Реферат: Системы цифрового видеонаблюдения при организации охранных структур на особо охраняемых объектах

--PAGE_BREAK--

размером 8Х8 (разделенный по диагонали черно-белый квадрат). Применение к пиксельной матрице ДКП дает матрицу из 64 коэффициентов или спектральных составляющих. Нулевой коэффициент представляет собой среднюю яркость исходного блока, поэтому, отбрасывая при восстановлении коэффициенты с 1 по 63, мы получим просто серый квадрат (в верхнем ряду в центре). Добавление первого коэффициента позволяет достаточно грубо описать распределение яркостей в исходном блоке по горизонтали (вверху справа).

Внизу слева и в центре приведены результаты восстановления исходного блока с использованием коэффициентов соответственно 6 и 15. Очевидно, что число ненулевых спектральных составляющих тем выше, чем больше мелких деталей содержалось в исходном блоке. Эксперименты показывают, что на типичных полутоновых изображениях более половины всех блоков 8Х8 могут быть описаны менее чем 20 спектральными составляющими.

Чувствительность человеческого глаза к точности передачи высокочастотных спектральных составляющих невелика, что позволяет сократить число бит, используемых для их кодирования. Реализуется такое сокращение делением каждого частотного коэффициента на соответствующий ему элемент матрицы квантования, причем матрицы квантования для цветностных компонентов (Cb и Cr) содержат, как правило, большие коэффициенты для одних и тех же спектральных составляющих, чем для яркостной.

Квадрат в нижнем ряду справа иллюстрирует реконструкцию исходного блока 8Х8 при использовании матрицы квантования, обеспечивающей приблизительно восьмикратное сжатие типичного полутонового изображения.

Достижение высоких степеней сжатия (порядка сотен) при использовании методов, основанных на ДПК, невозможно, поскольку минимальным кодируемым в них остается стандартный блок 8Х8. Использование блоков большего размера возможно например на блоках 16Х16, но практическая реализация таких схем сопряжена с серьезными вычислительными затратами. При неумеренном повышении степени сжатия изображение становится все более «оквадраченым».

Гораздо более перспективным для получения больших коэффициентов сжатия представляется использование Wavelet-преобразования (wavelet — небольшая волна.). Переход в частотную область в схемах на его основе, как было сказано выше, достигается применением набора фильтров.

Общую схему сжатия на основе Wavelet-преобразования можно описать так. Исходное изображение (естественно, после преобразования RGB — YCrCb) фильтруется с применением низкочастотного и высокочастотного фильтров по строкам и столбцам с последующим прореживанием, так что вместо одного изображения размером M X N пикселов после первого прохода синтезируется четыре, размером (M/2) X (N/2) каждое, причем наиболее информативным из них является [hh] — то, которое было получено с использованием низкочастотного фильтра как по строкам, так и по столбцам.

Применение низкочастотного фильтра по строкам и высокочастотного по столбцам [hg] или высокочастотного по строкам и низкочастотного по столбцам [gh] дает значительно более «бедную» картинку, и совсем уж малоинформативным оказывается изображение [gg], полученное с использованием высокочастотного фильтра как по горизонтали, так и по вертикали. Дальнейшая судьба этих изображений (саббэндов) неодинакова. Саббэнды [hg] и [gh] обычно квантуются и после применения статистического кодирования попадают непосредственно в выходной поток. Саббэнд [gg] чаще всего просто игнорируется, а вот [hh] ждет та же судьба, что и исходное изображение. Для изображений «экранного» размера число уровней фильтрации составляет обычно 4-6.

Максимально достижимые коэффициенты сжатия при использовании Wavelet-преобразования зависят от размеров исходного изображения, и при приемлемых искажениях на экранном разрешении можно говорить о 50-70-кратном сжатии.

Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям

Fast Ethernet

У технологии Fast Ethernet есть несколько ключевых свойств, которые определяют области и ситуации ее эффективного применения. К этим свойствам относятся:

Большая степень преемственности по отношению к классическому 10-Мегабитному Ethernet'у;

Высокая скорость передачи данных — 100 Mб/c;

Возможность работать на всех основных типах современной кабельной проводки — UTP Category 5, UTP Category 3, STP Type 1, многомодовом оптоволокне.

В 1992 году группа производителей сетевого оборудования, включая таких лидеров технологии Ethernet как SynOptics, 3Com и ряд других, образовали некоммерческое объединение Fast Ethernet Alliance для разработки стандарта на новую технологию, которая обобщила бы достижения отдельных компаний в области Ethernet-преемственного высокоскоростного стандарта. Новая технология получила название Fast Ethernet.

В мае 1995 года комитет IEEE принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3. Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне.

<img width=«438» height=«447» src=«ref-1_679795236-4615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">

Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем — оптоволокно, 2-х парная витая пара категории 5 и 4-х парная витая пара категории 3.

Метод доступа к среде CSMA/CD

Подуровни LLC и MAC в стандарте Fast Ethernet не претерпели изменений.

Подуровень LLC обеспечивает интерфейс протокола Ethernet с протоколами вышележащих уровней, например, с IP или IPX. Кадр LLC, изображенный на рисунке, вкладывается в кадр MAC, и позволяет за счет полей DSAP и SSAP идентифицировать адрес сервисов назначения и источника соответственно. Например, при вложении в кадр LLC пакета IPX, значения как DSAP, так и SSAP должны быть равны Е0. Поле управления кадра LLC позволяет реализовать процедуры обмена данными трех типов.

Процедура типа 1 определяет обмен данными без предварительного установления соединения и без повторной передачи кадров в случае обнаружения ошибочной ситуации.

Процедура типа 2 определяет режим обмена с установлением соединений, нумерацией кадров, управлением потоком кадров и повторной передачей ошибочных кадров.

Процедура типа 3 определяет режим передачи данных без установления соединения, но с получением подтверждения о доставке информационного кадра адресату.

<img width=«424» height=«180» src=«ref-1_679799851-2082.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

Существует расширение формата кадра LLC, называемое SNAP (Subnetwork Access Protocol). В случае использования расширения SNAP в поля DSAP и SSAP записывается значение AA, тип кадра по-прежнему равен 03, а для обозначения типа протокола, вложенного в поле данных, используются следующие 4 байта, причем байты идентификатора организации (OUI) всегда равны 00 (за исключением протокола AppleTalk), а последний байт (TYPE) содержит идентификатор типа протокола (например, 0800 для IP).

Заголовки LLC или LLC/SNAP используются мостами и коммутаторами для трансляции протоколов канального уровня.

Подуровень управления доступом к среде Media Access Control (MAC)

Подуровень MAC ответственен за формирование кадра Ethernet, получение доступа к разделяемой среде передачи данных и за отправку с помощью физического уровня кадра по физической среде узлу назначения.

Разделяемая среда Ethernet, независимо от ее физической реализации (коаксиальный кабель, витая пара или оптоволокно с повторителями), в любой момент времени находится в одном из трех состояний — свободна, занята, коллизия. Состояние занятости соответствует нормальной передаче кадра одним из узлов сети. Состояние коллизии возникает при одновременной передаче кадров более, чем одним узлом сети.

MAC-подуровень каждого узла сети получает от физического уровня информацию о состоянии разделяемой среды. Если она свободна, и у MAC-подуровня имеется кадр для передачи, то он передает его через физический уровень в сеть. Физический уровень одновременно с побитной передачей кадра следит за состоянием среды. Если за время передачи кадра коллизия не возникла, то кадр считается переданным. Если же за это время коллизия была зафиксирована, то передача кадра прекращается, и в сеть выдается специальная последовательность из 32 бит (так называемая jam-последовательность), которая должна помочь однозначно распознать коллизию всеми узлами сети.

После фиксации коллизии MAC-подуровень делает случайную паузу, а затем вновь пытается передать данный кадр. Случайный характер паузы уменьшает вероятность одновременной попытки захвата разделяемой среды несколькими узлами при следующей попытке. Максимальное число попыток передачи одного кадра — 16, после чего MAC-подуровень оставляет данный кадр и начинает передачу следующего кадра, поступившего с LLC-подуровня.

MAC-подуровень узла приемника, который получает биты кадра от своего физического уровня, проверяет поле адреса кадра, и если адрес совпадает с его собственным, то он копирует кадр в свой буфер. Затем он проверяет, не содержит ли кадр специфические ошибки, если кадр корректен, то его поле данных передается на LLC-подуровень, если нет — то отбрасывается.

Формат кадра

<img width=«423» height=«283» src=«ref-1_679801933-2186.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">
Структура физического уровня и его связь с MAC-подуровнем

Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, но и способом кодирования сигнала.

<img width=«393» height=«315» src=«ref-1_679804119-1682.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

Физический уровень состоит из трех подуровней:

Уровень согласования (reconciliation sublayer);

Независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, MII);

Устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).

Устройство физического уровня (PHY) обеспечивает кодирование данных, поступающих от MAC-подуровня для передачи их по кабелю определенного типа, синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также прием и декодирование данных в узле-приемнике.

Интерфейс MII поддерживает независимый от используемой физической среды способ обмена данными между MAC-подуровнем и подуровнем PHY. Интерфейс MII располагается между MAC-подуровнем и подуровнями кодирования сигнала, которых в стандарте Fast Ethernet три — FX, TX и T4.

Подуровень согласования нужен для того, чтобы согласовать работу подуровня MAC с интерфейсом MII.

<img width=«361» height=«230» src=«ref-1_679805801-1125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">
Передача данных через MII

MII использует 4-битные порции данных для параллельной передачи их между MAC и PHY. Канал передачи данных от MAC к PHY образован 4-битной шиной данных, которая синхронизируется тактовым сигналом, генерируемым PHY.

Физический уровень 100Base-FX — многомодовое оптоволокно.

Физический уровень PHY ответственен за прием данных в параллельной форме от MAC-подуровня, трансляцию их в один (TX или FX) или три последовательных потока бит с возможностью побитной синхронизации и передачу их через разъем на кабель. Аналогично, на приемном узле уровень PHY должен принимать сигналы по кабелю, определять моменты синхронизации бит, извлекать биты из физических сигналов, преобразовывать их в параллельную форму и передавать подуровню MAC.

