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

Содержание.

Системы цифровоговидеонаблюдение при организации охранных структур на особо охраняемых объектов.

Введение.

Глава 1

Системы охранного телевидения.

Аналоговые системы видеонаблюдения.

Цифровые системы видеонаблюдения.

Устройство и основные принципы работыэлементов телевидения.

Сравнительные характеристики аналоговогои цифрового телевидения.

Среды передачителевизионных сигналов

Преимуществоволокнистой оптики как передающей среды.

Принципиальноеустройство волокон.

Классификацияволокон.

Обработка сигнала.

Сжатие видеоданных.

Протоколы передачивидеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям.

FastEthernet

ATM

ISDN

Мобильныетехнологии.

GSM

GPRS

EDGE

Глава 2.

Маркетинговоеисследование систем цифрового наблюдения.

Глава 3

Телеметрия.

Разработка алгоритма управленияповоротным устройством камеры и трансфокаторами охранного телевидения.

Глава 4.

Подготовка техническогозадания на проектирование и создание охранного цифрового телевидения на типовомохраняемом объекте.

Заключение.

Введение.

Системы телевизионного наблюдения предназначены дляобеспечения безопасности на объекте. Они позволяют наблюдателю следить за однимили несколькими объектами, находящимися порой на значительном расстоянии какдруг от друга, так и от места наблюдения. В настоящее время системытелевизионного наблюдения не являются экзотикой, они находят все более широкоеприменение во многих сферах человеческой жизни. Наиболее простая системателевизионного наблюдения — это камера, подключенная к телевизору или монитору,такая система позволяет наблюдать за ребенком или автомобилем возле дома.

Электронные системы наблюдения позволяют выполнять идругие не менее важные и более сложные задачи. Например, наблюдение занесколькими больными одновременно, движением транспортных потоков на оживленныхмагистралях или в портах. Существует целый ряд применений системвидеонаблюдения в научных исследованиях и в промышленности, например, дляконтроля за технологическими процессами и управления ими. При этом наблюдениеможет производится в условиях низкой освещенности или в средах, где присутствиечеловека не допускается. Успешно эти системы используются в магазинах, вказино, в банках, на автостоянках. Малокадровые системы для дома и офисаспособствуют повышению безопасности и создают дополнительные удобства.

Однако основной задачей, с которой должна справлятьсясистема телевизионного наблюдения, и именно для этих задач они и создавались, — это обеспечения физической безопасности объекта, как самостоятельно, так и присовместной работе с другими системами безопасности.

При современных темпах криминализации общества и ростапреступности, сложившейся общественно политической обстановке в стране,постоянной угрозы террористических актов просто необходима охрана периметра итерритории, контроль доступа на объект его сотрудников, посетителей итранспорта, ведение визуального наблюдения за состоянием различных частейобъекта.

Глава 1.

Системы охранного телевидения.

Можно выделить основные преимущества системвидеонаблюдения перед другими средствами безопасности. Это автоматическоеобнаружение и видеоконтролирование событий, мгновенное обнаружениенесанкционированного проникновения на охраняемую территорию, исключение ложныхсрабатываний за счет интеллектуальной обработки поступающих информационныхпотоков, наглядное отображение всей обрабатываемой информации, возможностьтесной интеграции с другими подсистемами безопасности. Среди недостатков таких системможно выделить затрудненную работу в неблагоприятных погодных условиях, например,туман.

Основными критериями систем видеонаблюдения при ихразработке являются надежность, информативность, достоверность исвоевременность.

Первый критерий достигается при использовании только самыхлучших компонентов от ведущих мировых производителей, использованиемпроверенных на практике и глубоко продуманных конструктивных решений. Все этопозволяет достигнуть наибольшего времени работы системы между отказами иминимального периода восстановления.

Соблюдение второго критерия позволяет обеспечитьодновременную и непрерывную работу видеодетекции движения, видеозаписи,отображения на экран, воспроизведения и резервного архивирования по каждой изподключенных камер.

Достоверность – основной критерий для оператора системы иработников службы безопасности объекта на котором установлена системавидеонаблюдения. Достигается путем минимизации ложных срабатываний за счетинтеллектуальных алгоритмов обработки потоков видеоинформации, увеличенияизображения при условиях недостаточной видимости.

Своевременность обеспечивает прямой доступ авторизованныхлиц к видео архивам, показ предыстории событий т.е. видеозаписи которая былаполучена за несколько секунд до срабатывания тревоги, возможность принятиярешения системой самостоятельно без участия оператора, согласно заложенномуалгоритму.

В настоящее время используется два принципа построениясистем видеонаблюдения: аналоговые и цифровые. Далее вкратце будут показаны иописаны схемы построения этих систем, также попытаемся выделить основныепреимущества и недостатки каждого вида построения.

Аналоговые системы видеонаблюдения.

/>

Система состоит из следующих элементов:

Видеокамера, она является глазами системы. Видеокамерапреобразует световой поток в электрический сигнал, величина которогопропорциональна интенсивности светового потока. Далее, данные от видеокамеры могутпередаваться к последующим устройствам как по проводам, (коаксиальный кабель, витаяпара, оптоволокно), так и по системам радиосвязи, как правило, работающим в гигагерцовомдиапазоне.

В аналоговых системах, чтобы эффективно управлять камерами,применяются такие устройства, как переключатели (квадраторы), мультиплексоры и матричныесистемы.

 Переключатель (квадратор) — это устройство, имеющее нескольковходов для видеокамер и позволяющее оператору произвольно переключать выводимоена монитор или записываемое изображение с любой камеры, или включать последовательноеавтоматическое переключение камер. Возможности таких устройств ограничены, поэтомуих применение целесообразно только в простейших системах.

 Мультиплексор является более «продвинутым» устройством. Онпозволяет выводить на один монитор несколько камер и вести одновременную записьс нескольких источников видеосигнала. В отличие от квадратора мультиплексор можетсодержать в себе детектор движения и имеет больше возможностей управления камерами.

Матричные системы — следующий уровень развития мультиплексоров.Они предназначены для обслуживания крупных предприятий, где установлено большоечисло камер и имеется несколько операторов.

Монитор для видеонаблюдения отличается от обычного телевизораболее четким изображением и высокой разрешающей способностью. Люминофор, используемыйв таких мониторах, имеет повышенную стойкость, т.к. изображение может много часовоставаться неподвижным.

Как правило, в системах видеонаблюдения используются специальныеустройства записи, записывающие на стандартную видеопленку, но рассчитанные на большеевремя записи, т.к. не всегда необходимо плавное изображение с частотой 25 кадровв секунду. Видеомагнитофоны, которые наиболее часто применяются совместно ссистемами наблюдения, относятся к классу TLVR. (видеомагнитофонов с задержкойвремени). Такие устройства позволяют стандартную трехчасовую пленку«растянуть» при использовании до 960 часов. Скорость протяжки пленкив данном случае меняется ступенчато (3 часа; 12 часов; 24 часа; 48 часов,…960 часов). Кроме того, в таких системах возможна запись изображения одновременнос нескольких видеокамер.

Цифровые системы видеонаблюдения

/>

Видеосигналыот телевизионных камер, установленных в локальных зонах наблюдения, поступаютна локальные видео серверы, к каждому локальному видео серверу подключается от1 до32 телекамер. Локальный видеосервер осуществляет сбор, обработку инакопления видеоинформации.

1.    Вводи оцифровку аналогового сигнала.

2.    Контрольработоспособности видеокамер.

3.    Видеодетекциюдвижения.

4.    Компрессиювидеоизображения

5.    Записьпо тревоге от других систем безопасности или от детектора движения.

6.    Быстрыйпоиск видеоинформации.

7.    Возможностьэкспорта видеозаписей.

8.    Выводаналоговой видеоинформации.

 Далее по высокоскоростному магистральному интерфейсу (вданном случае рассмотрим Fast Ethernet) поток видеоинформации поступает напульт видеоконтроля (рабочее место оператора). Оператор в зависимости отконкретной задачи может наблюдать за каждой локальной зоной на компьютерноммониторе. Причем наблюдение ведется в разных режимах: полный экран, полиэкрансо свободно-настраиваемым размером окна для любого количества видеокамер.Каждое окно может сопровождаться текстовым заголовком с указанием времени,даты, и состоянии видеокамеры. Оператор может осуществлять откат необходимойинформации на различного рода носители информации, проинсталлированные как напульте видеоконтроля, так и на сервере резервного копирования. Принеобходимости оператор может распечатать интересующую его информацию налазерном или видеопринтере.

Приведенное выше краткое описание структурных схемцифровых и аналоговых систем наблюдения, а также использование дополнительнойинформации позволяет сформулировать основные преимущества цифровых систем переданалоговыми.

Преимущества цифровых систем перед аналоговыми.

1.   Высокое качество всей системы в целом

2.   Возможность хранения записанной информации сколь угодно долго без потерьв качестве.

3.   Небольшие затраты на техническое обслуживание.

4.   Одновременная работа режимов записи и воспроизведения.

5.   Простота и скорость поиска нужного фрагмента или кадра.

6.   Простота и надежность копирования на различные носители.(CD, DVD, DDS,стример) при полном сохранение качества исходного материала при копировании.

7.   Возможность передачи видео информации по компьютерным сетям.

8.   Гибкость и адаптивность (возможность гибко настраивать систему взависимости от выполняемой задачи, стоящей перед пользователем)

9.   Возможность доработки, модернизации системы, самостоятельной разработкидополнительных приложений.

10.  Возможностьполучения высококачественного изображения.

11.  Абсолютностабильный и четкий стоп – кадр.

Эти факторы обусловили появление на рынке значительногочисла всевозможных цифровых систем, различающихся как по качеству ифункциональным возможностям, так и по стоимости.

Устройство и основные принципы работы элементов телевидения (видеокамер)

Основу любой системы телевизионного наблюдения составляюттелевизионные камеры. В конструкции видеокамеры можно выделить следующиеосновные функциональные системы:

1.   Преобразователь свет-сигнал.

2.   Синхронизация.

3.   Автодиафрагма.

4.   Фокусное расстояние.

5.   Относительное отверстие.

6.   Формат матрицы.

7.   Чувствительность.

8.   Отношение сигнал шум.

9.   Преобразователь свет-сигнал.

10.  Устройстваи основные принципы работы.

Преобразование свет-сигнал осуществляется прибором сзарядовой связью (ПЗС). Упрощенно прибор с зарядовой связью можно рассматриватькак матрицу близко расположенных МДП-конденсаторов. Структурыметалл-диэлектрик-полупроводник (МДП-структуры) научились получать в конце 50-хгодов. Были найдены и развиты технологии, которые обеспечивали низкую плотностьдефектов и примесей в поверхностном слое полупроводника.

С физической точки зрения ПЗС интересны тем, чтоэлектрический сигнал в них представлен не током или напряжением, как вбольшинстве других твердотельных приборах, а зарядом. При соответствующей последовательноститактовых импульсов напряжения на электродах МДП-конденсаторов зарядовые пакетыможно переносить между соседними элементами прибора. Поэтому такие приборы иназваны приборами с переносом заряда или с зарядовой связью.

На рисунке показана структура одного элемента, линейноготрехфазного ПЗС в режиме накопления. Структура состоит из слоя кремния р-типа(подложка), изолирующего слоя двуокиси кремния и набора пластин-электродов.Один из электродов смещен более положительно, чем остальные два, и именно подним происходит накопление заряда. Полупроводник р-типа, получают добавлением(легирование) к кристаллу кремния акцепторных примесей, например, атомов бора.Акцепторная примесь создает в кристалле полупроводника свободные положительнозаряженные носители — дырки. Дырки в полупроводнике р-типа являются основныминосителями заряда, свободных электронов там очень мало. Если теперь податьнебольшой положительный потенциал на один из электродов ячейки трехфазного ПЗС,а два других электрода оставить под нулевым потенциалом относительно подложки,то под положительно смещенным электродом образуется область, обедненнаяосновными носителями — дырками. Они будут оттеснены вглубь кристалла. На языкеэнергетических диаграмм это означает, что под электродом формируетсяпотенциальная яма.

/>

В основе работы ПЗС лежит явление внутреннего фотоэффекта.Когда в кремнии поглощается фотон, то генерируется пара носителей заряда — электрон и дырка. Электростатическое поле в области пикселя “растаскивает” этупару, вытесняя дырку вглубь кремния. Не основные носители заряда, электроны,будут накапливаться в потенциальной яме под электродом, к которому подведенположительный потенциал. Здесь они могут храниться достаточно длительное время,поскольку дырок в обедненной области нет и электроны не рекомбинируют.Носители, сгенерированные за пределами обедненной области, медленно движутся — диффундируют и, обычно, рекомбинируют с решеткой прежде, чем попадут поддействие градиента поля обедненной области. Носители, сгенерированные вблизиобедненной области, могут диффундировать в стороны и могут попасть под соседнийэлектрод. В красном и инфракрасном диапазонах длин волн ПЗС имеют разрешениехуже, чем в видимом диапазоне, так как красные фотоны проникают глубже вкристалл кремния и зарядовый пакет размывается.

Заряд, накопленный под одним электродом, в любой моментможет быть перенесен под соседний электрод, если его потенциал будет увеличен,в то время как потенциал первого электрода будет уменьшен. Перенос в трехфазномПЗС можно выполнить в одном из двух направлений (влево или вправо, порисункам). Все зарядовые пакеты линейки пикселов будут переноситься в ту жесторону одновременно. Двумерный массив (матрицу) пикселов получают с помощьюстоп-каналов, разделяющих электродную структуру ПЗС на столбцы. Стоп каналы —это узкие области, формируемые специальными технологическими приемами вприповерхностной области, которые препятствуют растеканию заряда под соседниестолбцы.

/>

/>

Строение ПЗС матрицы камеры

Типы и строение ПЗС-матриц для системохранного телевидения

Большинство типов ПЗС-матриц, изготавливаемых напромышленной основе, ориентированы на применение в телевидении, и это находитотражение на их внутренней структуре. Как правило, такие матрицы состоят издвух идентичных областей — области накопления и области хранения.

