Проектирование сетей IP видеонаблюдения

Компьютерные сети и сети видеонаблюдения
должны быть независимы и физически разделены
2. При проектировании сетей видеонаблюдения необходимо стремиться к максимальной производительности
3. Необходимо обеспечить избыточную надёжность и расширяемость
Правила проектирования

Шаги проектирования
Шаг1 Определение требований и приоритетов (частота кадров монито- ринга, частота кадров записи, разрешение, полоса пропускания ...)
Шаг2 Проверка «узких мест» всей системы в соответствии с
требованиями
Шаг3 Определение оптимальных моделей из числа камер и
рекордеров
Шаг4 Конфигурирование параметров каждого устройства в
соответствии с требованиями

Рекомендованные параметры для проектирования системы

Компромисс
Частота
кадров
Скорость
передачи
Качество
изображения
Фиксированная
частота
кадров 30ips
Рекомендуемая
скорость
передачи
Качество
Изображения
Нормальное
далее
Подход к решению
Multicast
2Mbps
Установка рекомендованной скорости передачи
Использование некоторых рекомендуемых параметров с фиксацией остальных.
Использование IP multicast для превышения ограничения кол-ва пользователей для каждого i-Pro устройства.

Рекомендуемая скорость передачи
Критерий:
Качество изображения: Нормальное (Constant Bit Rate) или аналогичное (Frame Rate Priority)
Скорость передачи: Минимальная скорость передачи потока с полной частотой кадров (Примечание: Частота кадров может уменьшаться для быстрых изменений изображения, таких как быстрое PTZ)
Рекомендуемая скорость передачи для H.264 / MPEG-4

Пиковая скорость / Средняя скорость
Пиковая скорость: используется для расчета полосы пропускания сети
Средняя скорость: используется для расчета емкости записи

Upstream + Downstream
200 Mbps или меньше
(по среднему значению)
NW производительность (WJ-ND400)
Upstream (от Камер)
128 Mbps или меньше
(по среднему значению)
и

Поток Видео
Поток Аудио
VMD Мета-данные
Поток Видео
Поток Аудио
VMD Мета-данные
Поток на запись:
96 или меньше
Макс. число входов:
Мак. число камер: 64 или меньше
(Поток Видео) + (VMD мета-данные) + (Поток Аудио) : 96 или меньше
Макс. число камер:
64 или меньше
только Видео (VGA,2Mbps):
64 Камеры
Видео + VMD: 48 Камер
(96 / 2 = 48)
Видео+VMD+Аудио: 32 Камеры
(96 / 3 = 32)
NW производительность (WJ-ND400)

H.264: 4Mbps
Регистрация камер (Камера+ND400)
H.264: 4Mbps
w/ Audio
H.264: 4Mbps
w/ VMD
H.264: 4Mbps
w/ Audio + VMD
H.264: 1.5Mbps
(или MPEG4: 2Mbps)
H.264: 1.5Mbps
w/ Audio
H.264: 1.5Mbps
w/ VMD
H.264: 1.5Mbps
w/ Audio + VMD
SXVGA
VGA

Методы записи

Локальная и Централизованная запись
Cam
Cam
Cam
NWDR
PC
Cam
Cam
Cam
NWDR
SW
Cam
Cam
Cam
NWDR
PC
Cam
Cam
Cam
NWDR
Локальная запись
Централизованная запись
SW
SW
SW
SW
SW
Надежность благодаря распределенной записи.
Уменьшение сетевого траффика между
камерами и центром видеонаблюдения.
Неоходимо 19" стойка для каждого местополо-
жения камер.
Исключение мест для инсталляции NDWR в
местоположении камер
Необходима сеть с большей пропускной
способностью (полосой).