<img width=«298» height=«315» src=«ref-1_679806926-1851.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">

4B/5B метод кодирования со скоростью10 Мб/с использует манчестерское кодирование для представления данных при передаче по кабелю. При этом методе каждые 4 бита данных MAC-подуровня (называемых символами) представляются 5 битами.

После преобразования 4-битовых порций MAC-кодов в 5-битовые порции PHY их необходимо представить в виде оптических или электрических сигналов в кабеле, соединяющем узлы сети. Спецификации PHY FX и PHY TX используют для этого различные методы физического кодирования — NRZI и MLT-3 соответственно. Эти же методы определены в стандарте FDDI для передачи сигналов по оптоволокну (спецификация PMD) и витой паре (спецификация TP-PMD).

Физический уровень 100Base-T4 — четырехпарная витая пара

Спецификация PHY T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать для высокоскоростного Ethernet'а имеющуюся проводку на витой паре категории 3. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того, чтобы можно было повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачи потоков бит по нескольким витым парам.
<img width=«267» height=«265» src=«ref-1_679808777-1564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
ATM

Технология ATM сначала рассматривалась исключительно как способ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использования в ЛВС просто не принималась во внимание. Большинство широкополосных приложений отличается взрывным характером трафика. Высокопроизводительные приложения типа ЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активном состоянии и практически не используют сеть в остальное время. При этом система находится в активном состоянии (обмен данными) достаточно малое время. Даже в тех случаях, когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционные технологии ЛВС все равно ее выделяют. Технология ATM позволяет решить эту проблему, Вместо выделения специальных сетевых ресурсов для каждого соединения сети с коммутацией пакетов выделяют ресурсы по запросам (сеансовые соединения). Для передачи пакетов по сетям ATM от источника к месту назначения источник должен сначала установить соединение с получателем. При использовании других технологий передачи данных, таких как Ethernet и Token Ring, соединение между источником и получателем не устанавливается — пакеты с соответствующей адресной информацией просто помещаются в среду передачи, а концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы находят получателя и доставляют ему пакеты.

Идея сети ATM очень проста: данные передаются по сети небольшими пакетами фиксированного размера, называемыми ячейками (cells), они должны вводиться в форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помощью функций адаптации. Сети ATM состоят из коммутаторов, соединенных транковыми каналами ATM. Краевые коммутаторы, к которым подключаются пользовательские устройства, обеспечивают функции адаптации, если ATM не используется вплоть до пользовательских станций. Другие коммутаторы, расположенные в центре сети, обеспечивают перенос ячеек, разделение транков и распределение потоков данных. В точке приема функции адаптации восстанавливают из ячеек исходный поток данных и передают его устройству-получателю.

<img width=«344» height=«208» src=«ref-1_679810341-70177.coolpic» alt=«Адаптация ATM» v:shapes="_x0000_i1038">
Ячейки имеют два важных преимущества:

Ячейки всегда имеют одну и ту же длину, они требуют меньшей буферизации (т.е. сохраняются в памяти), что гарантирует его целостность до начала передачи.

Ячейки имеют одинаковую длину: их заголовки всегда находятся на одном и том же месте. В результате коммутатор автоматически обнаруживает заголовки ячеек и их обработка происходит быстрее.

В сети АТМ так называемой сети с трансляцией  ячеек,  размер каждой из них должен быть достаточно мал, чтобы сократить время ожидания, но достаточно велик, чтобы минимизировать издержки. Время ожидания (latency) — это интервал между тем моментом, когда устройство запросило доступ к среде передачи (кабелю), и тем, когда оно получило этот доступ. Сеть, по которой передается восприимчивый к задержкам трафик (например, звук или видео), должна обеспечивать минимальное время ожидания.

Любое устройство, подключенное к сети ATM (рабочая станция, сервер, маршрутизатор или мост), имеет прямой монопольный доступ к коммутатору. Поскольку каждое из них имеет доступ к собственному порту коммутатора, устройства могут посылать коммутатору ячейки одновременно. Время ожидания становится проблемой в том случае, когда несколько потоков трафика достигают коммутатора в один и тот же момент. Чтобы уменьшить время ожидания в коммутаторе, размер ячейки должен быть достаточно маленьким; тогда время, которое занимает передача ячейки, будет незначительно влиять на ячейки, ожидающие передачи.

Уменьшение размера ячейки сокращает время ожидания, но, с другой стороны, чем меньше ячейка, тем большая ее часть приходится на «издержки» (то есть на служебную информацию, содержащуюся в заголовке ячейки), а соответственно, тем меньшая часть отводится реальным передаваемым данным. Если размер ячейки слишком мал, часть полосы пропускания занимается впустую и передача ячеек происходит длительное время, даже если время ожидания мало. Исходя из этого ячейки, равен 53 байтам, из которых 48 байт отводится данным и 5 байт — заголовку ячейки.

Сети с установлением соединения имеют один недостаток — устройства не могут просто передавать пакеты, они обязательно должны сначала установить соединение. Однако такие сети имеют и ряд преимуществ:

Поскольку коммутаторы могут резервировать для конкретного соединения полосу пропускания, сети с установлением соединения гарантируют данному соединению определенную часть полосы пропускания. Сети без установления соединения, в которых устройства просто передают пакеты по мере их получения, не могут гарантировать полосу пропускания.

Пусть два устройства передают в сеть ATM данные, срочность доставки которых различается (например, голос и трафик ЛВС). Сначала каждый из отправителей делит передаваемые данные на ячейки (53 байта). Даже после того, как данные от одного из отправителей будут приниматься в сеть, они могут чередоваться с более срочной информацией. Чередование может осуществляться на уровне целых ячеек и малые размеры последних обеспечивают в любом случае непродолжительную задержку. такое решение позволяет передавать срочный трафик практически без задержек, приостанавливая на это время передачу некритичной к задержкам информации. В результате ATM может обеспечивать эффективную передачу всех типов трафика.

Даже при чередовании и приоритизации ячеек в сетях ATM могут наступать ситуации насыщения пропускной способности. Для сохранения минимальной задержки даже в таких случаях ATM может отбрасывать отдельные ячейки при насыщении. Реализация стратегии отбрасывания ячеек зависит от производителя оборудования ATM, но в общем случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом (например, данные) для которых достаточно просто повторить передачу без потери информации. Коммутаторы ATM с расширенными функциями могут при отбрасывании ячеек, являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание и оставшихся ячеек из этого пакета — такой подход позволяет дополнительно снизить уровень насыщения и избавиться от излишнего объема повторной передачи.

Из вышесказанного следует что сети с установлением соединения гарантируют определенное качество сервиса (Quality of Service — QoS), т.е. некоторый уровень сервиса, который сеть может обеспечить. QoS включает в себя такие факторы, как допустимое количество потерянных пакетов и допустимое изменение промежутка между ячейками. В результате сети с установлением соединения могут использоваться для передачи различных видов трафика — звука, видео и данных — через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать перегрузку сети («заторы»), поскольку коммутаторы могут просто сбрасывать те соединения, которые они не способны поддерживать.

В сети ATM все устройства, такие как рабочие станции, серверы, маршрутизаторы и мосты, подсоединены непосредственно к коммутатору. Когда одно устройство запрашивает соединение с другим, коммутаторы, к которым они подключены, устанавливают соединение. При установлении соединения коммутаторы определяют оптимальный маршрут для передачи данных — традиционно эта функция выполняется маршрутизаторами. Когда соединение установлено, коммутаторы начинают функционировать как мосты, просто пересылая пакеты. Однако такие коммутаторы отличаются от мостов одним важным аспектом: если мосты отправляют пакеты по всем достижимым адресам, то коммутаторы пересылают ячейки только следующему узлу заранее выбранного маршрута. В сети ATM каждое устройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутатора, который не является устройством совместного доступа. Отсюда следует что отпадает необходимость арбитража для определения того, какое из этих устройств имеет доступ к коммутатору.
Архитектура ATM

Модель ATM, в соответствии с определением состоит из трех уровней:

физического;

уровня ATM;

уровня адаптации ATM.

Физический уровень

Стандарты для физического уровня устанавливают, каким образом биты должны проходить через среду передачи. Точнее говоря, стандарты ATM для физического уровня определяют, как получать биты из среды передачи, преобразовывать их в ячейки и посылать эти ячейки уровню ATM.

Стандарты ATM для физического уровня также описывают, какие кабельные системы должны использоваться в сетях ATM и с какими скоростями может работать ATM при каждом типе кабеля. Изначально была установлена скорость 45 Мбит/с и более высокие. Однако реализация ATM со скоростью 45 Мбит/с применяется главным образом провайдерами услуг WAN. Другие же компании чаще всего используют ATM со скоростью 25 или 155 Мбит/с.

Хотя ATM Forum первоначально не принял реализацию ATM со скоростью 25 Мбит/с, отдельные производители стали ее сторонниками, поскольку такое оборудование дешевле в производстве и установке, чем работающее на других скоростях. Только 25-мегабитная ATM может работать на неэкранированной витой паре (UTP) категории 3, а также на UTP более высокой категории и оптоволоконном кабеле. Вследствие того что оборудование для 25-мегабитной ATM относительно недорого, оно предназначено для подключения к сети ATM настольных компьютеров.

 155-мегабитная ATM работает на кабелях UTP категории 5, экранированной витой паре (STP) типа 1, оптоволоконном кабеле и беспроводных инфракрасных лазерных каналах. 622-мегабитная ATM работает только на оптоволоконном кабеле и может использоваться в локальных сетях (хотя оборудование, работающее с такой скоростью, реализовано еще недостаточно широко).

Уровень ATM

Стандарты для канального уровня описывают, каким образом устройства могут совместно использовать среду передачи и гарантировать надежное физическое соединение. Стандарты для уровня ATM регламентируют передачу сигналов, управление трафиком и установление соединений в сети ATM.