По отношению размеров областей хранения и накопленияматрицы делятся на 2 типа:

·    матрицы с кадровым переносом для прогрессивной развертки;

·    матрицы с кадровым переносом для черезстрочной развертки.

Существуют также матрицы, в которых отсутствует секцияхранения, и тогда строчный перенос осуществляется прямо по секции накопления,для работы таких матриц требуется оптический затвор.

Область хранения защищена от воздействия светасветонепроницаемым покрытием. Во время обратного хода луча кадровой разверткителевизионного монитора изображение, сформированное в области накопления,быстро переносится в область хранения и, затем, пока экспонируется следующийкадр, считывается построчно с частотой строчной развертки в выходной сдвиговыйрегистр. Параллельный перенос строки в регистр считывания происходит во времяобратного хода строчной развертки. Из сдвигового регистра зарядовые пакетывыводятся друг за другом, последовательно через выходной усилитель,расположенный на этом же кристалле кремния. В этом узле происходитпреобразование заряда в напряжение для дальнейшей обработки сигнала внешнейэлектронной аппаратурой. Такие приборы называются ПЗС с кадровым переносом. Онишироко используются в бытовой видеотехнике, особенно любительской, благодаря ихнизким ценам. Приборы с кадровым переносом можно использовать для съемок в хорошоосвещенных условиях. Применение подобных ПЗС позволяет использовать видеокамерыбез дорогостоящих механических затворов.

ПЗС, сконструированные для применения в условиях слабойосвещенности, как правило, изготавливаются без области хранения и часто имеютдва сдвиговых регистра на противоположных сторонах прибора, как, например, ПЗСфирмы Tektronix ТК512. Изображение можно сдвинуть в любой из этих регистров,которые могут отличаться конструкцией выходного узла. Обычно, один из нихоптимизируется для медленных скоростей считывания, другой для быстрых. На времявывода сигнала такая матрица должна быть экранирована от света. Для этого чащевсего используют механические затворы.

ПЗС с черезстрочной (межстрочной) разверткой хорошегокачества современной разработки выпускает, например, фирма Philips. Такимиматрицами снабжены телекамеры серии LTC 03, LTC 04. Так телекамера LTC 0350снабжена автоматическим электронным затвором 1/50 — 1/100000 сек, работающим сформатом матрицы 1/3 дюйма и размером 752х582 пиксел.

Самые простые по устройству ПЗС состоят из электроднойструктуры, осажденной прямо на слой изолятора, сформированного на поверхностипластины однородно легированного р-кремния. Заряд накапливается и переноситсянепосредственно в приповерхностном слое полупроводника. Такие приборыназываются ПЗС с поверхностным каналом. Для поверхностного слоя характернобольшое количество дефектов, что негативно влияет на эффективность переносазарядов. Заряды захватываются на дефектах поверхностного слоя и медленно высвобождаются.Это приводит к размазыванию изображения. Дефекты поверхностного слоя могуттакже спонтанно эмитировать заряды, приводя к увеличению темного сигнала(тока). Поверхностные состояния являются фактором, ограничивающимработоспособность ПЗС.

Толщина рабочей части приборов с зарядовой связьюсоставляет единицы микрон. Изготавливаются они, как правило, на основе оченьтонких полупроводниковых плёнок, выращенных на сравнительно толстом основании –подложке.

Электроды ПЗС-матриц

Электроды ПЗС в течение некоторого времени послеизобретения чаще всего изготавливались в одном слое металла. Слой алюминиятолщиной около 1 мкм наносили на прибор испарением. Затем путем фотолитографииформировали электроды. Наиболее критичным этапом в технологическом цикле изготовленияодноуровневой структуры этого типа является вытравливание межэлектродныхзазоров. Для обеспечения хорошего переноса зарядовых пакетов надо, чтобыпотенциальные ямы соседних электродов перекрывались. Глубина потенциальной ямызависит от степени легирования кремния и величины приложенного к электродупотенциала. Типичные значения — единицы микрон. Отсюда следует, чтомежэлектродные зазоры не должны быть больше единиц микрон. Суммарная длина этихузких зазоров в больших приборах весьма велика.

Для слаболегированного материала подложки (концентрацияатомов акцептора около 1015 1/см3, толщина окисла 0.1 мкм и умеренный размахтактовых импульсов порядка 10 В) обедненный слой проникает в кремний на глубинупримерно 1 мкм. Вспомним, что в каждом кубическом сантиметре твердого веществасодержится примерно 1022 атомов. Концентрация 1015атомов примеси в 1 см3соответствует 1 атому примеси на 10 миллионов атомов Si.

Понятно, что любое случайное замыкание соседнихэлектродов, произошедшее на одной из операций технологического цикла, полностьювыведет прибор из строя. Последующее развитие ПЗС-технологии было направлено насоздание структур, свободных от недостатков первых технологий и работающих сболее простыми управляющими напряжениями.

Синхронизации LINE LOCK

Этот вариант синхронизации может быть выполнен только скамерами, питающимися переменным током, так как в этом случае синхронизациявсех камер осуществляется от питающего напряжения. Это возможно только в томслучае, если питание камер происходит от одного источника переменного тока.Поэтому, пока ток в сети синфазный, синхронизация системы будет обеспечена.Если же разные камеры подключены к различным фазам, возникает необходимость ихсогласования по питанию и настройке фазы для каждой камеры в отдельности.Существуют специальные устройства фазирования / синхронизации для проведенияработ по настройке и синхронизации камер в режиме line lock.

Внешняя синхронизация

Такой вариант синхронизации предполагает использованиевнешнего опорного источника сигнала. Затем этот сигнал распределяется на каждуюкамеру посредством специального коаксиального кабеля. Опорный сигнал может бытьсформирован генератором синхросигналов. Также в качестве опорного сигнала можетбыть использован сигнал с видеовыхода одной из камер. Такие вариантыпредполагают применение дополнительных соединений и кабелей, однако, являютсяединственными способами осуществления синхронизации для камер с питаниемпостоянного тока, которые не могут быть синхронизированы по питанию (LineLock).

Автоматический электронный затвор

Автоматический электронный затвор обеспечивает компенсациюизменения уровня освещенности и постоянную среднюю яркость изображения. Этодостигается за счет изменения времени накопления фотозаряда и, как следствие,амплитуды видеосигнала. Скорость переключения затвора (время накопления) можетдостигать до 1/100000 секунды.

Автодиафрагма

В течение суток освещенность на контролируемом объекте,как правило, претерпевает существенные изменения. Для поддержания на постоянномуровне количества света на матрице используют встроенный в камеруавтоматический электронный затвор или объектив с автодиафрагмой.

Объективы с автоматической диафрагмой поддерживаютосвещенность матрицы на постоянном уровне, изменяя величину относительногоотверстия. Диафрагма объектива, подобно зрачку человеческого глаза, при высокойосвещенности сужается, пропуская меньше света, а при низкой освещенностирасширяется. Это позволяет получить сигнал от видеокамеры с хорошейконтрастностью, без засветки или затемнения. В системах наружного наблюдениярекомендуется использовать объективы с автоматической диафрагмой.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние объектива указывается в миллиметрах ипри прочих равных условиях определяет угол зрения. Более широкий уголобеспечивается меньшим фокусным расстоянием. И, наоборот — чем фокусноерасстояние больше, тем меньше угол зрения объектива. Нормальный же угол зренияТВ камеры эквивалентен, углу зрения человека, при этом объектив имеет фокусноерасстояние, пропорциональное размеру диагонали матрицы ПЗС.

Исходя из выше сказанного, объективы принято делить нанормальные, короткофокусные (широкоугольные), длиннофокусные (телеобъективы).

Объективы, фокусное расстояние которых может изменятьсяболее чем в 6 раз, называются ZOOM–объективами (объективами с трансфокатором).Данный класс объективов применяется при необходимости детального просмотраобъекта, удаленного от камеры. Например, при использовании ZOOM–объектива сдесятикратным увеличением, объект, находящийся на расстоянии 100 м, будет наблюдатьсякак объект, удаленный на расстоянии 10 м. Наиболее часто используютсяZOOM–объективы, оборудованные электроприводами для управления диафрагмой,фокусировкой и увеличением (motorized zoom). Управление камерой, оборудованнойданным объективом, оператор может осуществлять с удаленного поста.

Относительное отверстие

Обычно объектив имеет два значения относительногоотверстия (1:F) или апертуры.

F минимально — полностью открытая диафрагма.

F максимально — диафрагма закрыта.

Значение F влияет на выходное изображение. Малое Fозначает, что объектив пропускает больше света, соответственно, камера лучшеработает в темное время суток.

Формат матрицы

Важный параметр ТВ камеры — разрешение. Этот параметропределяет возможности камеры по воспроизведению мелких деталей изображения:чем выше разрешение, тем больше детальность, информативность картинки.Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ) и зависит не только от числапикселей в матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. В большинствеслучаев разрешение 380-400 ТВЛ вполне достаточно для наблюдения. Существуюткамеры, имеющие более высокое разрешение — 560-570 ТВЛ. Такие камеры позволяютчетко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.).Разрешение цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300 — 350ТВЛ. Существуют цветные камеры более высокого разрешения — 460 ТВЛ.

Разрешение определяется, как количество переходов (ввидимой части растра) от черного к белому или обратно, которое может бытьпередано камерой. Поэтому единица измерения разрешения называется телевизионнойлинией (ТВЛ). Разрешение по вертикали у всех камер стандарта CCIR (кроме камерсовсем уж плохого качества) одинаково, ибо ограничено телевизионным стандартом- 625 строк телевизионной развертки. На разрешение камеры влияют два фактора:количество горизонтальных элементов матрицы и полоса частот видеосигнала,формируемого камерой. Принято считать, что надежно передается количество линий,не превышающее 3/4 от числа ячеек. То есть камера с 520 элементами имеетразрешение 390 ТВЛ. В настоящее время такой подход практически закрепился встандартах.

Для передачи сигнала 390 ТВЛ необходима полоса частот3,75МГц, но полоса пропускания усилителей камеры обычно значительно (в 1,5-2раза) превосходит необходимую. Так что разрешение ограничивается именнодискретностью структуры ПЗС – матрицы. Разрешение системы в целом определяетсятем компонентом, который имеет самое низкое разрешение, т. е., если камераимеет разрешение 430 линий, а монитор — 200, то изображение на экране будетвоспроизведено с разрешением лишь в 200 линий. Разрешение может меняться приразличных условиях освещенности, при низкой освещенности оно обычно снижается.

Чувствительность

Чувствительность — еще один важный параметр ТВ камеры. Этотпараметр определяет качество работы камеры при низкой освещенности. Чаще всегопод чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которойможно различить переход от черного к белому, но иногда подразумеваютминимальную освещенность на матрице. С теоретической точки зрения правильнеебыло бы указывать освещенность на матрице, т. к. в этом случае не нужнооговаривать характеристики используемого объектива. Но пользователю при подборекамеры удобней работать с освещенностью на объекте, которую он заранее знает(или может измерить).

Формула, связывающая освещенность на объекте и на матрице

Iimаge=Iscene*R/(n*F2), где
Iimаge — освещенность на ПЗС — матрице,
Iscene — освещенность на объекте,
R — коэффициент отражения объекта

F — светосила объектива.

Примерные значения коэффициентов отражения различных объектов. Объект Коэффициент отражения (%) Снег 90 белая краска 75-90 Стекло 70 автостоянка с автомобилями 40 Кирпич 35 Бетон 25-30 трава, деревья 20 человеческое лицо 15-25

Единица измерения чувствительности — люкс. Значенияминимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются, как правило,больше, чем в 10 раз. Например, если указано, что минимальная освещенность наматрице равна 0,01 люкс, то это значит, что при объективе F1.4 минимальнаяосвещенность объекта — 0,1 люкс.

По сравнению с человеческим глазом чувствительностьмонохромных ТВ камер существенно сдвинута в инфракрасную область. Этообстоятельство позволяет при недостаточной освещенности использоватьспециальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видночеловеческому глазу, но прекрасно фиксируется ТВ камерами на ПЗС.

Для цветных ТВ камер характерны значительно меньшаячувствительность по сравнению с монохромными и отсутствие чувствительности винфракрасной области спектра. Чувствительность большинства современныхмонохромных ТВ камер — порядка 0.01 — 1 люкс (при F1.2). Наиболеечувствительные камеры могут использоваться для ночных наблюдений без ИК — подсветки. Для эффективной работы таких камер вполне достаточно лунного света.

Освещенность объектов.

На улице: безоблачный, солнечный день 100 000 люкс солнечный день, с легкими облаками 70 000 люкс пасмурный день 20 000 люкс раннее утро 500 люкс сумерки 4 люкс ясная ночь, полная луна 0.2 люкс ясная ночь, неполная луна 0.02 люкс ночь, луна в облаках 0.007 люкс ясная, безлунная ночь 0.001 люкс безлунная ночь с легкими облаками 0.0007 люкс темная, облачная ночь 0.00005 люкс в помещении без окон 100 — 200 люкс хорошо освещенные помещения, офисы 200 — 1000 люкс

Особого упоминания заслуживают сверхвысокочувствительныеТВ камеры, фактически, являющие собой комбинацию обычной ТВ камеры и прибораночного видения (например, электронно-оптического преобразователя — ЭОП).Подобные камеры обладают не только чувствительностью во 100 — 10 000 раз вышеобычных, но и уникальной капризностью: среднее время наработки на отказсоставляет около одного года, причем камеры не следует включать днем.Рекомендуется даже закрывать их объектив, чтобы предохранить от выгорания катодЭОП. Во время работы камеру необходимо регулярно чуть-чуть поворачивать, чтобыизбежать «прожога » изображения. Для этого применяют специальные двухкоординатные устройства управления, которые постоянно перемещаются вверх- вниз,влево- вправо. Но если необходимо полностью скрытое видеонаблюдение, котороезлоумышленник, экипированный ночными прицелами, не смог бы обнаружить,альтернативы ТВ камерам с ЭОП нет.

Отношение сигнал/шум

С чувствительностью тесно связан параметр «отношениесигнал / шум» (S/N = signal to noise). Эта величина измеряется вдецибелах.

