1 SANTEC Video Technologies Professionelle Lösungen für mehr Sicherheit Videoüberwachung Netzwerktechnik IR-Freilandsensorik Dienstleistungen Grundlagen und Besonderheiten von Videonetzwerken
2 Themenübersicht Allgemeines zum Webinar Abgrenzung/Unterschied Digital / Analog Unterschied Videonetzwerke zu Datennetzwerke Optimierungsmöglichkeiten von Videonetzwerken SANTEC Produkte Entscheidungshilfen beim Aufbau von Netzwerken Zusammenfassung
Abgrenzung und Unterschiede Analoge/digitale Systeme 3 Übersicht analoge Systeme Übersicht digitale Systeme Vergleich
4 Analoge Systeme Traditionell überträgt die Kamera ein analoges Videosignal über ein Koax-Kabel direkt zu einem DVR (digitaler Videorekorder). Jede Kamera wird mit einem Netzteil direkt vor Ort mit Strom versorgt. Der DVR konvertiert das Videosignal in ein digitales Signal, komprimiert dieses und speichert es auf der Festplatte für spätere Verwendung ab. Jegliche Intelligenz, z.b. Bewegungserkennung, Zeitpläne und digitaler Zoom, gehen vom DVR aus. Monitore werden direkt an den DVR angeschlossen. Auch kann der DVR so konfiguriert werden, dass Bilder übers Internet abgerufen werden können. Die Daten aller Kameras werden dadurch im Netzwerk nur von diesem zentralen Punkt abgerufen. Dadurch ist diese Variante sehr effektiv, was die Bandbreite angeht.
5 Digitale (IP) Systeme In der IP Welt wandelt die Kamera das analoge Bild direkt in ein digitales um.. Einige digitale Prozesse finden daher bereits in der Kamera statt, z.b. Komprimierungen und Bewegungserkennung. Der digitale Video Stream (Fluss der Videodaten) wird dann in das Netzwerk übertragen. Hierbei kommt ein Cat.5-7 Kabel zum Einsatz. Das Netzteil kann direkt die Kamera versorgen oder die Kamera kann per PoE (Power-over-Ethernet) Adapter angeschlossen werden, wobei Daten und Strom über ein Kabel bezogen und verteilt werden. Das Cat.6 Kabel für jede Kamera wird in einen Switch gesteckt, welcher die Daten im Netzwerk verteilt. Wie bei allen Netzwerkgeräten muss auch hier etwas Einrichtungsarbeit geleistet werden. So benötigt jede Kamera z.b. eine eindeutige IP-Adresse. Auf jedem PC, welcher die Kamera betrachten möchte, muss eine entsprechende Software installiert sein (mindestens ein Browser IE, Firefox, etc). Ein weiterer leistungsfähiger PC ist notwendig, um die Daten der Kameras zu speichern. Das IP Kamerasignal wird dann z.b. ins Internet übertragen (auf dieselbe Art und Weise wie im analogen Beispiel beschrieben). Doch hierbei hat jede Kamera eine eigene IP-Adresse und Ports (Unterteilung von IP-Adressen in bis zu 65.000 einzelne Teile). Dadurch kann natürlich die Bandbreite extrem beansprucht werden, da nicht ein Signal, sondern eventuell 16 Signale übertragen werden.
6 Vergleich Videofluss unidirektional. Keine Gefahr von Kollisionen. Deswegen kein Packet Loss. Bilder werden nur von schlechter Leitungsqualität beeinflusst. Video/Datenfluss multi-direktional. Kollisionen in Netzwerken sind aufgrund des Designs normal. Hierdurch kann es aber zu Packet Loss kommen. Bildqualität wird durch hohe Latenzzeiten und vielen Kollisionen beeinflusst
7 Vergleich Analog Digital Verkabelung Koax, RG-59, zentral Cat.5, dezentral Konfigurationsaufwand Gering Hoch Erweiterungsfähigkeit Bedingt / hoher Aufwand Hoch / geringer Aufwand Bildqualität TV Standard (0,4 MP) Megapixelbereich (1-5 MP) Verkabelungsaufwand hoch niedrig
8 Unterschied Videonetzwerke / Datennetzwerke Internet Alle Daten, die über ein Netzwerk laufen, werden in Pakete unterteilt. Diese Pakete sind 1500 Bytes groß. Das heißt, eine Word Datei von 1 MegaByte wird in minimal 700 Pakete aufgeteilt. 16 Pakete Hinzu kommt, das Switche für Datennetzwerke und Datensicherung konzipiert sind. Datensicherheit heißt aber auch hohe Latenzzeiten.
