• برنامه ­ریزی برای یک سیستم قابل اعتماد

طراحی یک سیستم نظارت تصویری مناسب برای کنترل مناطق دور به معنای طراحی سیستمی برای کاربری فضای آزاد می­باشد. در گذشته طراحان از تجهیزات مناسب برای فضای بسته استفاده­ کرده و آنها را به محفظه­ای با دمای کنترل ­­شده منتقل می­کردند تا آرام آرام به شرایط فضای آزاد عادت کنند.

 

این روش­ همواره با مشکلات زیادی همراه بود، کوچک‌ترین اشکال این سیستم­ها بالا رفتن هزینه عملیات به ­دلیل استفاده از سیستم گرمایشی و سرمایشی در محفظه ­های ذکر شده است. با این روش انرژی مورد نیاز بیشتر از مقدار پیش­بینی شده ­است و ممکن است به منابع دیگری نظیر باتری و یا انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی پیش­بینی نشده نیاز باشد. از طرفی با اضافه­ شدن گرم­کن­ها، بادزن­ها (فن) و دماسنج ­ها به سیستم، منابع بروز خطا افزایش می­یابد و احتیاج به تعمیر و نگهداری شبکه به طور قابل توجهی بیشتر می­شود، حال ­آنکه در نقاط دور از دسترس نیاز کمتر جهت تعمیر و نگهداری بسیار مطلوب بوده و توجه ویژه­ای در این زمینه وجود دارد. در این مناطق استفاده از تجهیزاتی که قابل نصب در فضای باز باشند، از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.

 

بیشتر تجهیزات نظارتی فضای بسته با جریان متناوب کار می­کنند چرا که همواره به منبع اصلی جریان متصل می­گردند. حال ­آنکه در مناطق دور افتاده برقراری این شرایط ممکن نیست و همه تجهیزات از دوربین­های ویدیویی گرفته تا سیستم­های بی­سیم باید با جریان مستقیم کار کنند تا امکان استفاده از منابع جایگزین در صورت نیاز وجود داشته­ باشد. در این شرایط باتری­های دارای طول عمر بالا منبع اصلی جریان هستند و در کنار آنها از انرژی بادی و خورشیدی بعنوان منابع جایگزین استفاده می­شود.

 

انتخاب تجهیزات مناسب شبکه و همچنین انتخاب منبع انرژی متناسب با شرایط و نیازها، به محل استقرار سیستم نظارت تصویری و مدت زمان فعالیت این سیستم بستگی دارد. همچنین در مناطق دور افتاده، استفاده از شبکه­ای که امکان تأمین جریان تقریباً پیوسته و بدون توقفی را داشته­ باشند، مطلوب است.

 

انتخاب تجهیزاتی که قطعات متحرک کمتری دارند اولین اقدامی است که می­توان در این راستا (کاهش انرژی و به حداقل رساندن نیاز به تعمیر و نگهداری مورد نیاز برای برپا سازی شبکه­های نظارت تصویری در مناطق دور) انجام داد. در جایی ­که استفاده از قطعات متحرک اجتناب ناپذیر است، نظیر دوربین­های PTZ، باید از مقاومت این تجهیزات در برابر گرما، شرایط مختلف آب و هوایی و زیست ­محیطی (ذرات ماسه و قطرات آب دریا)، اطمینان خاطر داشت. بطور مثال چنانچه از روان­کننده ­ها[۱] برای قطعات چرخشی استفاده شود، باید از عدم انجماد و یا تبخیر این مواد، در شرایط مختلف آب­ و هوایی مطمئن بود.

 

استفاده از کابل­های مناسب برای فضای آزاد ضروری ­است چرا که پوشش کابل­های نصب شده در فضاهای بسته در طول زمان توسط بعضی عناصر زیست­ محیطی از بین می­رود و با ورود آب و شن اختلالاتی در شبکه بوجود می­آید.

 

با وجود تمام نکات گفته شده نمی­توان از تعمیرات تجهیزات مناطق دور افتاده چشم­ پوشی کرد و تعمیرات دوره­ای در بازه­های حداکثر ۱۲ ماهه لازم است. این درحالی است که سیستم برای شرایط سخت طراحی شده است و تجهیزات محکم و بادوامی که مصرف انرژی کمی دارند و نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری دارند در ساخت این شبکه­ها به­ کار رفته ­است.

