Глава 3. Пропускная способность для видеонаблюдения (основные понятия)

26 Август 2011

В случае использовании IP-камер, мегапиксельных камер, NVR-ов или даже DVR-ов при планировании, проектировании и использовании систем IP-видеонаблюдения очень важным является понимание основ того, какое значение пропускной способности доступно и какая пропускная способность требуется.

Все, кто занимаются IP-видеонаблюдением, должны иметь представление об этих основах, поскольку пропускная способность – это важный фактор для видеонаблюдения.

Какое значение пропускной способности доступно?

Для вычисления того, сколько пропускной способности доступно, в первую очередь необходимо определить, между какими местами должна быть обеспечена связь. Это очень похоже на вождение автомобиля, когда имеется отправная точка и точка назначения. Например, от филиала до центрального офиса. Однако, в отличие от вождения автомобиля, доступное значение пропускной способности может варьироваться весьма существенно в зависимости от того, куда нужно передавать сигнал.

Наиболее важным фактором в определении того, сколько пропускной способности доступно для использования, является вопрос о том, требуется ли осуществлять соединение между двумя зданиями. В качестве примера:

	Типичные значения доступной пропускной способности
Внутри здания	70 Мбит /c… 700 Мбит/ с
Между зданиями	0,5 Мбит/с… 5 Мбит/с

Значение доступной пропускной способности при передаче информации от одного офиса к соседнему офису внутри здания может быть в 200 раз больше по сравнению с пропускной способностью при передаче от офиса к его филиалу, размещенному в другом квартале.

Сказанное справедливо в 90% случаев (и даже более). Больше пропускной способности оказывается доступно в следующих случаях:

здания разные, но они находятся на территории единого кампуса (университетского городка),
в районе делового центра крупного города,
проект реализуется для телекоммуникационной или научно-исследовательской компании.

Между зданиями

Ключевым фактором в доступности пропускной способности является стоимость используемых между зданиями сетей. Обычно это относится к WAN (Wide Area Network – глобальная сеть), этот тип трафика обычно предоставляется телекоммуникационными компаниями. Типичным примером могут служить кабельный модем или DSL, которые могут повсюду обеспечить трафик от 0,5 Мбит/с до 5 Мбит/с по цене от 50 USD до 150 USD в месяц. Другим примером является линия Т1, которая предоставляет 1,5 Мбит/с по цене примерно от 300 USD до 600 USD в месяц. Для более высоких значений пропускной способности стоимость становится весьма высокой. В большинстве мест стоимость приобретения канала связи с пропускной способностью 10 Мбит/с может составлять несколько тысяч долларов в месяц.

Много говорится об оптоволокне, но широко оно не будет доступно еще многие годы. FTTH (Fiber to the home) – оптоволокно до дома или до бизнеса может существенно снизить стоимость пропускной способности. Тем не менее, использовать его очень дорого, и за последние десятилетия (даже дольше) нельзя похвастаться существенным прогрессом, разве что захватывающими дискуссиями на эту тему. Даже если все это представляется чудесным, но много ли толку в том, чем нельзя воспользоваться?

Внутри зданий

В отличие от рассмотренного, пропускная способность внутри зданий (или кампусов) достаточно высокая, поскольку стоимость использования сети довольно низкая. Пользователи даже без особых технических знаний могут легко настроить внутри здания сеть 1000 Мбит/с (известную как LAN - Local Area Networks, то есть локальную сеть), заплатив за ее монтаж менее 1000 USD, при том, что ежемесячная плата вообще отсутствует. По сравнению с этим ежемесячная стоимость WAN с такой же пропускной способностью может составлять десятки тысяч долларов.

Стоимость использования сетей в зданиях низкая вследствие того, что затраты на них минимальны, поскольку не связаны с затратами на строительные работы. При создании сети в городе требуются разрешения на места прокладки кабелей, земляные работы, монтаж на телефонных столбах и т.д. Это огромные проекты, которые могут потребовать миллионов и даже миллиардов долларов авансовых расходов. В противоположность этому, внутри здания кабель зачастую можно быстро и легко пропустить через потолок (хоть это и не профессиональное решение, тем не менее, многие используют такой прием монтажа).

