Каталог охранных устройств
Контакты
СТАТЬИ

Мультиплексирование и демультиплексирование в сетях CCTV

 

Природа трафика, свойственная сетям передачи данных охранного теленаблюдения, привела к разработке гибкого метода мультиплексирования - статистического. В этом методе таймслоты не приписываются жестко за каналами и могут более свободно распределяться под приходящие  по  разным  каналам охранного теленаблюдения  данные.  Времена  прибытия  данных,  а  не  номера  низкоскоростных каналов охранного теленаблюдения определяют последовательность, в которой данные от разных каналов размещаются в таймслоты. Каждый раз, когда таймслот испускается в мультиплексную линию охранного теленаблюдения, мультиплексор добавляет к нему специальный идентификатор, по которому демультиплексор на другом  конце  определяет,  в  какой  выходной  канал  охранного теленаблюдения перенаправить  содержимое  данного  таймслота. Если на вход мультиплексора данные не поступают, то он передает пустые тайм слоты с пустыми полями идентификаторов. Асинхронность выражается не в асинхронном испускании таймслотов  - они следуют строго регулярно, а в допустимости асинхронного размещения приходящих данных в таймслоты. Заметим, что идентификатор, выполняя очень важную функцию в этом методе мультиплексирования, является служебной информацией охранного теленаблюдения и, таким образом, уменьшает полосу, которая могла бы использоваться под передачу данных.

Статистический TDM мультиплексор предоставляет приложению такую полосу, которую оно запрашивает, если, конечно, эта величина не превосходит свободной емкости мультиплексной линии охранного теленаблюдения. Суммарная величина полос пропускания низкоскоростных каналов охранного теленаблюдения, входящих в мультиплексор, может превосходить полосу пропускания скоростного канала. Игра идет на том, что не все низкоскоростные приложения осуществляют одновременно передачу.

Статистическое мультиплексирование систем охранного видеонаблюдения требует более сложного управления и значительно большей вычислительной мощности от оборудования.

Сначала статистическое мультиплексирование было использовано в сетях с протоколом X.25, позже - в сетях Frame Relay и ATM.

Рассмотрим работу гипотетического статистического  4-канального мультиплексора охранного теленаблюдения. Пусть максимальная скорость  (полоса пропускания) каждого из  4-х входных каналов составляет  300 бит/с, а входные данные представляются  8-битными символами  в  обкладках  "старт"  и  "стоп"  битов.  В  процессе  мультиплексирования  биты  "старт"  и "стоп"  сбрасываются,  а  два  дополнительных  бита  -  поле  идентификатора  -  добавляются  к таймслотам в мультиплексном канале, что приводит к общей длине 10 бит для таймслота. Из-за  нерегулярности  входных  потоков охранного теленаблюдения, средняя  скорость  по  каждому  из низкоскоростных каналов меньше 300 бит/с. Мультиплексный канал охранного теленаблюдения работает на скорости 600 бит/с. Таким образом, полоса пропускания мультиплексного канала в два раза меньше суммарной емкости 4-х низкоскоростных каналов. Каждый символ, прибывающий на мультиплексор, преобразуется в соответствующий тайм-слот. Если символы с разных каналов приходят на  мультиплексор  одновременно,  они  обрабатываются  последовательно  в  соответствии  с предустановками. При условиях охранного теленаблюдения, средняя битовая скорость - по первому каналу, равна - 120 бит/с, по второму - 150 бит/с, по третьему - 120 бит/с, по четвертому - 90 бит/с. В итоге средняя битовая входная скорость равна - 480 бит/с. Загруженность мультиплексного канала составляет -  80%  (заполнены  16 слотов из  20). Эффективность кода равна  80%  - каждый тайм-слот  содержит  двухбитный  идентификатор,  вследствие  чего  полезная  информация  составляет  8 бит из  10-ти в таймслоте, а выходная скорость  -  480 бит/с  (выход  64%  = загруженность * эффективность кода).

Если обычное мультиплексирование объединяет n низкоскоростных каналов в один высокоскоростной, то инверсное мультиплексирование охранного теленаблюдения можно рассматривать как обратную процедуру, то есть как способ передачи скоростного потока данных посредством нескольких независимых  каналов  меньшей  полосы  пропускания,  которые  существуют  на  промежуточном участке системы охранного видеонаблюдения между точками входа и выхода скоростного потока. Инверсное мультиплексирование используется для передачи широкополосного сигнала, который не способен разместиться в одном независимом канале существующей телекоммуникационной сети.

