IP-видеонаблюдение - это цифровое видеонаблюдение в чистом виде, когда цифровой сигнал от видеокамер до записывающего устройства идет в цифровом формате по сети Ethernet и Token Ring на базе IP-протокола. 

   Каждая IP-камера является сетевым устройством и имеет свой сетевой IP-адрес. В отличие от аналоговых камер,  в IP-камере после получения видеокадра с матрицы, изображение остаётся цифровым вплоть до отображения на мониторе. Перед передачей, полученное с матрицы изображение сжимается с помощью покадровых (MJPG) или потоковых (MPEG-4, H.264) методов видеосжатия.      Существуют специализированные IP-камеры, осуществляющие передачу видео в несжатом виде. В качестве протокола транспортного уровня в IP-камерах могут использоваться протоколы: TCP, UDP и другие протоколы транспортного уровня модели OSI. Распространена возможность электропитания IP-камер через PoE, что очень экономит затраты на питающий камеру провод и его монтаж, а так же избавляет от лишних затрат на дополнительные блоки питания. В IP-видеонаблюдении нет необходимости передавать аналоговый сигнал в формате PAL или NTSC,следовательно IP-камеры могут использоваться большого разрешения. Существуют камеры с мегапиксельными разрешениями: 1280x1024, 1600x1200 и более высокими. IP-камеры могут передавать видеокадры с требуемой частотой. Существуют IP-камеры с частотой передачи больше 60 кадров в секунду.

               Область применения:

• системы охранного видеонаблюдения;

•  удалённый мониторинг за технологическими процессами;

•  удалённое управление проектами;

•  визуальная верификация нештатных ситуаций;

• продвижение в сети различных услуг и многое другое...

                Преимущества IP-камер:

• Построение масштабируемых распределённых систем видеонаблюдения;

• широкий диапазон настроек работы камеры;

• отсутствие двойной конвертации сигнала, свойственного аналоговым камерам;

• оптимизация видеопотока и видеоизображения;

• отсутствие привязки к аналоговым видеостандартам, в результате чего многие IP-камеры обладают разрешением, недоступным для аналоговых;

• есть возможность использования прогрессивной развёртки;

• возможность передачи аудиопотока по сети Ethernet и TokenRing параллельно с видеопотоком;

• возможность передачи потока с высоким сжатием, что экономит место на цифровых носителях, не требуя при этом высокопроизводительного видеорегистратора.

             Недостатки IP-камер:

• цена на IP-камеры выше, чем у аналоговых камер, но если рассматривать оборудование объекта системой видеонаблюдения в целом, то цены на «проект + оборудование + монтаж» являются сопоставимыми;

• светочувствительность матрицы IP-камер существенно ниже, чем у аналоговых камер, что затрудняет использование IP-камер на улице;

• необходимость декомпрессии видеопотока на компьютерной платформе;

• подверженность к внешнему сетевому воздействию по сети (взлому);

• аппаратное зависание (при отсутствии функции Watchdog);

• ограничение длины сегмента 100 метрами при использовании медной витой пары, что вынуждает через каждые 100 метров устанавливать коммутаторы либо использовать другие среды передачи сигнала.

  Беспроводное IP-видеонаблюдение

    Беспроводная система ip-видеонаблюдения работает с помощью технологий Wi-Fi, GSM,GPRS, EDGE, CDMA, WiMAX, .

1. Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) позволяет достичь скорости передачи данных в 100 Мбит/с. В России использование Wi-Fi без разрешения Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно исключительно для создания сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Не требуется разрешения на пользовательское (оконечное) оборудование радиодоступа (беспроводного доступа) в полосе радиочастот 2400—2483,5 МГц с мощностью излучения передающих устройств до 100 мВт включительно. К слову, 100 мВт — это дальность передачи примерно 250 м (при условии прямой видимости). К недостаткам Wi-Fi относится непредсказуемость качества медийного потока, обусловленная возможностью потерь при передаче данных, вызываемых целым рядом факторов: атмосферными помехами, особенностями ландшафта и т.п.

             Типы Wi-Fi:

      Первоначально термин "Wi-Fi" использовался как обозначение стандарта 2.4GHz 802.11b - расширение 802.11, обеспечивает 11 Мбит/сек. (Mbps) (а также 5.5, 2 и 1 Мбит/сек.) в полосе 2.4 гигагерц (GHz). Стандарт IEEE 802.11b совместим с более ранним стандартом IEEE 802.11, работающим на скорости до 2 Мбит/с., таким образом, достигается взаимодействие между устройствами двух стандартов.

Более новый стандарт IEEE 802.11a позволяет передавать данные на скорости до 108 Мбит/с. В нем используется мультиплексирование с ортогональным делением частот - OFDM - для повышения скорости передачи данных. Эти беспроводные сети работают на частоте 5 Ггц и обеспечивают возможность шифрования с использованием WEP.