 

در پروتوکل جدید  محدوده و ظرفیت شبکه­ های بی­سیم افزایش یافته ­است. با طراحی شبکه به صورت مشبک شبکه نظارت تصویری قابلیت پوشش­ دهی به مناطق وسیع را دارد و بطور همزمان دسترسی به شبکه و اطمینان به آن افزایش قابل توجهی دارد. با پیکربندی مشبک در عین حال که بخش­های زائد به شبکه اضافه ­می­شود اما با افزایش و یا خرابی یک رادیو مسیرهای جدید برای احتراز از ترافیک بطور خودکار مشخص می­شوند. هنگام از کارافتادن یک و یا چند رادیو، سیستم با انتخاب خودکار یک مسیر جدید، با استفاده از گره ­های فعال، عملکرد شبکه را تقریباً بدون تغییر حفظ می­کند.

 

تجهیزات شبکه ­های نظارت تصویری قابل نصب در فضای آزاد باید از قابلیت­های زیر برخوردار باشند:

 

  • در برابر شوک و لرزش آزمایش شده ­باشند
  • در محدوده دمایی بالایی کار کنند
  • به حداقل گرمایش یا سرمایش نیاز داشته­ باشند
  • از حداقل قطعات متحرک برخوردار باشند
  • تحت جریان مستقیم کار کنند
  • ضد آب و ضد غبار باشند
  • قابلیت عملیات در محیط­های خورنده و محیط­هایی که نمک­پاشی می­شود را داشته­ باشند
  • طراحی برای بهبود عملکرد شبکه

عوامل بسیاری بر عملکرد بهینه سیستم‌های نظارت تصویری تحت شبکه بی­سیم، مؤثر است. برقراری تعادلی بین کیفیت تصویر و پهنای باند موجود لازمه هر شبکه­ای است بنابراین طراحی شبکه­ها باید در راستای این هدف باشد و نیازهای تجاری سازمان مربوطه را تأمین نماید.

 

  • وضوح و فشرده ­سازی تصاویر

با وضوح بیشتر تصاویر، جزئیات تصاویر ویدیویی افزایش قابل توجهی خواهد داشت. دوربین­های تحت شبکه جدید، تصاویری با وضوح ۱۹۴۴*۲۵۹۲ و یا بیشتر انتقال می­دهند و بدیهی است که هر چه وضوح تصویر بالاتر باشد حجم داده بیشتر می­شود و پهنای باند بیشتری مورد نیاز است.

 

از طرفی کیفیت تصاویر بر اساس کاربرد آنها مشخص می­شود، بطور مثال برای کنترل و نظارت فضاهای عمومی مانند پارکینگ­های عمومی به تصاویری با کیفیت بالا نیازی نیست حال ­آنکه هنگام استفاده از برنامه‌های تشخیص چهره، کیفیت بالای تصاویر لازم و ضروری است.

 

در این شرایط استفاده از ابزارهای فشرده ­سازی برای کم کردن حجم داده­ها و پهنای باند اهمیت بسیاری دارد. امروزه بر اساس استاندارد ۲۶۴٫H تعادل خوبی بین کیفیت و پهنای باند تعریف ­شده ­است. با کمک آن می­توان تصاویر MPEG-4 را، با حفظ کیفیت دو برابر فشرده­تر ­کرد. در بعضی شبکه­های نظارتی حفظ کیفیت تصاویر در حد MPEG-4 لازم است، چرا که این تصاویر مدارک و شواهدی ارزشمند به ­شمار می­روند.

 

میزان تحرکات منطقه تحت نظارت، تأثیر بسزایی در فشرده­سازی داده­ها دارد. الگوریتم فشرده ­سازی بر پایه مقایسه تصاویر و مشاهده اختلافات عمل ­می­کند، به این معنا که تحرکات بیشتر به پهنای باند بیشتری نیاز دارند و فرآیند فشرده­ سازی آهسته­ تر صورت می­گیرد.

 

تنظیم سرعت تصاویر[۲] ضبط­ شده­ از دیگر چالش­هایی است که عملیات فشرده­سازی را تحت­ الشعاع قرار می­دهد. بطور مثال، برای تصاویری با سرعت ۳۰ تصویر در ثانیه، اگر چه حرکات بسیار کوچک قابل مشاهده است اما پهنای باند قابل توجهی نیز مورد نیاز است. در واقع پهنای باند در رابطه مستقیم با تعداد تصاویر ضبط ­شده در هر ثانیه قرار دارد و با کاهش یکی دیگری نیز کاهش می­یابد. لذا سازمان­ها باید در تنظیم سرعت ضبط تصاویر نهایت دقت را بکار برند، برای ثبت تصویر فردی­ متحرک در یک مکان خاص، ضبط تصاویر با سرعتی حدود ۴ تصویر بر ثانیه با نتایج مطلوب همراه خواهد بود.