S/N =20*log (видеосигнал/шум)

Например, сигнал/шум, равный 60 дБ, означает, чтоамплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрах сигнал/шум 50 дБ иболее на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума. При40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ — «снег» по всемуэкрану, 20 дБ — изображение практически неприемлемо.

Часто чувствительность камеры указывают для«приемлемого сигнала», под которым подразумевается такой сигнал, прикотором отношение сигнал/шум составляет 24 дБ это предельное значение отношениясигнал / шум, при котором изображение еще можно записывать на видеопленку инадеяться при воспроизведении что-то увидеть.

 Другой способ определения «приемлемого» сигнала– шкала IRE (Institute of Rаdio Engineers). Полный видеосигнал 0,7 вольтапринимается за 100 единиц IRE. «Приемлемым» считается сигнал около 30IRE. Некоторые производители, например BURLE, “приемлемым” указывают сигнал 25IRE, другие — 50 IRE.

Наибольшей чувствительностью среди ПЗС — матриц массовогоприменения обладают Hyper-CAD матрицы Sony, имеющие микролинзу на каждойсветочувствительной ячейке. Именно они применяются в большинстве ТВ камервысокого качества.

Среды передачи телевизионных сигналов

После считывания заряда с ПЗС матрицы и преобразования егов электрический сигнал, он должен пройти путь от видеокамеры до видеосервера.Путь этот может быть не близким, так как камеры могут располагаться занесколько километров от места концентрации видеоизображения. Также надоучитывать и электромагнитные помехи, которые также оказывают действие навидеосигнал, поэтому следует внимательно подойти к выбору среды передачи данныхот видеокамеры к видеосерверу.

Каждый тип имеет свои ограничения по применению, чтонеобходимо учитывать при проектировании схемы размещения компонентов системы.Максимально возможные расстояния между видеосервером и видеокамерами взависимости от способа передачи видеосигнала можно посмотреть в таблице.

Тип кабеля Длина линий связи без усилителя Дополнительное оборудование Примечание Коаксиальный кабель До 300 м Не используется

Возможность возникновения токовых петель.

Чувствительность к различным наводкам.

Малая длина линий связи

Витая пара До 1800 м Передатчики и приемники сигнала по витой паре.

Отсутствие токовых петель.

Высокая защищенность от помех

Стоимость кабеля и монтажа ниже чем при использовании коаксиального кабеля

Оптоволокно многомодовое

одномодовое

До 4 км многомодовое

До 40 км одномодовое

Передатчики и приемники сигнала по оптоволокну.

Отсутствие токовых петель.

Максимальная защищенность от наводок

Из всех перечисленных типов кабелей оптоволокно наилучшимобразом подходит для использования в системах цифрового видеонаблюдения как припередаче сигнала от камер к концентратору, так и при объединении видеосерверов,рабочих мест операторов видеонаблюдения и серверов резервного копирования вединую компьютерную сеть. Поэтому стоит отдельно остановиться на достоинствахоптоволоконного кабеля, принципиальном устройстве оптоволокна и видахоптоволокна.

Преимущества волоконной оптики как передающей среды

1.   Широкая полоса пропускания. Волоконная оптика теоретически можетработать в диапазоне до 1 ТГц, однако используемый сейчас диапазон еще далек отэтого предела, и коммуникационные возможности волоконной оптики только начинаютразвиваться, тогда как медный кабель уже исчерпал свои возможности.

2.   Низкие потери. Маленькое уменьшение амплитуды сигнала при передачебольших пакетов информации на большие расстояния.

3.   Нечувствительность к электромагнитным полям.

4.   Малый вес.

5.   Малый размер.

6.   Безопасность.

7.   Секретность.

Принципиальное устройство волокна

Оптическое волокно имеет два концентрических слоя: ядро(сердцевина) и оптическая оболочка. Внутренне ядро предназначено для переносасвета. Окружающая его оптическая оболочка имеет отличный от ядра показательпреломления и обеспечивает полное внутренне отражение света в ядро.

Волокна имеют дополнительную защитную оболочку вокругоптической оболочки. Защитная оболочка, представляющая собой один или несколькослоев полимера, предохраняет ядро и оптическую оболочку от воздействий, которыемогут повлиять на их оптические свойства. Защитная оболочка не влияет напроцесс распространения света по волокну, а всего лишь предохраняет от ударов.

Свет заводится внутрь волокна под углом, большимкритического, к границе ядро/оптическая оболочка и испытывает полное внутреннееотражение на этой границе. Поскольку углы падения и отражения совпадают, тосвет и в дальнейшем будет отражаться в границу. Таким образом, луч света будетдвигаться зигзагообразно вдоль волокна.

Свет, падающий на границу под углом меньшим критического,будет проникать в оптическую оболочку и затухать по мере распространения в ней.Оптическая оболочка не предназначена для переноса света, и свет быстрозатухает.

Внутренне отражение служит основой для распространениясвета вдоль обычного оптического волокна.

Специфические особенности движения света вдоль волокназависит от многих факторов, включая:

·    Размер волокна.

·    Состав волокна.

·    Процесс инжекции света внутрь волокна.

·    Классификация волокон.

Оптические волокна могут быть классифицированы по двумпараметрам. Первый – материал, из которого сделано волокно:

·    Стеклянное волокно имеет как стеклянное ядро, так и стекляннуюоптическую оболочку.

·    Стеклянное волокно с пластиковой оптической оболочкой (PSC).

·    Пластические волокна имеют пластиковое ядро и пластиковуюоптическую оболочку.

Второй способ классификации основан на индексе преломленияядра и модовой структуре света. Есть три основные особенности волокон всоответствии с этой классификацией.

Первая особенность – различие входного и выходногоимпульса, это связано с затуханием его мощности. Вторая особенность — траектория лучей, возникающих при распространении света. Третья особенность –распределение значений показателей преломления в ядре и оптической оболочке дляразличных видов волокон.

Ниже приведены основные характеристики волокон соступенчатым и со сглаженным импульсом.

Волокна со ступенчатым индексом

Многомодовое волокно со ступенчатым индексом – наиболеепростой тип волокон. Оно имеет ядро с диаметром от 100-970 микрон, может бытьчисто стеклянным, PSC или пластиковым. Поскольку свет испытывает отражение подразличными углами, на различных траекториях в различных модах, длина пути,соответствующая различным модам, также отличается. Таким образом, различныелучи затрачивают разное время на прохождение одного и того же расстояния. Свет,попадающий в волокно в одно и тоже время, достигает противоположного конца вразличные моменты времени. Световой импульс расплывается во времени, этоназывается модовой дисперсией. Это ограничивает возможную полосу пропусканияоптических волокон, расплывание импульсов приводит к перекрыванию крыльевсоседних импульсов. Вследствие этого трудно отличить один импульс от другого, врезультате чего информация теряется.

Волокно со сглаженным импульсом

Одна из возможностей исключения модовой дисперсии — использование сглаженного профиля показателя преломления. В этом случае ядросостоит из большого числа концентрических колец. При удалении от центральнойоси ядра показатель преломления каждого слоя снижается. Известно, что светдвижется быстрее по среде с меньшим показателем преломления, поэтому, чемдальше расположена траектория светового луча от центра, тем быстрее ондвижется. Каждый слой ядра отражает свет. В отличие от ситуации со ступенчатымпрофилем показателя преломления, когда свет отражается от резкой границы междуядром и оптической оболочкой, здесь свет постоянно и более плавно отражается откаждого слоя ядра. Лучи, которые проходят более длинные дистанции, делают этобольшей частью по участкам с меньшим показателем преломления, двигаясь при этомбыстрее. Свет, распространяющийся вдоль центральной оси, проходит наименьшуюдистанцию, но с минимальной скоростью. В итоге все лучи достигаютпротивоположного конца одновременно. Использование сглаженного профиляпоказателя преломления приводит к уменьшению дисперсии до 1нс/км.

Одномодовое оптоволокно

Другой путь уменьшения модовой дисперсии заключается вуменьшении диаметра ядра до тех пор, пока волокно не станет эффективнопередавать только одну моду. Оно имеет чрезвычайно малый диаметр 5-10 микрон.Поскольку данное волокно переносит одну моду, модовая дисперсия в немотсутствует. Одномодовое волокно позволяет достичь полосы пропускания от 50-100ГГц на км. Особенностью распространения излучения в одномодовом режимеподчеркивает еще одно отличие одномодового волокна от многомодового. Водномодовом волокне излучение переносится не только внутри ядра, но и воптической оболочке, в связи с этим, возникает дополнительные требования кпереносу энергии в этом слое.

Обработка сигнала

Вследствие того что аналоговый сигнал практически неподдается обработки для его хранения необходимо большое количество магнитныхносителей, а передавать его на большие расстояния без усилителей невозможна,возникла необходимость в оцифровки видеосигнала перед его обработкой.

Оцифрованный сигнал сжимается до 1000 крат, передается спомощью компьютерных сетей на любое расстояние, анализируется сложнымипрограммными и аппаратными модулями с целью выявления движения в кадре,возможность цифрового увеличения требуемого изображения, хранить оцифрованнуюинформацию становится гораздо проще чем аналоговую (Время записи приотключенном детекторе движения, запись ВИ только на внутренний носитель 40GB,32 ВК, 1к/с для каждой ВК, ч/б изображение, 768х288 15 – 18,75 часов).

Для оцифровки видеосигнала применяют устройства-фреймграбберы. В зависимости от целей производителя при создании грабберамогут быть использованы различные технологии, поскольку создано большоеколичество схем, которыми она может комплектоваться. Контроллеры оцифровкибывают двух типов: предназначенные для промышленных и научных приложений илидля работы в области мультимедиа. Грабберы, использующиеся в научных целях дляконтроля процесса производства, конвертируют видеосигнал с наиболее возможнойточностью, внося минимальные искажения. Мультимедийные контроллеры сначалаконвертируют сигнал, а затем в эстетических целях изменяют его так, чтобыкартинка была более привлекательной. Из-за совершенно различных областейприменения контроллеры двух разных типов не могут быть взаимозаменяемыми, хотянекоторые производители мультимедийных плат подают их как “универсальное”решение для всех видов приложений.

Мультимедийный контроллер компонуется таким набороммикросхем, которые значительно изменяют видеоинформацию, тем самым вносябольшое количество артефактов и шума. Эти изменения, которые не присутствуют визначальном сигнале, могут привести к ошибкам измерения на последующих стадияхобработки и анализа информации. При использовании таких контроллеров вприложениях, которые требуют высокой точности (технологические измерения,микроскопия, инспектирование целостности поверхностей), внесенные изменениямогут привести к ложным результатам.

Оцифровка сигнала

В эпоху компьютерных технологий для решения многихприкладных задач в самых различных областях человеческой деятельности (наука,промышленное производство, медицина, кинематография и т.д.) требуется провестиоцифровку видеосигнала, т.к. изображение, представленное в цифровом виде прощеи быстрее обрабатывать (редактировать) и легче хранить.

Контроллеры оцифровки (грабберы) видеоизображенияпозволяют произвести захват и анализ сигнала, несущего визуальную информацию.Как правило, они представляют собой встраиваемые платы, подключающиеся к однойиз компьютерных платформ. Платы видеозахвата преобразует исходное изображениеисточника видеосигнала в поток данных, которые могут храниться в цифровом виде,а также обрабатываться, анализироваться и отображаться на экране монитора.Видеосигнал может поступать от самых различных источников: видеокамеры,спецвидеомагнитофона, телевизионного тюнера, мультиплексора с подключенными кнему камерами и подобных этим устройств. Эти источники могут давать композитный(полный) видеосигнал, содержащий яркостную и цветоразностную (в случае цветноговидео) составляющие, а также сигналы синхронизации или компонентныйвидеосигнал, когда различные составляющие сигнала передаются по отдельнымлиниям (как, например, в случае S-Video, когда яркостный и цветоразностныйсигналы передаются раздельно). Кроме того, цветные видеосигналы могут иметьодну из тех принятых в мире стандартных систем кодирования цвета, — NTSC, PAL,SECAM, или их разновидности.

Оцифрованное изображение, полученное в результатевидеозахвата, приобретает дополнительно следующие параметры:

разрешение, которое определяет количество элементовизображения и выражается количеством точек (пикселей) по горизонтали ивертикали (256х256, 640х480, 768х576 и др.);

отношение ширины пикселя к его высоте (обычно это 1:1, нобывают и другие, например, 4:3);

глубина представления цвета; определяет количество цветовили оттенков одного цвета, измеряется в битах (8 бит – 256 цветов(оттенковсерого для монохромного изображения). 10 бит – 1024, 16 бит – 65 536);

частота кадров (Frames Per Second – FPS), скорость скоторой кадры сменяют друг друга за единицу времени, обычно за секунду 25кадров в секунду хватает для того, чтобы изображение было плавным, без скачков.

Контроллеры оцифровки видеоизображения бывают различныхтипов, различаются по размерам и форме, но несмотря на разницу в дизайне ихарактеристиках, они, с небольшими исключениями имеют общие принципы функционирования.

Прием видеосигнала

“Передний край” платы – это блок на который приходитсигнал с подключенного устройства. Большинство контроллеров видеооцифровкиимеют встроенный мультиплексор – электронный переключатель, который позволяетвыбирать один из нескольких видеовходов. Таким образом, к некоторым платамможно подключить до четырех (наиболее эффективно) и более источниковвидеосигнала. Вдобавок, для выполнения определенных задач многие монохромныеграбберы имеют так называемый “цветовой барьер” или фильтры цветности.Необходимость получения монохромного изображения от цветного источникаобосновывается тем, что цветная составляющая сигнала может являться причинойинтерференционных узоров, которые снижают качество картинки. Фильтры цветностиудаляют цветовую составляющую для более качественного приема сигнала и болееточного его анализа.

Преобразование аналогового сигнала вцифровой

Аналого-цифровой (АЦ) преобразователь превращает входящийвидеосигнал (имеющий аналоговый вид) в цифровые данные, с которыми можетработать компьютер. Технология преобразования аналогового видео сигнала вцифровой называется импульсной модуляцией (ИМ). Теория утверждает чтоаналоговый видеосигнал можно преобразовать в цифровой если частота выборки покрайней мере в два раза превосходит частоту аналогового сигнала. Выборкапредставляет собой процесс считывание амплитуды видеосигнала. Результат каждогосчитывания записывается в виде восьмибитового числа, а затем полученноецифровое представление изображения записывает в буфер собственной памяти.Содержимое буфера постоянно обновляется с частотой смены кадров — т.е. каждые40 мс.