Стандарты для уровня ATM описывают, как получать ячейку, сгенерированную на физическом уровне, добавлять 5-байтный заголовок и посылать ячейку уровню адаптации ATM. Эти стандарты также определяют, каким образом нужно устанавливать соединение с таким качеством сервиса (QoS), которое запрашивает ATM-устройство или конечная станция.

Стандарты установления соединения для уровня ATM определяют виртуальные каналы и виртуальные пути. Виртуальный канал ATM — это соединение между двумя конечными станциями ATM, которое устанавливается на время их взаимодействия. Виртуальный канал является двунаправленным; это означает, что после установления соединения каждая конечная станция может как посылать пакеты другой станции, так и получать их от нее.

После того как соединение установлено, коммутаторы между конечными станциями получают адресные таблицы, содержащие сведения о том, куда необходимо направлять ячейки. В них используется следующая информация:

  адрес порта, из которого приходят ячейки;

  специальные значения в заголовках ячейки, которые называются идентификаторами виртуального канала (virtual circuit identifiers — VCI) и идентификаторами виртуального пути (virtual path identifiers — VPI).

Адресные таблицы также определяют, какие VCI и VPI коммутатор должен включить в заголовки ячеек перед тем как их передать.

Имеются три типа виртуальных каналов:

постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuits — PVC);

коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuits — SVC);

интеллектуальные постоянные виртуальные каналы (smart permanent virtual circuits — SPVC).

PVC — это постоянное соединение между двумя конечными станциями, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования сети.

PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC для него резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.

SVC устанавливается по мере необходимости — всякий раз, когда конечная станция пытается передать данные другой конечной станции. Когда отправляющая станция запрашивает соединение, сеть ATM распространяет адресные таблицы и сообщает этой станции, какие VCI и VPI должны быть включены в заголовки ячеек. Через произвольный промежуток времени SVC сбрасывается.

SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты передачи сигналов уровня ATM определяют, как конечная станция должна устанавливать, поддерживать и сбрасывать соединение. Эти стандарты также регламентируют использование конечной станцией при установлении соединения параметров QoS из уровня адаптации ATM.

SPVC — это гибрид PVC и SVC. Подобно PVC, SPVC устанавливается вручную на этапе конфигурирования сети. Однако провайдер ATM-услуг или сетевой администратор задает только конечные станции. Для каждой передачи сеть определяет, через какие коммутаторы будут передаваться ячейки.

PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, в которой используются SVC, должна тратить время на установление соединений, а PVC устанавливаются предварительно, поэтому могут обеспечить более высокую производительность. Кроме того, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер ATM-услуг или сетевой администратор может выбирать путь, по которому будут передаваться ячейки.

Однако и SVC имеют ряд преимуществ перед PVC.

Могут имитировать сети без установления соединений.

Используют полосу пропускания, только когда это необходимо.

Требуют меньшей административной работы (соединение устанавливаются автоматически, а не вручную).

SVC обеспечивают отказоустойчивость(когда выходит из строя коммутатор, находящийся на пути соединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь).

Стандарты установления соединения для уровня ATM также определяют виртуальные пути (virtual path). В то время как виртуальный канал — это соединение, установленное между двумя конечными станциями на время их взаимодействия, виртуальный путь — это путь между двумя коммутаторами, который существует постоянно, независимо от того, установлено ли соединение. Другими словами, виртуальный путь — это «запомненный» путь, по которому проходит весь трафик от одного коммутатора к другому.

Когда пользователь запрашивает виртуальный канал, коммутаторы определяют, какой виртуальный путь использовать для достижения конечных станций. По одному и тому же виртуальному пути в одно и то же время может передаваться трафик более чем для одного виртуального канала. Например, виртуальный путь с полосой пропускания 120 Мбит/с может быть разделен на четыре одновременных соединения по 30 Мбит/с каждый.

Уровень адаптации ATM и качество сервиса

В модели ATM стандарты для уровня адаптации ATM выполняют три функции:

определяют, как форматируются пакеты;

·        предоставляют информацию для уровня ATM, которая дает возможность этому уровню устанавливать соединения с различным QoS;

·        предотвращают «заторы».

Уровень адаптации ATM состоит из четырех протоколов (называемых протоколами AAL), которые форматируют пакеты. Эти протоколы принимают ячейки с уровня ATM, заново формируют из них данные, которые могут быть использованы протоколами, действующими на более высоких уровнях, и посылают эти данные более высокому уровню. Когда протоколы AAL получают данные с более высокого уровня, они разбивают их на ячейки и передают их уровню ATM.

Уровень адаптации ATM определяет также четыре категории сервиса:

1.      Постоянная скорость передачи в битах (constant bit rate — CBR);

2.      Переменная скорость передачи в битах (variable bit rate — VBR);

3.      Неопределенная скорость передачи в битах (unspecified bit rate — UBR);

4.      Доступная скорость передачи в битах (available bit rate — ABR).

  Категория CBR используется для восприимчивого к задержкам трафика, такого как аудио- и видеоинформация, при котором данные передаются с постоянной скоростью и требуют малого времени ожидания. CBR гарантирует самый высокий уровень качества сервиса, но использует полосу пропускания неэффективно. Чтобы защитить трафик CBR от влияния других передач, CBR всегда резервирует для соединения определенную часть полосы пропускания, даже если в данный момент в канале не происходит никакой передачи.

Существуют также два вида VBR, которые используются для различных типов трафика: VBR реального времени (Real-time VBR — RT-VBR) требует жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает восприимчивый к задержкам трафик, такой как уплотненная речь и видео. VBR нереального времени (Non-real-time VBR — NRT-VBR) не нуждается в жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает допускающий задержки трафик, такой как трансляция кадров (frame relay),VBR не резервирует полосу пропускания.

UBR применяется для трафика типа TCP/IP, который допускает задержки. Подобно VBR, UBR не резервирует дополнительной полосы пропускания для виртуального канала. Однако поскольку UBR не гарантирует качества сервиса, в сильно загруженных сетях UBR-трафик теряет большое число ячеек и имеет много повторных передач.

Подобно UBR, ABR используется для передачи трафика, который допускает задержки, и дает возможность многократно использовать виртуальные каналы. Однако если UBR не резервирует полосы пропускания и не предотвращает потерь ячеек, то ABR обеспечивает для соединения допустимые значения ширины полосы пропускания и коэффициента потерь.

Перед установлением соединения конечная станция запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть ATM устанавливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS. Например, если конечная станция запросила соединение CBR для передачи видеоинформации, сеть ATM резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафика и QoS для обеспечения допустимых значений скорости передачи, коэффициента потерь ячеек, задержки и изменения задержки.

Сеть ATM использует параметры QoS и для защиты трафика, т. е. предотвращения перегрузки сети. Сеть «следит» за тем, чтобы установленные соединения не превышали максимальной ширины полосы пропускания, которая им была предоставлена. Если соединение начинает ее превышать, сеть отказывается передавать ячейки. Кроме того, сеть ATM определяет, какие ячейки можно отбросить в случае ее переполнения.Способность ATM обеспечивать для приложений различные уровни QoS считается одним из достоинств данной технологии.

Способы передачи информации

1. Голос, данные и видео преобразуются в ячейки ATM в сети оператора с использованием функций адаптации ATM. Оператор будет реализовать все функции доступа и передачи, а для каждого устройства потребуется отдельная линия доступа в сеть ATM.

<img width=«360» height=«251» src=«ref-1_679880518-18083.coolpic» alt=«Раздельный доступ для каждого устройства» v:shapes="_x0000_i1039">
Преобразование в ATM осуществляется оператором

2. ЛВС, голосовые и видео-устройства подключаются к локальному коммутатору ATM для преобразования трафика в ячейки. Для доступа в сеть оператора используется одна линия, передающая все потоки трафика одновременно (как виртуальные устройства). Сеть оператора обеспечивает маршрутизацию трафика. Такое решение более экономично и может использоваться для организации «частных сетей ATM» для пользователей, которые имеют доступ к ATM-сервису или хотят создать свою распределенную сеть на базе ATM. Отметим, что находящийся в сети пользователя коммутатор ATM может принадлежать оператору и находиться у него на обслуживании.

<img width=«360» height=«237» src=«ref-1_679898601-11250.coolpic» alt=«Доступ различных устройств в сеть ATM через один коммутатор» v:shapes="_x0000_i1040">

Преобразование в ATM осуществляется у пользователя

3. Устройства оборудуются собственными интерфейсами ATM. Одно устройство доступа позволяет объединить весь пользовательский трафик в одном транке, связанном с сетью оператора. В этом случае на стороне пользователя устанавливается принадлежащее ему оборудование ATM, которое можно использовать для организации магистралей ЛВС или подключения настольных станций.

<img width=«360» height=«254» src=«ref-1_679909851-12240.coolpic» alt=«Сеть на базе ATM» v:shapes="_x0000_i1041">

Сеть на базе ATM
ISDN

Понятие ISDN расшифровывается как цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network). Концепция ISDN была разработана в 70-х годах компанией Bellcore. Благодаря ISDN различные устройства типа телефонов, компьютеров, факс-аппаратов могут одновременно передавать и принимать цифровые сигналы после установления коммутируемого соединения с абонентом на противоположном конце. Таким образом, ISDN позволяет сделать все соединение между конечными узлами (а не только между АТС) цифровым.

ISDN — это цифровая, а не аналоговая сеть, т. е. напряжение имеет несколько дискретных уровней, а не является прямым аналогом колебаний акустического давления, и как следует из названия, она обеспечивает интегрированное обслуживание, иначе говоря, позволяет передавать голос, данные видео по одной сети.

Обычная телефонная линия представляет собой одну неэкранированную пару медных проводов. Обычно эта линия называется абонентским шлейфом. АТС — это точки, куда сходятся все абонентские линии. Находящийся там телефонный коммутатор позволяет связаться с вызываемым абонентом. В принципе ту же самую абонентскую линию при определенных условиях можно использовать и для ISDN.

