24 сентября 2013
Основы сетевого видеонаблюдения
Краткий курс
Часть 12
Беспроводные сети
В настоящее время беспроводные сети наиболее популярны в квартирах, коттеджах и в небольших офисах. В крупных корпоративных сетях их применяют в меньшей степени в связи с возможностью более легкого несанкционированного доступа. В области видеонаблюдения они привлекательны благодаря своей гибкости и экономичности. На раннем этапе развития основными проблемами беспроводных сетей были: малая пропускная способность, ограниченные расстояния передачи данных, безопасность. Тем не менее технологический прогресс решает эти задачи и делает беспроводное IP-видеонаблюдение весьма привлекательным, перечислим некоторые “плюсы”:
- быстрота развертывания таких систем;
- мобильность – возможность установки IP-камер на транспорте и обслуживание их в пределах покрытия сети ( автомобили, городской пассажирский транспорт, электропоезда ит.д.;
- простота в добавлении новых устройств;
- экономия на монтажных работах по прокладке кабеля.
- Использование там, где исключена кабельная проводка ( старинные здания, музеи, памятники архитектуры).
Основы беспроводных сетей
Беспроводные компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона. В настоящее время самый популярный беспроводной стандарт передачи данных – 802.11,разработаный в 1997 г. Работает в частотных диапазонах 2,4 ГГц ( наиболее применяемый) и 5 ГГц.
Существует два основных направления применения беспроводных сетей:
- Работа в замкнутом объеме (офис, выставочный зал и т. п.);
- Соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).
Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики с всенаправленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети — “точка-точка” (Рис.1.) и клиент-сервер. Режим “точка-точка” — это простая сеть, в которой связь между станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент-сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Рис.2.
Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент-сервер. Устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b осуществима на расстояния (без дополнительной антенны): открытое пространство — 500 м, комната, с перегородками— 100 м, офис из нескольких комнат — 30 м.
Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн — до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны.
Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» организуется радио-мост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции — однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией.
Мощность, излучаемая передатчиком точки доступа, работающей по стандарту IEEE 802.11, не превышает 0,1 Вт, но многие производители беспроводных точек доступа ограничивают мощность лишь программным путем, и достаточно просто поднять мощность до 0,2-0,5 Вт. Для сравнения — мощность, излучаемая мобильным телефоном, на порядок больше (в момент звонка - до 2 Вт). Поскольку, в отличие от мобильного телефона, элементы сети расположены далеко от головы, в целом можно считать, что беспроводные компьютерные сети более безопасны с точки зрения здоровья, чем мобильные телефоны.
Если беспроводная сеть используется для объединения сегментов локальной сети, удаленных на большие расстояния, антенны, как правило, размещаются за пределами помещения и на большой высоте.
Другие беспроводные сети.
Помимо стандарта беспроводных сетей 802.11 существуют и другие, хорошо известные, технологии беспроводной передачи данных:
- Bluetooth. Передача данных на небольшие расстояния ( первоначально до 10м, в новых версиях до 100 метров). Скорость передачи 1 Мбит/с – первые версии, в настоящее время скорость увеличилась до 24 Мбит/с. Частотный диапазон – 2,4 ГГц. Технология Bluetooth не получила применения в системах видеонаблюдения.
- UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система — технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций для внедрения 3G в Европе. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA. С целью отличия от конкурирующих решений UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям 3G и его преемственность в разработках с сетями стандарта GSM. Скорость передачи данных 7,2 Мбит/с.
- WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называютWireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).
Считаю, многим будет интересна и познавательна таблица стандартов беспроводной связи:
Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи |
Технология |
Стандарт |
Использование |
Пропускная способность |
Радиус действия |
Частоты |
Wi-Fi |
802.11a |
WLAN |
до 54 Мбит/с |
до 300 метров |
5,0 ГГц |
Wi-Fi |
802.11b |
WLAN |
до 11 Мбит/с |
до 300 метров |
2,4 ГГц |
Wi-Fi |
802.11g |
WLAN |
до 54 Мбит/с |
до 300 метров |
2,4 ГГц |
Wi-Fi |
802.11n |
WLAN |
до 450 Мбит/с (в перспективе до 600 Мбит/с) |
до 300 метров |
2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц |
WiMax |
802.16d |
WMAN |
до 75 Мбит/с |
25-80 км |
1,5-11 ГГц |
WiMax |
802.16e |
Mobile WMAN |
до 40 Мбит/с |
1-5 км |
2,3-13,6 ГГц |
WiMax 2 |
802.16m |
WMAN, Mobile WMAN |
до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN) |
120-150 км (стандарт в разработке) |
н\д (стандарт в разработке) |
Bluetooth v. 1.1 |
802.15.1 |
WPAN |
до 1 Мбит/с |
до 10 метров |
2,4 ГГц |
Bluetooth v. 2.0 |
802.15.3 |
WPAN |
до 2,1 Мбит/с |
до 100 метров |
2,4 ГГц |
Bluetooth v. 3.0 |
802.11 |
WPAN |
от 3 Мбит/с до 24 Мбит/с |
до 100 метров |
2,4 ГГц |
Вопросы, возникающие при выборе беспроводного сетевого видеонаблюдения:
- Сколько будет сетевых узлов?
- Дистанции беспроводной связи? Чем выше частота, тем меньше дистанция передачи. Для больших расстояний – диапазон 900 МГц.
- Учитывать препятствия в зоне передачи.
- Какая требуется пропускная способность сети? Реальная пропускная способность зависит от расстояний и препятствий и может составлять 20-50% от заявленной.
- Учитывать радиопомехи.
- Какой уровень безопасности необходимо обеспечить?
- Не забывать, что к беспроводным IP-телекамерам необходимо подавать напряжение питания, т.е. без проводов все равно не обойтись.
