02.12.2008. Создание структурированных кабельных систем (СКС) для цифровых систем безопасности

В отношении перевода систем видеонаблюдения в IP-сети существует два в корне отличных мнения. Согласно первому из них, сетевое IP-видео уже сегодня повсюду вокруг нас, а согласно второму, оно является приложением достаточно отдаленного будущего. Однако, на мой взгляд, куда важнее разобраться не в том, когда появится IP-видео, а в том, как его оптимально реализовать. Не менее важно определиться и с тем, какие меры следует сегодня принять, чтобы гарантировать «долгую жизнь» кабельной системе и оборудованию телекоммуникационной комнаты.

По-видимому, правы специалисты, уверенные, что системы видеонаблюдения, контроля доступа, а со временем и другие системы автоматизации зданий (Building Automation System — BAS) в конце концов будут интегрированы в сеть Ethernet. При этом свой вклад в общее дело построения конвергентной сети вносят разные специалисты. Системные интеграторы инфраструктуры ИТ сведущи в таких вопросах, как сети передачи голоса и данных, маршрутизация и коммутация трафика, возможности систем сетевого хранения данных. Интеграторы средств безопасности хорошо знают принципы передачи видеосигнала, устройство видеокамер и средств хранения видеоинформации, модели оценки степени различных угроз. В дополнение к этому менеджеры по эксплуатации производственных зданий и инженеры-механики знакомы со спецификой работы систем электроснабжения, а также систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (Heating, Ventilation, and Air Conditioning — HVAC).

Конвергенция начинается с коллективной разработки плана объединения систем передачи данных, голоса, видео и систем BAS в единое решение. Независимо от того, будут ли эти системы работать параллельно и только лишь подключаться к общей магистрали, или же они будут интегрированы на уровне горизонтальной кабельной проводки, чтобы отдача от конвергентной инфраструктуры была максимальной, она должна быть надежной и стабильно работающей.

Потребность в интеграции

Обычно системы безопасности и автоматизации зданий работают по своим собственным кабельным проводкам под управлением фирменного ПО. «Что касается подключения традиционных видеокамер, то какие-либо ориентированные на них кабельные стандарты в настоящее время отсутствуют, — говорит Ричард Сизар, директор по глобальным разработкам компании SST, системного интегратора в области средств безопасности. — В одних случаях используют коаксиальный кабель вкупе с отдельными силовыми кабелями, в других — поддерживающие технологию PoE каналы Ethernet на основе неэкранированной витой пары (UTP), в-третьих — комбинацию из кабеля UTP, оптоволоконного кабеля и медиаконвертеров. Для подключения видеокамер к сети подходят даже беспроводные технологии. Кроме того, не существует никаких стандартов на дальность удаления камер — через усилитель камеру можно вынести хоть на целую милю».

В течение многих лет системы видеонаблюдения строились путем подключения аналоговых камер посредством индивидуальных коаксиальных кабелей к обычному кассетному видеомагнитофону (VCR). Операторы таких систем на мониторах постоянно наблюдали за происходящими событиями и в случае нештатной ситуации инициировали определенное ответное действие. Впрочем, подобная система могла функционировать и без наличия каких-либо наблюдателей: на видеомагнитофон записывалось все происходящее в зоне установки камер в течение определенного времени, а затем в случае необходимости запись анализировалась, например, с целью идентификации подозреваемых лиц.

Однако сегодня назрела необходимость в объединении всех функций систем безопасности. Целью сегодняшних интегрированных систем безопасности является такое объединение данных, видео и аналитических средств, которое обеспечивало бы проактивное реагирование на нештатные ситуации.

Путь к IP

Интеграция различных устройств с сетью IP может быть достигнута с помощью СКС. Цифровые IP-камеры, как и унаследованные аналоговые камеры, можно объединить посредством коммутатора Ethernet, а затем для обеспечения распознавания событий и генерации сигналов тревоги в реальном времени подключить к нему и сетевые устройства хранения данных.

Реализация принципов IP-конвергенции также означает, что вместо коаксиального кабеля средой передачи данных для всех этих устройств становится кабель UTP либо оптоволоконный кабель. Переход на UTP или оптоволокно позволит экономить денежные средства не только за счет снижения размеров необходимых кабельных каналов, но и за счет сокращения затрат на материалы и уменьшения времени инсталляции. Кроме того, использование СКС для подключения видеокамер дает возможность сегодня или в будущем легко подключать к основанной на ней сети и другие устройства, например контролирующие доступ в здание.

