Razmatranje problema prijenosa videopodataka

Prijenos putem žice

Kako konvergacija tehnologija postaje sve aktuelnija, prijenos podataka dobija sve važniju ulogu u integriranim sigurnosnim rješenjima. Na raspolaganju je mnogo opcija, u zavisnosti od uređaja koji se koriste i okruženja u kojem funkcioniraju  

Piše: A&S International

„Bežična komunikacija” može zvučati kao trendovska sintagma u industriji, ali tehnologija za prijenos podataka putem žične infrastrukture i dan-danas ima dominantnu ulogu. Njena pouzdanost i mogućnost efikasnog prijenosa podataka još su uvijek relevantni. Određivanje tipa prijenosnog medija koji je najpogodniji za željeni projekt podrazumijeva jasne proračune, razumijevanje okruženja projekta, kao i korisničkih zahtjeva. Ne postoje univerzalna rješenja. „Informacijsko-komunikacijski zahtjevi za različite integrirane sisteme mogu biti jako različiti ako se radi o kompleksu kampusa, integriranom sistemu odmarališta ili infrastrukturi za metro. Izbor medija postaje sve složeniji, posebno za velike projekte koji uključuju hiljade kontrolnih i pristupnih tačaka i podsistema. Kako bi se procijenile prednosti i mane različitih bežičnih prijenosnih medija, potrebno je uzeti u obzir zahtjeve i ograničenja samog projekta, kao i ona finansijska”, napominje Thong Hsi, šef odjela za integrirane komunikacije u kompaniji ST Electronics.

Najvažnije je pronaći pravi prijenosni medij na temelju okruženja sistema. Kućna instalacija može biti jednostavna, dok prijenos za potrebe javnog prijevoza može uključivati mnoge različite medije.

Kablovi za prijenos električne energije

Za većinu kućnih instalacija, kablovi za prijenos električne energije su dovoljni za prijenos podataka s jednog uređaja na drugi. „Prijenos putem sistema za distribuciju električne energije nije pogodan za udaljenosti veće od 600 do 800 metara, što ga čini pogodnim tek za manje urede ili kuće”, kaže Ben Chiang, menadžer za proizvode u kompaniji EhterWAN Systems. Podaci se prenose kablovima za distribuciju električne energije u obliku elektriciteta. Ne iziskuju veće troškove, jer se ne moraju posebno postavljati. „Kablovi za električnu energiju su kvalitetno i jeftino rješenje za instalacije gdje ne postoje mrežni kablovi”, smatra Michael Blottnicki, menadžer za razvoj poslovanja zadužen za sisteme mrežnog videonadzora u evropskom odjelu kompanije Plustek. Integraciju može ostvariti sam korisnik, čime se umanjuju troškovi instalacije. Prednost koju kablovi za prijenos električne energije nude u pogledu već postojeće infrastrukture, možda, ujedno predstavlja i njihovu najveću manu. „Pošto je sve povezano, dolazi do više smetnji”, tvrdi Peter De Konink, menadžer za proizvode u odjelu za kodeke i analitiku kompanije Optelcom-NKF.

Kablovi s bakrenom žicom

Postoje dva tipa kablova s bakrenom žicom – telefonske žice i upleteni parični kabl. Kao i kablovi za prijenos električne energije, i mrežni kablovi su dostupni posvuda. Imaju RJ-45 konektore i uvelike se koriste za umrežavanje računara, poput povezivanja računara s širokopojasnom (broadband) mrežom. Međutim, ukoliko nema infrastrukture, mrežni kablovi su skuplje rješenje. „Mrežni kablovi su mnogo skuplji za instalaciju u poređenju s korištenjem već postojećih strujnih kablova,” tvrdi Blottnicki.

