Основная | О фирме  | Новости  | Продукция |  Продажа  | Поддержка  | Разное |
Технология VоIP сделала возможным использование передачи голосовых данных. Следующим шагом стала передача видео для еще более полного использования сетевых возможностей связи

ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ
коммуникации

MOXA EtherDevice™ Switch EDS-726 -  26 портовый резервируемый, управляемый, модульный Ethernet коммутатор
Видео по IP: 
реализованная возможность

Передача видеоданных в системах автоматизации

Виктор КОЗЛЕНКО,
директор ЧП «Вектор» -
премьер дистрибьютора 
МОХА Group в Украине

    Большая популярность сетевых технологий стимулировала разработку широкополосных сетей и большого количества медиа-приложений. В течение прошлого десятилетия разработчики сетей концентрировали свои усилия на поиске путей передачи всех типов данных по Интернет- и Ethernet-сетям. И совершенно естественно, они обратили внимание на локальные и распределенные сети для передачи голоса и видеоданных.
    Для человека визуальная информация является одной из основных в познании окружающего мира. Поэтому естественно, что следующим шагом после передачи данных и голоса по IP-сетям должна стать передача видео. Эксперты считают это одним из основных направлений развития сетевых технологий в XXI столетии.
    Основные факторы, влияющие на передачу видеоизображения, — это пропускная способность самой сети, а также степень сжатия видеоданных. Рассмотрим подробнее эти факторы.

Пропускная способность для видео

   Ключевая цель сети передачи данных — максимально быстро и в полном объеме передавать информацию большому количеству пользователей. Определяющим фактором становится полоса пропускания для передачи данных/видео/голоса в одной сети. Даже если видеоизображение уже сжато перед передачей его по IP-сети, объем передаваемых данных остается все равно большим. Он значительнее, чем при передаче, например, голосового трафика, что в свою очередь требует большей полосы пропускания сети. Обычной становится ситуация, когда сотни видеопотоков передаются одновременно в рамках одной инфраструктуры.
    Рассмотрим пример современной транспортной системы автоматизации (подробнее см. ДиТ 3/2006, с. 32). Такая система требует множества камер, установленных на обочинах, на перекрестках, на съездах с автотрасс, на платных стоянках и т. д. Камеры обеспечивают диспетчерам наблюдение в реальном времени за условиями движения. Некоторые камеры имеют специальные функции для генерирования сигналов тревоги при обнаружении инцидентов на трассе. Для того чтобы собрать от распределенных камер видеоданные, а также обеспечить их передачу для управления дорожным движением, вся информация должна поступать в единый диспетчерский пункт управления по оптоволоконным IP-каналам с использованием технологии Gigabit Ethernet. Последняя может обеспечить необходимую полосу пропускания для передачи всех видов трафика.
    Сегодня сетевая Gigabit-IP-инфраструктура уже не мечта, и ее стоимость постоянно снижается. Такие решения существуют у многих компаний, производящих сетевое оборудование. Более того, современные сетевые технологии делают управление сетями, построенными на основе технологии Gigabit Ethernet, простым, как никогда прежде.
Управление сетями
   В настоящее время сети Gigabit Ethernet используются для передачи различных типов данных. Их главные преимущества - надежность, безопасность, доступность и широкая полоса пропускания. При этом вопросы управления сетью являются очень важными для обеспечения надежной и эффективной передачи данных, и видеоинформации в частности.
    Рассмотрим несколько технологий, используемых для управления сетью Gigabit Ethernet, на примере модульного индустриального Gigabit Ethernet-коммутатора MOXA EDS-726, разработанного компанией MOXA Networking. Он интересен тем, что представляет собой модульное устройство, состоящее из процессорного и отдельных коммуникационных модулей, чем отличается от классических коммутаторов Ethernet.