Вообще-то, абонентские линии имеют недостаточную ширину полосы, так как они предназначаются для передачи аналоговых сигналов в полосе 3,1 кГц (от 300 до 3400 Гц). Кроме того, характеристики нагружающей индукционной катушки таковы, что потери в указанном диапазоне минимальны, но резко возрастают при частоте свыше 3400 Гц. Что нарушает фазовые и амплитудные характеристики сигнала ISDN, поэтому получение ISDN возможно при следующих условиях:

Изъятии нагружающих индукционных катушек (как правило, они применяются на линиях протяженностью порядка 4-5 км и более);

Установке цифровых эхоподавителей на обоих концах линии;

Прокладке высококачественного телефонного кабеля;

Применении усилителей ISDN-сигнала.

В результате абонентская линия сможет передавать, например, два телефонных разговора вместо одного.

Каналы ISDN

Базовый интерфейс обмена (Basic Rate Interface, BRI) состоит из трех отдельных каналов — двух опорных каналов (bearer channel, или B-channel) и одного канала данных. Каждый канал B является каналом для передачи голоса, данных, видео c пропускной способностью 64 Кбит/с. Он предоставляется «чистым», т.е. вся его полоса пропускания доступна для передачи информации, а вызовы, сигнализация и другая системная информация передается по D-каналу. Канал «D» (Delta) — служебный канал для передачи управляющих сигналов с пропускной способностью 16 Кбит/с. Один канал типа «D» обслуживает 2 В-каналов и обеспечивает возможность быстрой генерации и сброса вызовов, а также передачу информации о поступающих вызовах.

Первичный интерфейс обмена (Primary Rate Interface, PRI) состоит из 30 каналов B на 64 кбит/с и одного канала D, также на 64 кбит/с. Как и в предыдущем случае, каналы B предназначены для передачи данных, а канал D — для служебной информации. Для PRI вы должны используют линию E-1 в 2,048 Мбит/с центральной АТС.

Время установления связи составляет всего от 1 до 3 секунд, благодаря тому что цифровая сигнализация по каналу D исключает медленный процесс генерации и декодирования тональных сигналов, а также необходимость согласования параметров связи модемами. Кроме того, канал D может использоваться не только для передачи сигнальной информации, но и для передачи данных телеметрии, электронной почты и т. п.

SS7 — система Общей канальной сигнализации номер 7. Она была разработана и стандартизована CCITT (или ITU) для увеличения возможностей по интеграции речи и данных, эффективного использования в телефонии компьютерных систем, быстрой установки соединений и качественной маршрутизации вызовов, использования единых информационных баз данных, интеграции и полной совместимости различных видов связи (телефония, сотовая связь, передача данных) вне зависимости от страны или региона и, в итоге, получения качественно нового уровня сервиса. SS7 охватывает три нижних уровня семиуровневой модели информационных сетей ISO и состоит из двух подсистем: Message Transfer Part (MTP) отвечает за передачу сообщений сигнализации, осуществляет функции обнаружения и исправления ошибок и ряд дополнительных функций; UP (User Part) — подсистема более высокого уровня — отвечает за поддержку пользователя и включает в себя часть ISUP (Integrated Services User Part), отвечающую за ISDN-сети, часть TUP (Telephone User Part), отвечающую за телефонию, и ряд других.

Компоненты ISDN

В число компонентов ISDN входят:

1.      терминалы

2.      терминальные адаптеры (ТА)

3.      устройства завершения работы сети

4.      оборудование завершения работы линии

5.      оборудование завершения коммутации

Имеется два типа терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называются «терминальным оборудованием типа 1» (terminal equipment type 1) (TE1). Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, называются «терминальным оборудованием типа 2» (terminal equipment type 2) (TE2). Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер, фактически терминальные адаптеры заменяют собой модем… Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35). Примерами TE2 могут служить обычные аналоговые телефоны, ASCII-терминалы и компьютеры с последовательным портом RS-232.

Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства завершения работы сети, устройства завершения работы сети служит для подключения четырехпроводной проводки в помещении заказчика к обычной двухпроводной абонентской линии.

<img width=«450» height=«243» src=«ref-1_679922091-8055.coolpic» alt=«Picture_1» v:shapes="_x0000_i1042">
NT1 устанавливается оператором связи в помещении заказчика (в отличие от США, в Европе NT1 является, как правило, собственностью оператора связи) и связывает его с коммутатором ISDN на центральной АТС по витой паре, по которой ранее подключался обычный телефон. NT1 имеет разъем для пассивной шины. К этой шине заказчик может подсоединить до восьми ISDN-телефонов, терминалов и других устройств аналогично тому, как подобные устройства подключаются к локальной сети.

NT2 — фактически УАТС — позволяет обеспечить реальный интерфейс для телефонов, терминалов и другого оборудования. Как правило, NT2 используется с PRI, а не с BRI. NT2 выполняет функции протоколов второго и третьего уровня, а также функции концентрации. Однако NT2 может выполнять лишь часть или вообще не выполнять протокольные функции; в последнем случае он является «прозрачным».

Кроме того, комбинированное устройство NT1/2 осуществляет функции и NT1 и NT2.

Оконечное оборудование сети NT1

Ввиду его важности в данном разделе NT1 рассматривается подробнее. Оконечное оборудование сети NT1 обеспечивает интерфейс между двумя проводами витой пары со стороны телефонной компании и четырьмя проводами витой пары со стороны терминального оборудования конечного пользователя, т. е. он осуществляет подключение внутренней шины S к внешнему интерфейсу U. Внутренняя шина S представляет собой четырехпарный кабель (с 8-контактными модульными разъемами). Она используется для подключения, а также в некоторых ситуациях для электрического питания.

NT1 получает питание от общей сети переменного тока, однако некоторые устройства имеют встроенные аккумуляторы, чтобы телефонная связь не прерывалась во время сбоев питания (в отличие от обычных телефонов, ISDN-телефоны имеют активные электронные устройства и нуждаются в электропитании). Из четырех пар кабеля шины S две предназначены для передачи данных, а еще две — для подачи питания на ISDN-телефоны и другие подключенные устройства.

Опорные точки ISDN

Опорные точки или точки доступа представляют собой интерфейсы между различными функциональными устройствами ISDN. Основными опорными точками являются R, S, T, U.

Опорная точка R обеспечивает интерфейс между терминалом и терминальным адаптером. Стандарт на точку R отсутствует, и разрабатывать его не предполагается, так как в принципе терминальный адаптер должен быть частью терминала ISDN.

Опорная точка S реализует интерфейс между терминалом ISDN (или терминальным адаптером в случае не ISDN терминала) и оконечным оборудованием сети NT2. Терминальное оборудование со встроенным NT2 может подключаться к прозрачному NT2 или напрямую к NT1.

Опорная точка T служит для интерфейса между оконечным оборудованием сети NT2 и NT1. Последнее реализует функции физического уровня.

Опорная точка U обеспечивает интерфейс между NT1 в помещении заказчика (абонентском пункте) и NT1 на центральной АТС (узле коммутации) по абонентской линии. Стандарт на интерфейс U полностью не определен, общие рекомендации имеются только относительно скорости передачи.

Достоинства ISDN

Преодолевают порог56 Кбит/с для скорости обмена данными между компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперировать одновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, и таким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала. С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPP базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в 128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установления связи, для линий ISDN меньше в несколько раз.

До ISDN каждому устройству была необходима отдельная телефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например, отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора и системы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можно комбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех источников.

Вместо отправки вызова по основному каналу абонента в случае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельному внешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на уже установленные соединения, с другой — установление связи происходит очень быстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонное оборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправить звонок.

Мобильные технологии

Я считаю, что передача данных с помощью мобильных технологий на сегодняшний день является одной из самых перспективных, и есть необходимость поподробнее остановится на передаче картинки с видеокамеры при помощи мобильного телефона. Данный вопрос становится актуальным, когда есть потребность наблюдать за объектом, находящимся на большом расстоянии и нет возможности использовать обычную компьютерную или телефонную сеть для просмотра картинки с видеокамеры.

Итак, здесь имеются две возможности:

Первая — это подключиться с помощью мобильного телефона к сети Internet, и «сбрасывать» фрагменты видеозаписи на заданный почтовый ящик.

Вторая — прямое соединение с другим мобильным телефоном, который также подключен к компьютеру, и передача видеоизображения непосредственно на этот ПК.

Активизироваться система может при срабатывании датчика, от сигнала тревоги с детектора движения, может включаться по расписанию, уставленным пользователем, управляться пользователем с помощью определенных SMS сообщений.

Для реализации первого и второго метода передачи изображения с помощью мобильного телефона необходимо:

Мобильный телефон. Сложившаяся практика вынуждает покупать телефон у того, кто предоставляет услуги связи. В Москве это БИЛАЙН и МТС. У первого телефоны дешевле, и для передачи данных надо заводить отдельный номер. Правда, учитывая низкий стартовый взнос, это будет примерно то же самое, что и за один номер у МТС. С 13 сентября МТС позволяет пользоваться одним номером для передачи голоса и данных. Для передачи данных через телефон необходимо подключить его к компьютеру, это можно сделать с помощью инфракрасного порта, но цены на телефоны с ИК портом запредельны, или последовательного порта. Телефоны с возможностью передачи через последовательный порт дешевле, и к тому же можно быть уверенным, что последовательный порт есть на любом ПК.

Програмное обеспечение. Требуется специальное ПО, которое бы позволило наладить связь между компьютером и мобильным телефоном, иметь возможность настройки командами, приходящих с мобильного телефона, должна быть реализована функция дозвона и выхода в Internet.

Далее раскрыт принцип функционирования протоколов мобильной связи.

GSM — Global System for Mobile Communications

Малая, по современным меркам, скорость передачи данных (9600 бит/с) не позволяет пересылать объемные файлы. Да и роуминговые возможности не так уж безграничны — Америка и Япония развивают свои, несовместимые с GSM, цифровые системы беспроводной связи.

Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.

<img width=«525» height=«220» src=«ref-1_679930146-18622.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">

Самая простая часть структурной схемы — переносной телефон, состоит из двух частей: собственно «трубки» — МЕ (Mobile Equipment — мобильное устройство) и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module — модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с оператором. Cотовый телефон имеет собственный номер — IMEI (International Mobile Equipment Identity — международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу. SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity — международный идентификационный номер подписчика).

