От чего зависит выбор способа передачи видеосигнала

При монтаже системы видеонаблюдения способ передачи сигнала можно выбрать. При этом следует принимать во внимание такие факторы, как:

• главные цели и задачи, которые формулирует заказчик;
• согласованная цена технологического решения;
• требуемая скорость передачи данных и величина трафика;
• разновидность передаваемого видеосигнала: аналоговый или цифровой;
• расстояние трансляции сигнала;
• дислокация объекта, где устраивается система видеонаблюдения: город, лесистая местность или открытое пространство;
• климатические условия, в которых будет эксплуатироваться оборудование: наибольшая дифференциация температуры, влажность, частота разрядов атмосферного электричества;
• наличие и сила электромагнитных помех: присутствует ли поблизости электрифицированная железная дорога или ЛЭП;
• возможность масштабирования проекта.

Подчас ключевой критерий при определении необходимого элемента системы наблюдения – это отдаленность места монтажа от приемника при передаче видеосигнала. Устройства имеют обозначенную на корпусе классификацию: «до 300 м», «до 1,5 км» и пр. Впрочем, точно классифицировать их по данной особенности на самом деле невозможно, потому что эта величина легко изменяется.

Например, в случае использования радиосигнала имеет значение влажность атмосферы, которая может меняться. К тому же дальность передачи весьма просто увеличить, установив усилители видеосигнала. И не стоит забывать, что указанные на корпусе или в инструкции по пользованию цифры – это характеристики при работе оборудования в идеальных условиях, которые практически невозможно воссоздать в режиме реальной эксплуатации.

Правильнее ориентироваться на определяющие факторы, которыми являются:

• бюджет заказчика;
• концепция безопасности;
• стандарты качества, принятые у заказчика.

Выбор в пользу того или иного элемента системы видеонаблюдения зависит от того, какие функциональные задачи возлагаются на данную систему.

Если речь идет о передаче исключительно видеосигнала, то определяющим является параметр качества формируемой картинки в дневное, ночное и сумеречное время. Очевидно, если речь идет о съемке с высоким разрешением, то ухудшение сигнала при его дальнейшей обработке и передаче недопустимо. Кроме того, имеет значение необходимая детализация: в одном случае достаточно просто регистрации факта попадания человеческой фигуры в поле зрения камеры, а в другом – необходимо рассмотреть, что именно человек несет в руках.

Большое значение имеет, какие камеры используются в системе видеонаблюдения: аналоговые или цифровые. Если первые, то технология Wi-Fi в данном случае неприменима.

Очень важны эксплуатационные особенности объекта, в частности, места расположения каждой конкретной камеры. Если речь идет о подключении устройств, работающих под открытым небом, то соединяющие их сигнальные кабели должны быть морозостойкими, а также иметь «страховку» от попадания разряда молнии. Как правило, это жила заземления, которая помогает устранить еще одну проблему, – влияние электромагнитных помех, генерирующихся линиями высоковольтных электропередач или же контактным проводом железной дороги (если они проходят поблизости от объекта).

Проблемой для любого видеонаблюдения является пониженная освещенность в секторах обзора камер в темное время суток. Однако качество картинки не всегда зависит исключительно от способностей камеры – подчас определяющее значение имеют прочие параметры системы: устройства, обрабатывающие сигналы, а также элементы, обеспечивающие их передачу.

В процессе проектирования серьезных систем видеонаблюдения должны закладываться возможности их развития: необходимо предусмотреть потенциал модернизации оборудования (или его полной замены), а также масштабирования всех компонентов в целом.

Аналоговые способы передачи видеосигнала

Традиционный

Классическим способом передачи видеосигнала является использование коаксиального кабеля. Качественный провод (например, РК-75-4-11) может безо всякого искажения передавать слабый сигнал от видеоустройства, ведущего съемку, на расстояние до полукилометра. А вот кабель RG-6 обеспечивает передачу сигнала на расстояние, не превышающее 100 м.

В настоящее время весьма популярны комбинированные кабели, где совмещается коаксильная жила и провода электропитания. К примеру, у кабеля ККСВ-3-4х0.50 жила РК-75-3 совмещается с четырьмя жилами электропитания, две из которых предназначены для запитки устройств видеофиксации, а оставшиеся две нужны для передачи звука с микрофонов.

Преимущества: надежность, относительная простота и отсутствие дополнительных усложняющих устройств.

Недостатки: данный кабель весьма дорогой, но главное – сильно ограничена дальность трансляции сигнала (она не превышает 400 м). Кроме того, возможны так называемые паразитные наводки внешнего электромагнитного поля (например, с целью перехвата сигнала).

Витая пара

По сути, речь идет о двух скрученных между собой токопроводящих жилах. Способ передачи видеосигнала по витой паре в настоящее время получает все большее распространение. Если задействовать в схеме такое пассивное устройство-модулятор, как PV-207, то расстояние, на которое можно передавать слабый сигнал без искажения, возрастает сразу до 600 м. Если же использовать модулятор PV-2003R-DSA, то дальность увеличивается до 3 км.