 

  • مصرف­ کننده­ های همیشگی پهنای باند[۳]

با پیشرفت­های صورت ­گرفته در خصوص دوربین­های تحت شبکه، سیستم­ها تنها در شرایط معدودی نیاز به ضبط و ارسال مستمر تصاویر خواهد داشت و به­ جای ضبط شبانه­روزی، سیستم­ها تنها در شرایط از پیش مشخص ­شده و یا مشاهده مجموعه رفتارهای خاص، شروع به ضبط تصاویر می­کنند. بر این اساس حداقل تصاویر ویدیویی (تنها بخش مورد نیاز) با کیفیت مناسب در زمان واقعی ارسال می­گردند.

 

این دستاورد با وجود مزایایی که دارد ممکن است به “بارش داده[۴]” منجر شود، چرا که ممکن است در یک زمان خاص تمام دوربین­ها شروع به کار کنند و سیلی از داده به راه ­افتد. برای پیش­گیری از این پیش ­آمد طراحان کارآمد پهنای باند را حدود ۲۰ الی ۲۵ درصد بیشتر در نظر گرفته­اند تا بار ترافیکی را در این مواقع سبک­تر سازند. در شبکه­های بی­سیم جدید، تجهیزاتی وجود دارد که در صورت نیاز به صورت هوشمند پهنای باند را براساس اولویت تخصیص می­دهند و به ­این ترتیب ترافیک بوجود آمده را مدیریت می­کنند و بر این اساس تمام سرویس­های نظارتی عملکرد مطلوبی خواهند داشت.

 

نتایج حاصل از پیشرفت­های حوزه دوربین­های تحت ­شبکه را می­توان در یک جمله بیان نمود: امروزه بجز در موارد خاص نیازی به ضبط و ارسال مستمر تصاویر نیست.

 

  • ارتباط پهنای باند و تاخیر در انتقال تصاویر در شبکه

هنگام طراحی یک شبکه نظارت تصویری بی­سیم، آگاهی دقیق از پهنای باند مورد نیاز شبکه در طول زمان لازم و ضروری است.

 

با یک حساب سرانگشتی می­توان گفت، هر چه پهنای باند مورد نیاز بیشتر باشد، رادیوهای بیشتری مورد نیاز است. رادیوهای نسل جدید ظرفیتی در حدود ۳۰۰ مگابایت در ثانیه دارند، البته نباید فراموش ­کرد که با ظهور پروتوکل در حوزه ­هایی که از چندین رادیوی بی­سیم استفاده ­می­شود عملیات­ها موفقیت ­آمیز بوده است.

 

در سیستمی که تنها از یک رادیو تشکیل ­شده ­است انتقال و دریافت اطلاعات تنها از طریق همان یک دستگاه انجام ­می­شود. در سیستم دو رادیویی، خدمات توسط یک رادیو و انتقال داده­ها توسط دیگری انجام ­می­­گردد. سیستم­های بی­سیم امروزه می­توانند با استفاده از چهار رادیو بهترین عملکرد را داشته­ باشند و از طرف دیگر چندین سیستم را می­توان بر روی یک زیر ساخت راه­ اندازی کرد.

 

با این دست ­آورد تغییرات در اندازه شبکه به راحتی انجام می­گردد. با پیکربندی­های مختلف رادیوها می­توان تعداد نامحدودی از دوربین­های نظارت تصویری را تحت شبکه درآورد و افزودن تعداد بیشتری دوربین در عملکرد شبکه و یا عملکرد دوربین­های موجود خللی ایجاد نمی­کند.

 

  • راه­کارهای مقابله با تأخیر در ارسال تصاویر

تأخیر در ارسال تصاویر از مهمترین چالش­هایی است که شبکه­های بی­سیم را درگیر کرده ­است و در دوربین‌های نظارتی منجر به کیفیت پایین تصاویر می­شود. هر چه تأخیر در انتثال تصاویر بیشتر باشد کارآیی دوربین­های مداربسته PTZ کمتر می­گردد.