   Резервируемая кольцевая структура для повышения сетевой надежности. 
Ethernet-сети уже стали по умолчанию основным средством передачи данных для многих, в том числе и промышленных, приложений автоматизации. Фактически видео, голос и высокоскоростные потоки данных в приложениях могут быть интегрированы в одну сетевую инфраструктуру. В данном коммутаторе реализована избыточная Gigabit Ethernet-технология, получившая название Gigabit Turbo Ring, что позволяет сети иметь удобные средства управления и обеспечивать высокую надежность функционирования. При использовании технологии резервирования, даже если произойдет отключение любого сегмента сети, система автоматизации через 300 мс будет вновь функционировать нормально.
    Аналогичная технология под названием Hiper-Ring разработана компанией Hirsсhmann (www.hirsch-mann.de). Она позволяет объединять в кольцо до 80 коммутаторов. В настоящее время инженеры компании работают над снижением времени восстановления системы до 50 мс.

LACP для связующего агрегирования.
   
Поддержка протокола IEEE 802.3ad (LACP, Link Aggregation Control Protocol — управляющий протокол агрегации соединения) обеспечивает гибкость сетевых соединений и резервный путь для критических случа­ев. Гибкое сетевое взаимодействие обеспечивает коммутатор, позволяющий агрегировать до шести параллельных связей — максимум восемь портов для каждой связи. Если один из восьми портов выходит из строя, другие семь поддержат и перераспределят трафик автоматически.

IEEE 802.1X для расширенной аутентификации пользователей. 
   Поддержка IEEE 802.1X (Port-Based Network Access Control — порт базирующийся контроль доступа) обеспечивает расширенный контроль доступа для пользовательских приложений. Только авторизованные пользователи смогут иметь доступ к порту. Аутентификация основывается на использовании локальной базы данных пользователей или внешнего RADIUS-сервера.

IGMP Snooping и GMRP для фильт­рации широковещательного трафика.
   Поддержка IEEE 802.1D-1998 GMRP (GARP Multicast Registration Protocol) и IGMP Snooping обеспечивает способность ограничивать широковещательный трафик так, чтобы он направлялся только в ту конечную точку, которую требует этот тип трафика, тем самым уменьшая общую загрузку Ethernet-сети.

Технология VLAN упрощает планирование сети. 
   VLAN — группа устройств, которые могут располагаться где угодно в сети, но связываются так, как будто они находятся в одном и том же физическом ее сегменте. VLAN могут быть использованы для того, чтобы сегментировать сеть без ограничения по физическим соединениям, которые накладывают традиционные сетевые проекты. Кроме того, поскольку все системы автоматизации включают определенные устройства, которые должны быть защищены от несанкционированного доступа, очень важно иметь такой тип системы аутентификации, которая позволяла бы разделять пользователей, имеющих доступ к системе. Если устройства принадлежат разным VLAN, то они не смогут связываться друг с другом. Это обеспечивает дополнительную безопасность и защиту от нежелательного вмешательства или создания избыточного трафика. Рассматриваемый коммутатор поддерживает стандарт IEEE 802.1Q и протокол GVRP, что позволяет изменять параметры взаимодействия VLAN в сети.

Обеспечение уровня качества сервисов QoS. 
   Quality of Service (QoS) обеспечивает присвоение приоритетов трафику, для того чтобы наиболее важные данные передавались предсказуемо и в первую очередь. Коммутатор с поддержкой QoS улучшает производительность Gigabit-сети и повышает определенность передачи данных для критических приложений.

   Таким образом, правильный выбор основных элементов сети, удовлетворяющих современным требованиям, таким как эффективная управляемость и высокая производительность, служит хорошим фундаментом для построения высоконадежной сети передачи видеоинформации.

Сжатие видео

   При передаче видеоданных по TCP/IP-сетям аппаратное сжатие изображений значительно снижает загрузку сети. Существует несколько основных стандартов сжатия изображений. Чтобы не вдаваться в подробности, ограничимся только основными из них — JPEG (обычно используется для изображений) и MPEG (используется для видеоданных). Большинство людей видят JPEG-формат при просмотре изображений во время серфинга в Интернете. Файлы MPEG формируют видео из последовательностей JPEG-изображений.



    Традиционный JPEG-формат используют в таких видеоформатах цифровых изображений, как Motion JPEG (MJPEG), JPEG2000 и Wavelet. Группа стандартов MPEG включает MPEG-1, MPEG-2 и формат MPEG-4. Стандарты, рекомендованные ITU (Международный телекоммуникаци­онный союз) — H.261, H.26L, H.263 и H.264 — также стали общепринятыми для кодирования цифровых неподвиж­ных изображений и видео.

