает. В отчете «The Video Surveillance Report, 2010», подготовленном ABI Research, утверждается, что в среднем по размерам казино Лас-Вегаса установлено более 2 тыс. камер. Само по себе это еще не требует перехода на волоконно-оптический кабель, но в случае увеличения расстояний традиционного медного оказывается недостаточно.

Согласно прогнозу Transparency Market Research, к 2020 году объем рынка систем видеонаблюдения и видеонаблюдения в виде сервиса (Video Surveillance as a Service, VSaaS) составит 40 млрд долларов. Эти цифры примерно соответствуют прогнозам других аналитиков.

ПОТРЕБНОСТЬ В ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИИ

Помимо каналов с высокой пропускной способностью, камерам видеонаблюдения нужны источники питания, подключение которых может оказаться весьма проблематичным. На территории студенческих городков, например, камеры часто размещают на фонарных столбах, но в дневные часы электроэнергия на эти столбы подается редко (отключение инициируется фотоэлементами), так что обеспечить устройства питанием в течение 24 ч в сутки не удастся. В других случаях, когда камеры крепятся к стенам или устанавливаются на электрических столбах, подачу электропитания на них приходится согласовывать с владельцем здания или коммунальной службой и ежемесячно оплачивать счета.

Если принимается решение о подключении к локальному источнику энергии, работа камер будет зависеть от его надежности. Чтобы предотвратить отключения, сетевые операторы иногда устанавливают ИБП с резервными батареями, но обслуживать такие батареи и сложно, и дорого.

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) утвердил стандарт для передачи данных и питания по общему кабелю Ethernet. Технология носит название Power over Ethernet (PoE). Стандарты 802.3af (PoE) и 802.3at (PoE Plus) определяют способ доставки данных и питания на расстояние до 100 м по категорийному кабелю. Стандарт PoE предусматривает гораздо больше, чем простую передачу постоянного тока: он описывает необходимые функции безопасности, программное согласование параметров при установлении связи и многое другое.

Размещение камер видеонаблюдения на всей территории комплекса зданий и других крупных объектах предполагает их удаленность на сотни метров от центра контроля. При поддержке большой дальности передачи можно сократить число таких центров и тем самым уменьшить капитальные и операционные затраты. В таких случаях при организации соединений предпочтение зачастую отдается волоконно-оптичес-кому кабелю.

Одномодовое волокно позволяет передавать фактически неограниченные потоки данных, и его возможностей оказывается более чем достаточно для подключения камер с разрешением 4K и 8K, а протяженность кабеля может достигать нескольких километров. Многомодовое волокно (особенно более новые 50-микронные волокна OM3 и OM4) обеспечивает передачу на сотни метров, и во многих ситуациях тоже оказывается вполне жизнеспособным решением.

При использовании систем PFCS каждый кабель обеспечивает энергоснабжение устройств, поддерживающих стандарт PoE, на удалении до 3 км. Кроме того, в составе любой PFCS имеется преобразователь постоянного тока DC/DC

ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОВОДНИКОМ

Итак, волоконно-оптический кабель — отличный вариант для передачи данных на большие расстояния, но как в этом случае обеспечить энергоснабжение?

Оптическая кабельная система с поддержкой питания (Powered Fiber Cable System, PFCS) позволяет организовать как подачу питания, так и передачу данных. PFCS включает в себя устанавливаемый в стойку оконечный блок для оптического волокна и питания, гибридный кабель с одномодовым или многомодовым волокнами, а также электрическими проводниками и удаленный узел, к которому подключается камера.

В системах PFCS каждый кабель способен обеспечить энергоснабжение устройств PoE на удалении до 3 км, что в 30 раз превышает возможности стандартных систем PoE. Комбинация интегрированного конвертера между средами передачи с набором микросхем PoE обеспечивает подачу сигналов по стандартам PoE и PoE Plus через разъем RJ45. Система обеспечивает трехуровневую электрическую защиту при работе как в жестких внешних условиях, так и внутри помещений, а применяемая технология преобразования постоянного тока позволяет обойтись без расчета мощности линий постоянного тока.

Применение PFCS позволяет существенно сократить как стоимость, так и время развертывания благодаря возвращению контроля за энергоснабжением оператору сети. Кабельные системы такого рода упрощают технические измерения и согласования при организации энергоснабжения, а также сокращают размер ежемесячно выставляемых счетов за электроэнергию, потребленную на удаленных площадках. Процесс развертывания системы оптимизируется за счет размещения в одном месте оборудования для энергоснабжения и передачи данных.

РАЗВЕРТЫВАНИЕ КАМЕР НАБЛЮДЕНИЯ С PFCS

При использовании системы PFCS процедура развертывания видеокамер упрощается. PFCS применяется в качестве своего рода удлинителя, доставляющего данные и электроэнергию в любое нужное место. Таким образом, камеры размещаются там, где необходимо, а не там, где есть электричество. Кроме того, PFCS отвечает требованиям National Electrical Code (NEC) Class 2 и Safety Extra Low Voltage (SELV) к маломощным и электрически безопасным системам, а потому привлекать квалифицированных электриков не требуется. Кабели можно прокладывать по тем же трассам, что и проводку Ethernet или обычные волоконно-оптические кабели.

Кроме того, PFCS позволяет сэкономить на прокладке отдельных линий для передачи данных и энергоснабжения. К примеру, на одной из площадок для игры в гольф в Южной Флориде проект по развертыванию 36 камер видеонаблюдения с использованием отдельных электрических и волоконно-оптических кабелей оценивался в 981 тыс. долларов, а подключение их с помощью системы PFCS позволило сократить затраты до 839 тыс. долл., обеспечив экономию в 142 тыс. долларов, или 14,5%.

При переходе к камерам с разрешением 4K и выше использование систем PFCS позволит существенно сократить сроки и стоимость процедуры развертывания.

Райан Чаппел — архитектор решений в компании CommScope.