Проектирование систем видео наблюдения позволяет решить комплекс технических, телекоммуникационных, строительных, инсталляционных и организационных вопросов, определяющих эффективность использования видеонаблюдения во время эксплуатации и финансовые инвестиции в реализацию проекта и обслуживание системы.

Проектирование видеонаблюдения основывается на техническом задании, формируемом на основе:

• перечня конкретных задач, решаемых системой видеонаблюдения на объекте;
• наблюдение за охранным периметром дома, здания, сооружения, отдельными помещениями, входами, стратегически важными объектами в непрерывном режиме, по датчикам, по времени и т.д.;
• требуемое качество изображений для просмотра и записи;
• обеспечение видеоконтроля на выделенном мониторе, с любой видеопанели/монитора на объекте, с мобильных устройств связи через LAN, Интернет, Wi-Fi, Wi-Max, 4G, 3G, EDGE;

  Рис. Контроль и управление системой видеонаблюдения с iPhone.

  
  

  Рис. Контроль и управление системой видеонаблюдения с iPod Touch.

  
  

  Рис. Контроль и управление системой видеонаблюдения с монитора.

  
  
• необходимость аудиоконтроля с симплексной, полудуплексной или дуплексной связью (для целей охраны, видеоконференций и т.д.);
• запись и хранение данных видеонаблюдения на устройствах локальной сети (DVR, NVR или сервер), в хранилищах NAS или SAN и т.д. наличия/отсутствия локальной сети LAN, внешних каналов связи с интернет, пропускной способности LAN и скорости кабельного/беспроводного Интернет;
• перспективной необходимости расширения системы видеонаблюдения;
• требований по защите информации в локальной сети и передаваемой через внешние каналы Интернет, Wi-Fi, Wi-Max, 4G, 3G, EDGE;
• необходимости применения электронных компонентов или программного обеспечения с аналитикой видеоконтента (video content analytic - VCA);
• необходимости интеграции системы видеонаблюдения в системы мультирум, умный дом;
• требований к независимости работы системы видеонаблюдения от силовых сетей электроснабжения (питание компонентов от локальной сети (PoE - Power Over Ethernet), резервных или альтернативных источников);
• финансовых возможностей заказчика.

За исключением ряда предельно простых систем видеонаблюдения с аналоговыми видеокамерами, DVR видеорегистраторами и мониторами/телевизионными панелями, все современные системы видеонаблюдения базируются на локальных сетях, построенных на базе СКС (см. здесь) или ЛВС с возможностью подключения через внешние каналы связи к сетям Интернет, Wi-Fi, Wi-Max, 4G, 3G, EDGE, что позволяет осуществлять контроль за объектом с ПК, портативных компьютеров, интернет планшетов, iPhone, iPod Touch, смартфонов и коммуникаторов.

Поэтому на первом этапе проектирования видеонаблюдения рассматриваются вопросы:

• наличия, топологии, пропускной способности и скорости локальной сети, возможность ее расширения и/или модернизации;
• пропускной способности и скорости доступных внешних каналов связи.

Основываясь на задачах видеонаблюдения проектируется схема развертывания системы видеонаблюдения на объекте.

Аналоговые или IP видеокамеры для системы видеонаблюдения подбираются по:

• функциональности - с фиксированными углами обзора или PTZ (Pan / Tilt / Zoom – поворот/наклон/увеличение), для круглосуточного наблюдения с инфракрасными излучателями или для дневного наблюдения, с функциями переворота изображения на 180 градусов E-flip (для купольных PTZ камер), панорамирования Auto-flip, автоматического слежения за движущимся объектом или «маршрутом патрулирования», с возможностью программирования фиксированных положений по углам обзора, со стабилизацией изображения при воздействии вибраций или ветрового подпора (для наружных камер) и т.д.;
• светочувствительности и наличию функции автоматической установкой диафрагмы;
  