Оборудование для передачи видеоизображений

  
В настоящее время доступны несколько типов оборудования для построения систем передачи видео по IP. Базовыми и наиболее часто используемыми являются IP-камера и IP-видеосервер (или шифратор).
IP-камера — видеокамера со встроенной возможностью видеосжатия изображения для оцифровки аналоговых видеосигналов и передаче их через Ethernet-порт.
Видеосервер — устройство, обеспечивающее кодирование аналоговых сигналов с видеокамер (аналоговые камеры еще повсеместно используются) в цифровой видеосигнал, сжатие его и передачу видеоданных через Ethernet-порт.
Вообще говоря, IP-камера — это аппарат, имеющий встроенный видеосервер. Тем не менее, аналоговые камеры достаточно распространены и дешевы, и по этой причине встраивать IP-сервер в видеокамеру — значит заметно повысить ее стоимость. Поэтому многие системные интеграторы предпочитают использовать видеосервер совместно с обычными аналоговыми камерами для получения большей прикладной гибкости и масштабируемости своих решений.
Видеосервер MOXA VPort-3310    Наибольшее распространение получили относительно недорогие видеосерверы с MJPEG-кодированием. MJPEG-видеосерверы выпускаются многими производителями, обычно поддерживают одновременное подключение нескольких аналоговых камер (одна, две, четыре) и имеют 10/100 Мб/c интерфейс Ethernet. Таким образом, пользователи могут получить доступ к любой видеокамере, подключенной к видеосерверу отовсюду и в любое время через Ethernet или интернетсеть.
    Видеосерверы обычно имеет встроенный веб-сервер, предоставляющий пользователям полное управление и контроль камерами и видеоизображениями. Кроме того в сервер встраиваются такие функции, как VMD (видеообнаружение движения), PTZ контроль камеры и последовательный просмотр изображений (до, во время и после события). Изображения, полученные с использованием VMD или PTZ, могут быть переданы по электронной почте или FTP пользователям. MJPEG-видеосерверы обычно обеспечивают передачу до 25 фреймов в стандарте PAL разме­ром 352х288 или до 8 фреймов раз­мером 704х576.
   В последнее время на рынке стали появляться новые IP-видео-серверы, поддерживающие MPEG-4 аппаратное сжатие видеоизображения. Благодаря адаптивной компрессии значительно снижаются требования к полосе пропускания каналов связи, что позволяет создавать системы видеонаблюдения с синхронизацией видео- и аудиоканалов.
   C появлением на рынке IP-видеосерверов отпала необходимость построения коаксиальных кабельных сетей для передачи видеоизображений. В качестве инфраструктуры используется существующая IP-сеть, снижаются трудозатраты и стоимость установки системы.
   На современном предприятии коммуникационная сеть является такой же востребованной, как электропитание, телефония и теплоснабжение. Можно быть уверенным, что уже в ближайшем будущем все типы информации можно будет передавать по сети, в том числе голос и видео. Уже сейчас службам автоматизации на предприятии и системным интеграторам стоит задуматься об этом.

Данная статья из журнала "ММ. Деньги и технологии" по оформлению несколько отличается от ее html версии, что вызвано только особенностями ее подготовки для ВЕБ сайта. Ссылки на использованное оборудование приведены автором статьи.

Источник: Журнал "ММ. Деньги и технологии" №4 2006 год

Оборудование, описанное в статье, вы можете увидеть на стенде компании "Вектор" на
выставке EIA'2006 с 10 по 13 апреля 2006 года.

Ознакомиться с новинками продукции МОХА, которую "Вектор" представит на своем стенде можно на следующей странице:
http://www.moxa.com.ua/news_events/news/2006/eia_2006_evro.htm

Найти расположение стенда Вектора на плане экспозиции можно на следующей странице:
http://www.moxa.com.ua/news_events/news/2006/eia_2006_plan.htm

Предварительно зарезервировать время встречи и обсудить вопросы на стенде компании Вектор можно на странице ВЕБ
сайта: http://www.moxa.com.ua/news_events/news/2006/eia_2006.htm