Управление монитором (Декодером) через GUI/Контроллер
Управление приоритетами пользователей
Управление тревогами
Управление Аналоговой/IP Гибридной системой
Мониторинг, Управление системой
Камера + Рекордер
Система с использованием ASM100, ASM10, GXD400
Серверная система с использованием ASC970, ASM970, GXD400
ASM100(GUI)
GXD400 + Монитор
Все устройства работают независимо
Для всей системы нет управления тревогами
ASC970
(Сервер)
ASM970(GUI)
CU950
(Контроллер)
GXD400 + Монитор
ИЛИ
GUI, Контроллер, Управление системой

H.264(1)：1.3M или VGA или QVGA
H.264(2)：VGA или QVGA
Низкое разрешение
Высокое разрешение
JPEG
NP502
ASM100
ASM100
ASM100
ASM100
Совместная работа NP502/NW502 и ASM100
Для избежания остановки декодирования в мультиэкранном режиме, ASM100 меняет различные потоки от NP502/NW502S автоматически.
Для включения этой функции, выберете “auto” в секции регистрации камеры в ПО администри-рования ASM100.
Примечание:
Поток 1 используется для Одиночного или Quad-экрана, а поток 2 для 9 экранов или 16 экранов по умолчанию. Разрешение может быть сконфигурировано в конфигурационном окне.
Граница может быть изменена конфигурированием XML файла.
Эта функция доступна только при непосредственной регистрации камер.

Характеристики декодирования GXD400
SXVGA
Up-scaling доступно
Down-scaling не поддерживается

Пример расчета, основанный на рекомендациях

Пример расчета
1 Этаж
2 Этаж
3 Этаж – 11Этаж

Выбор оборудования (1)
Использование Потока No.1 H.264 с разрешением SXVGA.
Использование Потока No.2 H.264 с разрешением VGA Resolution так как разрешение VGA подходит для 6-экранного отображения на мониторах
Использование мульти-клиентской системы ASM100 так как пользователям не нужно управление приоритетами.
Сценарий
Требования

Выбор оборудования (2)
Выбор центрального SW
Средняя скорость(*): 4+1.5=5.5Mbps
Пиковая скорость(*): 5.5*1.5=8.25Mbps
Определение скорости передачи
Общее число камер = 73
=> Выбираем рекомендуемый коммутатор Уровня 2.
Запись: SXVGA(4Mbps),
Режим приоритета частоты кадров
Live View: VGA(1.5Mbps),
Режим приоритета частоты кадров
Поток(1) : H.264 SXVGA(1.3M)
для записи
Поток(2) : H.264 VGA
для Live View

Расчет емкости HDD
Емкость HDD
Используем калькулятор расчета емкости HDD
ND400 : 3 шт
HDE400 : 3 шт
HDD(1TB) : 49 шт
ND400
ND400
ND400
HDE400
HDE400
HDE400
1TB*9
1TB*9
1TB*9
1TB*9
1TB*9
1TB*4

Пример топологии сети
C2960G-24TC-L
C2960-24PC-L
(CISCO)
Камеры 1 Этажа x13
ND400 x 3
ASM100
ASM100
GXD400
GXD400
Центр видеонаблюдения

Проктирование i-Pro систем для систем Среднего и Большого объема

Цель и основная идея проектирования
Цель
Эта глава помогает системным инженерам проетировать i-Pro систему. Конфигурации в этом документе помогут реализовать высококачественную сеть, уменьшить стоимость и сократить время передачи.
Основная идея проектирования
Размер системы: средняя система до 256 камер, котрая подходит для большей части i-Pro систем.
Сетевые настройки: предполагается внутренняя сеть (LAN).
Все примеры сетевых настроек протестированы в отделе системного тестирования на заводе PSS в Йокогаме (Япония).

Ограничение 1:
Макс. № клиентов
Ограничение 2:
Сетевой Видео выход
Необходимо отметить 2 ограничения для i-Pro камер и кодеров при проектировании сети.
Оба ограничения нужно учестьпри проектировании системы.
Проблемы при сетевом проектировании

Unicast
Multicast (Рекомендуется)
2Mbps
Коммутатор Layer2 : необходимо IGMP v2
Коммутатор Layer3 : необходимо PIM-SM
2Mbps x 4 = 8Mbps
Рекомендуется использование сети multicast в случае отображения видео на нескольких мониторах.
IP Multicast для эффективного проектирования сети

Рекомендации коммутаторов
Протестированные сетевые коммутаторы (Май 2010)
Коммутаторы для камер
Центральный коммутатор