9 Videonetzwerke 2,1 MB/s 2,1 MB/s 2,1 MB/s Kollisionen 8,4 MB/s 2,1 MB/s 2,1 MB/s 12,6 MB/s 2,1MB/s MJPEG, 1,3 MP 1 Bild/s => 17019 kbit/s (KiloBit) = 2,1 MB/s (Megabyte) 1468 Pakete/s
10 Videnetzwerke / Datennetzwerke Datennetzwerke, in denen Word-Dateien gespeichert werden, können warten. Datei wird dann gespeichert, wenn alle Pakete am Server angekommen sind. Switche haben die Funktion Store-and-Forward standardmäßig aktiviert. Pakete werden erst zwischengespeichert geprüft und weitergeleitet. In Videonetzwerken kann der NVR-Server eine gewisse Zeitspanne warten, bis alle Pakete angekommen sind, und verwirft ansonsten das Video. Dadurch entstehen Artefakte und Bildstörungen bis hin zu Ausfällen. Latenzzeiten wirken sich negativ aus.
11 Optimierungsmöglichkeiten Auflösungen Frame-Raten Codecs Packet Loss Bandbreiten
12 Auflösungen Die Auflösung beeinflusst direkt die benötigte Bandbreite, welche vom gesamten Videofluss benötigt wird. Bildqualität eine Funktion der Auflösung und Frame- Raten (Bilder/Sekunde) sind weitere wichtige Aspekte. Wenn Bildqualität und Frame-Raten steigen, tut es auch die Bandbreite.
13 Analoge Auflösungen Format QCIF 176*144 CIF 352*288 2CIF 704*288 4CIF 704*576 D1 720*576 Bandbreite für ein D1 Bild = 0,4 MB/s
14 Digitale Bildauflösungen Größe/Format Pixel Bandbreite / Sekunde QQVGA 160*120 QVGA 320*240 0,21 MB/s VGA 640*480 0,53 MB/s HD720 1280*720 1M 1280*960 1.3M 1280*1024 2,1 MB/s 2M 1600*1200 3,2 MB/s FullHD/HD1080/2M 1920*1080 3M 2048*1536 4,9 MB/s
Auflösung 720x480 15
Auflösung 1920x1080 Full HD 16
17 Frame-Raten Wenn die Bildqualität und Frame-Rate steigen, steigt auch die benötigte Bandbreite im Netz. Die gewählten Bilder/Sekunde müssen den entsprechen Umfeld angepasst werden, sollten aber auch nicht höher sein, als unbedingt notwendig. Umfeld Casino/Stadion Kassenbereich Schulhof Parkplatz, Übersicht Stadion an Ruhetagen Frame-Rate 25 bps 12-15 bps 5 bps 1-3 bps 1 bps
18 Codecs MJPEG MPEG4/H.264
19 MJPEG Motion JPEG ist ein Format, das aus der Aneinanderreihung von Einzelbildern besteht. Jedes einzelne Bild wird komprimiert. Dadurch, dass immer ein gesamtes neues Bild gemacht wird, ist der Komprimierungslevel nur gering, von der Gesamtaufnahme her gesehen. Der Vorteil hier liegt dabei, dass die Rechenleistung des Aufnahmesystems geringer sein muss, da die Bilder nicht so stark neu berechnet werden müssen wie bei anderen Codecs.