UTP kablovi (neoklopljena upletena parica) i STP kablovi (oklopljena upletena parica) su parovi žica koji tvore kolo za prijenosnih binarnih podataka. „UTP kablovi se lako instaliraju i jeftiniji su od bilo koje druge vrste žice za prijenos. U zavisnosti od kategorije, mogu prenositi podatke brzinom od 10 megabita u sekundi (Mbps), pa do jednog gigabita u sekundi (Gbps). Mogu se koristiti i u većini najvažnijih arhitektura u mrežnim sistemima”, ističe Mark Wilson, potpredsjednik odjela za marketing u kompaniji Infinova. UTP kablovima može se postići videokvalitet nalik onom s optičkom opremom, uz dosta nižu cijenu i desetinu veličine koju imaju koaksijalni kablovi, te uz veći protok podataka. „UTP kablovi se lako instaliraju, testiraju i kontrolišu u smislu pogreški, i to zbog njihove sheme boja“, napominje Guy Apple, potpredsjednik odjela za marketing i prodaju u kompaniji Network Video Technologies. U potpunosti su kompatibilni sa svim strukturiranim mrežama za prijenos podataka i mogu se koristiti za analogne i IP uređaje. „Pogodni su za rješenja koja se tiču samog prikaza, kao i za ona integrirana“, tvrdi Sara Bullock, šef međunarodne prodaje u kompaniji AMG Systems. Ipak, posjeduju i neke manjkavosti. „Električki šum i ostale smetnje mogu utjecati na kvalitet podataka. Iako raste broj korisnika IP videonadzora, u slučaju UTP kablovske infrastrukture postoje ozbiljna ograničenja u pogledu udaljenosti, što otežava postavljanja kamera na željena mjesta. Naprimjer, ako se kamera nalazi 300 metara od centralne tačke, bez aktivne obrade signala tokom prijenosa će biti izgubljeno oko 37 posto informacija. Ovdje nisu uzeti u obzir potreba i troškovi pojačavanja signala, korekcije uzemljenja i prenaponske zaštite”, pojašnjava Wilson. Treba obratiti pažnju i na daljinu prijenosa, posebno onu iznad 250 do 300 metara. Oni funkcioniraju po principu point-to-point (PtP, prijenos podataka između dvije tačke/lokacije) i maksimalna udaljenost za prenošenje podataka IP-om iznosi 100 metara, uz korištenje Cat-5 ili Cat-6 kablova.

Koaksijalni kablovi

Koaksijalni kablovi su skuplji od paričnih, ali se i dalje smatraju jeftinim rješenjem, koje je efikasnije od paričnih kablova. „Koaksijalni kabl se često koristi jer postiže brzine prijenosa od 10 do 100 Mbps, bez obzira na to radi li se o tanjem ili debljem koaksijalnom kablu. Može prenositi podatke na udaljenosti od oko 490 metara, što je pet puta veća udaljenost od one koju nude parični kablovi. Osim toga, ima i nižu učestalost pojave grešaka. Funkcioniraju na principu prijenosa elektromagnetnih talasa između provodnika kroz dielektrik unutar kabla”, pojašnjava Wilson. Kvalitet slike za kamere standarda PAL i NTSC u slučaju korištenja koaksijalnih kablova u potpunosti je zadovoljavajući i u rasponu emitiranja od 300 metara nemoguće je otkriti značajniju degradaciju signala. Jedan od problema je što se više signala kamera ne može prenositi jednim koaksijalnim kablom, zbog ograničene propusnosti (bandwidth). Stoga je svakoj kameri potreban poseban kabl. „Jednostavni su i laki za instalaciju i održavanje. Za povezivanje nisu potrebne nikakve posebne stručne tehnike niti oprema za aktivni prijenos”, tvrdi Bullock. Manjkavost koaksijalnih kablova ogleda se u činjenici da je nekim sistemima potrebno posebno spajanje, tj., da ono zavisi od same prirode sistema. To otežava njihovu nadogradnju. Koaksijalni kablovi su kabasti i mogu funkcionirati tek u PtP okruženju. Još jedna poteškoća u vezi s korištenjem koaksijalnih kablova je nedostatak kablovske povezanosti i mrežnih standarda. „Koaksijalne kablove je teže prekinuti i imaju ograničenu budućnost”, napominje Apple. „Koaksijalni kablovi su pogodni samo za manje mreže, na udaljenosti manjoj od 600 metara, ali predstavljaju dobro rješenje zbog svoje niske cijene“, smatra Bullock.