C2960G-24TC-L
WJ-ND400
C2960-24PC-L
C2960-24PC-L
C2960-24PC-L
IP Камера x16
100BASE-TX
1000BASE-T
WV-ASM100
WJ-GXD400
WV-ASM100、WV-CU950
WV-ASM100、 WV-CU950
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
ASC970
C2960-24PC-L
Протестированная сетевая конфигурация (1)
WJ-GXD400
Кол-во камер: 1-128, ПК: 1-16 (Single VLAN)
Запись: H.264 Все кадры или только I-кадры
Коммутатор камер (L2)
Центральный коммутатор (L2)
IP Камера x16
IP Камера x16
IP Камера x16

C3560G-24TS-E
WJ-ND400
C2960-24PC-L
C2960-24PC-L
C2960-24PC-L
C2960-24PC-L
x8
C2960G-24TC-L (Объединяющий коммутатор)
100BASE-TX
1000BASE-T
WV-ASM100
WV-ASM100、WV-CU950
WV-ASM100、 WV-CU950
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
ASC970
WJ-GXD400
WJ-GXD400
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
WV-ASM100
Кол-во камер: 129-256, ПК: 1-16 (Multiple VLAN)
Запись: H.264 все кадры или только I-кадры
Коммутатор камер (L2)
Центральный коммутатор (L3)
VLAN 3
x8
VLAN 1
VLAN 2
IP Камера x16
IP Камера x16
IP Камера x16
IP Камера x16
Протестированная сетевая конфигурация (2)

100BASE-TX
1000BASE-T
Layer 2 Коммутатор
Layer 3 Коммутатор
Определения: SW Камер и Центральный SW

Требования для выбора коммутатора
Порты доступа
Порты доступа
Uplink
Порт
Порты доступа
(1) Порты
Uplink
Порт

Сууществует 2 типа сетевых коммутаторов ; Коммутаторы Уровня 2 (L2SW) и Коммутаторы Уровня 3 (L3SW). L3SW имеет несколько функций, недоступных в L2SW, такие как Routing, Multicast routing, Virtual LAN(VLAN) и т.д. Для организации более эффективного сетевого трафика.
Выбор L3SW рекомендуется для больших систем (129 камер и более)
VLAN 1
VLAN 2
Layer 2 SW
Layer 3 SW
Основные элементы выбора коммутатора
(2) Уровни коммутаторов
Uplink
Uplink
Uplink

Если используется более 128 подсоединенных камер, необходим Коммутатор Уровня 3 (L3SW) для разделения нескольких VLAN для более эффективного использования сети.
Больше 128 камер
VLAN 1
VLAN 2
Uplink
Uplink
Uplink
(3) Построение VLAN
23 камеры
До 128 камер
23 камеры
18 камер
До 128
камер
До 128
камер
SW Уровня 2 в качестве
Центрального коммутатора
Основные элементы выбора коммутатора
SW Уровня 3 в качестве
Центрального коммутатора

Camera Switch (L2)
100BASE-TX
1000BASE-T
Remarks
До 64 Камер
Layer 2 Switch
Layer 3 Switch
Center Switch(L2)
65 Камер или больше
Camera Switch (L2)
Center Switch(L3)
ПК может быть подсоединен и к SW Камер, и к Центральному SW
(4) Соединение с ПК
Основные элементы выбора коммутатора

Убедитесь, что общая мощность по портам PoE при использовании функции питания PoE для камер меньше суммарной мощности, потребляемой камерами.
Энергопотребление по PoE Камер i-Pro
Примеры допустимого потребления по PoE
(5) PoE
Основные элементы выбора коммутатора

Управление системой
Приложения

ПК (IE)
(IP адрес：192.168.0.100)
Передача JPEG
(1) Ввод 192.168.0.10 в адресную строку IE
(передача команды HTTP-CGI по IP 192.168.0.10)
(2) Камера отсылает JPEG изображения на IP 192.168.0.100 используя протокол HTTP/TCP
(2) Камера отсылает потоки H.264 или MPEG-4 по IP 192.168.0.100 используя протокол RTP (UDP)
Процедуры взаимодействия (Unicast)
Камера i-Pro
(IP адрес：192.168.0.10)
Передача H.264 / MPEG-4
Примечание: Другие устройства, как NWDRs, ASM100/10, GXD400 используют ту же процедуру.
(1) Ввод 192.168.0.10 в адресную строку IE
(передача команды HTTP-CGI по IP 192.168.0.10)
Камера i-Pro
(IP адрес：192.168.0.10)
ПК (IE)
(IP адрес：192.168.0.100)

