Технологія VоIP уможливила використання передачі голосових даних. Наступним кроком стала передача відео для ще більш повного використання мережевих можливостей зв'язку	ТАКТИКА ЗАПРОВАДЖЕННЯ  комунікації
Відео по IP:  реалізована можливість Передача відеоданих в системах автоматизації	Віктор КОЗЛЕНКО, директор ПП «Вектор» - прем'єр дистриб'ютора МОХА Group в Україні

    Велика популярність мережевих технологій стимулювала розробку широкосмугових мереж і великої кількості медіа-додатків. Протягом минулого десятиліття розробники мереж концентрували свої зусилля на пошуку шляхів передачі всіх типів даних по Інтернет- та Ethernet-мережах. І цілком природно, вони звернули увагу на локальні і розподілені мережі для передачі голосу і відеоданих.
    Для людини візуальна інформація є однією з основних в пізнанні навколишнього світу. Тому природно, що наступним кроком після передачі даних і голосу по IP-мережах повинна стати передача відео. Експерти вважають це одним з основних напрямків розвитку мережевих технологій в XXI столітті.
    Основні фактори, що впливають на передачу відеозображення, - це пропускна здатність самої мережі, а також ступінь стиснення відеоданих. Розглянемо докладніше ці фактори.

Пропускна здатність для відео

   Ключова мета мережі передачі даних - максимально швидко і в повному обсязі передавати інформацію великій кількості користувачів. Визначальним фактором стає смуга пропускання для передачі даних/відео/голосу в одній мережі. Навіть якщо відеозображення вже стиснуте перед передачею його по IP-мережі, об'єм переданих даних залишається все одно великим. Він значніше, ніж при передачі, наприклад, голосового трафіку, що в свою чергу вимагає більшої смуги пропускання мережі. Звичайною стає ситуація, коли сотні відеопотоків передаються одночасно в рамках однієї інфраструктури.
    Розглянемо приклад сучасної транспортної системи автоматизації (докладніше див. ГіТ 3/2006, с. 32). Така система вимагає безлічі камер, встановлених на узбіччях, на перехрестях, на з'їздах з автотрас, на платних стоянках і т. д. Камери забезпечують диспетчерам спостереження в реальному часі за умовами руху. Деякі камери мають спеціальні функції для генерування сигналів тривоги при виявленні інцидентів на трасі. Для того щоб зібрати від розподілених камер відеодані, а також забезпечити їх передачу для управління дорожнім рухом, вся інформація повинна надходити в єдиний диспетчерський пункт управління по оптоволоконних IP-каналах з використанням технології Gigabit Ethernet. Остання може забезпечити необхідну смугу пропускання для передачі всіх видів трафіку.
    Сьогодні мережева Gigabit-IP-інфраструктура вже не мрія, і її вартість постійно знижується. Такі рішення існують у багатьох компаній, які виробляють мережеве обладнання. Більш того, сучасні мережеві технології роблять управління мережами, побудованими на основі технології Gigabit Ethernet, простим, як ніколи раніше.
Управління мережами
   В даний час мережі Gigabit Ethernet використовуються для передачі різних типів даних. Їх головні переваги - надійність, безпека, доступність і широка смуга пропускання. При цьому питання управління мережею є дуже важливими для забезпечення надійної та ефективної передачі даних, і відеоінформації зокрема.
    Розглянемо кілька технологій, що використовуються для управління мережею Gigabit Ethernet, на прикладі модульного індустріального Gigabit Ethernet-комутатора MOXA EDS-726, розробленого компанією MOXA Networking. Він цікавий тим, що являє собою модульний пристрій, що складається з процесорного і окремих комунікаційних модулів, чим відрізняється від класичних комутаторів Ethernet.