Широко обсуждаются существующие методы беспроводного подключения (WiMax, WiFi, 3G и т.п.), однако беспроводное подключение не обеспечивает ни существенно большую пропускную способность, ни намного лучшие цены по сравнению с использованием DSL или кабельного модема. По существу, беспроводное подключение не решает проблемы дороговизны и ограниченной пропускной способности при связи между зданиями. Это говорит об абсолютном превосходстве беспроводного подключения над DSL или кабельным модемом для мобильных решений и подключения к удаленным местам, но оно не может быть экономически эффективным. Просто дело в том, что будучи намного более дорогим решением, чем использование кабелей внутри зданий (при той же пропускной способности), оно не решит проблему пропускной способности между зданиями.

Сколько пропускной способности требуется IP-камерам?

Для грубой оценки пропускной способности, требуемой IP-камерой, можно использовать простое правило: 1 Мбит/с. Но кроме этого, существует много факторов, которые влияют на результирующую потребность в пропускной способности. Естественно, что поток от IP-камеры можно передавать медленно, например, 0,2 Мбит/с (200 Кбит/с), а можно быстро, например, 6 Мбит/с. Чем больше разрешающая способность и чем выше частота кадров, тем большей должна быть пропускная способность. Чем более эффективный кодек используется, тем меньше требования к пропускной способности.

Для грубой оценки пропускной способности, требуемой для мегапиксельной камеры, можно принять значения от 5 Мбит/с до 10 Мбит/с. Опять же, существует большое число факторов, влияющих на результирующую потребность в разрешающей способности. Для 1,3-мегапиксельной камеры при скорости обновления 1 кадр в секунду может потребоваться всего 0,8 Мбит/с (800 Кбит/с), в то время как для 5-мегапиксельной камеры уже может потребоваться 45 Мбит/с.

Что все это значит для проектируемой системы IP-видеонаблюдения?

Так же, как с семейным бюджетом, теперь мы можем прикинуть - "что мы можем себе позволить".

	Имеющийся запас пропускной способности
Между зданиями	0,5 Мбит/с… 5 Мбит/с
Внутри зданий	70 Мбит/с… 700 Мбит/с

	Потребность в пропускной способности
IP-камера	1 Мбит/с
Мегапиксельная камера	5 Мбит/с… 10 Мбит/с

Используя эти таблицы, можно быстро оценить возможные комбинации из IP-камер и мегапиксельных камер при передаче сигналов внутри зданий или при связи между зданиями.

1. Внутри зданий можно легко передавать потоки от большого числа IP-камер и мегапиксельных камер.

2. При передаче между зданиями подобное практически невозможно.

Как следствие описанной ситуации, стандартная конфигурация систем IP-видеонаблюдения может выглядеть следующим образом.

Местный регистратор в каждом здании или в удаленном месте. Местный регистратор принимает потоки камер данного здания и хранит их.
Местный регистратор пересылает потоки (живого изображения или записанного) вне данного здания только тогда, когда пользователь действительно хочет увидеть видео. В этом случае вместо перегрузки WAN-сети сутки напролет ничем не мотивированными запросами, мы имеем пропускную способность, которая расходуется лишь в моменты, когда пользователь хочет что-то посмотреть. Обычно удаленный просмотр происходит непредсказуемо, так что в этом случае IP-видеонаблюдение мило сосуществует с дорогостоящей WAN-сетью.
Местный регистратор для передачи потокового видео к удаленным клиентам имеет встроенные функции снижения требований к пропускной способности. Чтобы гарантировать отсутствие перегрузки сети видеосистемой и возможность удаленным наблюдателям реально видеть происходящее в другом месте, большинство систем имеют возможность снижения частоты кадров потокового видео или динамического снижения качества изображения. Обычно потока живого видео достаточно для распознавания основных угроз. В любом случае, пропускная способность, как правило, настолько дорога (особенно пропускная способность восходящего трафика, требуемого для отправки удаленному наблюдателю), что данное решение является лучшим с точки зрения экономической эффективности.

Заключение

Знание значений пропускной способности, доступной для DVR-ов и NVR-ов, а также того, сколько пропускной способности требуется для IP-камер или мегапиксельных камер - это ключевой момент при планировании и использовании реально работающих IP-видеосистем. Хотя это лишь общий обзор, но я надеюсь, он поможет в понимании значения пропускной способности для IP-видеонаблюдения.

Источник: Security-bridge