20 MPEG4/H.264 MPEG-4 schafft höhere Komprimierung bei gleichbleibender Qualität im Vergleich zu MJPEG. Periodische Bilder sogenannte I-Frames werden als komplette Bilder übertragen, ähnlich wie bei MJPEG. Diese werden dann als Referenzbilder benutzt. Weitere Bilder, die dann übertragen werden sogenannte P- Frames enthalten nur die Informationen, die sich seit dem letzten Bild geändert haben. Durch dieses Verfahren wird Bandbreite auf dem Netzwerk eingespart. Allerdings erhöht sich die Rechenleistung auf dem Aufnahmeserver, da dieser die Einzelinformationen wieder zusammensetzen muss.
21 Packet Loss Kollisionen auf dem Netzwerk verursachen, dass Pakete verloren gehen. Bei einer Kollision wird an beide Seiten ein Signal gesendet, das entsprechende Paket erneut zu senden. Liegt der Packet Loss bei über 1%, ist mit Bildstörungen und Aussetzern zu rechnen. Deswegen muss der Traffic auf dem Netzwerk so gut wie möglich kontrolliert und gesteuert werden.
22 Packet Loss vermeiden Switche sind so konfiguriert, das Sie maximale Datensicherheit gewährleisten. Dies ist gut für Datennetzwerke, schlecht für Streaming Video Auch die Annahme einen High End Switch eines namhaften Anbieters zu kaufen ist hier keine Lösung, da diese gleich konfiguriert ist. Jeder managebare Switch MUSS für ein Videonetzwerk konfiguriert werden.
VLAN Virtuelles LAN 23
QoS Quality of Service Prioritäten verteilen 24
QoS Quality of Service 25
26 Bandbreiten 2,1 MB/s 2,1 MB/s 2,1 MB/s 100 MBit Switch 12,5 MB/s 8,4 MB/s 100 MBit Switch 12,5 MB/s 2,1 MB/s 2,1 MB/s 12,6 MB/s 2,1 MB/s MJPEG, 1.3 MP 1 Bild/s => 17019 kbit/s (KiloBit) = 2,1 MB/s (Megabyte)
27 SANTEC Netzwerkprodukte Übertragungstechnik Switches PoE IP Kameras Megapixel Video-Server
Eingabe Bestandteile Weiterleiten Anschließen Auswerten Verarbeiten 28 D1 Kameras MP Kameras Switche Midspans Aufzeichung Speicherung
29 D1 Kameras SNC-390DN/W SNC-620/W SNC-521IR/W SNC-565IR/W Typ Tag/Nacht Boxkamera Tag/Nacht Kuppelkamera Tag/Nacht Kompaktkamera Tag/Nacht Kompaktkamera Objektiv Nicht im Lieferumfang enthalten Manueller Zoom Manueller Zoom Motorzoom 10/100 Mbit Ja Ja Ja Ja PoE Ja Ja Ja Ja Schutzart IP-44 IP-66 IP-66 IP-66 Lichtempfindlichkeit Lux 0,05 / 0,002 0,05 / 0,002 0,05 / 0 0,7 / 0
30 1,3 Megapixel Kameras SNC-3901MDN SNC-6201M SNC-P3601M SNC-5211MIR Typ Tag/Nacht Boxkamera Tag/Nacht Kuppelkamera Tag/Nacht 360 Kamera Tag/Nacht Kompaktkamera Objektiv Manueller Zoom Manueller Zoom 360 ImmerVision 10/100 Mbit Ja Ja Ja Ja PoE Ja Ja Ja Ja Schutzart IP-44 IP-66 IP-66 IP-66 Manueller Zoom Lichtempfindlichkeit Lux 1,0 / 0,3 1,0 / 0,3 1 / 0,3 1 / 0,3
31 Switche Ports PoE Sfp Ports Geschwindigkeit Mbps VLAN QoS SanSwitch- M0404 SanSwitch- G0800 SanSwitch- G1604 SanSwitch- G2404 8 4-10/100 - - 8 - - 10/100/1000 Ja Ja 16-4 10/100/1000 Ja Ja 24-4 10/100/1000 Ja Ja