Так как преобразование происходит в режиме реальноговремени, используются конвертеры, работающие на частоте 20 МГц и выше. Надоучесть, что их производительность сильно зависит от блока хронометража исинхронизации (timing&synchronization circuitry), ибо именно этот блокотвечает за точное выполнение конверсии.

Некоторые контроллеры имеют возможность программнойнастройки параметров диапазона приема сигнала (изменение заданных по умолчаниюзначений), это помогает получить лучшую по качеству картинку при обработкесигнала малой мощности. Возможность тонкого тюнинга порта приема точно подхарактеристики входящего сигнала позволяет добиться более точной оцифровки.

Синхронизация

Этот блок состоит из систем хронометража, синхронизации иуправления приемом изображения. Вместе с блоком конверсии они составляют“сердце” контроллера оцифровки. Схема хронометража может работать как нафиксированной частоте (в случае контроллеров, которые принимают видеосигналыстандартных форматов), так и на частотах, задаваемых программно (в случаеконтроллеров, принимающих нестандартные видеосигналы, — сигналымалораспространенных кодировок). Работа схемы хронометража жестко связана с работойсхемы синхронизации, которая согласует такты схемы хронометража и импульсывходящего видеосигнала.

Платы оцифровки могут иметь дополнительную схемусинхронизации на случай видеосигналов, имеющих малое отношение сигнал/шум илине жестко зафиксированную, меняющуюся со временем, частоту. Эти схемывосстанавливают поврежденную/измененную частотность импульсов путем добавленияпропущенных импульсов и игнорируя дополнительные. Такие схемы чрезвычайнополезны для получения чистого изображения от сильно “шумящих” источниковсигнала, таких как видеомагнитофоны или камеры, передающих сигнал по оченьдлинному кабелю.

Схема управления приемом изображения позволяет внешнимсигналам включать и подготавливать плату для захвата входящего сигнала.Подобные сигналы зачастую связаны с какими-либо процессами, такими, какдвижение объектов съемки по конвейеру, или другими промышленными ситуациями.Эта схема необходима там, где нужна только периодическая работа платы, а непостоянная.

Обработка изображения

Блок обработки изображения формирует данные после того,как картинка была оцифрована АЦ- конвертером. Таблицы перекодировки(Look-UpTables – LUTs) используются для обработки данных изображения и обычнобывают двух типов: входные (Input LUTs – ILUTs) и цветовые (Palette-matchingLUTs). Входные таблицы перекодировки используются для изменения цифровых данныхизображения в реальном времени, а также для инверсии и изменения значений шкалыполутонов (шкалы оттенков серого цвета).Конечно, после того, как изображениебудет передано в компьютер, все эти операции можно осуществить, используяпрограммное обеспечение, но с помощью аппаратных средств платы это будетсделано намного быстрее. Цветовые таблицы перекодировки, которые частоприсутствуют в монохромных контроллерах оцифровки, используются для управленияцветовой палитрой компьютера для того, чтобы запущенные программы не отображалимонохромные изображения с цветовыми аберрациями.

Схема масштабирования и выделения позволяет уменьшитьцифровое изображение ( а в некоторых случаях – увеличить) как по оси Х так и пооси Y перед тем, как переслать его в компьютер. Выделение позволяет выбратьинтересующий участок изображения и не учитывать все оставшиеся данные.Управление размером и выделение нужной части изображения уменьшает время обработкии передачи информации. Это необходимо для приложений, которые критичны ковремени, когда требуется обработать много объектов, например, изображение лицлюдей на проходной, номеров машин на оживленной автотрассе.

Взаимодействие с шиной PCI

Блок взаимодействия с шиной PCI, которая имеет разрядность32 бита и является стандартным внутренним интерфейсом для большинствасовременных компьютеров. При работе с видеоприложениями для управления большимобъемом данных и обеспечения наибольшей из возможных полосы пропускания обычнотребуется технология bus master, которая позволяет передавать данные соскоростью до 132 Мб/с. После того, как данные пересланы в системную память, онимогут быть обработаны и проанализированы.

Управление камерой

Блок управления генерирует сигналы, необходимые длянастройки и контроля работы камеры, с которой снимается изображение. Сигналымогут содержать информацию о горизонтальной и вертикальной синхронизации,частоте обновления изображения или команду о сбросе текущих настроек. Такимобразом, этот блок позволяет устанавливать такие параметры камеры, которыетребуются для различных приложений.

Цифровой ввод/вывод

Блок цифрового ввода/вывода позволяет контроллеруввода/вывода обмениваться данными с внешними устройствами, используя транзисторно-транзисторнуюлогику (Transistor-Transistor Logic – TTL). В большинстве случаев, задачиуправления промышленными процессами требуют именно данного типа совместимости.Платы оцифровки, которые имеют блок цифрового ввода/вывода, экономят затраты и силы,которые в противном случае были бы потрачены на покупку, инсталляцию,программирование и подсоединение отдельного контроллера цифрового ввода/вывода.

Аспекты работы контроллеров оцифровкивидеоизображения

Входное сопротивление канала.

Некорректное значение входного сопротивления можетпривести к отражению сигнала, что приведет к искажению входящей видеоинформации(ее дублированию на экране). Чтобы такого не произошло, нужно убедиться, чтовходной импеданс составляет 75 Ом. Это значение совпадает с выходнымсопротивлением видеоисточников, и поэтому не будет являться причиной появлениядефектов изображения.

Фильтрование входящего сигнала

Фильтры цветности, которые используются в монохромныхграбберах для удаления цветовой составляющей из видеосигнала, позволяютпроизвести качественный прием и более точный анализ информации. Однако, еслиданные фильтры спроектированы неверно, они удалят и дополнительную информацию,которая необходима для получения детализированного изображения. Поэтому, нужноудостовериться, что плата оснащена высококачественными фильтрами, которые несужают полосу пропускания и удаляют только цветовую информацию.

Уровень вносимых ошибок

Если блоки приема и конверсии сделаны с ошибками, то онивносят помехи, сильно искажающие видеоданные. Самыми важными являются нехарактеристики вносимого платой шума: суммарная нелинейность исреднеквадратическое отклонение, которые измеряются в единицах, называющихсяlsb (Least Significant Bit — младший значимый разряд). Lsb характеризуетточность цифрового представления серых тонов. Суммарная нелинейностьхарактеризует отклонение серого цвета, полученного контроллером, от серогоцвета исходного изображения, а среднеквадратичное отклонение – помехи, вносимыесхемами платы. Чем меньше величины обеих характеристик, тем выше качествоработы контроллера. Если они не превышают 0,5 lsb, то это значит, что данныйграббер является превосходным инструментом для оцифровки изображения.

Время отклика и точность оцифровки

При конверсии входящих видеоданных контроллеры оцифровкидолжны синхронизировать свои тактовые импульсы с импульсами входящеговидеосигнала. Величина, которая характеризует несогласованность схемыхронометража с тактированием потока данных, называется временным сдвигом иобычно измеряется в наносекундах. Наличие несогласованности приводит кнеправильному выстраиванию горизонтальных линий (и, следовательно, к неверномупозиционированию пикселей), что в свою очередь нарушает целостность всегоизображения. Неточность расположения пикселей приводит к неточным результатамизмерений. Чем больше временной сдвиг, тем больше искажения. Увысококачественных грабберов он составляет плюс-минус 4 нс. Максимум (2,5 нс. всреднем).

Соотношение сторон пикселя

У разных видов кодировок сигнала соотношение длины пикселяк его высоте может различаться. Так, в формате RS-170 стороны соотносятся, как4:3. Отношение сторон пикселя тесно связано с процессом обработки изображения.У многих контроллеров оцифровки, работающих с частотой 60 Гц, это соотношениеравно 5:4, тогда у большинства грабберов, работающих с частотой 50 Гц, оноравно 3:2. Остальные платы захвата видеоизображения позволяют задаватьотношение сторон пикселя программным путем. В том случае, когда картинкапринимается и отображается с одинаковым соотношением сторон пикселя, оно неиграет большой роли, форма объектов не искажается, квадраты остаютсяквадратами, а окружности – окружностями. Соотношение сторон пикселя следуетпринять во внимание при выполнении некоторых специальных операций, таких какопределение площади участка изображения путем подсчета элементов, егосоставляющих, или изгиб выбранной области картинки. Кроме того, отношение длиныи высоты пикселя важно, когда конечное изображение должно удовлетворятьграфическим стандартам, поэтому, если приложение требует точного“попиксельного” измерения, следует убедиться, что графические элементыизображения являются квадратными (имеют соотношение сторон 1:1).

Сжатие видеоданных

При записи изображения обычно используется по 8 бит (1байт) для представления 256 уровней яркости красного, зеленого и синего цветов(RGB). Таким образом, для хранения одного элемента изображения (пиксела)требуется 3 байта памяти. Стандартный видеокадр формата 352Х288 пикселовтребует 304128 байтов, а изображение на экране монитора даже при разрешении640Х480 занимает почти целый мегабайт.

Использование классических алгоритмов сжатия «безпотерь», таких как RLE (кодирование длин серий) или LZW (метод Зива — Лемпела — Уэлча), не решает проблемы, поскольку предельные для них коэффициентысжатия (2-3 в случае черно-белых полутоновых или 1,5-2 для RGB изображений)совершенно недостаточны для большинства приложений.  Коэффициент сжатия,достигаемый при использовании любого метода, зависит от характера изображения.Например одноцветный фон в любом случае сожмется лучше полного мелких деталейизображения.

Полноцветные 24-битовые изображения можно сжать путемсинтеза изображения с искусственной палитрой и применения кодирования длинсерий в сочетании со статистическим кодированием, но при этом максимальныйкоэффициент сжатия будет не более 3-5 относительно исходного изображения,причем основное сжатие произойдет за счет перехода от RGB к 256-цветномуизображению с искусственной палитрой, причем искажения, возникающие при такомпереходе, необратимы, и уже это обстоятельство не позволяет считать такойспособ сжатия неискажающим.

Большинство современных методов сжатия как неподвижных,так и видеоизображений, обеспечивающих сжатие в десятки, а иногда в сотни раз,предполагает некоторые потери, то есть восстановленное изображение не совпадаетв точности с исходным. Потери эти связаны с отказом от передачи или некоторого«загрубления» тех компонентов изображения, чувствительность кточности воспроизведения которых у человеческого глаза невелика. Рассмотрим этона конкретных примерах.

Как было сказано выше, при записи изображений традиционноиспользуется RGB-представление, когда на каждую цветовую составляющуюприходится по одному байту. Альтернативный подход состоит в переходе от RGB- кYCrCb-представлению:

Y=0,299*R+0,587*G+0,114*B

Cb=(B-Y)/0,866/2+128

Cr=(R-Y)/0,701/2+128

Чувствительность человеческого глаза к яркостномуY-компоненту и цветностным компонентам Cb и Cr неодинакова, поэтому вполнедопустимым представляется выполнение этого преобразования с прореживанием(интерливингом) Cb- и Cr-компонентов, когда для группы из четырех соседнихпикселов (2Х2) вычисляются Y-компоненты, а Cb и Cr используются общие (схема4:1:1). Более того, пре- и постфильтрация в плоскостях Cb и Cr позволяетиспользовать прореживание по схеме 16:1:1 без сколько-нибудь значительнойпотери качества.

Схема 4:1:1

Y=0,299*8+0,587*8+0,114*8=7,856 Бит

Cb=Y/4=1,964 Бит

Cr= Y/4=1,964 Бит

Y+Cr+Cb=11,784 Бит

Расчет показал, что схема 4:1:1 позволяет сократитьвыходной поток вдвое.

Схема 16:1:1

Y=0,299*8+0,587*8+0,114*8=7,856 Бит

Cb=Y/16=0,491 Бит

Cr= Y/16=0,491 Бит

Y+Cr+Cb=8,838 Бит

Схема 16:1:1 позволяет сократить выходной поток в 2,71раза.

В основе ставших уже классическими стандартов сжатия JPEG(для статических изображений) и MPEG (для видеоданных), так же как и всравнительно новых методах сжатия на основе Wavelet-преобразования, лежитпереход от пространственного представления изображения к спектральному. Вслучае JPEG/MPEG для такого перехода используется дискретноекосинус-преобразование (ДКП) на блоках 8Х8, в случае Wavelet — системафильтров, примененных к изображению. На рисунке приведен фрагмент некоего блока(матрицы) пикселов

/>

размером 8Х8 (разделенный по диагонали черно-белыйквадрат). Применение к пиксельной матрице ДКП дает матрицу из 64 коэффициентовили спектральных составляющих. Нулевой коэффициент представляет собой среднююяркость исходного блока, поэтому, отбрасывая при восстановлении коэффициенты с1 по 63, мы получим просто серый квадрат (в верхнем ряду в центре). Добавлениепервого коэффициента позволяет достаточно грубо описать распределение яркостейв исходном блоке по горизонтали (вверху справа).

Внизу слева и в центре приведены результаты восстановленияисходного блока с использованием коэффициентов соответственно 6 и 15. Очевидно,что число ненулевых спектральных составляющих тем выше, чем больше мелкихдеталей содержалось в исходном блоке. Эксперименты показывают, что на типичныхполутоновых изображениях более половины всех блоков 8Х8 могут быть описаныменее чем 20 спектральными составляющими.

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

Квадрат в нижнем ряду справа иллюстрирует реконструкциюисходного блока 8Х8 при использовании матрицы квантования, обеспечивающейприблизительно восьмикратное сжатие типичного полутонового изображения.

Достижение высоких степеней сжатия (порядка сотен) прииспользовании методов, основанных на ДПК, невозможно, поскольку минимальнымкодируемым в них остается стандартный блок 8Х8. Использование блоков большегоразмера возможно например на блоках 16Х16, но практическая реализация такихсхем сопряжена с серьезными вычислительными затратами. При неумеренномповышении степени сжатия изображение становится все более«оквадраченым».