Последние разработки в области беспроводной связи привели к появлению на рынке устройств новой спецификации стандарта - IEEE 802.11g. Новое оборудование позволяет передавать данные на скоростях до 54Мбит/с и работает в диапазоне частот 2.4 Ггц - том же, что и устройства стандарта IEEE 802.11b. Это позволяет обеспечить совместимость со стандартом IEEE 802.11b и использовать в новых сетях старое оборудование. В связи с тем, что рабочий диапазон IEEE 802.11a лежит вблизи 5 ГГц, IEEE 802.11g, с вдвое меньшими несущими частотами, выигрывает по дальности стабильной связи. Зона покрытия IEEE 802.11g больше, чем у 802.11a, т.е. на равную площадь понадобится устанавливать меньше точек доступа.
     2. Передача видео по GSM

     Большинство GSM-сетей функционируют на частотах от 900 до 1800 МГц. Скорость передачи данных может доходить до 270 кбит/с, но это возможность технологии, а не операторского оборудования как такового  или мобильного устройства. При общении в сетях стандарта GSM за счет применения кодеков сжатия голосового потока отрезается часть вибраций, свойственных человеческой речи, поэтому голос приобретает "металлический" оттенок и теряется часть интонаций. GSM развивается. Так, в его версии Release'97 появился скоростной сервис передачи данных GPRS, а в Release'99 — еще более быстрый EDGE (он же EGPRS). Последний получил распространение начиная с 2003 года. 

      Протоколы GPRS и EDGE:

 GPRS и EDGE - самые распространенные протоколы для трансляции видео по каналам сотовой связи.

Технология пакетной передачи GPRS использует в качестве механизма доставки пакетов данных протоколы TCP/IP, в случае применения которых каждому из устройств сети присваивается уникальный IP-адрес.

    Существует два вида IP-адресов: динамические и статические.

  Динамические IP-адреса выдает оператор при подсоединении к сети GPRS и только на время сеанса связи. Если по каким-либо причинам сеанс прервался, то при повторном подсоединении устройство, не имеющее статического IP-адреса, получит новый динамический адрес, отличный от предыдущего. Если устройство, в том числе модем GSM/GPRS, авторизовалось в сети и получило динамический IP-адрес, то для поддержания виртуального GPRS-канала в режиме on-line нужно через определенные временные интервалы передавать сигнальные пакеты на любой известный IP-адрес, иначе оператор разъединит соединение с сетью.

Статические IP-адреса могут предоставляться либо Интернет-провайдерами, либо операторами сотовых сетей. У операторов сотовых сетей получить такие адреса зачастую невозможно, а это существенный недостаток для развертывания систем видеонаблюдения.

Возможная скорость соединения через GPRS зависит от такой ее характеристики, как класс. Сейчас распространен GPRS-класс 10, обеспечивающий в наших сетях скорость передачи данных до и свыше 5 кбайт/с — иными словами, как мощный компьютерный модем на 56 кбит/с. Скорость передачи данных зависит не только от класса, но и от оператора, и от самого мобильного устройства.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), известный также как EGPRS (Enhanced GPRS), является более быстрым протоколом передачи данных, нежели GPRS (скорость может доходить до 236,8 кбит/с и выше). EDGE классифицируется уже не как 2G, а как 2,5G. В России он встречается далеко не везде и всесторонней поддержки еще не получил. EDGE как бы раздвигает рамки стандарта GSM, добавляя к голосовой связи быстрый мобильный Интернет.

   3. Передача видео по CDMA

CDMA— второй по популярности стандарт 2G, уступающий лишь GSM. Отличительные черты CDMA — поддержка скоростного доступа в Интернет, большая пропускная способность, лучшая защищенность от помех и взлома и лучшее качество передачи голоса. Единственный существенный для России недостаток — отсутствие сетей в наиболее распространенном частотном диапазоне. В России CDMA-оператором является "СкайЛинк".

        GPRS, EDGE, CDMA в системах IP-видеонаблюдения

Посмотрим, в каком виде мы можем получать информацию с объекта, используя каналы сотовой связи:

• MMS, присланное на ваш телефон;

• картинка, отправленная вам на электронную почту;

• картинка, записанная на FTP-сервер;

• поток видео в реальном времени;

• картинка или фрагмент изображения, находящиеся в памяти оборудования, установленного на объекте.

   Оборудование, используемое для отправки MMS-сообщений, чаще всего представляет собой CMOS-камеру c разрешением 0,3 Мпкс, встроенную в пластиковый или металлический корпус (в зависимости от использования вне или внутри помещения). Такая камера обычно оснащена микрофоном (или разъемом под микрофон), тревожными входами или выходами. Для съемки в темное время суток может присутствовать встроенная ИК-подсветка. MMS может отсылаться в случае срабатывания внутреннего или внешнего детектора движения или по запросу. Эта же камера может отправлять вам и e-mail. Из нюансов работы с подобным оборудованием хочется отметить сложности настройки некоторых неадаптированных к российским реалиям азиатских моделей. С электронной почтой могут работать и некоторые модели серийно выпускаемых видеорегистраторов. Для этого они должны иметь встроенный GSM/GPRS модуль и соответствующую функцию отправки сообщений. Отсылка JPG-картинок возможна по запросу через SMS или по таймеру. Преимущества регистратора перед MMS-камерами - наличие собственного архива, возможность подключения всех типов внешних камер, в том числе приспособленных для скрытой установки (возможна скрытая установка и самого регистратора), что значительно повышает степень защищенности и расширяет сферы применения данного оборудования. Просмотр электронной почты возможен почти на всех современных телефонах, так что решение использования e-mail достаточно удобное и мобильное..