Резервована кільцева структура для підвищення мережевої надійності. 
    Ethernet-мережі вже стали за незмоги основним засобом передачі даних для багатьох, в тому числі і промислових, додатків автоматизації. Фактично відео, голос і високошвидкісні потоки даних в додатках можуть бути інтегровані в одну мережеву інфраструктуру. В даному комутаторі реалізована надлишкова Gigabit Ethernet-технологія, що отримала назву Gigabit Turbo Ring, що дозволяє мережі мати зручні засоби управління і забезпечувати високу надійність функціонування. При використанні технології резервування, навіть якщо відбудеться відключення будь-якого сегменту мережі, система автоматизації через 300 мс буде знову функціонувати нормально.
    Аналогічна технологія під назвою Hiper-Ring розроблена компанією Hirsсhmann (www.hirsch-mann.de). Вона дозволяє об'єднувати в кільце до 80 комутаторів. В даний час інженери компанії працюють над зниженням часу відновлення системи до 50 мс.

LACP для сполучного агрегування.
    Підтримка протоколу IEEE 802.3ad (LACP, Link Aggregation Control Protocol - керуючий протокол агрегації з'єднання) забезпечує гнучкість мережевих з'єднань і резервний шлях для критичних випадків. Гнучка мережева взаємодія забезпечує комутатор, що дозволяє агрегувати до шести паралельних зв'язків - максимум вісім портів для кожного зв'язку. Якщо один з восьми портів виходить з ладу, інші сім підтримають і перерозподілять трафік автоматично.

IEEE 802.1X для розширеної аутентифікації користувачів. 
   Підтримка IEEE 802.1X (Port-Based Network Access Control - порт базований контроль доступу) забезпечує розширений контроль доступу для додатків користувача. Тільки авторизовані користувачі зможуть мати доступ до порту. Аутентифікація грунтується на використанні локальної бази даних користувачів або зовнішнього RADIUS-сервера.

IGMP Snooping і GMRP для фільтрації широкомовного трафіку.
   Підтримка IEEE 802.1D-1998 GMRP (GARP Multicast Registration Protocol) і IGMP Snooping забезпечує здатність обмежувати широкомовний трафік так, щоб він прямував тільки в ту кінцеву точку, яку вимагає цей тип трафіку, тим самим зменшуючи загальне завантаження Ethernet-мережі.

Технологія VLAN спрощує планування мережі. 
   VLAN — група пристроїв, які можуть розташовуватися де завгодно в мережі, але зв'язуються так, як ніби вони знаходяться в одному і тому ж фізичному її сегменті. VLAN можуть бути використані для того, щоб сегментувати мережу без обмеження по фізичних з'єднаннях, які накладають традиційні мережеві проекти. Крім того, оскільки всі системи автоматизації включають певні пристрої, які повинні бути захищені від несанкціонованого доступу, дуже важливо мати такий тип системи аутентифікації, яка дозволяла б розділяти користувачів, що мають доступ до системи. Якщо пристрої належать різним VLAN, то вони не зможуть зв'язуватися один з одним. Це забезпечує додаткову безпеку і захист від небажаного втручання або створення надлишкового трафіку. Розглянутий комутатор підтримує стандарт IEEE 802.1Q і протокол GVRP, що дозволяє змінювати параметри взаємодії VLAN в мережі.

Забезпечення рівня якості сервісів QoS. 
   Quality of Service (QoS) забезпечує присвоєння пріоритетів трафіку, для того щоб найбільш важливі дані передавалися передбачувано і в першу чергу. Комутатор з підтримкою QoS покращує продуктивність Gigabit-мережі і підвищує визначеність передачі даних для критичних додатків.

   Таким чином, правильний вибір основних елементів мережі, які відповідають сучасним вимогам, таким як ефективна керованість і висока продуктивність, служить хорошим фундаментом для побудови високонадійної мережі передачі відеоінформації.

Стиснення відео

   При передачі відеоданих по TCP/IP-мереж апаратне стиснення зображень значно знижує завантаження мережі. Існує кілька основних стандартів стиснення зображень. Щоб не вдаватися в подробиці, обмежимося лише основними з них - JPEG (зазвичай використовується для зображень) і MPEG (використовується для відеоданих). Більшість людей бачать JPEG-формат при перегляді зображень під час серфінгу в Інтернеті. Файли MPEG формують відео з послідовностей JPEG-зображень.