Центральной системой сети является NSS (Network and Switching Subsystem — подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции процессора называется MSC (Mobile services Switching Center — центр коммутации). MSC в сети может быть и не один, например, на момент написания диплома московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производства Alcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами.

Следующими компонентами сети, также входящими в NSS, я бы назвал HLR (Home Location Register — реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register — реестр перемещений). HLR, грубо говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, т.е. телефонный номер).

В отличие от HLR, который в системе один, VLR`ов может быть и несколько — каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на его территории (причем обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети роумроуминга). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в новый VLR, а из старого удаляется. Еще раз обращаю внимание читателя на принципиальное отличие HLR от VLR: в первом расположена информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором — данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужой сети).

Полный состав долгосрочных данных, хранимых в HLR и VLR:

1.      Международный идентификационный номер подписчика.

2.      Телефонный номер абонента.

3.      Категория подвижной станции.

4.      Ключ идентификации абонента.

5.      виды обеспечения дополнительными услугами.

6.      Индекс закрытой группы пользователей.

7.      Код блокировки закрытой группы пользователей.

8.      Состав основных вызовов которые могут быть приняты.

9.      Оповещение вызывающего абонента.

10.  Идентификация номера вызывающего абонента.

11.  График работы.

12.  Оповещение вызываемого абонента.

13.  Контроль сигнализации при соединении абонентов.

14.  Характеристики закрытой группы пользователей.

15.  Льготы закрытой группы пользователей.

16.  Запрещенные исходящие вызовы в закрытой группе пользователей.

17.  Максимальное количество абонентов.

18.  Используемые пароли.

19.  Класс приоритета доступа.

20.  Полный состав временных данных, хранимых в     продолжение
--PAGE_BREAK--HLR.

21.  Параметры идентификации и шифрования.

22.  Временный номер мобильного абонента.

23.  Адрес реестра перемещения, в котором находится абонент.

24.  Зоны перемещения подвижной станции.

25.  Номер соты при эстафетной передаче.

26.  Регистрационный статус.

27.  Таймер отсутствия ответа.

28.  Состав используемых в данный момент паролей.

29.  Активность связи.

30.  Полный состав временных данных, хранимых в VLR.

31.  Временный номер мобильного абонента.

32.  Идентификаторы области расположения абонента (LAI).

33.  Указания по использованию основных служб.

34.  Номер соты при эстафетной передаче.

35.  Параметры идентификации и шифрования.
NSS содержит еще два компонента — AuC (Authentication Center — центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register — реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов.

Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem — подсистема базовых станций. BSS состоит из нескольких частей BSC (Base Station Controller — контроллер базовых станций), а также BTS (Base Transceiver Station — базовая станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду — фактически это просто приемно-передающие устройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей. Каждый BSC контролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни). Одна BTS — одна «сота», ячейка. Для упрощения функционирования системы и снижения служебного трафика, BTS объединяют в группы — домены, получившие название LA (Location Area — области расположения). Каждой LA соответствует свой код LAI(Location Area Identity). Один VLR может контролировать несколько LA. И именно LAI помещается в VLR для задания местоположения мобильного абонента. В случае необходимости именно в соответствующей LA будет произведен поиск абонента. При перемещении абонента из одной соты в другую в пределах одной LA перерегистрация и изменение записей в VLR/HLR не производится, но стоит ему (абоненту) попасть на территорию другой LA, как начнется взаимодействие телефона с сетью. При смене LA код старой области стирается из VLR и заменяется новым LAI, если же следующий LA контролируется другим VLR, то произойдет смена VLR и обновление записи в HLR. Здесь есть одна проблема, слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.

Далее рассмотрим алгоритм handover`ра (такое название получила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговора по мобильному телефону вследствие ряда причин (удаление «трубки» от базовой станции, многолучевая интерференция, перемещение абонента в зону так называемой тени и т.п.) мощность и качество сигнала может ухудшиться. В этом случае произойдет переключение на канал (может быть, другой BTS) с лучшим качеством сигнала без прерывания текущего соединения. Handover`ы принято разделять на четыре типа:
Смена каналов в пределах одной базовой станции

Смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под патронажем того же BSC.

Переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными BSC, но одним MSC

Переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные BSC, но и MSC.

В общем случае, проведение handover`а — задача MSC. Но в двух первых случаях, называемых внутренними handover`ами, чтобы снизить нагрузку на коммутатор и служебные линии связи, процесс смены каналов управляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.

Во время разговора мобильный телефон постоянно контролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), за которыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основании этих измерений выбираются шесть лучших каналов, данные о которых постоянно (не реже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможного переключения. Существуют две основные схемы handover`а:

«Режим наименьших переключений» (Minimum acceptable performance). В этом случае, при ухудшении качества связи мобильный телефон повышает мощность своего передатчика до тех пор, пока это возможно. Если же, несмотря на повышение уровня сигнала, связь не улучшается (или мощность достигла максимума), то происходит handover.

«Энергосберегающий режим» (Power budget). При этом мощность передатчика мобильного телефона остается неизменной, а в случае ухудшения качества меняется канал связи (handover).

Маршрутизация вызовов.( абонент находится в зоне действия гостевой сети)

<img width=«482» height=«215» src=«ref-1_679948768-53042.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">

MSC пересылает в HLR номер (MSISDN) абонента. HLR, в свою очередь, обращается с запросом к VLR гостевой сети, в которой находится абонент. VLR выделяет один из имеющихся в ее распоряжении MSRN (Mobile Station Roaming Number — номер «блуждающей» мобильной станции). HLR домашней сети получает от VLR присвоенный абоненту MSRN и, сопроводив его IMSI пользователя, передает коммутатору домашней сети. Заключительной стадией установления соединения является направление вызова, сопровождаемого IMSI и MSRN, коммутатору гостевой сети, который формирует специальный сигнал, передаваемый по PAGCH (PAGer CHannel — канал вызова) по всей LA, где находится абонент.

Прошло немногим более двух десятилетий с момента появления первых мобильных телефонов, но мобильная связь уже подверглась существенным изменениям. Cистемы первого поколения, основанные на аналоговом принципе, использовались исключительно для телефонной связи и лишь впоследствии обзавелись некоторыми базовыми сервисами. Cистемы второго поколения так назывфаемые 2G, включая стандарт GSM, предоставляют улучшенное качество передачи и защиту сигнала, дополнительные сервисы, низкоскоростную передачу данных, и для систем GSM — автоматическую службу т.н. роуминга для удобства передвижения абонента по разным странам и континентам. Однако использование данног стандарта было практически невозможно для передачи видео изображения, так как не обеспечивались нормальные скорости при передачи данных, поэтому вскоре после появления второго поколения мобильных систем, начались приготовления к проектированию стандартов мобильной связи следующего поколения.

Технология третьего поколения (3G) обеспечивает высококачественную передачу речи, изображений (скорость предположительно будет достигать 2 Мбит/с вместо 9.6 Кбит/с, доступных сегодня), и доступ в Internet, а также обмен данными между мобильным телефоном и компьютером. В то же самое время 3G технологии должны улучшить качество cервиса сетей вторых поколений, добавляя им множество новых услуг. Спецификация 3G все еще в процессе развития. Для новой 3G системы были выделены следующие частотные диапазоны: 1885-2025 МГЦ, и 2110-2200 МГЦ для дальнейшего развития 3G, в частности для спутниковой части 3G выделены диапазоны 1980-2010 и 2170-2200 МГЦ соответственно.

GPRS — General Packet Radio System

GPRS — одна из важнейших технологий в переходном периоде от систем второго поколения к 3G. GPRS часто упоминается как GSM-IP (GSM Internet Protocol), так как это — технология, предлагающая абоненту GSM прямой доступ к провайдеру Internet со скоростью до 115 Кбит/с. Еще одной отличительной особенностью GPRS от систем старого поколения является то, что GPRS позволяет абоненту иметь постоянную связь с ISP и пребывать в так называемом режиме online. Новая система потребует введения нового принципа оплаты: Ваша плата будет зависеть только от объема принятых/переданных данных вне зависимости от времени использования радио канала.  К тому же, введение GPRS будет способствовать более бережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса: «пакеты» данных предполагается передавать одновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах — голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что в GPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком — и это основное качественное отличие новой технологии от используемых ныне.

Построение GPRS сетей

Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GPRS можно условно разделить на две формы — программную и аппаратную. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически всюду — начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS В частности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента).

<img width=«478» height=«254» src=«ref-1_680001810-16169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит из двух основных блоков — SGSN (Serving GPRS Support Node — узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS Support Node — шлюзовой узел GPRS).

SGSN является центральным процессором GPRS сети. В некотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC — коммутатора сети GSM. Он выполняет следующие функции.

SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям.

взаимодействует с реестром собственных абонентов сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги.

ведет мониторинг находящихся online пользователей.

организует регистрацию абонентов вновь «проявившихся» в зоне действия сети и т.п.

Так же как и MSC, SGSN, в системе может быть и не один — в этом случае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN производства компании Motorola имеет следующие характеристики:

каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду,

одновременно контролирует до 10000 находящихся online пользователей.

Всего же в системе может быть до 18 SGSN Motorola.

Назначение GGSN следующее — грубо говоря, это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешними информационными магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, является роутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичными функциями GGSN является адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, а также отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).

Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU (Packet Control Unit — устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN. При ориентации системы на мобильный Интернет возможно добавление специального узла — IGSN (Internet GPRS Support Node — узел поддержки Интернет).

Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция, так же как и в обычном случае передачи голоса, должна зарегистрироваться в системе. Как уже было сказано, регистрацией (а, точнее, «прикреплением» (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN. В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности запрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR в SGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity — временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный TMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (кстати, если абонентский терминал относится к классу А, то ему при регистрации выделяется как TMSI, так и P-TMSI).

Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика. Но если если телефон будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом возрастает. Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:

IDLE (неработающий). Телефон отключен или находится вне зоны действия сети. Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобных абонентов.

STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован (прикреплен) в GPRS-системе, но уже долгое время (определяемое специальным таймером) не работает с передачей данных. Местоположение STANDBY-абонентов известно с точностью до RA (Routing Area — область маршрутизации). RA мельче, чем LA (каждая LA разбивается на несколько RA, но, тем не менее, RA крупнее, чем сота, и состоит из нескольких элементарных ячеек).

READY (готовность). Абонентский терминал зарегистрирован в системе и находится в активной работе. Координаты телефонов, находящихся в режиме READY, известны системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты.

EDGE — Enhanced Data GSM Environment.

EDGE — заключительная ступень на пути к 3G. Она позволит операторам GSM предлагать абонентам мультимедиа сервисы при 384 Кбит/с. Полагают, что операторы GSM смогут предоставлять услуги EDGE за относительно низкую цену, поскольку это потребует всего лишь небольших изменений в программном обеспечении и оборудовании операторов. Система будет использовать TDMA интерфейс (Time Division Multiple Access) и типичный для GSM шаг 200 КГЦ.
Глава 2
Программа управления камерами предназначена для непосредственного управления камерой или группой камер.

Управление возможно с помощью мыши, клавиатуры, джойстика, задания камере предустановок (определенной последовательности команд).

Как и в любой системе управления, имеется субъект и объект управления. Субъект управления — оператор системы безопасности. Объектами управления являются поворотный механизм камеры и трансфокаторы. Поворотный механизм отвечает за повороты камеры в вертикальной и горизонтальной плоскостях, вверх и влево, вверх и вправо, вниз и вправо, вниз и влево. Трансфокаторы отвечают за управлением зумированием и фокусировкой.
Схема функционирования.

<img width=«561» height=«929» src=«ref-1_680017979-7588.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

В качестве протокола для управления камерами выбран RS-232, который связывает компьютер (с соответствующим программным обеспечением) и преобразователь интерфейсов. Протокол RS-422 предназначен для передачи управляющих воздействий на контроллер поворотных механизмов камер и трансфокаторов.

В данном случае такой выбор протоколов обмена обусловлен их техническими характеристиками и принципами работы.

Технические характеристики RS- протоколов

Протоколы RS-232 и RS-422 являются дуплексными протоколами, применение дуплексного протокола позволяет принимать и передавать информацию одновременно, то есть оба оконечных устройства могут быть приемниками и передатчиками одновременно.

Важное отличие протокола RS-232 состоит в том, что они используют небалансный сигнал, в то время как RS-422 использует балансный. Небалансный сигнал передается по несбалансированной линии, которая представляет собой «землю» и одиночный сигнальный провод. Балансный сигнал передается по сбалансированной линии, в котором присутствуют «земля» и пара проводов, разница напряжений между которыми используется для приема и передачи сигнала. Сбалансированный сигнал передается быстрее и дальше, чем несбалансированный.

Ниже в таблице приведены технические характеристики протоколов RS-232 RS-422



RS-232

RS-232

Соединения

Одиночный провод

Одиночный провод/много соединений допустимо

Количество устройств

1 передатчик
1 приемник

5 передатчиков
10 приемников на 1 передатчик

Вид протокола

дуплексный

Дуплексный

Макс. длинна провода

~15.25 м. При 19.2Kbps

~1220 м. При 100Kbps

Макс. скорость передачи

19.2Kbps для 15 м.

10Mbps для 15 м

Сигнал

небалансный

Балансный

двоичная 1

-5В мин.
-15В макс.

2В мин. (A>B)

6В макс. (A>B)

двоичный 0

5В мин.
15В макс.

2В мин. (B>A)

6В макс. (B>A)

Мин. входное напряжение

+/- 3В

0.2В

Выходной ток

500мА

150мА


Принцип работы протокола RS-232

Все оборудование, соединяемое по RS-232 протоколу, разделяют на DCE оборудование — передачи данных, и DTE — терминальное оборудование. Различие заключается в разъемах и разводке разъемов.



DCE

DTE

Pin 1

Защитное заземление

Защитное заземление

Pin 2

Прием данных

Передача данных

Pin 3

Передача данных

Прием данных

Pin 4

Запрос на прием

Запрос на передачу

Pin 5

Запрос на передачу

Запрос на прием

Pin 6

Готов выход

Готов вход

Pin 7

Земля сигнальная

Земля сигнальная

Pin 8

Несущий выход

Несущий вход

Pin 9

Не указано

Не указано



Принцип работы протокола RS-422

RS-422 используют экранированную витую пару, экран в качестве сигнальной «земли», земля не используется для определения логического состояния линии, при этом сигнал уровня RS-422 является парафазным. Стандарт на RS-422 предусматривает 32 пары передатчик/приемник. На данный момент возможности протокола RS-422 расширены, теперь он поддерживает от 128 до 255 устройств на одной линии. Протокол RS-422 предусматривает использование четырехжильной экранированной витой пары, при этом получается полный дуплекс. В таком случае необходимо, чтобы одно из устройств было сконфигурировано как ведущее, а остальные как ведомые. Тогда все ведомые устройства общаются только с ведущим устройством, и никогда не передают ничего напрямую друг другу.

RS-422 использует строго разделенные две пары проводов, одну пару для приема, одну для передачи и еще по одной на каждый сигнал контроля/подтверждения.

Принцип взаимодействия протоколаRS-232 и преобразователя интерфейсов

Программа управления камерами вырабатывает управляющие сигналы, в зависимости от данных поступивших от оператора системы видеонаблюдения, по протоколу (RS-232) соответствующие биты кода команды передаются на преобразователь интерфейсов.

Преобразователь интерфейсов

Идея интерфейсного преобразователя состоит в том, чтобы со стороны управляющего компьютера, при передаче данных, преобразовать сигнал уровня RS-232 в сигнал уровня Транзисторно-Транзисторной Логики (ТТЛ) или Комплиментарных полупроводников со структурой металл – оксид – полупроводник (КМОП), а затем в парафазный сигнал, соответствующий передающей среде RS-422. При обратной передаче, парафазный сигнал преобразуется в уровень ТТЛ, а затем в сигнал соответствующий интерфейсу RS-232.

Контроллер поворотного механизма камеры и трансфокатора.

Контроллер поворотного механизма камер и трансфокаторов предназначен для преобразования управляющего сигнала, поступившего от оператора системы и полученного по интерфейсу RS-422, в управляющие воздействия, которое направлено на включение двигателей поворотного механизма и механизма управления трансфокаторами.

Контроллер — восьмиразрядное устройство, то есть за каждый такт, вырабатываемый своим генератором частот, контроллер может обработать восемь бит информации, из которых четыре бита должно идти на код команды и еще четыре — на код адреса камеры. Таким образом, используя этот контроллер интерфейсов, можно закодировать до шестнадцати команд и управлять шестнадцатью камерами. Контроллер обрабатывает первые четыре бита, как код адреса камеры, вторые четыре бита, как код команды.

Контроллер преобразует команды, пришедшие от оператора в соответствии с алгоритмом, заложенном в ПЗУ, и подает на свои выходы, электрические потенциалы согласно данным, полученным после обработки. Каждый выход данного контроллера соединен с входом двигателя, который вращается в соответствии с поступившим сигналом. От двигателей движение передается на камеру или на объектив.

Другая задача контроллера — это следить за положением камеры во время поворота и за положением ее объектива. При достижении камерой или объективом крайнего положения контроллер перестает подавать соответствующие управляющие воздействия на свои выходы.

Ниже приведены команды управления камерами, которые программа выставляет на шину RS-232 согласно действиям оператора системы видеонаблюдения. Помимо команд управления на шину необходимо подать адреса контроллеров и соответствующие им адреса камер.

Команды.

Вверх                                                 0000

Вниз                                                  0001

Влево                                                0010

Вправо                                              0011

Вверх-влево                                     0100

Вверх-вправо                                               0101

Вниз-влево                                       0110

Вниз-вправо                                     0111

STOP-Telemetry(Возвращение поворотного механизма камеры в исходное положение)                                                                             1000

Фокус (плюс)                                    1001

Фокус (минус)                                  1010

Zoom (плюс)                                     1011

Zoom (минус)                                    1100

STOP-Transfokator (Возвращение механизма управления трансфокаторами камеры в исходное положение)                           1101

Авто                                                  1110

(Автоматическое вращение Вправо-влево)

STOP-Авто                                       1111

Предустановки

Предустановка, заранее предусмотренная оператором системы безопасности, — последовательность движения камеры с возможностью настройки фокуса и зумирования.

Предустановка №1(П1) Влево — STOP-Telemetry – Вправо — STOP-Telemetry – Вниз — STOP-Telemetry – Вверх — STOP-Telemetry.

Предустановка №2 (П2) Вверх-влево — STOP-Telemetry — Вниз-вправо — STOP-Telemetry.

Предустановка №3 (П3) Вверх-вправо — STOP-Telemetry — Вниз-влево — STOP-Telemetry.

Предустановка №4 (П4) Zoom (плюс) – Влево — STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вправо — STOP-Telemetry — Zoom (плюс) – Вверх-влево — STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вниз-вправо — STOP-Telemetry.
Алгоритм управления

<img width=«612» height=«927» src=«ref-1_680025567-9222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

Пояснения к схеме

Запуск программы

Программы для ввода команд управления камерами должна запускаться в следующих случаях:

1.      Запуск макроса программы непосредственно в блоке видеорегистрации выбором соответствующего пункта.

2.      Запуск программы в блоке видеорегистрации нажатием клавиши, которой в исходном коде блока отведена данная функция (быстрая клавиша).

3.      Запуск программы при активизации джойстика в блоке видеорегистрации. Активизация джойстика возможна при его правильном подключении, правильной настройке и нажатии соответствующей клавиши в меню команд блока видеорегистрации.

4.      Запуск программы из меню задач операционной системы отдельно от блока видеорегистрации для ее самостоятельной работы или отладки программистом.

