Карта сайта
Обратная связь

443086, Россия, г. Самара
ул. Ерошевского, дом 3а
+7 (846) 334-19-00, 334-19-20,
334-34-99, 334-47-71
info@kb-sb.ru
Полная контактная информация


Wi-Fi оборудование в видеонаблюдении

Ключевые слова: Беспроводное видеонаблюдение, беспроводная видеокамера, IP-камера, Wi-Fi камера

Марин Сергей, Главный инженер ООО "Бевард"

Содержание:

1.1 Основы связи Wi-Fi в видеонаблюдении

2.1 Реальная скорость связи по Wi-Fi и факторы, влияющие на нее

2.2 Антенны Wi-Fi

2.3 Размещение антенн

2.4 Беспроводные точки доступа

3. Окончательная настройка Wi-Fi подключения

 

 

1.1 Основы связи Wi-Fi в видеонаблюдении

Беспроводная видеокамераВ беспроводном видеонаблюдении используется диапазон частот 2.4 или 5 ГГц, т.е. ВЧ и КВЧ. Радиоволны в этих диапазонах частот не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости.

Основная проблема организации беспроводного подключения IP камер и другого оборудования на частотах 2.4 ГГц или 5 ГГц в помещении или на улице заключается в том, что радиосигналы очень плохо проходят через твердые объекты. Обходя препятствия, радиосигнал многократно отражается от различных препятствий. Например, если в конструкции строения используется листовой алюминий, то радиосигнал может вообще не выйти за пределы здания, настолько будет велико его затухание.

    Внимание! Для работы любой Wi-Fi камеры требуется наличие прямой видимости между точками установки приемной и передающей антенн. Трасса прохождения радиосигнала должна быть свободна от любых помех - деревьев, кустов, зданий и т.д. в пределах зоны Френеля (подробности ниже).

Отраженные радиосигналы от различных препятствий проходят по разным траекториям и приходят к антенне приемника с различной временной задержкой, что может привести к наложению переданных пакетов друг на друга.

Для преодоления таких проблем используется кодирование OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов). OFDM разрабатывалась для использования вне помещений. Суть кодирования OFDM состоит в создании широкополосного сигнала, состоящего из некоторого количества "ортогональных" сигналов, каждый из которых передает поток данных с низким битрейтом.

Беспроводные IP камеры, а также другое беспроводное оборудование, работают в соответствии с международными стандартами семейства 802.11. Наиболее важные и распространенные из них – 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n.


1.1.1 Выбор месторасположения

Чтобы избегать взаимного влияния оборудования, следует располагать беспроводное оборудование (точки доступа, беспроводные адаптеры) подальше трансформаторов, микроволновых печей, мощных электродвигателей, светильников дневного света и другого промышленного оборудования. Клиенты должны подключаться к точке доступа находящейся в прямой видимости, так как различные препятствия на пути сигнала могут существенно повлиять на пропускную способность. Обычная офисная перегородка может сильно ослабить сигнал, а капитальная стена и вовсе стать надежным экраном на пути сигнала. Для обеспечения равномерного покрытия отдельных помещений используйте несколько точек доступа.


1.1.2 Работа в конкретных условиях

На беспроводную сеть влияет множество факторов (соседствующие беспроводные сети, погода, расстояния, расположение и тип используемых антенн, интенсивность использования беспроводных каналов и количество одновременно подключенных клиентов, преграды на пути сигнала и т.п.). При инсталляции новой беспроводной сети очень сложно предугадать как она будет работать в выбранном Вами местоположении. Каждая среда размещения уникальна в плане различной инфраструктуры, количеством препятствий материалами из которых они изготовлены, погодными условиями, и т.д. Поэтому практически невозможно дать точную оценку работы того или иного беспроводного решения без проведения тестовых испытаний.


1.1.3 Расположение антенны

Антенна с круговой диаграммой направленности позволяет выполнить ее регулировку в вертикальной и горизонтальной плоскости. Иногда поворот антенны помогает при слабом уровне сигнала. Вы можете использовать направленные антенны, чтобы расширить зону покрытия. Перед заменой антенны следует убедиться что она подходит по характеристикам (частотный диапазон) и имеет разъем соответствующего типа. Если тип разъема у антенны отличается, то Вам необходимо заранее приобрести соответствующий переходник.

    Внимание! Если на пути сигнала находится капитальная стена или перекрытие (из армированного железобетона), то замена антенны на более мощную не даст положительного результата. Такие преграды практически полностью поглощают и отражают сигнал точки доступа. Если возможно обогнуть препятствие с помощью установки дополнительного ретранслятора, который имеет прямую видимость с точками приема и передачи, то такое решение намного лучше, чем пытаться преодолеть его в лоб.