• разрешению (мегапиксельные, HD, аналоговые с CIF, NTSC , PAL и SECAM), скорости съемки (от 2-3 до 30 кадров в секунду), и видеокодекам сжатия (Motion JPEG, MPEG, MPEG-2, H.264/MPEG-4 Part 10), что определяет объемы информационных пакетов, передаваемых по сети и позволяет согласовать камеры видеонаблюдения с возможностями эксплуатируемой/проектируемой сети LAN и внешнего канала связи по пропускной способности и скорости передачи данных. Согласование суммарных объемов данных, транслируемых видеокамерами, с пропускной способностью и скоростью передачи локальной сети и внешних каналов связи позволяет исключить риски некачественного изображения потокового видео и записи, задержек или обрыва трансляции, что предельно важно при работе в сети других электронных устройств, передающих/принимающих свои пакеты информации. Как правило, для этого используют программное обеспечение Quality of Service (DSCP - Differentiated Service Codepoint — поле кода дифференцирования трафика), устанавливаемое на видеосервер.

  Рис. Передача трафика без QoS (слева) и в QoS сети (справа).

  
  Кроме этого важной является дифференцированная передача частоты кадров видео на экраны различных устройств (мониторы, планшеты, смартфоны, коммуникаторы), позволяющая получить качественную картинку;
  
• оснащенности – встроенный видеосервер с поддержкой video content analytic – VCA, PoE - Power Over Ethernet, микрофон, вход для внешних микрофона и динамика, линейный выход для внешних динамиков, что дает возможность реализовать функции аналитики, питание от LAN сети без сплиттера, одно или двухстороннюю аудиосвязь по симплексному, полудуплексному или дуплексному режимам. Поддержка VCA позволяет реализовать опции работы камеры от датчиков движения, по аудиосигналу (звуковому давлению выше предельной величины), изменению температуры/давления в помещении, обозначения маркерами событий и т.д.
  При обустройстве питания от сети Ethernet бесперебойный источник со встроенным аккумулятором подключается к инжектору, добавляющему питание в два провода витой пары кабеля. В случае подключения аналоговых камер или IP камер, не поддерживающих PoE, перед ними устанавливается сплиттер, отводящий питание с витой пары на отдельный кабель.
  
  Режим симплекса обеспечивает передачу аудиосигналов в сторону управляющего оборудования, режим полудуплекса – передачу аудио к динамику камеры (внешнему), режим дуплекса – связь по типу видеоконфекренций (см. рис. ниже);

  Рис. Режим симплекса.

  
  

  Рис. Режим полудуплекса (слева) и дуплекса (справа).

  
  
• защищенности от внешних воздействий (всепогодные с термокожухами, антивандальные и т.д.);
• типу передачи данных (проводные или беспроводные);
• возможности питания от резервных источников, альтернативных источников или непосредственно через сеть;
• по стоимости, как самих видеокамер, так и итоговой стоимости с комплектующим оборудованием (аналогово-цифровыми преобразователями или видеокодерами (видеосерверами) для аналоговых камер, сплиттерами для камер без поддержки PoE при питании от сети и т.д.) и кабельной проводкой.

На втором этапе проектирования видеонаблюдения оптимизируется топология эксплуатируемой или проектируемой сети LAN, подбирается коммутирующее оборудование для согласования электронных компонентов в локальной сети (коммутаторы, видео или мультимедиа (в случае использования аудиосвязи) серверы, DVR, гибридные НDVR и сетевые NVR видеорегистраторы), маршрутизаторы для согласования сетей между собой, места, устройства и способы хранения информации (на DVR, НDVR, NVR видеорегистраторах, мультимедиа серверах, компьютерах с программным обеспечением или аппаратными платами систем видеонаблюдения, хранилищах NAS или SAN).

Важно: Практическое отсутствие жесткой формализации терминологии в сетях LAN и системах видеонаблюдения обусловило использование производителями и продающими компаниями терминов-синонимов, в том числе слэнговых, что затрудняет понимание пользователем основных задач, решаемых тем или иным электронным компонентом:

• аналогово-цифровой преобразователь оцифровывает аналоговый сигнал с аналоговой камеры, что позволяет передавать его по архитектуре локальной или внешней сети. В системах видеонаблюдения аналогово-цифровой преобразователь, встроенный в IP камеру, может называться видеосервером или видеокодером. Для обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый при подаче его на монитор или телевизионную панель используется декодер, который может быть встроенным или автономным;
  