Kablovi od optičkih vlakana

Kablovi od optičkih vlakana sastoje se od snopova optički čistog stakla, tankog kao ljudska dlaka, koji prenose digitalne informacije na velikim udaljenostima. „Ovi snopovi se povezuju i izoliraju unutar kabla. Digitalni prijenos videa putem optičkog kabla dešava se brzinom svjetlosti i jedino ograničenje količine videopodataka koji se simultano mogu prenijeti optičkim kablom jeste mogućnost uređaja na oba kraja kabla da obrade i distribuiraju ove podatke”, pojašnjava Corin Moorhead, menadžer za proizvode u kompaniji COE. „Globalno tržište optičkih vlakana u sigurnosnim uređajima vrijedi između 120 i 150 miliona dolara“, tvrdi Joseph Frank, direktor prodaje za područje Južne i Sjeverne Amerike u kompaniji OT Systems. Kabl od optičkih vlakana smatra se najboljim rješenjem za veće udaljenosti i posjeduje najbolji kvalitet prijenosa. U poređenju s ostalim prijenosnim medijima, optička vlakna se mogu koristiti za velike udaljenosti, s potrebom za malo ili nimalo pojačivača. „Oni prenose podatke na udaljenostima i do 120 kilometara”, ističe Jack Xu, direktor marketinga i prodaje u odjelu za poslovanje u inostranstvu kompanije OB Telecom Electronics. Korištenje tehnologije optičkih vlakana smanjuje i degradaciju signala. Vlakna imaju i nižu učestalost pojave grešaka i otporna su na električne i magnetne smetnje. „Omogućavaju i veoma visoku propusnost, pri čemu je kapacitet jednog snopa standardnog višemodnog kabla više od 45 puta veći od onog koji nudi Cat-5 kabl, dok maksimalni kapacitet propusnosti monomodnog vlakna tek treba dosegnuti”, kaže Wilson. Ovi kablovi zauzimaju manje prostora i otporniji su na istezanje od ostalih kablova. Odašiljači konvertuju elektronske podatke u svjetlost, a kablovi s optičkim vlaknima je prenose do njenog odredišta. Tamo se ona ponovo konvertuje u elektronske podatke. „Kablovi s optičkim vlaknima na ovaj način mogu prenositi podatke u kapacitetu od 1 Gbps”, tvrdi Wilson. Optički kablovi se, generalno, smatraju stabilnijim. „Prijenos podataka putem optičkih vlakana eliminira mogućnost pojave varničenja i čini ga pogodnim za različite industrijske sektore, poput petrohemijskog. Korisna je i sposobnost optičkih vlakana da u trenutku prenose veliki broj kanala nekompresovanih videopodataka, na udaljenosti od više kilometara”, kaže Moorhead . Kapacitet prijenosa podataka ide do 1,25 Gb, u odnosu na prijenose ethernet mrežom, koji su ograničeni na 100 Mbps. Prednosti koje nude optička vlakna učinili su ih najčešće korištenim prijenosnim medijem u segmentu sigurnosti, posebno na aerodromima, sistemu gradskog nadzora, u kampusima, fabrikama, trgovačkim centrima, transportu i ostalim slučajevima kada se radi o velikim udaljenostima i/ili velikom obimu prijenosa signala. Postoje dvije vrste kablova s optičkim vlaknima: višemodni i monomodni. Višemodni kablovi su nekada predstavljali jeftinije rješenje, ali su nudili manju propusnost i rad na manjim udaljenostima. Monomodni kablovi su nudili veću propusnost i udaljenosti, a njihova cijena je sada pala ispod one višemodnih kablova. Nadogradnja starijih sistema koji su se oslanjali na višemodne optičke kablove u one s mrežom monomodnih kablova, kao i upotreba adekvatnih odašiljača za monomodna vlakna, mogu dovesti do značajnog povećanja sistemske komunikacijske propusnost i samih udaljenosti, uz uštedu vremena, novca i ostalih resursa putem smanjenja broja korištenih vlakana.

Kombinovani prijenos

Kako sve više instalacija kombinira IP i postojeće analogne uređaje, tehnologije za prijenos podataka mogu se kombinirati u svrhu kreiranja jedinstvenog hibridnog integriranog rješenja. „Sistem koji objedinjuje mrežne i analogne kamere može prenositi obje vrste signala na isti prijenosni sistem. Na isti način, koaksijalni kablovi ili parični kablovi mogu prenositi povratne signale s kamera na manjim udaljenostima do zajedničke tačke, a onda ih prenose na kablove od optičkih vlakana”, kaže Bullock.

Kombinovanjem prijenosnih tehnologija mogu se regulisati i troškovi. Moguće je da je, naprimjer, uvezivanje cijelog sistema pomoću optičkih kablova preskupo, tako da se ono koristi samo za zone od najveće važnosti, dok se ostatak sistema oprema kablovima nižeg cjenovnog ranga. U slučaju kada se sistem kreira na temeljima postojeće infrastrukture, uklanjanje postojeće žičane mreže može biti skup i zahtjevan poduhvat. Zato se nova oprema instalira na postojeću infrastrukturu. „Kada pravimo planove za budućnost, ponekad je teško, a često i vremenski zahtjevno određivati tip i dostupnost linka nakon instaliranja kablova, zbog čega kombinovanje tehnologija prijenosa često predstavlja dobru zamisao”, napominje Wilson.