Передача H.264/MPEG-4 используя IP multicast (JPEG не поддерживается)
Для активации передачи IP multicast ее необхо-димо сконфигурировать в меню через Web
(2) Камера отсылает потоки H.264 / MPEG-4 по IP 239.0.0.10 (групповой адрес IP multicast) используя протокол RTP
Процедуры взаимодействия (Multicast)
(3) ПК запрашивает Коммутатор для передачи данных, которые получены на IP 239.0.0.10 на свой unicast адрес
(4) Коммутатор передает данные, которые получил на 239.0.0.10 по IP 192.168.0.100
L3 Коммутатор
Камера i-Pro
Unicast IP адрес：
192.168.0.10
Multicast IP адрес:
239.0.0.10
(5) Когда Коммутатор получает подобную команду (3) от другого устройства, он КОПИРУЕТ те же данные в устройство.
(1) Ввод 192.168.0.10 в адресную строку IE
(передача команды HTTP-CGI по IP 192.168.0.10)
ПК (IE)
(IP адрес：192.168.0.100)

Макс. № камер для NVR
WJ-ND400
JPEG(VGA)
5ips x64кам, 15ips x21кам
H.264/MPEG-4(VGA)
30ips x64камеры
96ch：(Видео+VMD данные
+Аудио)
WJ-ND300A
JPEG(VGA)
5ips x32кам, 15ips x10кам
H.264/MPEG-4(VGA)
30ips x32камеры
WJ-ND200
JPEG(VGA)
5ips x16кам, 10ips x9кам
H.264/MPEG-4(VGA)
30ips x16кам
Сетевые характеристики устройств i-Pro
Макс. частота кадров передачи
WV-NP502/NW502S
(3Megapixel) 1.3M режим
JPEG только 1.3M режим: 30ips(SXVGA/VGA/QVGA)
H.264 только
30ips(SXVGA/VGA/QVGA)
MPEG-4 только
30ips(VGA/QVGA)
JPEG и H.264(2к)/MPEG-4(2к)
JPEG 10ips(SXVGA),15ips(VGA),15ips(QVGA)
H.264 30ips(SXVGA/VGA/QVGA)
MPEG-4 30ips(VGA/QVGA)
※Макс.скорость передачи:16Mbps
Захват изображения
Данные выше являются приблизительными, реальные данные могут отличаться в зависимости от сетевых условий
Макс. частота кадров на экран
WV-ASM100 (с камеры)
H.264
[Core i7-920]
[Core2Duo 2.66GHz]
(*1)В случае 16 окон, ASM100 не будет декодировать и показывать P-кадры (только режим I-кадров).
Мониторинг
Запись

Макс. № камер для NVR
WJ-ND400
JPEG(VGA)
5ips x64кам, 15ips x21кам
H.264/MPEG-4(VGA)
30ips x64камеры(2048kbps)
96ch：(Видео+VMD данные
+Аудио)
※В 3M режиме поддерживается только ND400
Сетевые характеристики устройств i-Pro
Макс. частота кадров передачи
WV-NP502/NW502S
(3Megapixel) 3M режим
JPEG только 3M режим: 5ips(3M),15ips(SXVGA/VGA)
H.264 только
15ips(SXVGA/VGA/QVGA)
MPEG-4 только
15ips(VGA/QVGA)
JPEG и H.264(2к)/MPEG-4(2к)
JPEG 1ips(3M),10ips(SXVGA),15ips(VGA) H.264 15ips(SXVGA/VGA/QVGA)
MPEG-4 15ips(VGA/QVGA)
※Макс.скорость передачи:16Mbps
Захват изображения
Данные выше являются приблизительными, реальные данные могут отличаться в зависимости от сетевых условий
Макс. частота кадров на экран
WV-ASM100 (с камеры)
H.264
[Core i7-920]
[Core2Duo 2.66GHz]
(*1)В случае 16 окон, ASM100 не будет декодировать и показывать P-кадры (только режим I-кадров).
Мониторинг
Запись