• коммутатор (слэнг - свитч - switch) применяется для согласования электронных устройств в локальной сети - он перенаправляет пакеты информации по МАС адресам, которые имеет любое сетевое оборудование. Коммутатор при соответствующем программном обеспечении выполняет функции мультиплексора (объединяет несколько сигналов для передачи по одному выходному каналу), а также архивации данных с записью на жесткий диск или съемный носитель (DVR, НDVR, NVR видеорегистраторы);
  
• видеосервер (или медиасервер при работе с аудио потоками) упрощенно это НDVR, NVR видеорегистратор с расширенной функциональностью. Видеосервер (иногда видео/медиасервер не вполне корректно позиционируют, как видеокодер) дополнительно выполняет практически все управляющие функции и может базироваться, как на системном блоке ПК или портативного компьютера при установке соответствующей программной оболочки, быть автономным или выполненным в виде модульных плат одного общего блока управления системы Умного дома или мультирума;
• маршрутизатор (на слэнге – роутер) это коммутатор для сетей – в отличие от обычного коммутатора маршрутизатор принимает пакеты информации с внешней сети на свой IP адрес и рассылает их по назначенным IP адресам оборудования в локальной сети и наоборот – собирает информацию с IP адресов оборудования и под своим внешним IP адресом с соответствующей маркировкой пакетов отсылает их по IP адресам внешней сети. Кроме того, при сегментации одной LAN сети на две и более VLAN (виртуальных) сетей маршрутизатор обеспечивает связь между этими VLAN сегментами, назначая IP-адреса оборудованию в сетях и определенные порты для конкретных служб или приложений, что позволяет видео/медиасерверам оперативно сортировать пакеты информации по назначению и требуемой обработке программным обеспечением.
  

Таким образом, в системах видеонаблюдения:

• для подключения аналоговых камер нужно использовать аналогово-цифровой преобразователь, гибридный НDVR видеорегистратор или видеосервер (видеокодер) с функциями аналогово-цифрового преобразователя, а для вывода видео на мониторы/видеопанели, не поддерживающие цифровые форматы изображения – декодер или видео/медиасервер с видеокодеком (программным приложением);
• для подключения нескольких камер к одной сети LAN или VLAN – коммутатор, или гибридный НDVR, сетевой NVR видеорегистратор, видео/медиасервер с функциями коммутатора, а при необходимости просмотра нескольких изображений на одном экране одновременно – с функциями мультиплексора;
• для связи между сегментами VLAN, сетью LAN и интернет, беспроводным Wi-Fi и подключаемым кабелями оборудованием нужен маршрутизатор/маршрутизаторы с определенным количеством портов;
  
• для записи и хранения информации в зависимости от объемов, сроков хранения и требований по безопасности – DVR, гибридный НDVR, сетевой NVR видеорегистратор, видео/медиасервер, хранилище NAS, блоки серверов SAN с резервированием и обменом данными;
  
  Рис. Система видеонаблюдения с видеорегистратором для хранения.
  
  
  Рис. Система видеонаблюдения с NAS хранилищем.
  

  Рис. Система видеонаблюдения с блоками серверов SAN (слева) с резервированием и обменом данными (справа).

  
  
• для ограничения доступа к информации системы видеонаблюдения – коммутатор и сервер с функциями аутентификации и безопасные протоколы шифрования, в том числе по протоколам WPA/WPA2 (WiFi Protected Access) для беспроводных сетей/сегментов VLAN, а также сегментация локальной сети на виртуальные сети VLAN с обеспечением «тоннельной» защиты;
  
• для управления наблюдением, записью, в том числе наклоном, поворотом, увеличением PTZ камер, аудио, функциями VCA, PoE и т.д. нужен контроллер с джойстиком и монитором, или видео/медиасервер с клавиатурой, джойстиком и монитором/мониторами и портативные/мобильные средства связи.
  

Основываясь на выбранной топологии и архитектуре сети и системы видеонаблюдения, оборудовании и аксессуарах, на заключительном этапе проектирования видеонаблюдения оптимизируются связи в LAN, VLAN и внешней сетях и подбираются кабельная проводка в соответствии с протоколами и требованиями структурированных кабельных систем, обеспечивающих возможность модернизации и расширения в перспективе.

---