Перевод видеокамер в IP-сеть может быть реализован по одному из трех следующих сценариев, которые для простоты назовем аналоговым, гибридным и полностью основанным на IP.

Согласно первому сценарию, к СКС необходимо подключить аналоговые камеры, предназначенные для работы по коаксиальному кабелю. Для преобразования 75-Вт несбалансированного сигнала, передаваемого по коаксиальному кабелю, в 100-Вт сбалансированный сигнал кабеля UTP последний подключается к выходу камеры через балун. В телекоммуникационной комнате UTP-кабель, через который подключена видеокамера, терминируется аналогично другим подобным кабелям — на коммутационную панель. Через нее кабели подключения видеокамер соединяются с портами коммутатора, а уже через них — с цифровым видеомагнитофоном (Digital Video Recorder — DVR). С целью обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый подключение кабеля UTP к входу DVR осуществляется тоже через балун.

Объединение аналоговых и цифровых камер в одной СКС требует использования разнородного оборудования. Гибридный сценарий наиболее часто возникает при реконструкции зданий, когда IP-камеры добавляются к инсталлированной базе аналоговых камер.

Добавить IP-камеру к существующей аналоговой системе, уже объединенной в сеть посредством кабельной проводки UTP, совсем несложно. Большинство IP-камер оснащены гнездами RJ-45, что позволяет подключать их к телекоммуникационным розеткам RJ-45. Далее кабель UTP поступает в телекоммуникационную комнату, где терминируется на коммутационной панели, контакты которой, в свою очередь, подключаются к коммутатору, объединяющему в одной сети как аналоговые, так и IP-камеры. Камеры обоих типов можно подключать к серверам, например к работающему в IP-сети магнитофону DVR.

Третий сценарий предусматривает использование только IP-камер. Главным его преимуществом является обеспечение полного удаленного доступа к камерам с веб-устройств. Камеры IP могут получать электропитание по неиспользуемым витым парам кабеля UTP от промежуточного или оконечного инжектора PoE. Это исключает необходимость наличия силовых розеток в непосредственной близости от мест установки камер и упрощает процедуру перемещения последних в процессе эксплуатации с одного места в другое.

Иногда ограничения в 100 м (согласно стандарту TIA/EIA-568-B) на максимальную протяженность тракта UTP сети Ethernet создают проблемы при оснащении видеокамерами удаленных объектов. Между тем максимальная протяженность многомодового волоконно-оптического кабеля может составлять более 1,5 км, а одномодового волоконно-оптического кабеля — более 10 км. Кроме того, волоконно-оптический кабель имеет меньший диаметр и более высокую прочность на разрыв, невосприимчив к электромагнитным помехам, гарантирует наивысшую пропускную способность и более высокий уровень информационной безопасности, поскольку подключиться к нему для перехвата информации практически невозможно. Однако, подобно тому, как подключение аналоговых камер по кабелю UTP требует использования осуществляющих преобразование сред передачи балунов, и использование волоконно-оптического кабеля потребует преобразования оптической среды передачи данных в медную среду передачи с целью подключения камеры к DVR-магнитофону или серверу. Поэтому в этом случае потребуются медиаконвертеры.

Предварительное планирование

Понятно, что организация совместных (для параллельной передачи данных, речи и видео) кабельных каналов и телекоммуникационных комнат должна упростить перевод на СКС отдельной фирменной аналоговой системы видеонаблюдения. Но при этом необходимо учитывать потребность в дополнительном оборудовании.

Планируя площадь и место размещения телекоммуникационной комнаты, следует принять несколько важных проектных решений. Например, определить, где будет расположено коммутационное поле — на стене или в монтажной стойке. Основную часть оборудования систем видеонаблюдения можно монтировать в стойку, что упрощает планирование необходимого числа стоек и шкафов, выделяемых для размещения компонентов безопасности. Знание числа камер, равно как и мест размещения телекоммуникационных комнат, тоже поможет правильно выбрать монтажную стойку, которая будет установлена в надежно запираемой комнате или размещена в запираемом шкафу. Кроме того, в целях дополнительной безопасности стойки можно оснастить запираемыми секциями, разместив в них такое оборудование, как коммутаторы, коммутационные панели и концентраторы.

