Характеристика беспроводных технологий

Беспроводная передача видео- и аудиоинформации приобретает все большую популярность в системах видеонаблюдения, т.к. зачастую проще организовать канал передачи данных, не используя проводные технологии. В городских условиях это наиболее актуально в связи со сложностью прокладки кабелей. Если есть необходимость передавать сигнал на дальние расстояния (до нескольких километров), беспроводное видеонаблюдение будет наиболее удачным, тем более, не нужно каждые 100-200 метров ставить усилители сигнала, как в случае с проводными системами.

Беспроводные сети в настоящее время более удобны по свои функциям:

· - Монтаж не требует временных затрат, легко развертываются, включая места, где проводные сети не могут находиться(водные объекты, пересеченную местность, удаленные места).

· - Стоимость беспроводной системы намного меньше, чем к примеру оптоволоконной.

· - Гибкое размещение камер и абонентских узлов. В случае необходимости перемещения камеры это не нанесет вреда сети.

· - Высокая пропускная способность беспроводных сетей составляет от 11 до 860 Мбит/с. Это позволяет передавать видеоизображение высокого разрешения в реальном времени, что необходимо для наблюдения.

GSM

Беспроводные GSM камеры серии применяются там, где невозможно использовать линии проводной связи и доступ по Wi-Fi.
Достаточно часто приходится использовать системы видеонаблюдения там, где пока нет никаких линий связи, даже телефона. Типичный пример таких систем – стройплощадки, автозаправочные станции (АЗС), удаленные промзоны, технологические объекты (трансформаторные и газовые подстанции).
     В этом случае единственный выход - GSM-видеокамера, которая передает видео по каналам сотовой связи по протоколам EDGE или GPRS.
При этом встает вопрос об экономии трафика, так его оплата осуществляется помегабайтно и трафик достаточно дорог.
Алгоритмы компрессии позволяют достигнуть оптимального качества передачи при меньшем потоке данных (до 40% экономии трафика по сравнению со стандартным форматом MPEG 4).
Средняя скорость передачи данных при разрешении CIF 352х288 и 1 кадре в секунду составляет около 40 кбит/с.

Wi-Fi

IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц.

В настоящее время IEEE 802.11 — самый распространённый стандарт, на котором построено большинство беспроводных локальных сетей. Благодаря высокой скорости передачи данных (до 10 Мбит/с), практически эквивалентной пропускной способности обычных проводных ЛВС Ethernet, а также ориентации на диапазон 2,4 ГГц, этот стандарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей. Поскольку оборудование, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.

Мощные средства шифрования трафика WEP (64/128), WPA, WPA2-AES позволяяют существенно повысить защищенность беспроводной сети. Повышенная выходная мощность позволяет подключать IP-камеры в радиусе до нескольких км при использовании направленных антенн. При отсутствии прямой видимости между отдельной камерой и точкой приема, но при наличии прямой видимости между камерами, видеопоток может передаваться по «по цепочке» камер, используя режим работы WDS.

Преимуществом Wi-Fi является возможность развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке.

 Недостатки Wi-Fi:

· Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения – в России требуется регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений.

· Высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.

· Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма).

· Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия.

· Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа.

· Уменьшение производительности сети во время непогоды.

· Перегрузка оборудования при передаче небольших пакетов данных из-за присоединения большого количества служебной информации.

WiMAX

Под аббревиатурой WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) понимается технология операторского класса, которая основана на семействе стандартов IEEE 802.16, разработанных международным институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).

Большинство беспроводных IP-систем видеонаблюдения в настоящее время работают в стандарте IEEE 802.11 ввиду эффективности стандарта на беспроводную связь Wi-Fi. Однако 802.11-решение обеспечивает ограниченную область охвата, делая его пригодным только для применения внутри помещений, например, для мониторинга при наблюдении за детьми и для выполнения функции видеонаблюдения на предприятиях малого бизнеса. Однако следует отметить, что Wi-Fi можно использовать и на улице, например, в прямой видимости от 11 2 м/54 Мбит/с до 500 м/6 Мбит/с. Для решения проблем безопасности некоторые поставщики используют свои беспроводные технические решения. Стоимость применяемого в этом случае оборудования высока, так как речь идет об использовании несерийных компонентов и сравнительно небольших объемах заказа.

В настоящее время появилось новое поколение беспроводных IP-систем видеонаблюдения. IEEE предложил для беспроводной мегаполисной цифровой сети (MAN) беспроводной стандарт 802.16, аналогичным которому является WiMAX.

Спецификация физического уровня WirelessMAN- OFDM является

наиболее интересной с точки зрения практической реализации. Она

базируется на технологии OFDM, что значительно расширяет возможности

оборудования, в частности, позволяет работать на относительно высоких

частотах в условиях отсутствия прямой видимости.