   Отправить единичную картинку на FTP-сервер достаточно легко.  В качестве FTP-сервера можно использовать свой компьютер с внешним статичным IP-адресом. Однако для того чтобы просматривать серию изображений, необходимо установить на сервер специальное ПО. Просматривать архив видеоданных возможно как с ПК, так и с мобильного телефона, используя WAP-сервер.
    Организация живого потока видеоизображения, получаемого с объекта -это самый актуальный вариант, но вместе с тем и самый технически сложный. Не так много существует регистраторов, способных работать с низким битрейтом. Обычно нижний предел установки составляет 512 кбит/с, а мы уже убедились, что мобильные сети второго поколения такую скорость не поддерживают. Даже если имеются регистраторы с более низким битрейтом, то мы натыкаемся на проблему получения статичного IP-адреса у российских GSM-операторов сотовой связи (у "СкайЛинка" эта опция доступна), а это обязательный атрибут для доступа к регистратору из любой внешней сети.

Одним из самых удобных и распространенных решений передачи живого видео по сотовой связи являются GSM-или CDMA-камеры со встроенным Web-сервером. Это могут быть камеры как для внутренней, так и для внешней установки, иногда с разъемом под карты памяти и интерфейсом RS-485/RS-232 для подключения поворотных и других исполнительных устройств с набором тревожных входов и выходов. Видео или отдельные изображения с таких камер можно просматривать на персональном компьютере или наладоннике, а можно пересылать на FTP-сервер и/или электронную почту. Для того чтобы понять, какое качество видеоизображения мы получим, обратимся к техническим характеристикам одной из GSM-камер, использующих стандарт MPEG-4, и увидим, что средняя скорость передачи данных при разрешении CIF 352х288 в 1 кадр/с дает поток около 40 кбит/с.

Технология передаче данных по голосовому GSM-каналу.

Для передачи данных в сети GSM иногда используют технологии CSD (Circuit Switched Data), заключающиеся в передаче данных по голосовому GSM-каналу. Существующий стандарт позволяет передавать данные со скоростью 9600 бит/с. Хотя, и у GPRS более высокая скорость передачи данных, по GPRS абонент не может подключиться к другому абоненту напрямую, а только к сети Интернет, что требует создания промежуточного Web-сайта в сети. GPRS-канал имеет низкий приоритет подключения в сотовой сети, и это ведет к невозможности связи в районах с ее высокой загруженностью, где основным каналом остается GSM. Для передачи видео по голосовому GSM-каналу подбираются специальные алгоритмы видеосжатия, например, H.263, способный при приемлемом качестве обеспечить по GSM среднюю скорость 2 кадр/с с одной телекамеры. Прибор для передачи видео с 2—4 камер имеет встроенный GSM-модуль. Для использования устройства вам необходимо выбрать тариф у оператора сотовой связи и приобрести один или два мобильных телефонных номера (SIM-карты), на которые открыть услугу "передача данных в канале GSM". Одна SIM-карта устанавливается в прибор на охраняемом объекте, другая — в GSM-модем (Nokia, Siemens, Wavecom), подключенный к компьютеру на приемной стороне. Видеоизображение можно принимать на смартфоны, но так как выбор данных устройств на российском рынке довольно-таки широк, каждую модель придется тестировать на совместимость отдельно. Система, построенная на передаче данных по голосовому GSM-каналу, работает стабильно, но подходит далеко не всем, кто хотел бы использовать беспроводные технологии получения видеосигнала из-за ограничений в использовании обычных мобильных телефонов, высокой стоимости передачи данных и самого оборудования, сложности настройки.

        4. Передача видео по 3G и 4G (WiMAX)

Одно из основных достоинств 3G — одновременная передача голосовых и неголосовых данных. Производители систем видеонаблюдения  уже несколько лет выпускают оборудования с поддержкой данного формата. Видеорегистраторы и IP-камеры позволяют передать потоковое видео через сотовую сеть 3G и отображаться на совместимом мобильном телефоне или КПК с видеоплеером 3G. Главным отличием 3G от сетей второго поколения является индивидуализация, то есть, присвоение каждому абоненту IP-адреса, подобно Интернету. Еще один плюс – абоненты могут находиться в сети постоянно, не беспокоясь о материальных средствах, так как оплата насчитывается не за время, а за трафик. Одним из недостатком 3G является его «неровное» покрытие по территории России.

   В последнее время во всем мире все больше получает распространение четвертое поколение сотовой связи — WiMAX (англ. 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). Она основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN. Для конечных пользователей скорость при широкополосном доступе может варьироваться от 1 до 5 Мбит/с в зависимости от соглашения с поставщиком услуг. Разница в скорости потока данных обуславливается определенными факторами, такими как: используемая частота, расстояние от пользователя до базовой станции или узла, видимость (прямая или NLoS16) базовой станции и количество пользователей в сети.