Еще одной немаловажной проблемой, связанной с организацией телекоммуникационной комнаты, является поддержание в ней стабильной температуры и такого воздушного потока, который исключал бы опасность любого перегрева оборудования и вынужденной его остановки. Ассоциация BICSI (www.bicsi.org) рекомендует поддерживать температуру в комнате с активным оборудованием в пределах 18–24 °С. Активное оборудование и устройства распределения электропитания (Power Distribution Unit — PDU) выделяют большое количество тепла, однако уровень тепла от одного или двух серверов еще не столь высок, чтобы потребовалась установка дополнительного кондиционера воздуха. Большую же часть высокоплотных устройств хранения данных следует размещать в главном коммутационном пункте или в центре обработки данных (ЦОД). Чтобы правильно выбрать систему HVAC, желательно рассчитать полный объем генерируемого оборудованием тепла, для чего лучше пригласить опытного инженера.

Если в существующей магистрали сети передачи голоса и данных имеются свободные оптические каналы, то соединение сетевой видеосистемы с территориально распределенной сетью (Wide Area Network — WAN) может осуществляться через эту магистраль. В таких магистралях чаще всего имеется достаточное количество незадействованных волокон, зарезервированных для будущих приложений. При формировании магистрали для передачи голоса и данных в каждую телекоммуникационную комнату обычно заводится 24- или 48-волоконный многомодовый оптический кабель, соединяющий оборудование комнаты с оборудованием ЛВС или с устройствами доступа в WAN-сеть. Однако, как показывает практика, засвечивается, как правило, лишь половина волокон. Таким образом, видео становится тем самым «приложением будущего», которое и использует свободные волокна.

Что касается горизонтальной инфраструктуры, то большинство менеджеров по ИТ предпочитают для системы IP-видеонаблюдения не применять то же самое оборудование (коммутационные панели, коммутаторы и т. д.), через которое работают системы передачи данных и голоса, а инсталлировать для нее выделенную параллельную инфраструктуру или подсеть.

Телекоммуникационная комната

Оборудуя телекоммуникационную комнату для сети передачи данных и голоса, специалисты обычно устанавливают там следующее:

• средства физической поддержки оборудования (стойки, кабельные лотки);

• кабельные компоненты и средства организации кабельной проводки;

• коммутационные панели;

• средства подачи электропитания по каналам Ethernet (PoE);

• коммутаторы/маршрутизаторы Ethernet;

• устройства распределения электропитания (PDU);

• системы HVAC.

В зависимости от того, являются ли ваши камеры аналоговыми или основанными на IP, телекоммуникационную комнату нужно будет дооборудовать различными компонентами. Число дополнительных стоек и шкафов определяется числом камер, каналы подключения которых предлагается терминировать в данной комнате. Эта часть проекта вызывает больше всего вопросов, поскольку каждый вертикальный рынок имеет свои требования как по числу камер, так и по месту их размещения. Например, для работы системы, состоящей из 16 камер, могут потребоваться сервер DVR высотой 4–5U, монитор (6U), коммутатор Ethernet (1U), 24-портовая коммутационная панель (1U) и промежуточный инжектор PoE (1U).

Эксперты ассоциации BICSI вывели формулу для расчета площади телекоммуникационной комнаты в зависимости от площади территории, обслуживаемой размещенным в ней оборудованием. Рассчитать необходимое число пользовательских подключений в сети передачи данных и голоса достаточно легко. Однако определить нужное число мест установки камер и, следовательно, число дополнительных стоек для размещения оборудования исходя из обслуживаемой площади не так-то просто.

Число камер будет зависеть от специфики работы предприятия или организации. Например, устройство DVR высотой 4–5U может обслуживать 16 камер, что, скорее всего, больше числа камер, необходимого для установки на одном офисном этаже. Однако в случае казино или банка вам, вероятно, потребуется, как минимум, в пять раз больше камер, что повлияет на размер телекоммуникационной комнаты. Короче говоря, какой-либо универсальной формулы для расчета требуемого числа дополнительных стоек для поддержки видеосистемы не существует и существовать не может, поскольку оно всецело зависит от числа обслуживаемых оборудованием каждой телекоммуникационной комнаты камер.

В прежние времена решение вопросов безопасности оставлялось на потом, поэтому производственные площади под оборудование и мониторы зачастую выделялись заодно с площадями под такие хозяйственные помещения, как шкафы для веников и подсобки. В настоящее время построение конвергентных IP-сетей требует, чтобы оборудование, поддерживающее все приложения, размещалось в одной и той же технологической комнате.