Выбор камеры

Выбор камеры оператором системы видеонаблюдения заключается в выборе одной или нескольких камер, с последующим объединением их в группу, из списка активных камер.

Выбор камеры зависит от оперативной ситуации на охраняемом объекте или изображения, которое требуется получить в данный момент времени.

Камера занята?

Два оператора одновременно не могут управлять одной и той же камерой. Поэтому при выборе занятой камеры (используется другим оператором системы видеонаблюдения) последует сообщение о том, что она занята, с просьбой выбрать другую камеру. При наличии списка всех активных камер занятые и свободные обозначаются разным цветом.

Выбор метода управления

Управление возможно с использованием джойстика, мыши, или выбором соответствующих предустановок. Невозможно одновременное управление камерой при помощи комбинации перечисленных выше способов.

Выбор метода управления осуществляется следующим способом:

Нажатие клавиши F1 – активизация джойстика, дальнейшее управление возможно только при помощи джойстика.

Нажатие клавиши F2 – активизация манипулятора типа «мышь» дальнейшее управление возможно только при помощи мыши

Нажатие клавиши F3 – активизация меню предустановок, дальнейшее управление возможно только путем задания соответствующих предустановок.

Свернуть окно управление

Данная операция связана с отсутствием необходимости дальнейшего использования окна управления камерами при выборе джойстика в качестве инструмента управления, в этом случае окно минимизируется и может быть восстановлено нажатием соответствующей клавиши.

Выбор плоскости управления

После выбора пункта управления с помощью мыши необходимо выбрать плоскость, в которой камера будет передвигаться, это сделано для предотвращения ложных срабатываний и поворота камеры в не требуемую плоскость. Таким образом, если будет выбрано только движение в горизонтальной плоскости, то остальные команды будут игнорироваться, независимо от передвижения мыши.

Выбор предусановок

Выбор соответствующих предустановок из меню предустановок, которое активизируется после выбора соответствующего метода управления.

Окончание работы

Для окончания работы с выбранным ранее методом управления требуется нажать одну из ниже перечисленных клавиш:

Нажатие клавиши END приведет к завершению работы программы телеметрии с джойстиком, при этом все команды с системной шины будут сняты, камера станет доступной для использования другими операторами, окно ввода команд программы телеметрии будет восстановлено.

Нажатие клавиши CTRL приведет к завершению работы программы телеметрии с манипулятором типа «мышь» все команды с системной шины также будут сняты, используемая камера или группа камер станет доступной.

Нажатие клавиши ENTER приведет к завершению работы программы телеметрии в режиме управления камерами при помощи предустановок. Управляющие сигналы будут сняты с шины, используемые при этом камеры, станут доступными.

Окончание работы с программой управления камерами осуществляется нажатием кнопки выход. При этом все управляющие команды будут сняты с шины, программа будет выгружена из памяти компьютера.
Глава3

В настоящее время на рынке цифровых видеорегистраторов и устройств передачи видеоизображения по компьютерным сетям наблюдается настоящий бум. Многие пользователи стали серьезно рассматривать цифровые системы как реальную альтернативу аналоговым. Это связано со следующими факторами.

1. Падение стоимости хранения данных на различных носителях.

2. Доступность мощных вычислительных средств.

3. Развитие и удешевлением аппаратных и программных средств.

Эти факторы обусловили появление на рынке значительного числа всевозможных цифровых систем, различающихся как по качеству и функциональным возможностям, так и по стоимости.

Многие государственные организации и частные коммерческие фирмы захотели защитить свою собственность подобными средствами. И здесь многими компаниями была допущена серьезная ошибка — системы приобретались непродуманно, без консультации специалистов.

Не было учтено, что для нормального функционирования системы охранного видеонаблюдения на объекте, и во избежание недоразумений связанных с тем, что система не выполняет возложенных на нее функций, хотя затраченные средства оказались непомерно высоки, необходимо было грамотно и тщательно подойти к оценке и выбору системы перед ее закупкой и инсталляцией.

Именно в этом случае встала необходимость анализа состояния рынка систем цифрового видеонаблюдения и разработки четкого алгоритма выбора этих систем, по требованиям и предпочтениям заказчика.

Данный алгоритм включает в себя набор действий, следовать которым необходимо для правильного выбора системы цифрового видеонаблюдения.
Алгоритм выбора системы видеонаблюдения

<img width=«662» height=«918» src=«ref-1_680034789-5334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">

Описание алгоритма

Определение области использования системы

Приступая к непосредственному выбору системы, необходимо определить ее область применения. Это связано с тем, что разные заказчики предъявляют к системам, ее возможностям и техническим параметрам различные требования. В дальнейшем при выборе системы эти критерии будут необходимы для определения весовых коэффициентов.

Мною было выделено три области применения систем видеонаблюдения:

Military — система используется силовыми структурами. При выборе системы этими организациями ценится:

1.      Простота эксплуатации.

2.      Надежность.

3.      возможность скрытного применения.

4.      возможность интеграции с другими системами, вооружением и техникой.

Особоважные объекты (VIO) – система используется на объектах имеющих важнейшее государственное значение (Ядерные, химические, денежные хранилища и др.). Основополагающими факторами при выборе системы данными организациями являются.

1.      Надежность.

2.      Возможность интеграции в ранние системы без особо капитальных вложений.

3.      правовая разрешенность.

SOHO – малые система для дома и офиса.

1.      Доступность.

2.      Простота конструкции.

3.      Ремонтопригодность возможность быстрого и дешевого ремонта.

Выбор технических параметров оценки

После выбора области применения необходимо выбрать технические параметры, которыми должны обладать оцениваемые системы. При выборе данных параметров необходимо воспользоваться рекламными проспектами, рассылаемыми фирмами производителями, спецлитературой, всевозможными журналами, которые работают в этой области.

Стандарт цветности. Вид сигнала, несущего видеоинформации. В современных системах видеонаблюдения используются два стандарта NTSC и PAL в некоторых системах возможно использование двух сигналов вместе.

Разрешение — число пикселей в картинке, полученной с видеокамеры по вертикали и по горизонтали.

Метод сжатия. Имеется в виду алгоритм обработки данных, полученных с видеокамеры, позволяющий «сжать» картинку до определенного уровня. Используются:

1.      Wavelet.

2.      JPEG.

3.      M-JPEG.

4.      MPEG2.

Каждый метод имеет несколько уровней сжатия. Подробнее ознакомится с каждым методом возможно в обзорном материале в разделе сжатие видеоданных.

Объем кадра. Этот параметр разделен на два показателя, максимальный объем кадра – количество килобит информации, описывающей кадр при получении его с камеры без обработки и минимальный объем кадра – количество информации о кадре после применения одного из методов сжатия.

Входы. Параметр, описывающий количество камер, обрабатываемых одним видеосервером. Обычно указывается максимально возможное количество видеокамер подключаемых к одному видеосерверу, без учета качества изображения. Имеется в виду, что при увеличение количества камер, число кадров, обрабатываемых и выводимых на монитор в секунду падает.

Аналоговые выходы. Наличие у системы видеонаблюдения специальных выходов для подключения аппаратуры работающей с аналоговым сигналом (квадраторы, мультиплексоры, аналоговые видеомониторы, и аналоговые спецвидеомагнитофоны).

РС выходы. Выходы для подключения стандартного монитора.

Выход телеметри. Возможность подключения к системе видеонаблюдения спецоборудования для дистанционного управления видеокамерами.

Последовательный порт. Наличие и количество на одном видеосервере последовательных портов RS-232.

Параллельный порт. Наличие и количество на одном видеосервере параллельных портов LPT для подключения спецвидеопринтера.

Устройство хранения. Проинсталлированный на видеосервере носитель информации.

ISDN. Указывается наличие или возможность использования по желанию заказчика ISDN оборудования, для объединения различных узлов системы в единую компьютерную сеть. Подробнее ознакомится с технологиями ISDN сетей можно в обзорном материале в разделе Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям.

PSTN. Указывается наличие или возможность использования по желанию заказчика PSTN оборудования, для объединения различных узлов системы в единую компьютерную сеть.

ETHERNET. Указывается наличие или возможность использования по желанию заказчика ETHERNET оборудования, для объединения различных узлов системы в единую компьютерную сеть. Подробнее ознакомится с технологиями ETHERNET сетей можно в обзорном материале в разделе Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям.

Тревожные входы/выходы. Возможность системы видеонаблюдения обмениваться тревожной информацией с системами контроля доступа и системами охранных сигнализаций.При наличии тревожных входов на видеосервере, он имеет возможность обрабатывать сигналы с других систем безопасности и, например, ставить камеру на запись при срабатывании сигнала тревоги с датчиков охраны.

Спецклавиатура. Наличие спецклавиатуры позволяет оператору или администратору системы безопасности гибко настраивать и управлять процессом наблюдения за объектом. Спецклавиатура может отсутствовать, тогда система действует по заранее разработанному алгоритму, оператор системы видеонаблюдения является лишь сторонним наблюдателем процесса ее функционирования.

Манипулятор. Устройство удаленного управления камерами. В качестве манипулятора может выступать «мышь», джойстик, или другие специальные приспособления.

Скорость оцифровки. Количество кадров, которое способно обработать одно устройство видеозахвата за секунду. Общее количество кадров, обрабатываемое одним видеосервером зависит от количества проинсталлированных плат видеозахвата (максимум четыре платы) и от количества камер подключенных к одной плате оцифровки видеосигнала. Подробнее ознакомится с принципами функционирования плат видеозахвата можно в обзорном материале в разделе обработка сигнала.

Индивидуальные настройки по камере. Возможность гибко настраивать параметры каждой камеры из блока видеорегистрации. Сюда входят:

1.      Яркость.

2.      Контрастность.

3.      Цветность.

4.      степень компресси.

5.      чувствительность детектора.

6.      темп и продолжительность записи, предшествующей тревожному событию следующей за ним.

Обнаружитель активности. Алгоритм обработки видеосигнала, который позволяет распознать перемещающийся объект и выдать сигнал тревоги. Данный алгоритм может быть реализован как программно, так и аппаратно.