Преимущества: малая стоимость устройств передачи видеосигнала по витой паре, возможность передачи видеосигнала на очень большие расстояния, соединение устойчиво к появлению «паразитных» наводок сторонних излучений, так как линии в паре симметричны.

Недостатки: нужно включать в схему дополнительные активные или пассивные модули, то есть заботиться и об обеспечении их электрической запитки и настройки.

Радиоканал

В данном случае имеет место беспроводная передача видеосигнала по радиоканалу. Аналоговый сигнал при этом практически невозможно передать с помощью бюджетных ретрансляторов. Наибольшее расстояние в данном случае (с учетом отсутствия препятствий на местности) вряд ли превысит 100 м. Если же на пути сигнала будут находиться различные постройки, то рассчитать дистанцию вообще не представляется возможным.

Система, основанная на аналоговых сигналах, отличается крайней ненадежностью, поэтому в современных устройствах наблюдения используется только цифровое оборудование передачи видеосигнала.

Преимущества: отсутствует необходимость куда-то тянуть провода (однако только сигнальные, так как потребность в электропитании для камер никто не отменял).

Недостатки: крайняя ненадежность и абсолютная непредсказуемость в совокупности с недостаточностью дистанции передачи.

Цифровые способы передачи видеосигнала

IP камеры

Речь идет не только о цифровых устройствах видеонаблюдения, но также и о комплексе прочего оборудования, которая обеспечивает их деятельность, объединяется в сеть и формирует систему видеонаблюдения. Цифровой способ передачи видеосигнала у камер отличается от аналогового тем, что временной период съемки разделяется на одинаковые микроотрезки. Аппаратура при этом фиксирует не само изображение, а отдельные параметры картинки: яркость, цвет, контрастность и пр.

Таким образом, передаваемый сигнал представляет собой поток нулей и единиц, который движется от IP-камеры к серверу. Передать его можно с помощью обычного сетевого компьютерного кабеля типа UTP. Если сеть не предусматривает встроенных ретрансляторов-усилителей, то дистанция передачи видеосигнала составит в данном случае не более 100 м.

Преимущества: гораздо более высокое качество передачи, защита от стандартного набора помех или несанкционированного подсоединения, сигнал можно передавать по уже существующим сетям.

Недостатки: IP-камеры по-прежнему остаются весьма дорогими, а главное, неэкономичными с точки зрения энергопотребления; дистанция трансляции сигнала по кабелю весьма ограничена; оборудование от разных производителей зачастую является несовместимым между собой.

Wi-Fi

С появлением технологии Wi-Fi можно таким образом передавать и сигнал от камер видеонаблюдения (на центральный сервер). Протоколы этой системы надежнее, чем специализированные программные алгоритмы для аналоговых и цифровых элементов видеонаблюдения.

С точки зрения дальности передачи видеосигнала технология Wi-Fi вообще не имеет себе равных: при использовании дополнительного модуля кодированный сигнал может быть ретранслирован по радиоканалу в радиусе до 30 км.

Преимущества: можно отказаться от любых сигнальных проводов, возможна передача защищенного сигнала на беспрецедентно большие расстояния.

Недостатки: оборудование Wi-Fi достаточно дорогое, скорость пакетной передачи данных весьма ограничена, сигнал иногда замирает и, наконец, между приемником и передатчиком не должно быть никаких препятствий (что достигается большим разбросом базовых станций по контролируемой территории).

GSM-камеры

Такое устройство представляет собой обычную IP-камеру, оснащенную GSM-модулем. Это дает возможность эксплуатировать сетевую инфраструктуру сотовых операторов (в том числе, 3G) для передачи видеосигнала без проводов.

В каждую камеру вставляется SIM-карта, она становится одним из «абонентов» сотовой сети. По сути, сигнал с нее можно принимать, находясь в любой точке мира. Стоимость оборудования для сотовых сетей перманентно сокращается, при этом растет его производительность, то есть ширина каналов.

Массовое использование инфраструктуры сотовых операторов позволяет пользователю сокращать затраты на одно видеозаписывающее устройство ниже возможного минимума. И если задействовать современные видеокамеры с источниками независимого питания (например, на солнечных батареях и аккумуляторах), то систему наблюдения вообще можно сформировать, не используя никаких проводов.

Плюсы: передача видеосигнала по сети обеспечивает доступ к системе из любой точки мира, высокая скорость развертывания сети и никаких проводов.

Минусы: относительно неширокие каналы связи, что влечет ограниченность скорости трансляции видеосигнала (от камеры к серверу).

Передача видеосигнала по оптоволокну

С каждым годом оптоволоконное соединение становится все более распространенным. И для этого присутствуют утилитарные предпосылки: только такие кабели способны удовлетворить увеличивающиеся требования – как к скорости трансляции сигнала, так и к пропускной способности инфраструктуры (последнее влияет на качество формируемого изображения, если речь идет о видеосигналах).

Система на основе оптоволокна интегрирует в себе:

• передатчик, в задачу которого входит преобразование видеосигнала из электрического в оптический;
• оптоволоконный кабель;
• приемник оптического сигнала, трансформирующий его снова в электрический импульс.