Integracija različitih tehnologija prijenosa za potrebe pojedinačne instalacije postiže se korištenjem različitih skretnica za tu svrhu. Kombinovanje tehnologija prijenosa je pojava novijeg datuma. „Integracija različitih signala je rijetko korištena kod starijih tipova instalacija. Za prijenos videosignala koristili su se koaksijalni kablovi, parični kablovi za kontrolne signale (RS-485/422), a kablovi za prijenos električne energije za napajanje opreme. S integracijom se počelo kada su kontrolni signali ubacivani i prenošeni zajedno s videosignalima, putem koaksijalnog kabla, tako da ovom tipu instalacija više nisu trebali parični kablovi”, istaknuo je Frank.

Novi tip integracije počeo je koristiti konvertor signala s koaksijalnih na UTP kablove, što je omogućilo prijenos videosignala preko UTP kablova. „Jedan četveroparični UTP kabl mogao je prenositi jedan ili dva videosignala, jedan kontrolni signal i čak i signal energije niskog intenziteta. Zbog nestabilnosti i slabe otpornosti na elektromagnetne (EMI) i radiofrekvencijske (RFI) smetnje, ovaj tip prijenosa je rijetko korišten u zahtjevnijim instalacijama. Veći nivo integracije postignuti su korištenjem IP protokola u elektronskim sigurnosnim aplikacijama. Više kanala video, kontrolnih i audio signala može se prenositi jednim UTP kablom“, kaže Frank.

Ipak, postoje mnogi neriješeni problemi. Ovakva integracija, kao i jedan broj faktora povezanih s prijenosom signala, ograničava propusnost. U slučaju primjene na polju sigurnosti, maksimalna udaljenost koju pokrivaju UTP kablovi je nedovoljna. „Neophodna je upotreba skretnica, ponavljača i pojačivača, zbog čega cijeli sistem gubi na pouzdanosti”, smatra Frank, i dodaje da optička vlakna nude rješenje za ove probleme: „Njihova superiornost u odnosu na ostale prijenosne medije u pogledu pokrivene udaljenosti i propusnosti omogućuje da se više kanala video, kontrolnih, audio, kontaktnih, IP i drugih signala prenosi preko jednog jezgra optičkog vlakna.”

Novi čitači za kontrolu PRISTUPA

ST Electronics navodi neke od faktora koji vam mogu pomoći da odaberete pravi prijenosni medij koji koristi žičnu infrastrukturu

1. Okruženje instalacije. Uključuje procjenu iskoristivosti postojeće infrastrukture za potrebe umrežavanja; elektromagnetno okruženje koje može utjecati na kvalitet prijenosa signala; jednostavnost instalacije jedne vrste prijenosnog medija u odnosu na drugu.

2. Potrebni kapaciteti propusnosti uređaja i kvalitet prijenosnog linka.

3. Pokrivena udaljenost i područje koje obuhvata prijenosni link.

4. Odnos cijena-učinak sistema, poput životnog ciklusa i ukupnih troškova njegovog posjedovanja.

5. Zahtjevi koji se tiču postojećih krajnjih uređaja ili instalacije novih, naprimjer: je li on dizajniran za neko posebno sučelje prijenosnih medija.

6. Jednostavnost održavanja.

7. Pouzdanost prijenosnog linka u smislu minimiziranja vremena zastoja. Vrijeme zastoja ne znači samo nedostupnost usluge, nego i ulaganje više vremena u aktivnosti održavanja i ponovnog pokretanja.

8. Skalabilnost i kapacitet za razvijanje sistema, u svrhu njegovog budućeg širenja i/ili nadogradnje.

SFP optički laseri

Laseri se koriste za poboljšanje prijenosa podataka putem optičkih vlakana. Uvođenje SFP (Small Form Factor-Pluggable) optičkih prijenosnika omogućava poboljšanja i popravak putem tehnologije CWDM (multipleksiranje po talasnim dužinama) u roku od nekoliko sekundi tako što se neispravni SFP laser zamijeni ispravnim. „Udaljenost na koju se prenosi signal može se povećati za dva puta u odnosu na tradicionalne vlaknaste lasere, čime se njena pokrivenost povećava na preko 180 kilometara. Ovi sofisticirani uređaji mogu iskoristiti multipleksiranje po talasnim dužinama. Tako se korisnicima omogućuje da broj videokanala povećaju na 144 za svaki modul preko jednog optičkog kabla”, tvrdi Corin Moorhead, voditelj proizvoda u kompaniji COE. 

Arhiva