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

Общую схему сжатия на основе Wavelet-преобразования можноописать так. Исходное изображение (естественно, после преобразования RGB — YCrCb) фильтруется с применением низкочастотного и высокочастотного фильтров построкам и столбцам с последующим прореживанием, так что вместо одного изображенияразмером 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 ивысокочастотного по столбцам [hg] или высокочастотного по строкам инизкочастотного по столбцам [gh] дает значительно более «бедную»картинку, и совсем уж малоинформативным оказывается изображение [gg], полученноес использованием высокочастотного фильтра как по горизонтали, так и повертикали. Дальнейшая судьба этих изображений (саббэндов) неодинакова. Саббэнды[hg] и [gh] обычно квантуются и после применения статистического кодированияпопадают непосредственно в выходной поток. Саббэнд [gg] чаще всего простоигнорируется, а вот [hh] ждет та же судьба, что и исходное изображение. Дляизображений «экранного» размера число уровней фильтрации составляетобычно 4-6.

Максимально достижимые коэффициенты сжатия прииспользовании Wavelet-преобразования зависят от размеров исходного изображения,и при приемлемых искажениях на экранном разрешении можно говорить о50-70-кратном сжатии.

Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям

Fast Ethernet

У технологии Fast Ethernet есть несколько ключевыхсвойств, которые определяют области и ситуации ее эффективного применения. Кэтим свойствам относятся:

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

Высокая скорость передачи данных — 100 Mб/c;

Возможность работать на всех основных типах современнойкабельной проводки — UTP Category 5, UTP Category 3, STP Type 1, многомодовомоптоволокне.

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 разработкистандарта на новую технологию, которая обобщила бы достижения отдельныхкомпаний в области Ethernet-преемственного высокоскоростного стандарта. Новаятехнология получила название Fast Ethernet.

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

/>

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

Метод доступа к среде CSMA/CD

Подуровни LLC и MAC в стандарте Fast Ethernet непретерпели изменений.

Подуровень LLC обеспечивает интерфейс протокола Ethernet спротоколами вышележащих уровней, например, с IP или IPX. Кадр LLC, изображенныйна рисунке, вкладывается в кадр MAC, и позволяет за счет полей DSAP и SSAPидентифицировать адрес сервисов назначения и источника соответственно.Например, при вложении в кадр LLC пакета IPX, значения как DSAP, так и SSAPдолжны быть равны Е0. Поле управления кадра LLC позволяет реализовать процедурыобмена данными трех типов.

Процедура типа 1 определяет обмен данными безпредварительного установления соединения и без повторной передачи кадров вслучае обнаружения ошибочной ситуации.

Процедура типа 2 определяет режим обмена с установлениемсоединений, нумерацией кадров, управлением потоком кадров и повторной передачейошибочных кадров.

Процедура типа 3 определяет режим передачи данных безустановления соединения, но с получением подтверждения о доставкеинформационного кадра адресату.

/>

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

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

Подуровень управления доступом к средеMedia Access Control (MAC)

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

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

MAC-подуровень каждого узла сети получает от физическогоуровня информацию о состоянии разделяемой среды. Если она свободна, и уMAC-подуровня имеется кадр для передачи, то он передает его через физическийуровень в сеть. Физический уровень одновременно с побитной передачей кадраследит 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 специальнаяпоследовательность из 32 бит (так называемая jam-последовательность), котораядолжна помочь однозначно распознать коллизию всеми узлами сети.

После фиксации коллизии MAC-подуровень делает случайнуюпаузу, а затем вновь пытается передать данный кадр. Случайный характер паузыуменьшает вероятность одновременной попытки захвата разделяемой средынесколькими узлами при следующей попытке. Максимальное число попыток передачиодного кадра — 16, после чего MAC-подуровень оставляет данный кадр и начинаетпередачу следующего кадра, поступившего с LLC-подуровня.

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

Формат кадра

/>

Структура физического уровня и его связьс MAC-подуровнем

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

/>

Физический уровень состоит из трех подуровней:

Уровень согласования (reconciliation sublayer);

Независимый от среды интерфейс (Media IndependentInterface, MII);

Устройство физического уровня (Physical layer device,PHY).

Устройство физического уровня (PHY) обеспечиваеткодирование данных, поступающих от MAC-подуровня для передачи их по кабелюопределенного типа, синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также приеми декодирование данных в узле-приемнике.

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

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

/>

Передача данных через MII

MII использует 4-битные порции данных для параллельнойпередачи их между MAC и PHY. Канал передачи данных от MAC к PHY образован4-битной шиной данных, которая синхронизируется тактовым сигналом, генерируемымPHY.

Физический уровень 100Base-FX — многомодовое оптоволокно.

Физический уровень PHY ответственен за прием данных впараллельной форме от MAC-подуровня, трансляцию их в один (TX или FX) или трипоследовательных потока бит с возможностью побитной синхронизации и передачу ихчерез разъем на кабель. Аналогично, на приемном узле уровень PHY долженпринимать сигналы по кабелю, определять моменты синхронизации бит, извлекатьбиты из физических сигналов, преобразовывать их в параллельную форму ипередавать подуровню MAC.

/>

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

После преобразования 4-битовых порций MAC-кодов в5-битовые порции PHY их необходимо представить в виде оптических илиэлектрических сигналов в кабеле, соединяющем узлы сети. Спецификации PHY FX иPHY TX используют для этого различные методы физического кодирования — NRZI иMLT-3 соответственно. Эти же методы определены в стандарте FDDI для передачисигналов 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 можнобыло использовать для высокоскоростного Ethernet'а имеющуюся проводку на витойпаре категории 3. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того, чтобыможно было повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачипотоков бит по нескольким витым парам.

/>

ATM

Технология ATM сначала рассматривалась исключительно какспособ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использования в ЛВСпросто не принималась во внимание. Большинство широкополосных приложенийотличается взрывным характером трафика. Высокопроизводительные приложения типаЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активном состоянии ипрактически не используют сеть в остальное время. При этом система находится вактивном состоянии (обмен данными) достаточно малое время. Даже в тех случаях,когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционныетехнологии ЛВС все равно ее выделяют. Технология ATM позволяет решить этупроблему, Вместо выделения специальных сетевых ресурсов для каждого соединениясети с коммутацией пакетов выделяют ресурсы по запросам (сеансовые соединения).Для передачи пакетов по сетям ATM от источника к месту назначения источникдолжен сначала установить соединение с получателем. При использовании другихтехнологий передачи данных, таких как Ethernet и Token Ring, соединение междуисточником и получателем не устанавливается — пакеты с соответствующей адреснойинформацией просто помещаются в среду передачи, а концентраторы, коммутаторыили маршрутизаторы находят получателя и доставляют ему пакеты.

Идея сети ATM очень проста: данные передаются по сетинебольшими пакетами фиксированного размера, называемыми ячейками (cells), онидолжны вводиться в форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помощью функцийадаптации. Сети ATM состоят из коммутаторов, соединенных транковыми каналами ATM.Краевые коммутаторы, к которым подключаются пользовательские устройства,обеспечивают функции адаптации, если ATM не используется вплоть допользовательских 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 данныхи передают его устройству-получателю.

/>

Ячейки имеют дваважных преимущества:

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

Ячейки имеют одинаковую длину: их заголовки всегданаходятся на одном и том же месте. В результате коммутатор автоматическиобнаруживает 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 времяожидания, но достаточно велик, чтобы минимизировать издержки. Время ожидания(latency) — это интервал между тем моментом, когда устройство запросило доступк среде передачи (кабелю), и тем, когда оно получило этот доступ. Сеть, покоторой передается восприимчивый к задержкам трафик (например, звук или видео),должна обеспечивать минимальное время ожидания.

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

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

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

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

Пусть два устройства передают в сеть ATM данные, срочностьдоставки которых различается (например, голос и трафик ЛВС). Сначала каждый изотправителей делит передаваемые данные на ячейки (53 байта). Даже после того,как данные от одного из отправителей будут приниматься в сеть, они могут чередоватьсяс более срочной информацией. Чередование может осуществляться на уровне целыхячеек и малые размеры последних обеспечивают в любом случае непродолжительнуюзадержку. такое решение позволяет передавать срочный трафик практически беззадержек, приостанавливая на это время передачу некритичной к задержкаминформации. В результате ATM может обеспечивать эффективную передачу всех типовтрафика.

Даже при чередовании и приоритизации ячеек в сетях ATMмогут наступать ситуации насыщения пропускной способности. Для сохраненияминимальной задержки даже в таких случаях ATM может отбрасывать отдельныеячейки при насыщении. Реализация стратегии отбрасывания ячеек зависит отпроизводителя оборудования ATM, но в общем случае обычно отбрасываются ячейки снизким приоритетом (например, данные) для которых достаточно просто повторитьпередачу без потери информации. Коммутаторы ATM с расширенными функциями могутпри отбрасывании ячеек, являющихся частью большого пакета, обеспечитьотбрасывание и оставшихся ячеек из этого пакета — такой подход позволяетдополнительно снизить уровень насыщения и избавиться от излишнего объемаповторной передачи.

Из вышесказанного следует что сети с установлениемсоединения гарантируют определенное качество сервиса (Quality of Service — QoS),т.е. некоторый уровень сервиса, который сеть может обеспечить. QoS включает всебя такие факторы, как допустимое количество потерянных пакетов и допустимоеизменение промежутка между ячейками. В результате сети с установлениемсоединения могут использоваться для передачи различных видов трафика — звука,видео и данных — через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети сустановлением соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращатьперегрузку сети («заторы»), поскольку коммутаторы могут простосбрасывать 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 которымони подключены, устанавливают соединение. При установлении соединениякоммутаторы определяют оптимальный маршрут для передачи данных — традиционноэта функция выполняется маршрутизаторами. Когда соединение установлено,коммутаторы начинают функционировать как мосты, просто пересылая пакеты. Однакотакие коммутаторы отличаются от мостов одним важным аспектом: если мостыотправляют пакеты по всем достижимым адресам, то коммутаторы пересылают ячейкитолько следующему узлу заранее выбранного маршрута. В сети ATM каждоеустройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутатора, которыйне является устройством совместного доступа. Отсюда следует что отпадаетнеобходимость арбитража для определения того, какое из этих устройств имеетдоступ к коммутатору.

Архитектура ATM

Модель ATM, в соответствии с определением состоит из трехуровней:

физического;

уровня ATM;

уровня адаптации ATM.

Физический уровень

Стандарты для физического уровня устанавливают, какимобразом биты должны проходить через среду передачи. Точнее говоря, стандартыATM 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 скоростямиможет работать ATM при каждом типе кабеля. Изначально была установлена скорость45 Мбит/с и более высокие. Однако реализация ATM со скоростью 45 Мбит/сприменяется главным образом провайдерами услуг WAN. Другие же компании чащевсего используют ATM со скоростью 25 или 155 Мбит/с.

Хотя ATM Forum первоначально не принял реализацию ATM соскоростью 25 Мбит/с, отдельные производители стали ее сторонниками, посколькутакое оборудование дешевле в производстве и установке, чем работающее на другихскоростях. Только 25-мегабитная ATM может работать на неэкранированной витойпаре (UTP) категории 3, а также на UTP более высокой категории и оптоволоконномкабеле. Вследствие того что оборудование для 25-мегабитной ATM относительнонедорого, 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 беспроводныхинфракрасных лазерных каналах. 622-мегабитная ATM работает только наоптоволоконном кабеле и может использоваться в локальных сетях (хотяоборудование, работающее с такой скоростью, реализовано еще недостаточношироко).

Уровень ATM

Стандарты для канального уровня описывают, каким образомустройства могут совместно использовать среду передачи и гарантировать надежноефизическое соединение. Стандарты для уровня ATM регламентируют передачусигналов, 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 посылатьячейку уровню адаптации ATM. Эти стандарты также определяют, каким образомнужно устанавливать соединение с таким качеством сервиса (QoS), котороезапрашивает ATM-устройство или конечная станция.

Стандарты установления соединения для уровня ATMопределяют виртуальные каналы и виртуальные пути. Виртуальный канал ATM — этосоединение между двумя конечными станциями ATM, которое устанавливается навремя их взаимодействия. Виртуальный канал является двунаправленным; этоозначает, что после установления соединения каждая конечная станция может какпосылать пакеты другой станции, так и получать их от нее.

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

  адрес порта, из которого приходят ячейки;

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

Адресные таблицы также определяют, какие VCI и VPIкоммутатор 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 virtualcircuits — SVC);

интеллектуальные постоянные виртуальные каналы (smartpermanent virtual circuits — SPVC).

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

PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и всекоммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC длянего резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечнымстанциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.

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

SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для негостандарты передачи сигналов уровня ATM определяют, как конечная станция должнаустанавливать, поддерживать и сбрасывать соединение. Эти стандарты также регламентируютиспользование конечной станцией при установлении соединения параметров QoS изуровня адаптации ATM.

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

PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, в которойиспользуются SVC, должна тратить время на установление соединений, а PVCустанавливаются предварительно, поэтому могут обеспечить более высокуюпроизводительность. Кроме того, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, таккак провайдер ATM-услуг или сетевой администратор может выбирать путь, покоторому будут передаваться ячейки.

Однако и SVC имеют ряд преимуществ перед PVC.

Могут имитировать сети без установления соединений.

Используют полосу пропускания, только когда этонеобходимо.

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

SVC обеспечивают отказоустойчивость(когда выходит из строякоммутатор, находящийся на пути соединения, другие коммутаторы выбираютальтернативный путь).

Стандарты установления соединения для уровня ATM такжеопределяют виртуальные пути (virtual path). В то время как виртуальный канал — это соединение, установленное между двумя конечными станциями на время ихвзаимодействия, виртуальный путь — это путь между двумя коммутаторами, которыйсуществует постоянно, независимо от того, установлено ли соединение. Другимисловами, виртуальный путь — это «запомненный» путь, по которомупроходит весь трафик от одного коммутатора к другому.