    1.1.4 Тип беспроводных клиентов

    Если точка доступа настроена на поддержку беспроводных клиентов стандартов 802.11b и 802.11g, то при подключении клиентов стандарта 802.11b пропускная способность беспроводной сети значительно снизится. Причина в том, что в этом режиме каждому 802.11g OFDM пакету должен предшествовать RTS-CTS или CTS, который может быть распознан устройствами стандарта 802.11b. Этот дополнительно снижает скорость. Поэтому если в вашей беспроводной сети нет оборудования работающего по стандарту 802.11b рекомендуется перевести точку доступа в режим G only. Также значительно влияет на пропускную способность беспроводного подключения использование режимов WDS и Repeater (снижение пропускной способности в два раза).


    1.2.1 Стандарты семейства 802.11

    IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц. Наиболее известен по названию Wi-Fi.


    802.11

    Первый вариант стандарта, диапазон работы – 2.4 ГГц. Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. В настоящее время не используется. Ширина канала – 11МГц.


    802.11a

    Стандарт, использующий диапазон 5ГГц, обеспечивает скорости работы 54 до 36, 24, 18, 12, или 6 Мбит/c. Ширина канала – 20МГц.


    802.11b

    Дальнейшее развитие стандарта 802.11, использующего диапазон 2.4ГГц, Обеспечивает скорости работы 11, 5.5, 2 и 1 Мбит/с Ширина канала – 22МГц.


    802.11g

    Наиболее распространенный стандарт, обеспечивающий лучшую по сравнению с 802.11b пропускную способность. Стандарт использует диапазон 2.4 ГГц, и обеспечивает скорости работы 54, 36, 24, 18, 12 и 6 Мбит/с. Обратно совместим со стандартом 802.11b, и, соответственно поддерживает также скорости работы 11, 5.5, 2 и 1 Мбит/с. Ширина канала – 20МГц.


    802.11n

    Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц.

    Однако, данная скорость передачи данных подразумевает использование большей ширины канала (40 МГц) и использования нескольких антенн для приема и передачи данных.

    Это затрудняет применение данного оборудования вне помещения, кроме того, из-за распространения устройств Wi-Fi, работа со спектром 40 МГц в реальных условиях крайне маловероятна.

    1.2.2 Используемые частоты и каналы в диапазоне 2.4 ГГц

    Для беспроводной Wi-Fi связи используется определенный диапазон частот, причем в зависимости от страны, этот диапазон может быть различным. Весь диапазон частот разбит на несколько каналов, на которых может работать оборудование.

    Стандарты 802.11b, 802.11g и 802.11n определяют следующие каналы:

     

    Канал

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    Частота, ГГц

    2,412

    2,417

    2,422

    2,427

    2,432

    2,437

    2,442

    2,447

    2,452

    2,457

    2,462

    2,468

    2,472

    2,484

    Страны

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    США, Европа, РФ, Япония

    Европа, РФ, Япония

    Европа, РФ, Япония

    Япония

     

    Из таблицы видно, что шаг каналов в диапазоне 2.4 ГГц составляет 5 МГц, а ширина канала, как описано выше, составляет 20МГц. Таким образом, спектр рабочих частот оборудования перекрывается и независимых каналов, работа на которых возможна без взаимных помех, всего три – например 1 (2,412 ГГц), 6 (2,437 ГГц) и 11 (2,462 ГГц), частоты которых отличаются более чем на 20 МГц. Можно также использовать как независимые каналы 2, 7, 12 или 3, 8, 13.

    Так как имеется всего 3 независимых Wi-Fi канала, причем реальная скорость работы Wi-Fi устройств в реальных условиях не превышает 8-10 Мбит/, то подключение по Wi-Fi множества устройств одновременно сильно затруднено из-за ограничения пропускной способности.

    Опыт показывает, что подключение более 4-5 беспроводных Wi-Fi камер с битрейтом 500-1000 кбит/с к одной точке доступа нецелесообразно. Причем ограничивает количество подключаемых камер не только ширина беспроводного канала, но и ограниченное быстродействие процессора точки доступа, который просто не успевает обрабатывать поступающие пакеты данных при подключении множества устройств одновременно.

    Таким образом, с использованием стандартных средств можно подключить не более 12-15 камер по Wi-Fi.

    Кроме того, нужно учитывать, что в настоящее время имеется множество оборудования, работающего в данном стандарте, и, соответственно, беспроводные каналы могут быть заняты другими радиосетями, что еще более затрудняет подключение IP камер.