32 Switche Gigabit 8-Port Switch 8 x 10/100/1000 MBit/s Port 1 x RS-232 Consoleport VLAN, Trunking, WEB Management Desktop Kein Lüfter
33 Switche Gigabit 16-Port Switch 16 x 10/100/1000 MBit/s Port 4 x SFP Slots Webmanagement SNMP, VLAN, Trunking Rack-Mount
34 Switche Gigabit 24-Port Switch 16 x 10/100/1000 MBit/s Port 4 x SFP Slots Webmanagement SNMP, VLAN, Trunking Rack-Mount
35 Midspan POE Modell Ports Gigabit SNMP Power Pro Port SanPower-MS01 1 Nein Nein 15,4 W SanPower-MS08 8 Ja Ja 15,4 W SanPower-MS16 16 Ja Ja 15,4 W SanPower-MS24 24 Ja Ja 15,4 W
36 Von analog zu digital Video-Encoder ermöglichen den Umstieg auf ein Netzwerk-Videosystem, ohne dass der Anwender seine vorhandene, analoge Ausrüstung aufgeben muss. Sie verschafft den analogen Geräten neue Funktionen und macht dezidierte Komponenten wie Koaxialkabel, Monitore und Videorecorder überflüssig. Die Videorecorder werden nicht mehr benötigt, weil die Aufzeichnung mit PC- Standard-Servern bewerkstelligt werden kann. Video-Encoder verfügen meist über ein bis vier Analogschnittstellen zum Anschließen von Analog-Kameras, sowie über eine Ethernet-Schnittstelle für die Anbindung an das Netzwerk. Ebenso wie Netzwerk-Kameras verfügen sie über einen integrierten Webserver, einen Komprimierungschip und ein Betriebssystem, damit eingehende Analogdaten digitalisiert, übertragen und über das Computernetzwerk aufgezeichnet werden können, so dass sie leichter abgerufen und angezeigt werden können.
Video-Server 37
38 Vergleich / Modelle SVE-ST Kanäle Dig. Ein/ Ausgang Inkl. VA PoE SD-Slot USB Bauart 100SA 1 - Ja Ja - - Desktop 1000SA 1 Ja Ja Ja Ja Ja Desktop 4003B 4 Ja Ja Ja Ja Ja Blade SVE-ST-RACK3 4010B 4 Ja Ja Ja Ja Ja Blade SVE-ST-RACK10
39 Video-Server: Racks Einschübe Max Kanäle Hot Swap SVE-ST-RACK3 3 12 Ja SVE-ST4003B SVE-ST-RACK10 10 40 Ja SVE-4010B
40 Entscheidungskriterien Anzahl der IP Kameras? Welche Codecs, Auflösungen, Frame-Raten werden benötigt? Vorhandene Netzwerkprodukte verwendbar? Aufgrund der Anzahl der Kameras die Switche und Server berechnen Wie sind die Videodatenflüsse Zum Server meist am meisten Datenflüsse
41 Zusammenfassung Die Vorteile der IP Technologie liegen, bei korrekter Planung und Vorbereitung, auf der Hand. Skalierbarkeit Integration in weitere Systeme (POS, LPR etc.) Größere Ausleuchtung mit weniger Kameras durch höhere Auflösungen Leichtere und günstigere Verkabelung Remotefähigkeiten sehr viel besser / komplette Projekte können per Fernzugriff gewartet werden Netzwerke können bei korrekter Konfiguration zusammengefasst werden.
42 Das Spektrum der Sicherheit SANTEC Video Technologies, mehr als nur eine Lösung. Sanyo Video Vertrieb AG An der Strusbek 31 22926 Ahrensburg, Germany Tel +49 4102 4798 0 www.santec-video.com