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

Уровень адаптации ATM и качество сервиса

В модели ATM стандарты для уровня адаптации ATM выполняюттри функции:

определяют, как форматируются пакеты;

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

·    предотвращают «заторы».

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

Уровень адаптации ATM определяет также четыре категориисервиса:

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 кзадержкам трафика, такого как аудио- и видеоинформация, при котором данныепередаются с постоянной скоростью и требуют малого времени ожидания. CBRгарантирует самый высокий уровень качества сервиса, но использует полосупропускания 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 дляразличных типов трафика: VBR реального времени (Real-time VBR — RT-VBR) требуетжесткой синхронизации между ячейками и поддерживает восприимчивый к задержкамтрафик, такой как уплотненная речь и видео. VBR нереального времени(Non-real-time VBR — NRT-VBR) не нуждается в жесткой синхронизации междуячейками и поддерживает допускающий задержки трафик, такой как трансляциякадров (frame relay),VBR не резервирует полосу пропускания.

UBR применяется для трафика типа TCP/IP, который допускаетзадержки. Подобно VBR, UBR не резервирует дополнительной полосы пропускания длявиртуального канала. Однако поскольку UBR не гарантирует качества сервиса, всильно загруженных сетях UBR-трафик теряет большое число ячеек и имеет многоповторных передач.

Подобно UBR, ABR используется для передачи трафика,который допускает задержки, и дает возможность многократно использоватьвиртуальные каналы. Однако если UBR не резервирует полосы пропускания и непредотвращает потерь ячеек, то ABR обеспечивает для соединения допустимыезначения ширины полосы пропускания и коэффициента потерь.

Перед установлением соединения конечная станциязапрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть ATM устанавливаетсоединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS. Например, есликонечная станция запросила соединение CBR для передачи видеоинформации, сетьATM резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафикаи QoS для обеспечения допустимых значений скорости передачи, коэффициентапотерь ячеек, задержки и изменения задержки.

Сеть ATM использует параметры QoS и для защиты трафика, т.е. предотвращения перегрузки сети. Сеть «следит» за тем, чтобы установленныесоединения не превышали максимальной ширины полосы пропускания, которая им былапредоставлена. Если соединение начинает ее превышать, сеть отказываетсяпередавать ячейки. Кроме того, сеть ATM определяет, какие ячейки можноотбросить в случае ее переполнения.Способность ATM обеспечивать для приложенийразличные уровни QoS считается одним из достоинств данной технологии.

Способы передачи информации

1. Голос, данные и видео преобразуются в ячейки ATM в сетиоператора с использованием функций адаптации ATM. Оператор будет реализоватьвсе функции доступа и передачи, а для каждого устройства потребуется отдельнаялиния доступа в сеть ATM.

/>

Преобразование в ATM осуществляется оператором

2. ЛВС, голосовые и видео-устройства подключаются клокальному коммутатору ATM для преобразования трафика в ячейки. Для доступа всеть оператора используется одна линия, передающая все потоки трафикаодновременно (как виртуальные устройства). Сеть оператора обеспечиваетмаршрутизацию трафика. Такое решение более экономично и может использоватьсядля организации «частных сетей ATM» для пользователей, которые имеютдоступ к ATM-сервису или хотят создать свою распределенную сеть на базе ATM.Отметим, что находящийся в сети пользователя коммутатор ATM может принадлежатьоператору и находиться у него на обслуживании.

/>

Преобразование в ATM осуществляется упользователя

3. Устройства оборудуются собственными интерфейсами ATM.Одно устройство доступа позволяет объединить весь пользовательский трафик водном транке, связанном с сетью оператора. В этом случае на сторонепользователя устанавливается принадлежащее ему оборудование ATM, которое можноиспользовать для организации магистралей ЛВС или подключения настольныхстанций.

/>

Сеть на базе ATM

ISDN

Понятие ISDN расшифровывается как цифровая сеть с интеграциейуслуг (Integrated Services Digital Network). Концепция ISDN была разработана в70-х годах компанией Bellcore. Благодаря ISDN различные устройства типателефонов, компьютеров, факс-аппаратов могут одновременно передавать ипринимать цифровые сигналы после установления коммутируемого соединения сабонентом на противоположном конце. Таким образом, ISDN позволяет сделать всесоединение между конечными узлами (а не только между АТС) цифровым.

ISDN — это цифровая, а не аналоговая сеть, т. е. напряжениеимеет несколько дискретных уровней, а не является прямым аналогом колебанийакустического давления, и как следует из названия, она обеспечиваетинтегрированное обслуживание, иначе говоря, позволяет передавать голос, данныевидео по одной сети.

Обычная телефонная линия представляет собой однунеэкранированную пару медных проводов. Обычно эта линия называется абонентскимшлейфом. АТС — это точки, куда сходятся все абонентские линии. Находящийся тамтелефонный коммутатор позволяет связаться с вызываемым абонентом. В принципе туже самую абонентскую линию при определенных условиях можно использовать и дляISDN.

Вообще-то, абонентские линии имеют недостаточную ширинуполосы, так как они предназначаются для передачи аналоговых сигналов в полосе3,1 кГц (от 300 до 3400 Гц). Кроме того, характеристики нагружающейиндукционной катушки таковы, что потери в указанном диапазоне минимальны, норезко возрастают при частоте свыше 3400 Гц. Что нарушает фазовые и амплитудныехарактеристики сигнала ISDN, поэтому получение ISDN возможно при следующихусловиях:

Изъятии нагружающих индукционных катушек (как правило, ониприменяются 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, илиB-channel) и одного канала данных. Каждый канал B является каналом для передачиголоса, 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 сигналовс пропускной способностью 16 Кбит/с. Один канал типа «D» обслуживает2 В-каналов и обеспечивает возможность быстрой генерации и сброса вызовов, атакже 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. Каки 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/сцентральной АТС.

Время установления связи составляет всего от 1 до 3секунд, благодаря тому что цифровая сигнализация по каналу D исключаетмедленный процесс генерации и декодирования тональных сигналов, а такженеобходимость согласования параметров связи модемами. Кроме того, канал D можетиспользоваться не только для передачи сигнальной информации, но и для передачи данныхтелеметрии, электронной почты и т. п.

SS7 — система Общей канальной сигнализации номер 7. Онабыла разработана и стандартизована CCITT (или ITU) для увеличения возможностейпо интеграции речи и данных, эффективного использования в телефонии компьютерныхсистем, быстрой установки соединений и качественной маршрутизации вызовов,использования единых информационных баз данных, интеграции и полнойсовместимости различных видов связи (телефония, сотовая связь, передача данных)вне зависимости от страны или региона и, в итоге, получения качественно новогоуровня сервиса. SS7 охватывает три нижних уровня семиуровневой моделиинформационных сетей ISO и состоит из двух подсистем: Message Transfer Part(MTP) отвечает за передачу сообщений сигнализации, осуществляет функцииобнаружения и исправления ошибок и ряд дополнительных функций; UP (User Part) — подсистема более высокого уровня — отвечает за поддержку пользователя ивключает в себя часть ISUP (Integrated Services User Part), отвечающую заISDN-сети, часть TUP (Telephone User Part), отвечающую за телефонию, и ряддругих.

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. Специализированныетерминалы 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 изчетырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN черезтерминальный адаптер, фактически терминальные адаптеры заменяют собой модем…Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либоплатой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройств, то онподключает к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например,EIA232, V.24 или V.35). Примерами TE2 могут служить обычные аналоговыетелефоны, ASCII-терминалы и компьютеры с последовательным портом RS-232.

Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной запределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства завершенияработы сети, устройства завершения работы сети служит для подключениячетырехпроводной проводки в помещении заказчика к обычной двухпроводнойабонентской линии.

/>

NT1 устанавливается оператором связи в помещении заказчика(в отличие от США, в Европе NT1 является, как правило, собственностью операторасвязи) и связывает его с коммутатором ISDN на центральной АТС по витой паре, покоторой ранее подключался обычный телефон. NT1 имеет разъем для пассивной шины.К этой шине заказчик может подсоединить до восьми ISDN-телефонов, терминалов идругих устройств аналогично тому, как подобные устройства подключаются клокальной сети.

NT2 — фактически УАТС — позволяет обеспечить реальныйинтерфейс для телефонов, терминалов и другого оборудования. Как правило, NT2используется с PRI, а не с BRI. NT2 выполняет функции протоколов второго итретьего уровня, а также функции концентрации. Однако NT2 может выполнять лишьчасть или вообще не выполнять протокольные функции; в последнем случае онявляется «прозрачным».

Кроме того, комбинированное устройство NT1/2 осуществляетфункции и NT1 и NT2.

Оконечное оборудование сети NT1

Ввиду его важности в данном разделе NT1 рассматриваетсяподробнее. Оконечное оборудование сети NT1 обеспечивает интерфейс между двумяпроводами витой пары со стороны телефонной компании и четырьмя проводами витойпары со стороны терминального оборудования конечного пользователя, т. е. оносуществляет подключение внутренней шины S к внешнему интерфейсу U. Внутренняяшина S представляет собой четырехпарный кабель (с 8-контактными модульнымиразъемами). Она используется для подключения, а также в некоторых ситуациях дляэлектрического питания.

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

Опорные точки ISDN

Опорные точки или точки доступа представляют собойинтерфейсы между различными функциональными устройствами ISDN. Основнымиопорными точками являются R, S, T, U.

Опорная точка R обеспечивает интерфейс между терминалом итерминальным адаптером. Стандарт на точку R отсутствует, и разрабатывать его непредполагается, так как в принципе терминальный адаптер должен быть частьютерминала ISDN.

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

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

Опорная точка U обеспечивает интерфейс между NT1 впомещении заказчика (абонентском пункте) и NT1 на центральной АТС (узлекоммутации) по абонентской линии. Стандарт на интерфейс U полностью неопределен, общие рекомендации имеются только относительно скорости передачи.

Достоинства ISDN

Преодолевают порог56 Кбит/с для скорости обмена даннымимежду компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперироватьодновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, итаким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала.С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPPбазовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установлениясвязи, для линий ISDN меньше в несколько раз.

До ISDN каждому устройству была необходима отдельнаятелефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например,отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора исистемы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можнокомбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единыйинтерфейс для всех источников.

Вместо отправки вызова по основному каналу абонента вслучае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельномувнешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на ужеустановленные соединения, с другой — установление связи происходит оченьбыстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонноеоборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправитьзвонок.

Мобильные технологии

Я считаю, что передача данных с помощью мобильныхтехнологий на сегодняшний день является одной из самых перспективных, и естьнеобходимость поподробнее остановится на передаче картинки с видеокамеры припомощи мобильного телефона. Данный вопрос становится актуальным, когда естьпотребность наблюдать за объектом, находящимся на большом расстоянии и нетвозможности использовать обычную компьютерную или телефонную сеть для просмотракартинки с видеокамеры.

Итак, здесь имеются две возможности:

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

Вторая — прямое соединение с другим мобильным телефоном,который также подключен к компьютеру, и передача видеоизображениянепосредственно 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 SMSсообщений.

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

Мобильный телефон. Сложившаяся практика вынуждает покупатьтелефон у того, кто предоставляет услуги связи. В Москве это БИЛАЙН и МТС. Упервого телефоны дешевле, и для передачи данных надо заводить отдельный номер.Правда, учитывая низкий стартовый взнос, это будет примерно то же самое, что иза один номер у МТС. С 13 сентября МТС позволяет пользоваться одним номером дляпередачи голоса и данных. Для передачи данных через телефон необходимоподключить 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 томуже можно быть уверенным, что последовательный порт есть на любом ПК.

Програмное обеспечение. Требуется специальное ПО, котороебы позволило наладить связь между компьютером и мобильным телефоном, иметьвозможность настройки командами, приходящих с мобильного телефона, должна бытьреализована функция дозвона и выхода в Internet.

Далее раскрыт принцип функционирования протоколовмобильной связи.

GSM — Global System for Mobile Communications

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

Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействиедруг с другом.

/>

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

Центральной системой сети является NSS (Network andSwitching Subsystem — подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющейфункции процессора называется MSC (Mobile services Switching Center — центркоммутации). MSC в сети может быть и не один, например, на момент написаниядиплома московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производстваAlcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных длябиллинговой системы, управляет многими процедурами.

Следующими компонентами сети, также входящими в NSS, я быназвал 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 срассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерахпользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся вышеIMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, т.е.телефонный номер).

В отличие от HLR, который в системе один, VLR`ов можетбыть и несколько — каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатсяданные об абонентах, которые находятся на его территории (причем обслуживаютсяне только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети роумроуминга). Кактолько пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о немкопируется в новый VLR, а из старого удаляется. Еще раз обращаю вниманиечитателя на принципиальное отличие HLR от VLR: в первом расположена информацияобо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором — данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. ВHLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который сним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужойсети).

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.  Идентификацияномера вызывающего абонента.

11.  Графикработы.

12.  Оповещениевызываемого абонента.

13.  Контрольсигнализации при соединении абонентов.

14.  Характеристикизакрытой группы пользователей.

15.  Льготызакрытой группы пользователей.

16.  Запрещенныеисходящие вызовы в закрытой группе пользователей.

17.  Максимальноеколичество абонентов.

18.  Используемыепароли.

19.  Классприоритета доступа.

20.  Полныйсостав временных данных, хранимых в HLR.

21.  Параметрыидентификации и шифрования.

22.  Временныйномер мобильного абонента.

23.  Адресреестра перемещения, в котором находится абонент.

24.  Зоныперемещения подвижной станции.

25.  Номерсоты при эстафетной передаче.

26.  Регистрационныйстатус.

27.  Таймеротсутствия ответа.

28.  Состависпользуемых в данный момент паролей.

29.  Активностьсвязи.

30.  Полныйсостав временных данных, хранимых в VLR.

31.  Временныйномер мобильного абонента.

32.  Идентификаторыобласти расположения абонента (LAI).

33.  Указанияпо использованию основных служб.

34.  Номерсоты при эстафетной передаче.

35.  Параметрыидентификации и шифрования.