    Применение оборудования Wi-Fi требует офрмление соответствующих лицензий и разрешений в соответствии с законодательством РФ.

    Для преодоления данного ограничения существует два пути – использовать оборудование, работающее в диапазоне 5 ГГц или использовать нестандартные частоты в диапазоне 2.4 ГГц.


    1.2.3 Нестандартные частоты и каналы в диапазоне 2.4 ГГц

    Некоторое оборудование может работать за пределами стандартного диапазоне частот, определенного стандартом Wi-Fi. Это свойство полезно при зашумленности или занятости стандартных Wi-Fi каналов.

    Так как в данном случае используются нестандартные частоты, то должно применяться только совместимое оборудование.

    Нестандартные каналы, доступные для оборудования Ubiquiti:

     

    Канал

    237

    238

    239

    240

    241

    242

    243

    244

    245

    246

    247

    248

    249

    250

    Частота, ГГц

    2,312

    2,317

    2,322

    2,327

    2,332

    2,337

    2,342

    2,347

    2,352

    2,357

    2,362

    2,368

    2,372

    2,377

    Канал

    251

    252

    253

    254

    255

    0

     

     

     

     

     

     

     

     

    Частота, ГГц

    2,382

    2,387

    2,392

    2,397

    2,402

    2,407

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Из таблицы видно, что шаг нестандартных каналов составляет 5 МГц, а ширина канала, как описано выше, составляет 20МГц. Таким образом, спектр рабочих частот оборудования также перекрывается и независимых каналов на нестандартных частотах, работа на которых возможна без взаимных помех и частоты которых отличаются более чем на 20 МГц – четыре: например 237, 242, 247 и 252. Можно также использовать как независимые каналы 238, 243, 248 и 253 или 239, 244, 249 и 254 и т.д.

    Итак, имеет 3 стандартных неперекрывающихся Wi-Fi канала и 4 нестандартных неперекрывающихся Wi-Fi канала, итого 7 каналов, в каждом из которых можно подключить до 4-5 беспроводных камер, итого имеется возможность подключить 28-35 камер при использовании беспроводной связи в диапазоне 2.4 ГГц.

    Однако применение такого оборудования требует офрмление соответствующих лицензий и разрешений в соответствии с законодательством РФ.


    1.2.4 Используемые частоты и каналы в диапазоне 5 ГГц

    Для беспроводной Wi-Fi связи в диапазоне 5 ГГц в Европе используется два диапазона частот 5150МГц–5350МГц (нижний диапазон) и 5470МГц–5850МГц (верхний диапазон). Это связано с тем, что в этом диапазоне очень маленькая длина волны и тяжело изготовить антенну, которая одинаково хорошо работает на всем диапазоне 5 ГГц вследствие ограничений на геометрические размеры элементов.

    Стандарт 802.11а определяет следующие каналы:

     

    Канал

    34

    36

    38

    40

    42

    44

    46

    48

    50

    52

    54

    56

    58

    60

    Частота, ГГц

    5,170

    5,180

    5,190

    5,200

    5,210

    5,220

    5,230

    5,240

    5,250

    5,260

    5,270

    5,280

    5,290

    5,300

    Канал

    62

    64

    100

    104

    108

    112

    116

    120

    124

    128

    132

    136

    140

    147

    Частота, ГГц

    5,310

    5,320

    5,500

    5,520

    5,540

    5,560

    5,580

    5,600

    5,620

    5,640

    5,660

    5,680

    5,700

    5,735

    Канал

    149

    15

    152

    153

    155

    157

    159

    160

    161

    163

    165

    167

    171

    173

    Частота, ГГц

    5,745

    5,755

    5,760

    5,765

    5,775

    5,785

    5,795

    5,800

    5,805

    5,815

    5,825

    5,835

    5,855

    5,865

    Канал

    177

    180

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Частота, ГГц

    5,885

    5,905

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Из таблицы видно, что шаг каналов в диапазоне 5 ГГц составляет 5 - 20 МГц, а ширина канала, как описано выше, составляет 20МГц. Таким образом, спектр рабочих частот оборудования перекрывается и независимых каналов, работа на которых возможна без взаимных помех – 22 (сравните с 3-7 каналами в диапазоне 2.4 ГГц).

    На каждом из каналов можно подключить до 4 беспроводных камер, итого имеется возможность подключить 88 камер при использовании беспроводной связи в диапазоне 5 ГГц.

    Применение оборудования Wi-Fi требует офрмление соответствующих лицензий и разрешений в соответствии с законодательством РФ.

     Содержание / Далее

 


Комментари к статье:


 
Концепции безопасности