Например, сигнал системы охранного видеонаблюдения, емкости  384 Кбит/с, не может быть передан  по  каналу  64  Кбит/с. Но он  может  быть  разбит  и  размещен  в  шести  таких  каналах охранного видеонаблюдения,  и вновь  собран  на  другом  конце.  Также  используют  инверсное  мультиплексирование,  когда мультиплексор (или коммутатор) на промежуточном узле магистральной сети не может обрабатывать емкости больше заданной, например 64 Кбит/с.

На приемной стороне инверсный демультиплексор охранного видеонаблюдения получает информацию с разных каналов и проводит сборку сигнала  - эта процедура может требовать переупорядочения потоков охранного видеонаблюдения из разных сегментов и компенсации задержек, возникающих в различных низкоскоростных сегментах. Поперечные помехи могут быть как межзонными, так и внутризонными. Межзонные помехи возникают между двумя различными длинами волн и обычно не носят кумулятивный характер, поскольку существует множество фильтров в сети охранного видеонаблюдения. Для их подавления достаточно поставить соответствующий узкозонный фильтр перед оптическим приемником. Внутризонные помехи значительно сложнее контролировать. Они могут накапливаться, и  простым  способом  их  подавить  невозможно.  Анализ  показывает,  что  чувствительность фильтра должна быть более чем на 20 дБ ниже для соседней длины волны, чтобы минимизировать эффект внутризонных помех. Внутризонные помехи могут включать когерентные биения.  При  расчете  и  создании  архитектур  полностью  оптических  сетей охранного видеонаблюдения  следует  оценивать вклад от внутризонных помех. Простые фильтры типа Фабри-Перо не имеют достаточно резкой передаточной характеристики, чтобы уменьшить внутризонные поперечные помехи. Основным фактором является систематическое накопление хроматической дисперсии в одномодовом волокне, которая для волокна типа NZDSF может достигать 5-6 пс/нм в расчете на 1 км сети охранного видеонаблюдения. Полная допустимая величина дисперсии в оптическом сегменте между регенераторами зависит от стандарта сети охранного видеонаблюдения. Использование оптических усилителей сетей охранного видеонаблюдения позволяет компенсировать потери мощности в волокне, но это создает дополнительные нелинейности - хвосты в спектральном представлении сигнала  (волнового пакета).

Использование оптических усилителей позволяет компенсировать потери мощности, но создает дополнительные нелинейности волнового пакета. Волновые пакеты, несущие меньшую мощность испытывают большее усиление по сравнению с центральной  частью пакета, приводя к появлению нелинейной дисперсии. Увеличение пролетов между каскадами EDFA сетей охранного видеонаблюдения, и, соответственно, уменьшение  числа самих каскадов, снижает нелинейную дисперсию, но усиление более слабого сигнала приводит к уменьшению соотношения сигнал/шум в оптических сетях охранного видеонаблюдения. Две первые подкатегории AON с коммутаций каналов  (широковещательные сети и сети с  пассивной  волновой  маршрутизацией)  представляют  собой  пассивные  сети  PON  (passive optical  network).  PON  -  это  AON,  использующая  только  пассивные  оптические  компоненты сетей охранного видеонаблюдения: волокна,  направленные  ответвители,  разветвители,  волновые  мультиплексоры,  и  фильтры. Особенностью PON является низкая цена, низкие затраты на поддержку или полное ее отсутствие, а основные сферы приложения  - это "волокно-в-дом"  (fiber-to-the-home) или "волокно-по-кругу"  (fiber-in-the-loop).  Таким  образом,  экономичность  и  низкие  затраты  на  поддержание сети охранного видеонаблюдения (философия the "bury it and forget it") - главные цели такой сети, даже при понижении  ее  производительности. При построении PON не исключается  частичная, в основном для  преодоления  больших  расстояний,  возможность  использования  оптических  усилителей EFDA, хотя последние и не являются чисто пассивными компонентами сетей охранного видеонаблюдения. Система контроля и управления сосредоточена в головном узле сетей охранного видеонаблюдения и обеспечивает полный контроль  и  управление  всеми  элементами  сети.  Имеющаяся  в  настоящее  время система управления обеспечивает интерфейс управления к одиночному элементу сетей охранного видеонаблюдения или ко всем компонентам уровня управления элементами сети  (сервер EML). Дистанционная диагностика и контроль, предотвращение ошибок, локализация повреждений сетей охранного видеонаблюдения, необходимы для нормального  функционирования  телекоммуникационной  магистрали.  Одним  из  элементов  системы управления  является узел сетевого мониторинга и управления  (NMCS).