NSS содержит еще два компонента — AuC (AuthenticationCenter — центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register — реестридентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установленияподлинности абонента, а второй, отвечает за допуск к эксплуатации в сети толькоразрешенных сотовых телефонов.

Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовойсети, является BSS (Base Station Subsystem — подсистема базовых станций. BSSсостоит из нескольких частей BSC (Base Station Controller — контроллер базовыхстанций), а также BTS (Base Transceiver Station — базовая станция). Базовыестанции можно наблюдать повсюду — фактически это просто приемно-передающиеустройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей. Каждый BSCконтролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов,уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, ацелое множество (базовых станций же вообще сотни). Одна BTS — одна«сота», ячейка. Для упрощения функционирования системы и сниженияслужебного трафика, BTS объединяют в группы — домены, получившие название LA(Location Area — области расположения). Каждой LA соответствует свой кодLAI(Location Area Identity). Один VLR может контролировать несколько LA. Иименно LAI помещается в VLR для задания местоположения мобильного абонента. Вслучае необходимости именно в соответствующей LA будет произведен поискабонента. При перемещении абонента из одной соты в другую в пределах одной LAперерегистрация и изменение записей в VLR/HLR не производится, но стоит ему(абоненту) попасть на территорию другой LA, как начнется взаимодействиетелефона с сетью. При смене LA код старой области стирается из VLR и заменяетсяновым LAI, если же следующий LA контролируется другим VLR, то произойдет сменаVLR и обновление записи в HLR. Здесь есть одна проблема, слишком мелкие LAприведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастаниютрафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батареймобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимостисоединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим вLA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации иперегрузке внутренних каналов сети.

Далее рассмотрим алгоритм handover`ра (такое названиеполучила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговорапо мобильному телефону вследствие ряда причин (удаление «трубки» отбазовой станции, многолучевая интерференция, перемещение абонента в зону такназываемой тени и т.п.) мощность и качество сигнала может ухудшиться. В этомслучае произойдет переключение на канал (может быть, другой BTS) с лучшимкачеством сигнала без прерывания текущего соединения. Handover`ы приняторазделять на четыре типа:

Смена каналов в пределах одной базовойстанции

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

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

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

В общем случае, проведение handover`а — задача MSC. Но вдвух первых случаях, называемых внутренними handover`ами, чтобы снизитьнагрузку на коммутатор и служебные линии связи, процесс смены каналовуправляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.

Во время разговора мобильный телефон постоянноконтролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), закоторыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основанииэтих измерений выбираются шесть лучших каналов, данные о которых постоянно (нереже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможногопереключения. Существуют две основные схемы handover`а:

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

«Энергосберегающий режим» (Power budget). Приэтом мощность передатчика мобильного телефона остается неизменной, а в случаеухудшения качества меняется канал связи (handover).

Маршрутизация вызовов.( абонент находитсяв зоне действия гостевой сети)

/>

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

Прошло немногим более двух десятилетий с момента появленияпервых мобильных телефонов, но мобильная связь уже подверглась существеннымизменениям. Cистемы первого поколения, основанные на аналоговом принципе,использовались исключительно для телефонной связи и лишь впоследствииобзавелись некоторыми базовыми сервисами. Cистемы второго поколения такназывфаемые 2G, включая стандарт GSM, предоставляют улучшенное качествопередачи и защиту сигнала, дополнительные сервисы, низкоскоростную передачуданных, и для систем GSM — автоматическую службу т.н. роуминга для удобствапередвижения абонента по разным странам и континентам. Однако использованиеданног стандарта было практически невозможно для передачи видео изображения,так как не обеспечивались нормальные скорости при передачи данных, поэтомувскоре после появления второго поколения мобильных систем, началисьприготовления к проектированию стандартов мобильной связи следующего поколения.

Технология третьего поколения (3G) обеспечиваетвысококачественную передачу речи, изображений (скорость предположительно будетдостигать 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 самоевремя 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: 1885-2025МГЦ, и 2110-2200 МГЦ для дальнейшего развития 3G, в частности для спутниковойчасти 3G выделены диапазоны 1980-2010 и 2170-2200 МГЦ соответственно.

GPRS — General Packet Radio System

GPRS — одна из важнейших технологий в переходном периодеот систем второго поколения к 3G. GPRS часто упоминается как GSM-IP (GSMInternet Protocol), так как это — технология, предлагающая абоненту GSM прямойдоступ к провайдеру Internet со скоростью до 115 Кбит/с. Еще однойотличительной особенностью GPRS от систем старого поколения является то, чтоGPRS позволяет абоненту иметь постоянную связь с ISP и пребывать в такназываемом режиме online. Новая система потребует введения нового принципаоплаты: Ваша плата будет зависеть только от объема принятых/переданных данныхвне зависимости от времени использования радио канала.  К тому же, введениеGPRS будет способствовать более бережливому и рациональному распределениюрадиочастотного ресурса: «пакеты» данных предполагается передаватьодновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании несколькихканалов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. Итолько в паузах — голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными,так что скорость передачи информации определяется не только возможностямисетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что вGPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком — и это основноекачественное отличие новой технологии от используемых ныне.

Построение GPRS сетей

Доработку GSM-сети для предоставления услугвысокоскоростной передачи данных GPRS можно условно разделить на две формы — программную и аппаратную. Если говорить о программном обеспечении, то ононуждается в замене или обновлении практически всюду — начиная с реестров HLR-VLRи заканчивая базовыми станциями BTS В частности, вводится режиммногопользовательского 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 телефонабонента).

/>

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит из двухосновных блоков — SGSN (Serving GPRS Support Node — узел поддержки GPRS) иGGPRS (Gateway GPRS Support Node — шлюзовой узел GPRS).

SGSN является центральным процессором GPRS сети. Внекотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC — коммутатора сети GSM. Онвыполняет 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 — вэтом случае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSNпроизводства компании Motorola имеет следующие характеристики:

каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов всекунду,

одновременно контролирует до 10000 находящихся onlineпользователей.

Всего же в системе может быть до 18 SGSN Motorola.

Назначение GGSN следующее — грубо говоря, это шлюз междусотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешнимиинформационными магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другимиGPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, являетсяроутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичнымифункциями GGSN является адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, атакже отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в томчисле тарификация услуг).

Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данныепередаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS TunnelingProtocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU(Packet Control Unit — устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется сконтроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данныхнепосредственно от BSC к SGSN. При ориентации системы на мобильный Интернетвозможно добавление специального узла — IGSN (Internet GPRS Support Node — узелподдержки Интернет).

Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция,так же как и в обычном случае передачи голоса, должна зарегистрироваться всистеме. Как уже было сказано, регистрацией (а, точнее,«прикреплением» (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN. Вслучае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности запрашиваемойуслуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR в SGSN) абонентувыдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity — временный номермобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный TMSI, которыйназначается мобильному телефону для передачи голоса (кстати, если абонентскийтерминал относится к классу А, то ему при регистрации выделяется как TMSI, таки P-TMSI).

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

IDLE (неработающий). Телефон отключен или находится внезоны действия сети. Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобныхабонентов.

STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован(прикреплен) в GPRS-системе, но уже долгое время (определяемое специальнымтаймером) не работает с передачей данных. Местоположение STANDBY-абонентовизвестно 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 всистеме и находится в активной работе. Координаты телефонов, находящихся врежиме READY, известны системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты.

EDGE — Enhanced Data GSM Environment.

EDGE — заключительная ступень на пути к 3G. Она позволитоператорам GSM предлагать абонентам мультимедиа сервисы при 384 Кбит/с.Полагают, что операторы GSM смогут предоставлять услуги EDGE за относительнонизкую цену, поскольку это потребует всего лишь небольших изменений впрограммном обеспечении и оборудовании операторов. Система будет использовать TDMAинтерфейс (Time Division Multiple Access) и типичный для GSM шаг 200 КГЦ.

Глава 2

Программа управления камерами предназначена длянепосредственного 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 объектуправления. Субъект управления — оператор системы безопасности. Объектамиуправления являются поворотный механизм камеры и трансфокаторы. Поворотныймеханизм отвечает за повороты камеры в вертикальной и горизонтальнойплоскостях, вверх и влево, вверх и вправо, вниз и вправо, вниз и влево.Трансфокаторы отвечают за управлением зумированием и фокусировкой.

Схема функционирования.

/>

В качестве протокола для управления камерами выбранRS-232, который связывает компьютер (с соответствующим программнымобеспечением) и преобразователь интерфейсов. Протокол RS-422 предназначен дляпередачи управляющих воздействий на контроллер поворотных механизмов камер итрансфокаторов.

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

Технические характеристики RS- протоколов

Протоколы RS-232 и RS-422 являются дуплекснымипротоколами, применение дуплексного протокола позволяет принимать и передаватьинформацию одновременно, то есть оба оконечных устройства могут бытьприемниками и передатчиками одновременно.

Важное отличие протоколаRS-232 состоит в том, что они используют небалансный сигнал, в то время какRS-422 использует балансный. Небалансный сигнал передается понесбалансированной линии, которая представляет собой «землю» и одиночныйсигнальный провод. Балансный сигнал передается по сбалансированной линии, вкотором присутствуют «земля» и пара проводов, разница напряжений между которымииспользуется для приема и передачи сигнала. Сбалансированный сигнал передаетсябыстрее и дальше, чем несбалансированный.

Ниже в таблице приведены технические характеристикипротоколов 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 разводкеразъемов.

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 экранированнуювитую пару, экран в качестве сигнальной «земли», земля не используется дляопределения логического состояния линии, при этом сигнал уровня RS-422 являетсяпарафазным. Стандарт на RS-422 предусматривает 32 пары передатчик/приемник. Наданный момент возможности протокола RS-422 расширены, теперь он поддерживает от128 до 255 устройств на одной линии. Протокол RS-422 предусматриваетиспользование четырехжильной экранированной витой пары, при этом получаетсяполный дуплекс. В таком случае необходимо, чтобы одно из устройств былосконфигурировано как ведущее, а остальные как ведомые. Тогда все ведомыеустройства общаются только с ведущим устройством, и никогда не передают ничегонапрямую друг другу.

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

Принцип взаимодействия протоколаRS-232 ипреобразователя интерфейсов

Программа управлениякамерами вырабатывает управляющие сигналы, в зависимости от данных поступившихот оператора системы видеонаблюдения, по протоколу (RS-232) соответствующиебиты кода команды передаются на преобразователь интерфейсов.

Преобразователь интерфейсов

Идея интерфейсногопреобразователя состоит в том, чтобы со стороны управляющего компьютера, припередаче данных, преобразовать сигнал уровня RS-232 в сигнал уровняТранзисторно-Транзисторной Логики (ТТЛ) или Комплиментарных полупроводников соструктурой металл – оксид – полупроводник (КМОП), а затем в парафазный сигнал,соответствующий передающей среде RS-422. При обратной передаче, парафазныйсигнал преобразуется в уровень ТТЛ, а затем в сигнал соответствующий интерфейсуRS-232.

Контроллер поворотного механизма камеры и трансфокатора.

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

Контроллер — восьмиразрядное устройство, тоесть за каждый такт, вырабатываемый своим генератором частот, контроллер можетобработать восемь бит информации, из которых четыре бита должно идти на кодкоманды и еще четыре — на код адреса камеры. Таким образом, используя этотконтроллер интерфейсов, можно закодировать до шестнадцати команд и управлятьшестнадцатью камерами. Контроллер обрабатывает первые четыре бита, как кодадреса камеры, вторые четыре бита, как код команды.

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

Другая задача контроллера- это следить за положением камеры во время поворота и за положением ееобъектива. При достижении камерой или объективом крайнего положения контроллерперестает подавать соответствующие управляющие воздействия на свои выходы.

Ниже приведены командыуправления камерами, которые программа выставляет на шину RS-232 согласнодействиям оператора системы видеонаблюдения. Помимо команд управления на шинунеобходимо 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 висходное положение)                                                                          1000

Фокус (плюс)                                   1001

Фокус (минус)                                 1010

Zoom (плюс)                                     1011

Zoom (минус)                                   1100

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

Авто                                                  1110

(Автоматическое вращение Вправо-влево)

STOP-Авто                                       1111

Предустановки

Предустановка, заранее предусмотренная оператором системыбезопасности, — последовательность движения камеры с возможностью настройкифокуса 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

/>

Пояснения к схеме

Запуск программы

Программы для вводакоманд управления камерами должна запускаться в следующих случаях:

1.    Запускмакроса программы непосредственно в блоке видеорегистрации выборомсоответствующего пункта.

2.    Запускпрограммы в блоке видеорегистрации нажатием клавиши, которой в исходном кодеблока отведена данная функция (быстрая клавиша).

3.    Запускпрограммы при активизации джойстика в блоке видеорегистрации. Активизацияджойстика возможна при его правильном подключении, правильной настройке инажатии соответствующей клавиши в меню команд блока видеорегистрации.

4.    Запускпрограммы из меню задач операционной системы отдельно от блока видеорегистрациидля ее самостоятельной работы или отладки программистом.

Выбор камеры

Выбор камеры операторомсистемы видеонаблюдения заключается в выборе одной или нескольких камер, споследующим объединением их в группу, из списка активных камер.

Выбор камеры зависит отоперативной ситуации на охраняемом объекте или изображения, которое требуетсяполучить в данный момент времени.

Камера занята?

Два оператора одновременно не могут управлять одной и тойже камерой. Поэтому при выборе занятой камеры (используется другим операторомсистемы видеонаблюдения) последует сообщение о том, что она занята, с просьбойвыбрать другую камеру. При наличии списка всех активных камер занятые исвободные обозначаются разным цветом.

Выбор метода управления

Управление возможно сиспользованием джойстика, мыши, или выбором соответствующих предустановок.Невозможно одновременное управление камерой при помощи комбинации перечисленныхвыше способов.

Выбор метода управления осуществляется следующим способом:

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

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

Нажатие клавиши F3 – активизацияменю предустановок, дальнейшее управление возможно только путем заданиясоответствующих предустановок.

Свернуть окно управление

Данная операция связана сотсутствием необходимости дальнейшего использования окна управления камерамипри выборе джойстика в качестве инструмента управления, в этом случае окноминимизируется и может быть восстановлено нажатием соответствующей клавиши.