    Традиційний JPEG-формат використовують в таких відеоформатах цифрових зображень, як Motion JPEG (MJPEG), JPEG2000 і Wavelet. Група стандартів MPEG включає MPEG-1, MPEG-2 і формат MPEG-4. Стандарти, рекомендовані ITU (Міжнародний телекомунікаційний союз) - H.261, H.26L, H.263 і H.264 - також стали загальноприйнятими для кодування цифрових нерухомих зображень і відео.

Обладнання для передачі відеозображень

   В даний час доступні кілька типів обладнання для побудови систем передачі відео по IP. Базовими і найбільш часто використовуваними є IP-камера і IP-відеосервер (або шифратор).
• IP-камера — відеокамера з вбудованою можливістю відеостиснення зображення для оцифровки аналогових відеосигналів і передачі їх через Ethernet-порт.
• Відеосервер — 
пристрій, що забезпечує кодування аналогових сигналів з відеокамер (аналогові камери ще повсюдно використовуються) в цифровий відеосигнал, стиснення його і передачу відеоданих через Ethernet-порт.
Взагалі кажучи, IP-камера - це апарат, який має вбудований відеосервер. Проте, аналогові камери досить поширені і дешеві, і з цієї причини вбудовувати IP-сервер в відеокамеру - значить помітно підвищити її вартість. Тому багато системних інтеграторів воліють використовувати відеосервер спільно зі звичайними аналоговими камерами для отримання більшої прикладної гнучкості і масштабованості своїх рішень.
   Найбільшого поширення набули відносно недорогі відеосервери з MJPEG-кодуванням. MJPEG-відеосервери випускаються багатьма виробниками, зазвичай підтримують одночасне підключення декількох аналогових камер (одна, дві, чотири) і мають 10/100 Мб/c інтерфейс Ethernet. Таким чином, користувачі можуть отримати доступ до будь-якої відеокамери, підключеної до відеосервера звідусіль і в будь-який час через Ethernet або інтернет мережу.
    Відеосервери зазвичай мають вбудований веб-сервер, що надає користувачам повне управління і контроль камерами і відеозображеннями. Крім того в сервер вбудовуються такі функції, як VMD (відеознаходження руху), PTZ контроль камери і послідовний перегляд зображень (до, під час і після події). Зображення, отримані з використанням VMD або PTZ, можуть бути передані по електронній пошті або FTP користувачам. MJPEG-відеосервери зазвичай забезпечують передачу до 25 фреймів в стандарті PAL розміром 352х288 або до 8 фреймів розміром 704х576.
   Останнім часом на ринку стали з'являтися нові IP-відео-сервери, що підтримують MPEG-4 апаратне стиснення відеозображення. Завдяки адаптивної компресії значно знижуються вимоги до смуги пропускання каналів зв'язку, що дозволяє створювати системи відеоспостереження з синхронізацією відео-і аудіоканалів.
   C появою на ринку IP-відеосерверів відпала необхідність побудови коаксіальних кабельних мереж для передачі відеозображень. В якості інфраструктури використовується існуюча IP-мережа, знижуються трудовитрати і вартість установки системи.
   На сучасному підприємстві комунікаційна мережа є такою ж затребуваною, як електроживлення, телефонія і теплопостачання. Можна бути впевненим, що вже в найближчому майбутньому всі типи інформації можна буде передавати по мережі, в тому числі голос і відео. Уже зараз службам автоматизації на підприємстві і системним інтеграторам варто задуматися про це.

Дана стаття з журналу "ММ. Гроші та технології" по оформленню дещо відрізняється від її html версії, що викликано тільки особливостями її підготовки для ВЕБ сайту. Посилання на використане обладнання наведені автором статті.

Джерело: Журнал "ММ. Гроші та технології" №4 2006 рік