Помехи при передаче цифровых сигналов бывают двух видов. Узкозонные помехи  (как подразумевает название) проявляются в окрестностях  определенной  частоты,  и  оказывают  длительное  влияние.  Импульсные  (широкозонные) помехи, напротив, имеет широкую спектральную зону, но небольшое время действия. Основной причиной узкозонных помех в системах теленаблюдения служат широковещательные сигналы, например сигнал любительского радио. Такая помеха может также появляться непреднамеренно от электромагнитных излучений со стороны работающих электронных устройств. Хотя теоретически система теленаблюдения и защищена от такого рода сигналов, любой полезный сигнал, распространяясь в коаксиальном кабеле, может испытывать интерференцию с этим шумовым фоном. Импульсный шум, приводящий к широкозонным помехам, может появляться от эпизодически появляющихся наводок, например,  вследствие  электромагнитного  сигнала,  возникающего  в  момент  зажигания  при запуске двигателя или при включении определенных электрических приборов. Восходящий поток в сети системы теленаблюдения сильней подвержен влиянию шумов по сравнению с нисходящим. При этом главным источником шума являются узкозонные помехи. Способность  сигнала  противостоять  влиянию  шумов  во  многом  зависит  от  используемой модуляционной техники. Как отмечалось ранее, для восходящего потока систем теленаблюдения обычно используется техника временного мультиплексирования TDM с модуляциями QPSK или QAM-16 высокой  степени  избыточности.  Так,  большое  число  сигналов  емкостью  DS0  помещается  на один радиочастотный (RF) носитель. Узкозонная помеха, появившаяся в любой части носителя, может привести к повреждению всех сигналов в системах теленаблюдения на носителе. Это создает серьезные проблемы при использовании мультиплексирования TDM в теленаблюдении, поскольку узкозонные помехи большой амплитуды могут создаваться довольно часто. Один из основных способов борьбы против узкозонной помехи - смещение частоты носителя и соответственно всего RF блока сигнала в другую спектральную область, где помеха не сказывается. К сожалению, это требует резервирования в точности такой же области, как и  размер  RF  блока.  Это может  серьезно  уменьшить  и без того уже ограниченную полную емкость восходящего канала.

Системы частотного мультиплексирования FDM (в частности, OFDM) в цифровых сетях видеоохраны используют другой подход. Каждый из каналов DS0 помещается на свой индивидуальный RF носитель. Индивидуальные RF несущие продолжают подвергаться влиянию узкозонных помех, но реально одна такая помеха, которая ранее блокировала десятки каналов DS0 в цифровых сетях видеоохраны   (когда был один носитель  при  TDM/QPSK),  теперь  может  влиять  только  на  один  DS0  канал,  не  затрагивая  остальные  каналы.  Таким  образом,  необходимо  дополнительно  зарезервировать  только  небольшой спектральный сегмент в цифровых сетях видеоохраны, в который при возникновении помех будут смещаться те каналы DS0, на несущей частоте которых возникает помеха. В результате значительно увеличивается эффективность использования предоставленной полосы в восходящем потоке. Модульная  архитектура  платформы  дает  возможность  строить  сети  видеонаблюдения различного  уровня сложности. Построение сети можно начинать с небольшого количества постов и использовать  только  один  вид  сервиса  в цифровых сетях видеоохраны, что позволяет плавно наращивать количество постов и поэтапно вводить новые виды сервиса, по мере роста числа постов наблюдения (видеокамер) и их потребностей. Строительство сети CCTV, в зависимости от приоритета в развитии того или иного сервиса, может развертываться по трем основным сценариям: обеспечение видеосервиса; обеспечение телеметрии; обеспечение видеосервиса и телеметрии одновременно. Установка платформы Homeworx состоит из следующих этапов: прокладка  одномодового  волоконно-оптического  кабеля  и  строительство  распределительной коаксиальной кабельной сети  (можно использовать существующие коммуникации,  например,  распределительную  коаксиальную сеть существующей кабельной сети теленаблюдения; установка оборудования платформы Homeworx в головном узле: головного контроллера и  оптических  передатчиков  (один  передатчик  может  обслуживать  несколько  ODN  при использовании ответвителей); установка оборудования на оптических распределительных узлах (оптических приемного телеметрического и восходящего передающего модулей); установка оборудования на стороне центрального поста (требуется установление абонентского телевизионного устройства STU, если планируется прием кодированных телеметрических каналов).

При  монтаже  волоконно-оптической  линии  связи  необходимо  принимать  во  внимание фактор надежности. Целесообразно прокладывать ВОК с большим  числом волокон  (от  16 и выше). На всех узлах системы цифрового видеонаблюдения предусмотрена многоуровневая система повышения надежности: это  дублирование источников питания, дублирование приемопередающего оборудования, дублирование оптических и коаксиальных линий связи, различные системы контроля функционирования оборудования с множеством температурных и других датчиков.