Важной особенностью физического уровня является возможность выбора ширины для полосы пропускания канала. Стандарт предусматривает выбор ширины полосы с шагом от 1,25 МГц до 20 МГц со множеством промежуточных вариантов, что позволяет более эффективно использовать радиочастотный спектр.

WiMAX поддерживает более высокую скорость передачи данных и действует на больших расстояниях, чем многие конкурирующие беспроводные технологии. Максимальная скорость передачи необработанных данных в стандарте WiMAX достигает 72 Мбит/с, что почти в 7 раз выше, чем при работе в стандарте IEEE 802.11 b, и на 50% -при работе в стандарте IEEE 802.11 a/g. Проводное исполнение обеспечивает скорость передачи данных 1 Мбит/с, на коаксиальном проводе- 10 Мбит/с, на витой паре - до 1000 Мбит/с. Расстояние, охватываемое WiMAX-сетью, составляет десятки километров; для сравнения - сеть Wi-Fi охватывает расстояние 100 м и сотни метров с понижением скорости.

Стандарт IEEE 802.16 (WiMAX) позволяет покрыть сигналом площадь радиусом до 11 километров, без прямой видимости.

Основанный на проверенной технологии OFDM (мультиплексирование с ортогональным разделением каналов), стандарт позволяет эффективнее, чем Wi-Fi, решать проблемы, связанные с невидимыми (Non-Line of Sight - NLOS) участками среды, в особенности 802.11 a/g. Такие участки, являющиеся главной причиной многоканальной среды, могут вызывать задержки сигнала, и в наружной среде сигналы обычно проходят большее расстояние, чем во внутренней. Кроме того, WiMAX использует алгоритм направления с целью обеспечения необходимого качества услуг (Quality of Service - QoS) для трафика, критичного по времени (голос и видео). WiMAX имеет также встроенные возможности кодирования передаваемых данных для предотвращения их прослушивания. В WiMAX используется стандарт кодирования данных (Data Encryption Standard - DES) и тройной DES - для кодирования ключа.

Кроме того, WiMAX использует алгоритм направления с целью обеспечения необходимого качества услуг (Quality of Service - QoS) для трафика, критичного по времени (голос и видео) WiMAX имеет также встроенные возможности кодирования передаваемых данных для предотвращения их прослушивания.

Дополнительной особенностью WiMAX является возможность применения Развитой Системы Шифрования (AES), которая используется в наиболее чувствительных к безопасности применениях.

Оборудование WiMAX, которое используется в сетях, позволяет достигать результатов, которые более чем в два раза превышают показатели широкополосных сетей беспроводного доступа предыдущего поколения. Данное отличие можно увидеть, сравнив реальную скорость передачи данных в расчете на один Гц ширины канала. Соответственно стандарту WiMAX, к параметрам спектральной маски, характеристикам избирательности приемника по соседним каналам, уровням, допустимым для внеполосного излучения и уровням, которые допускаются каждому виду модуляции для интерференции, предъявляются достаточно высокие требования. Таким образом, оборудование WiMAX имеет веские отличия от систем preWiMAX, потому как способно с наибольшей эффективностью работать, как широкополосные многоканальные системы распределительного типа, который имеет низкий уровень внутрисистемной интерференции и отвечает все поставленным нормам перед электромагнитной совместимостью.

Новые качества, предлагаемые технологией WiMAX, способствуют достижению исключительно высоких параметров и экономичности при построении беспроводных IP систем видеонаблюдения следующего поколения.

Развитие новых беспроводных технологий содействует внедрению рентабельных коммерческих беспроводных систем видеонаблюдения в тех областях, где традиционно применение таких систем считалось невозможным или непрактичным.

Справедливости ради надо отметить, что радиочастотным сетям на основе WiMAX (а в равной степени и другим сетям, в которых используется временной дуплекс) при их применении в сетях видеонаблюдения свойственны и недостатки. Сети видеонаблюдения можно отнести к классу сетей сбора видеоинформации. При этом количество информации, передаваемой в обратных каналах всегда значительно больше, чем в прямом канале, в котором передаются только команды управления параметрами передатчиков трансиверов, к которым подключены периферийные видеокамеры, и команды управления самими роботизированными видеокамерами. При малых размерах сети (малом количестве видеокамер) перекос трафика становится недопустимо большим. С этой точки зрения режим временного дуплекса, закрепленный стандартом WiMAX, оказывается неоправданным.

По своей сути WiMAX представляет технологию, позволяющую обеспечить доступ в интернет со скоростью сетей класса T1, с производительностью и покрытием, гораздо большим, нежели у современных сетей Wi-Fi.

Гибкость вариантов внедрения и экономическая эффективность делает такую технологию беспроводной связи идеальным средством доставки видеоизображения с большого числа территориально распределенных камер.