Выбор плоскости управления

После выбора пункта управления с помощью мыши необходимовыбрать плоскость, в которой камера будет передвигаться, это сделано дляпредотвращения 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 соответствующихпредустановок из меню предустановок, которое активизируется после выборасоответствующего метода управления.

Окончание работы

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

Нажатие клавиши END приведет кзавершению работы программы телеметрии с джойстиком, при этом все команды ссистемной шины будут сняты, камера станет доступной для использования другимиоператорами, окно ввода команд программы телеметрии будет восстановлено.

Нажатие клавиши CTRL приведет кзавершению работы программы телеметрии с манипулятором типа «мышь» все командыс системной шины также будут сняты, используемая камера или группа камер станетдоступной.

Нажатие клавиши ENTER приведет кзавершению работы программы телеметрии в режиме управления камерами при помощипредустановок. Управляющие сигналы будут сняты с шины, используемые при этомкамеры, станут доступными.

Окончание работы с программой управления камерамиосуществляется нажатием кнопки выход. При этом все управляющие команды будутсняты с шины, программа будет выгружена из памяти компьютера.

Глава3

В настоящее время на рынке цифровых видеорегистраторов и устройствпередачи видеоизображения по компьютерным сетям наблюдается настоящий бум.Многие пользователи стали серьезно рассматривать цифровые системы как реальнуюальтернативу 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 обусловилипоявление на рынке значительного числа всевозможных цифровых систем,различающихся как по качеству и функциональным возможностям, так и постоимости.

Многие государственныеорганизации и частные коммерческие фирмы захотели защитить свою собственностьподобными средствами. И здесь многими компаниями была допущена серьезная ошибка- системы приобретались непродуманно, без консультации специалистов.

Не было учтено, что длянормального функционирования системы охранного видеонаблюдения на объекте, и воизбежание недоразумений связанных с тем, что система не выполняет возложенныхна нее функций, хотя затраченные средства оказались непомерно высоки,необходимо было грамотно и тщательно подойти к оценке и выбору системы перед еезакупкой и инсталляцией.

Именно в этом случаевстала необходимость анализа состояния рынка систем цифрового видеонаблюдения иразработки четкого алгоритма выбора этих систем, по требованиям и предпочтениямзаказчика.

Данный алгоритм включаетв себя набор действий, следовать которым необходимо для правильного выборасистемы цифрового видеонаблюдения.

Алгоритм выбора системы видеонаблюдения

/>

Описание алгоритма

Определение области использования системы

Приступая к непосредственному выбору системы, необходимоопределить ее область применения. Это связано с тем, что разные заказчикипредъявляют к системам, ее возможностям и техническим параметрам различныетребования. В дальнейшем при выборе системы эти критерии будут необходимы дляопределения весовых коэффициентов.

Мною было выделено три области применения системвидеонаблюдения:

Military — система используется силовыми структурами. Привыборе 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 факторамипри 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 областиприменения необходимо выбрать технические параметры, которыми должны обладатьоцениваемые системы. При выборе данных параметров необходимо воспользоватьсярекламными проспектами, рассылаемыми фирмами производителями, спецлитературой,всевозможными журналами, которые работают в этой области.

Стандарт цветности. Вид сигнала, несущего видеоинформации. Всовременных системах видеонаблюдения используются два стандарта NTSC и PAL внекоторых системах возможно использование двух сигналов вместе.

Разрешение — число пикселей в картинке, полученной свидеокамеры 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. Подробнееознакомится с каждым методом возможно в обзорном материале в разделе сжатиевидеоданных.

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

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

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

РС выходы. Выходы для подключения стандартного монитора.

Выход телеметри. Возможность подключения к системевидеонаблюдения спецоборудования для дистанционного управления видеокамерами.

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

Параллельный порт. Наличие и количество на одномвидеосервере параллельных портов LPT для подключенияспецвидеопринтера.

Устройство хранения. Проинсталлированный на видеосервереноситель информации.

ISDN. Указывается наличие или возможность использования пожеланию заказчика ISDN оборудования, для объединенияразличных узлов системы в единую компьютерную сеть. Подробнее ознакомится стехнологиями ISDN сетей можно в обзорном материале вразделе Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютернымсетям.

PSTN. Указывается наличие или возможность использования пожеланию заказчика PSTN оборудования, для объединенияразличных узлов системы в единую компьютерную сеть.

ETHERNET. Указывается наличие или возможность использованияпо желанию заказчика ETHERNET оборудования, дляобъединения различных узлов системы в единую компьютерную сеть. Подробнееознакомится с технологиями ETHERNET сетей можно вобзорном материале в разделе Протоколы передачи видеосигнала по высокоскоростным компьютерным сетям.

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

Спецклавиатура. Наличиеспецклавиатуры позволяет оператору или администратору системы безопасностигибко настраивать и управлять процессом наблюдения за объектом. Спецклавиатураможет отсутствовать, тогда система действует по заранее разработанномуалгоритму, оператор системы видеонаблюдения является лишь стороннимнаблюдателем процесса ее функционирования.

Манипулятор. Устройство удаленного управления камерами. Вкачестве манипулятора может выступать «мышь», джойстик, или другие специальныеприспособления.

Скорость оцифровки. Количество кадров, которое способнообработать одно устройство видеозахвата за секунду. Общее количество кадров,обрабатываемое одним видеосервером зависит от количества проинсталлированныхплат видеозахвата (максимум четыре платы) и от количества камер подключенных кодной плате оцифровки видеосигнала. Подробнее ознакомится с принципамифункционирования плат видеозахвата можно в обзорном материале в разделеобработка сигнала.

Индивидуальные настройки по камере. Возможность гибконастраивать 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 событиюследующей за ним.

Обнаружитель активности.Алгоритм обработки видеосигнала, который позволяет распознать перемещающийсяобъект и выдать сигнал тревоги. Данный алгоритм может быть реализован какпрограммно, так и аппаратно.

Откат видеограмм. Возможность записи и последующеговоспроизведения информации, полученной за несколько секунд до срабатываниясигнала тревоги.

Протокол тревожных событий. Все события, произошедшие наобъекте, 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 которомфиксируются все действия оператора системы видеонаблюденния, связанные с егоответными действиями на любой запрос системы, также фиксируются действияадминистратора по настройке параметров системы видеонаблюдения.

Поиск информации в журнале. Поиск возможен по следующимпараметрам:

1.   По номеру камеры.

2.   По дате.

3.   По времени.

Архив. Параметропределяет вид и количество носителей информации проинсталлированных на серверерезервного копирования. Сервер резервного копирования предназначен длядолгосрочного хранения видеоинформации.

Скорость передачи.Имеется в виду скорость передачи данных по высокоскоростной сети, используемойдля конкретной системы. Для большинства систем, представленных на российскомрынке наиболее распространенным является стек протоколов FastEthernet, скорость передачи для него составляет 100Мбит/сек.

Цифровое увеличениекадра. Возможность масштабирования и выделения позволяет уменьшить цифровоеизображение, а в некоторых случаях увеличить его как по оси Х так и по оси Yперед тем как вывести на экран.

Полиэкран. Просмотризображения с нескольких камер одновременно на одном компьютерном мониторе.

Одновременное наблюдениетекущих и записанных данных.

Режим просмотра. Режимыпросмотра записанной видеоинформации.

1.    Стопкадр.

2.    фильм,вперед, назад.

3.    покадровыйпросмотр.

Поиск записи. Возможностьорганизации поиска записей в журнале тревожных событий. Поиск ведется последующим атрибутам:

1.    Пономеру камеры.

2.    Подате.

3.    Повремени.

4.    Пособытию, вызвавшему искомую запись.

Разграничение прав. Вцелях безопасности и дабы не допустить к управлению или настройке системывидеонаблюдения посторонних лиц, система имеет список авторизованныхпользователей, каждый пользователь имеет свой пароль и права.

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

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

Разбиение параметров на группы.

Разбиение всех параметровна группы связано с возможностью оценки системы не только в целом, но и поопределенной группе параметров.

Выделены следующие пятьпринципиальных группы параметров:

Видео:

1.    Стандартцветности.

2.    Разрешение.

3.    Методсжатия.

4.    Объемкадра.

5.    Входы.

Выходы:

1.   Аналоговыевыходы

2.   Сквозныевыходы

3.   РС выходы

4.   Выходтелеметрии

Интерфейсы:

1.    Последовательныйпорт

2.    Параллельныйпорт

3.    Устройствохранения

4.   PSTN

5.   ISDN

6.   Ethernet(TCP/IP)

7.   Тревожныевходы

8.   Тревожныевыходы

9.   Спецклавиатура

10.  Манипулятор

Запись:

1.   Скорость оцифровки.

2.    Индивидуальныенастройки по камере.

3.    Обнаружительактивности.

4.   Откат видеограмм.

5.   Протокол тревожных событий.

6.   Протокол действий персонала.

7.    Поискинформации в журнале.

8.    Архив.

Воспроизведение:

1.    Скоростьпередачи.

2.    Цифровоеувеличение кадра.

3.    Полиэкран.

4.    Одновременноенаблюдение текущих и записанных данных.

5.    Режимпросмотра.

6.    Поискзаписи.

7.    Разграничениеправ.

Выбор систем удовлетворяющих выбранным параметрам,

определение этих параметров.

Из имеющихся на российском рынке фирм, производящихцифровые системы видеонаблюдения, было выбрано восемь компаний. Техническиепараметры 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

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

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

одель

Цербер

Видео

Стандарт цветности PAL, NTSC Разрешение 768х288 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 25кадров/с Индивидуальные настройки покамере Яркость/контастность/цветность, степень компресси, 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, запись по тревоге, по расписанию, с комбинированием всех режимов 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

Видео-Икс

Видео

Стандарт цветности PAL, NTSC Разрешение 768х576 Метод сжатия Wavelet Объем кадра 7кБ-30кБ Входы (BNC, 1B, 750OM) 8,16,32

Выходы

Аналоговые выходы 1 Сквозные выходы 16 РС выход 1(SVGA) 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 8,16 Тревожные выходы 1-тригерный Спецклавиатура есть Манипулятор есть

Запись

Скорость оцифровки 25кадров/с Индивидуальные настройки покамере Яркость/контастность/цветность, степень компресси, 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, запись по тревоге, по расписанию, с комбинированием всех режимов Протокол тревожных событий есть Протокол действий персонала есть Поиск информации вжурнале По номеру камеры, по дате, по времени Архив

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 3 уровня: Администратор, супервайзер, оператор

Выделены основные технические параметры систем ведущихмировых производителей.

Все системы были оценены по каждому параметру.

Разработана база данных «VIDEO» в системе управлениябазами данных Microsoft Acces2000.

База данных «VIDEO» позволяет систематизировать имеющиесяданные по системам цифрового видеонаблюдения, автоматически оценивать систему,по баллам, проставленным к каждому параметру, с учетом поправочных весовыхкоэффициентов, выводить сведения по системе в общем в виде отчетов, в базеорганизован поиск по каждому из параметров системы, имеется возможностьдобавлять новые записи.

Главная форма представляет собой окно разделенное нанесколько частей, каждая часть это группа технических характеристик.

Имеются кнопки:

Выполнить. Открытие формы с результатами поиска.

Добавить запись Редактирование базы данных, добавление иудаление записей.

Закрыть форму закрытие данной формы.

Главная форма.

/>

Организация поиска

Поиск записей в базе данных «VIDEO» осуществляетсяследующим образом.

Проведем поискзаписей в группе ВИДЕО по стандарту цветности (в современных системахвидеонаблюдения используется два стандарта цветности видеосигнала PAL и NTSC).Если не вводить никакой информации в поле стандарт цветности и нажать кнопкувыполнить будут выведены все записи базы данных «VIDEO» касающиеся группыВИДЕО.

/>

            Введем в поле стандарт цветности информациюPAL нажмем Выполнить имеем:

/>            />

Введем в поле стандарт цветности информациюNTSC нажмемВыполнить имеем:

/>            />

При двойном нажатии левой клавиши мыши на любой из записейоткрывается отчет по системе в целом.

/>

В отчете приведены основные параметры системы, и оценкацелесообразности использования данной системы в различных областях человеческойдеятельности. Отчет можно вывести на печать.

Military — система используется военными организациями.

VIP – система используется на особоважных объектах(Ядерные, химические, денежные хранилища)

SOHO – система используется в офисах, маленькихпредприятиях и т.д.

При наведениикурсора на запись и нажатии на любую клавишу, открывается отчет, содержащийинформацию, о целесообразности использования данной системы по данной группетехнических параметров.

/>

Для добавления новой записи в базу данных «VIDEO»необходимо нажать клавишу Добавит запись после чего откроется форма длядобавления записи.

/>

После заполнения всех полей (иначе будет выведеносообщение об ошибке) и нажатии кнопки ДОБАВИТЬ ЗАПИСЬ, новая запись будетдобавлена в базу данных «VIDEO».

Заключение

Проблемы обеспечения безопасности объектов постоянновозникают в наше неспокойное время, когда объекты постоянно усложняются,насыщаются сложной техникой, инженерными системами. Вместе с тем, к сожалению,продолжается рост криминализации общества, становится глобальной проблематерроризма. Все это и в последующем приводить к необходимости совершенствованиясистем интегрированной безопасности. Будут продолжать совершенствоватьсясистемы, обеспечивающие безопасность объектов, в том числе и революционнымитемпами развивается цифровое телевидение.

В настоящее время стоит вопрос о создании нового уровняинтеграции ранее созданных на объектах систем безопасности, в том числесоздание кризисных информационных центров. Это требует объединения в некоторыхслучаях, систем безопасности различных объектов.

Рассмотренные в данной дипломной работе системы цифровоготелевидения и средства обработки и передачи информации уже сейчас позволяет безособых капитальных затрат наращивать систему, интегрировать ее в общиеинформационные системы в том числе и с системами обычного телевидения,обрабатывать и передавать сигнал на любые расстояния и использовать этуинформацию в интеллектуальных системах, которые способны самостоятельнопринимать оптимальные решения по обеспечению безопасности объектов.