 

تجهیزات پیشرفته مدیریت ترافیک شبکه­ های بی­سیم، می­توانند بین ظرفیت تصاویر و انتقال آنها حد بهینه ­ای را مشخص کنند. بنابراین طراحان شبکه امکان عملکرد مستمر و بهینه­ای را با حداقل تأخیر در انتقال تصاویر فراهم می­نمایند. پروتوکل n11/802 بی­سیم، امکان ارسال تصاویر زمان واقعی را، به کاربران ثابت و یا متحرک، همزمان با ارسال صدا و داده­های حاصل از سایر برنامه­ها، فراهم می­کند.

 

در نسل جدید سیستم­های بی­سیم با استفاده از چهار رادیو عملکرد سیستم بهبود قابل توجهی خواهد داشت و در عین ­حال چندین سیستم می­توانند بر روی یک زیرساخت فعالیت نمایند.

 

ملاحظات کلیدی در طراحی شبکه:

 

  • مدیریت پروتوکل
  • پهنای باند مطمئن و مدیریت ترافیک براساس اولویت
  • روش­ها و شیوه ­های تغییر مسیر ترافیک
  • شیوه­ های عملکرد دوربین­ها و روش­های امنیتی
  • تعادل در ظرفیت ورودی و میزان بار تجمع­ کرده در هر درگاه (پورت)
  • انرژی سیستم و فراوانی ­آن

 

 

  • معرفی اس‌ون، شبکه­ های بی­ سیم امن[۵]

با ادغام آخرین نوآوری­های فن­آوری بی­سیم  و شبکه­ های پیشرفته هوشمند، سیستم اس‌ون سطح بالایی از مدیریت ترافیک و کنترل سرعت را فراهم ­آورده است تا به راحتی چالش­های سرویس‌های نظارت تصویری، پشت­ سر گذاشته شوند.

 

با مدیریت گرانولی[۶] شبکه، امکان تخصیص پهنای باند و ترافیک به صورت هوشمند فراهم می­آید. ویژگی­های کلیدی این شبکه‌ها عبارتند از:

 

  • مدیریت هوشمند ترافیک:

سیستم ­عامل اس‌ون بر مبنای مدیریت لایه ­های هیبریدی است تا امکان کنترل گرانولی (دانه­­ای یا لانه زنبوری) بیشتر بخش­های شبکه       بی­سیم وجود داشته ­باشد. علاوه­ بر این تعیین اولویت در تخصیص ترافیک بخوبی انجام می­شود و محدودیت‌های سرعت اعمال شده دقیق محاسبه می­گردد. بهبود مدیریت مصرف از دیگر نکات ارزنده این شبکه به ­حساب می­آید به این ­ترتیب امکان خرابی و پایین آمدن شبکه به خاطر ظرفیت بالای داده، به حداقل می­رسد.

 

  • قابلیت انطباق­ و یکپارچه‌سازی

در این سیستم اضافه و کم­ کردن دستگاه­های بی­سیم به راحتی انجام می­شود و سیستم در عرض چند ساعت بزرگ و یا کوچک می­گردد. در طراحی شبکه می­توان از بهترین تجهیزات استفاده­ کرد و همچنین امکان تعریف شبکه بی­سیم جدید بر روی ریزساخت موجود، وجود دارد.

 

  • مدیریت پیشرفته شبکه

نظارت بر همه بخش­های شبکه ممکن است و هرگونه تغییر در محدوده رادیویی بطور هوشمند قابل تشخیص می­باشد. پهنای باند بر حسب اولویت و زمان ارسال بطور پویا تخصیص داده ­می­شود. علاوه­ بر این مدیریت کامل شبکه از راه­ دور به­ عنوان بخشی از خدمات این سیستم ممکن است.

 

  • افزایش پهنای باند[۷]

قابلیت مدیریت هوشمند ترافیک سیستم اس‌ون، از اختلالات و مشکلات محتمل در این زمینه پیشگیری می­کند. بر اساس نتایج آزمایش­های صورت­ گرفته، هرگونه بهینه­ سازی در شبکه که به انتقال صحیح تصاویر ویدیویی و صدا منجرگردد، پهنای باند را به طور قابل توجهی افزایش می­دهد.

 

  • ارتباط مؤثر با مرکز کنترل مخابراتی[۸]

یکی دیگر از نکات چالش ­برانگیز در طراحی شبکه بی­سیم، سازماندهی مؤثر ارتباطات در قالب زیرساخت‌های سیمی مخابراتی است. با کمک سیستم­ عامل اس‌ون ارتباطات به روش­های مختلف نظیر خطوط ثابت تلفنی و یا ارتباطات ماهواره­ای امکان­پذیر است.