Откат видеограмм. Возможность записи и последующего воспроизведения информации, полученной за несколько секунд до срабатывания сигнала тревоги.

Протокол тревожных событий. Все события, произошедшие на объекте, фиксируются в специальный электронный журнал в виде отдельных записей, с указанием даты времени и места, с которого пришло тревожное сообщение.

Протокол действий персонала. Электронный журнал, в котором фиксируются все действия оператора системы видеонаблюденния, связанные с его ответными действиями на любой запрос системы, также фиксируются действия администратора по настройке параметров системы видеонаблюдения.

Поиск информации в журнале. Поиск возможен по следующим параметрам:

1.      По номеру камеры.

2.      По дате.

3.      По времени.

Архив. Параметр определяет вид и количество носителей информации проинсталлированных на сервере резервного копирования. Сервер резервного копирования предназначен для долгосрочного хранения видеоинформации.

Скорость передачи. Имеется в виду скорость передачи данных по высокоскоростной сети, используемой для конкретной системы. Для большинства систем, представленных на российском рынке наиболее распространенным является стек протоколов Fast Ethernet, скорость передачи для него составляет 100Мбит/сек.

Цифровое увеличение кадра. Возможность масштабирования и выделения позволяет уменьшить цифровое изображение, а в некоторых случаях увеличить его как по оси Х так и по оси Y перед тем как вывести на экран.

Полиэкран. Просмотр изображения с нескольких камер одновременно на одном компьютерном мониторе.

Одновременное наблюдение текущих и записанных данных.

Режим просмотра. Режимы просмотра записанной видеоинформации.

1.      Стоп кадр.

2.      фильм, вперед, назад.

3.      покадровый просмотр.

Поиск записи. Возможность организации поиска записей в журнале тревожных событий. Поиск ведется по следующим атрибутам:

1.      По номеру камеры.

2.      По дате.

3.      По времени.

4.      По событию, вызвавшему искомую запись.

Разграничение прав. В целях безопасности и дабы не допустить к управлению или настройке системы видеонаблюдения посторонних лиц, система имеет список авторизованных пользователей, каждый пользователь имеет свой пароль и права.

Оператор. Имеет право следить за работой системы видеонаблюдения, отвечать на ее запросы.

Администратор. Имеет доступ к меню настроек системы, возможность добавления и удаления оборудования, редактирования баз данных системы видеонаблюдения, плюс права администратора.

Разбиение параметров на группы.

Разбиение всех параметров на группы связано с возможностью оценки системы не только в целом, но и по определенной группе параметров.

Выделены следующие пять принципиальных группы параметров:

Видео:

1.      Стандарт цветности.

2.      Разрешение.

3.      Метод сжатия.

4.      Объем кадра.

5.      Входы.

Выходы:

1.     Аналоговые выходы

2.     Сквозные выходы

3.     РС выходы

4.     Выход телеметрии

Интерфейсы:

1.      Последовательный порт

2.      Параллельный порт

3.      Устройство хранения

4.      PSTN

5.      ISDN

6.     Ethernet(TCP/IP)

7.     Тревожные входы

8.     Тревожные выходы

9.     Спецклавиатура

10.  Манипулятор

Запись:

1.      Скорость оцифровки.

2.      Индивидуальные настройки по камере.

3.      Обнаружитель активности.

4.      Откат видеограмм.

5.      Протокол тревожных событий.

6.      Протокол действий персонала.

7.      Поиск информации в журнале.

8.      Архив.

Воспроизведение:

1.      Скорость передачи.

2.      Цифровое увеличение кадра.

3.      Полиэкран.

4.      Одновременное наблюдение текущих и записанных данных.

5.      Режим просмотра.

6.      Поиск записи.

7.      Разграничение прав.
Выбор систем удовлетворяющих выбранным параметрам,

определение этих параметров.

Из имеющихся на российском рынке фирм, производящих цифровые системы видеонаблюдения, было выбрано восемь компаний. Технические параметры продукции этих фирм полностью соответствуют приведенной выше классификации.

Название фирмы

Название продукта

Интегратор

CL-DVR

Иста

Видео-Икс

Элерон

Цербер

ISS

Инспектор+

AdemkoVideo

DigiEye

Geuterbruk

MultiscopeII

No Name

DS-200

No Name

RapydEye
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Модель

CL-DVR

Видео



Стандарт цветности

PAL

Разрешение

640x480

Метод сжатия

JPEG (3 Уровня)

Объем кадра

3кБ-30кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

4,7,8,10,12,13,16,32

Выходы



Аналоговые выходы

1,4

Сквозные выходы

нет

РС выход

1(SVGA)

Выход телеметрии

нет

Интерфейсы



Последовательный порт

1(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

8,16,32

Тревожные выходы

нет

Спецклавиатура

есть

Манипулятор

есть

Запись



Скорость оцифровки

25кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

чувсвительность детектора, темп и продолжительность записи, предшествующей тревожному событиюи следующей за ним

Обнаружитель активности

есть

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

есть

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

4HDD IDE, 15 SCSI

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

есть

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

2уровня: Аминистратор оператор


Модель

Инспектор

Видео



Стандарт цветности

PAL, NTSC

Разрешение

768x576

Метод сжатия

Wavelet (5 уровней)

Объем кадра

2кБ-40кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

4,6,8,10,12,14,16,32,64

Выходы



Аналоговые выходы

нет

Сквозные выходы

нет

РС выход

1(SVGA)

Выход телеметрии

есть

Интерфейсы



Последовательный порт

2(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

4,8,12,16,32,64

Тревожные выходы

нет

Спецклавиатура

есть

Манипулятор

есть

Запись



Скорость оцифровки

12.5,25,50кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

Яркость/контастность/цветность, степень компресси, чувствительность детектора, темп и продолжительность записи, предшествующей тревожному событию следующей за ним

Обнаружитель активности

есть

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

есть

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности, запись по тревоге, комбинированная запись

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

4IDE, 15 SCSI

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть МхN

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

есть

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

Администратор оператор


Модель

Rapyd eye

Видео



Стандарт цветности

PAL, NTSC

Разрешение

390x192

Метод сжатия

JPEG (3 Уровня)

Объем кадра

3кБ-30кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

4,8,16

Выходы



Аналоговые выходы

1

Сквозные выходы

нет

РС выход

нет

Выход телеметрии

есть

Интерфейсы



Последовательный порт

1(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

4,8,16

Тревожные выходы

8

Спецклавиатура

нет

Манипулятор

нет

Запись



Скорость оцифровки

25кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

Яркость/контастность/цветность, степень компресси, чувсвительность детектора

Обнаружитель активности

есть

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

нет

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности, запись по тревоге

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

1HDD(13ГБ) IDE

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

нет

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

Администратор оператор
    продолжение
--PAGE_BREAK--

Модель

MultiScopeII

Видео



Стандарт цветности

PAL

Разрешение

708x288

Метод сжатия

M-JPEG (11 уровней)

Объем кадра

7кБ-70кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

8,16,32

Выходы



Аналоговые выходы

до 3

Сквозные выходы

есть

РС выход

1(SVGA)

Выход телеметрии

есть

Интерфейсы



Последовательный порт

2(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

8,16,32

Тревожные выходы

нет

Спецклавиатура

есть

Манипулятор

есть

Запись



Скорость оцифровки

25кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

Яркость/контастность/цветность, степень компресси, чувсвительность детектора

Обнаружитель активности

есть(по заказу)

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

есть

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности, запись по тревоге, комбинированная запись

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

4IDE, 15 SCSI

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

нет

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

Администратор оператор



Модель

DigiEye

Видео



Стандарт цветности

PAL, NTSC

Разрешение

640x480

Метод сжатия

JPEG (10 Уровней)

Объем кадра

8кБ-80кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

16

Выходы



Аналоговые выходы

4

Сквозные выходы

нет

РС выход

1(SVGA)

Выход телеметрии

есть

Интерфейсы



Последовательный порт

3(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

8,16,32

Тревожные выходы

нет

Спецклавиатура

есть

Манипулятор

есть

Запись



Скорость оцифровки

25кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

нет

Обнаружитель активности

есть

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

есть

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности, запись по тревоге, комбинированная запись

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

5HDD(50ГБ) IDE, 15 SCSI

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

есть

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

Администратор оператор


Модель

DS-200

Видео



Стандарт цветности

PAL

Разрешение

704x576

Метод сжатия

MPEG2

Объем кадра

3кБ-30кБ

Входы (BNC, 1B, 750OM)

16,36,64

Выходы



Аналоговые выходы

нет

Сквозные выходы

нет

РС выход

1(SVGA)

Выход телеметрии



Интерфейсы



Последовательный порт

3(RS-232)

Параллельный порт

1

Устройство хранения

IDE, SCSI(по заказу)

PSTN

по заказу

ISDN

по заказу

Ethernet(TCP/IP)

есть

Тревожные входы

8,16,32

Тревожные выходы

нет

Спецклавиатура

есть

Манипулятор

есть

Запись



Скорость оцифровки

25кадров/с

Индивидуальные настройки покамере

нет

Обнаружитель активности

есть

Установка приоритетов по камерам

есть

Откат видеограмм(запись до сигнала тревоги детекторадвижения)

есть

Режим записи

Нет записи, постоянная запись, запись по активности

Протокол тревожных событий

есть

Протокол действий персонала

есть

Поиск информации вжурнале

По номеру камеры, по дате, по времени

Архив

5HDD(50ГБ) IDE, 15 SCSI

Воспроизведение



Скорость передачи

До 100Мбит/сек

Полиэкран

есть

Цифровое увеличение кадра

есть

Одновременное наблюдение текущих, вопроизведение записанных данных

нет

Режим просмотра

Стоп-кадр, фильм, вперед, назад, покадровый просмотр

Поиск записи

По номеру камеры, по дате, по времени, по событию активности записи

Количество удаленных станций

Не ограничено

Пользователи

Вход по паролю

Разграничение прав

Администратор оператор
    продолжение
--PAGE_BREAK--