В системах цифрового видеонаблюдения допускается  использование  обратного  восходящего  канала    интерактивном режиме) для уведомления операторов о своих намерениях по просмотру соседних участков наблюдения. Когда требуется в первую очередь организовать телеметрическую инфраструктуру объекта, платформа Homeworx также предоставляет гибкое и экономное решение для системы цифрового видеонаблюдения. В этом случае требуется следующее основное оборудование. В центральный пост устанавливается головной цифровой терминал HDT и оптические трансиверы, на линейные посты - абонентское интегральное устройство ISU, а в ODN то же самое оборудование,  что и в предыдущем случае. HDT обеспечивает подключение к городской телефонной сети, информационным сетям общего пользования (Internet). Комбинированная  телефонно-телевизионная  платформа Homeworx может быть реализована как результат наращивания одного из двух выше обсужденных вариантов системы цифрового видеонаблюдения. Особенностью построения смешанной платформы является то,  что объединение  узкозонной  телеметрической  и  широкозонной  телевизионной  служб  происходит  безболезненно.  Дистанционные  системы  не  заменяются  во  время  наращивания.  Все  это  создает гибкость в конфигурировании: как с технической, так и с экономической точки зрения.

Технические  параметры  оптических  систем  -  протяженность  сегментов,  число мультиплексных каналов в одном волокне, интервалы между каналами, битовая скорость и подобные - в большой степени взаимосвязаны между собой и зависят от перечисленных факторов. Для увеличения транспортных свойств руководствоваться перечисленными в следующей части статьи критериями цифрового видеонаблюдения.

Для увеличения транспортных свойств цифровой волоконно-оптической сети охранного видеонаблюдения следует руководствоваться следующими критериями:

  • уменьшать интервалы между каналами  (при этом необходимо принимать во внимание, что в волокне DSF сильные поперечные помехи в каналах могут возникать из-за FWM по мере приближении к точке нулевой дисперсии);
  • минимизировать число длин волн при протяженных пролетах и большом числе каскадов EDFA;
  • стремиться не делать очень большой мощность вводимого в волокно излучения (в противном случае, все нелинейные эффекты начинают проявляться особенно сильно, хотя новое волокно  фирмы  Corning  LEAF  с  большим  диаметром  модового  поля  MFD  позволяет уменьшить  влияние  нелинейных  эффектов  при  сохранении  прежней  мощности,  вводимой в волокно, поскольку интенсивность излучения на единицу площади сечения сердцевины уменьшается);
  • использовать оптические усилители с большой мощностью насыщения;
  • по возможности, уменьшать число оптических компонентов, вносящих потери.

Сеть HFC предполагает установку взаимосогласованного оборудования на головном узле  (HC,  head end  controller,  головной  контроллер),  на  оптическом  распределительном  узле (ODN) и на абонентской стороне  (ISU, integrated service unit, абонентское устройство оператора охранного видеонаблюдения). В настоящее время идет разработка стандарта IEEE 802.14, определяющего методы доступа к сетям цифрового кабельного телевизионного видеонаблюдения - MAC уровень (в особенности это касается сетей HFC), а также регламентирующего  спецификации  физического  уровня,  систему  сигнализации  и  протоколы взаимодействия с локальными и глобальными сетями передачи данных. Несмотря на то, что стандартизация цифровых сетей охранного телевидения пока еще не завершена, многие компании, работающие в сфере производства телекоммуникационного сетевого оборудования, уже поставляют всю номенклатуру оборудования для CCTV.

 Источник: портал о видеонаблюдении panasonicvideo.ru


Принципы обнаружения пожара
Жидкокристаллические мониторы систем видеонаблюдения
Антенны мобильных комплексов CCTV
Охрана периметра. Датчики положения
Охрана периметра. Радиолучевые двухпозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Радиолучевые однопозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Сейсмические средства обнаружения
Охрана периметра. Пассивные инфракрасные облучатели
Комбинированные извещатели (СВЧ+ИК)
Алгоритмы сжатия
Передача по оптоволокну
Кодеки, кодеры, декодеры
Мультиплексирование и демультиплексирование в сетях CCTV
Помехоустойчивость видеонаблюдения
Охрана периметра. Инфракрасные активные двухпозиционные камеры
Вариообъективы
Объективы
Мегапиксельные объективы
Вариообъективы "день/ночь"
Охрана периметра
Антивандальные видеокамеры
Web – видеокамеры
Сетевые видеокамеры
Скоростные купольные видеокамеры
Охрана периметра. Мобильные беспроводные комплексы
Видеокамеры
Миниатюрные видеокамеры
Черно-белые видеокамеры
Цветные видеокамеры
Тепловизионные видеокамеры

Страницы: 1 2 3 4

Все документы предоставлены для ознакомления!
Перепечатка материалов сайта возможна только с письменного разрешения администрации сайта!

Тел./Факс:
Рейтинг@Mail.ru  Яндекс цитирования 
Продвижение сайта - Synergy Alliance