Оптоволоконный кабель: что представляет собой

Это тонкий цилиндр, выполненный из стекла высокой чистоты, с очень значительным коэффициентом преломления. Снаружи стекло покрыто оболочкой с низким коэффициентом преломления.

Здесь используется эффект высокоэнергетичного отражения: если луч света падает на какую-либо поверхность под очень большим углом, то он отражается с крайне малыми потерями. Распространяясь по сверхпрозрачному массиву стекла, лазерный луч многократно отражается от внешнего его покрытия. Таким способом получается передавать сосредоточенный световой импульс (лазерный луч) на десятки километров без дополнительного усиления и ретрансляции.

Преимущества оптоволоконных систем

• Абсолютная нечувствительность к любому электромагнитному излучению (сигнал не получится «прослушать» или же «сбить», ему не страшны ни молнии, ни высокочастотные и высоковольтные ЛЭП).
• Передаваемый сигнал не становится источником вторичного излучения во внешнюю среду.

Пропускная способность оптоволоконных кабелей крайне высокая. Это объясняется большой частотой излучения в видимом спектре (света). Ширина канала фундаментально ограничивается лишь техническими возможностями трансформирующих модулей. В идеале пропускная способность может доходить до 10 Гбит/сек.

Если сравнивать стоимость погонного метра оптоволоконного кабеля и, к примеру, коаксильного провода, то первый, разумеется, окажется намного дороже. Но не нужно забывать, что ретранслятор для оптоволокна следует устанавливать один раз на несколько десятков километров, в то время как для передачи сигнала по коаксильному кабелю усилитель необходим каждые 100 погонных метров (кроме этого также потребуются корректор частотных искажений, разъемы для передачи видеосигнала и другое дополнительное оборудование). А если прибавить сюда еще и защитные средства, такие как заземление от атмосферного электричества, закладные для экранирующих лотков, защита от высокочастотных помех и пр., то стоимость коаксильного соединения выйдет существенно дороже оптоволоконного.

Также в пользу оптоволокна говорит и большое число независимых каналов передачи данных. По этому параметру один кабель, выполненный из стекла, способен заменить десяток традиционных медных проводов. И, наконец, для тех, кто занимается прокладкой этих жил, имеет большое значение удельный вес укладываемого материала. Оптоволокно – существенно более легкий и отличается высокой гибкостью.

Вопреки представлениям многих пользователей, «стеклянный» кабель во внешней оболочке способен выдерживать значительные динамические нагрузки.

Его работа не станет хуже, если окружающая температура упадет ниже -50°С, он не отсыреет, никакая агрессивная среда ему не повредит (стекло – это химически крайне инертный материал). Поэтому оптоволоконный провод может легко размещаться непосредственно в земляной траншее (или даже прорезанной щели), что существенно удешевляет работы по его укладке.

Где применяют

Такие впечатляющие экономические и технические особенности оптоволоконного кабеля определяют и область его использования:

• научные стенды (например, для изучения молний);
• оборудование внутренними и внешними сетями бизнес-центров и коворкингов;
• формирование систем безопасности (включающих в себя системы видеонаблюдения).

Во всех случаях определяющим требованием является обеспечение огромных объемов транслируемых данных, а также высокое качество передаваемого сигнала.

Оптоволоконный кабель может проводиться и по воздуху (открытым способом: по оградам, стенам капитальных конструкций, а также в виде воздушных сигнальных трансляционных линий). При этом никакие помехи или фоновые электромагнитные излучения передаче сигнала по оптоволокну не помешают.

Оптоволоконные кабели лучше всего подходят для систем, которые должны работать без помех в условиях сильной электромагнитной «зашумленности». Причинами последней являются как природные явления, так и источники техногенного характера (яркий пример – охранные системы видеонаблюдения). Такие провода устойчивы к возможному влиянию извне, кроме того, их просто трудно обнаружить (в них нет металла).

Именно по этой причине в охранных системах волоконно-оптические сигнальные кабели укладываются по периметру, то есть там, где любые провода потенциально наиболее уязвимы перед оснащенным, к примеру, металлоискателями, противником.

Оптоволоконное соединение широко применяется и для подключения сенсорных устройств, позволяющих передавать информацию о различных погодных явлениях (гидродинамических, температурных, электромагнитных). При этом данные могут идти без дополнительного усиления на огромные (по меркам традиционных коаксильных проводов) расстояния.

Также технология передачи сигнала по оптоволоконным кабелям не имеет альтернативы на объектах, чьи периметры измеряются в километрах. В качестве примера можно привести вводимые в строй логистические комплексы, чьи сигнализационные системы выстраиваются на основе оптоволоконных сетей. В данном случае с компонентами сигнализации можно интегрировать и диспетчеризацию доступа, внутреннюю связь, другие охранные и контролирующие системы – пропускной способности оптоволоконного кабеля определенно хватит для всех.

Все перечисленные в данном материале форматы передачи сигналов актуальны в узкоспециализированном спектре применения. Следует также отметить, что у них имеются собственные перспективы модернизации. Поэтому крайне важно найти оптимальный формат связи (по соотношению эффективность/стоимость) для реализации поставленных задач.