 

  • مدیریت شبکه

اگرچه ابزار مدیریتی سیستم­های بی­سیم با سیستم­های سیمی مشابه است، اما در سیستم­های بی­سیم این امر پیچیدگی سیستم­های سیمی را ندارد.

 

امروزه مدیریت پیشرفته سیستم­های بی­سیم در لایه سوم پروتوکل آی­پی/ تی­سی­پی که از سیستم گرانولی پشتیبانی می­کند، در شرایط زیر امکان­پذیر است:

 

  • اختصاص خودکار پهنای باند
  • کنترل هوشمند ترافیک
  • محدود کردن سرعت و کاهش اختلالات
  • مدیریت سیستم­های فردی، برنامه­ها، کاربر و گروهی از کاربران

به ­این ترتیب قراردادهای سخت­گیرانه­ای که درباره عملکرد شبکه­های بی­سیم وجود دارد تسهیل می­گردد. بر اساس مدیریت هوشمند لایه سوم، کیفیت خدمات ارائه شده بر روی زیرساخت­های شبکه بی­سیم به همه کاربران در همه سطوح به خوبی مدیریت می­گردد.

 

تفاوت مهم دیگری که بین مدیریت به صورت سیمی و بی­سیم وجود دارد این­ است که شبکه­های بی­سیم بیشتر برای استفاده در مناطق دور طراحی می­شوند لذا توجه به این امر در انتخاب ابزار مدیریتی اهمیت بالایی دارد. مدیریت این شبکه ­ها از طریق بروز رسانی بی­سیم[۹]و به کمک میزهای فرمانی که تحت شبکه کار می­کنند ممکن است. به این ترتیب بروزرسانی برنامه­ های نصب شده بر روی شبکه، تنظیمات شبکه و کنترل آن به راحتی از راه دور ممکن می­گردد. قابلیت بروز رسانی و نصب برنامه ­ها از راه دور عملکرد شبکه را بهبود بخشیده و در عین­ حال هزینه­ های پشتیبانی را کاهش می­دهد.

 

دستیابی به قابلیت بروز رسانی بی­سیم در حوزه مدیریت این امکان را به مدیران می­دهد که شبکه را از هر نقطه­ای که هستند کنترل و مدیریت نمایند. در این شرایط پشتیبانی و ارائه خدمات نیز از راه دور ممکن است و بنابراین کاربران همواره به سطح خوبی از خدمات دسترسی خواهند داشت.

 

  • اطمینان از امنیت شبکه

امنیت تمام شبکه­ها مهم است اما در مورد شبکه­های بی­سیم ایمن بودن دو برابر اهمیت دارد.

 

داده­ها را همواره نمی­توان پشت دیوارهای فایروال نگهداری کرد و انتقال داده اجتناب نا­پذیر است، با توجه به این­ که امروزه تجهیزات خاصی برای هک کردن شبکه­های بی­سیم طراحی ­شده است، هک شدن داده­ها هنگام انتقال بین تجهیزات شبکه بسیار محتمل است.

 

با توجه به اینکه استفاده از طول­ موج­های آزاد (بین ۴/۲ تا ۵ مگاهرتز) بیشتر شده، پروتوکل ۱۱/۸۰۲ تأکید و فشار خاصی بر افزایش امنیت شبکه دارد.

 

امنیت شبکه­ های بی­سیم با الگوریتم امنیتی وپ (محرمانگی معادل بی­سیم) تأمین می­گردد اما این الگوریتم هنگامی ­که برای کنترل چندین شبکه­ با هم به کار می­رود نقاط ضعف بسیاری از خود نشان می­دهد. راه­ کار دیگر محدود کردن دسترسی به شبکه ­است، به ­این صورت که تنها کاربرانی که مجاز هستند، بتوانند به شبکه متصل گردند. اشکال اصلی این روش هزینه بالا در کنار اداره سخت آن است، از طرف دیگر این روش از نظر امنیتی بسیار قوی نیست چرا که گمراه کردن این سیستم با استفاده از یک مک آدرس تقلبی به راحتی ممکن است.

 

استاندارد x1/802 مخصوص امنیت شبکه است که مورد قبول عام بوده و به طور گسترده به کار برده می­شود. به کمک این استاندارد سطح خوبی از امنیت برقرار می­گردد. در این روش هر دستگاه هر کاربر تنها با یک شناسه و گذر واژه منحصر به فرد به شبکه متصل

 

می­شوند و به محض اتصال به شبکه امنیت شبکه با دقت پشتیبانی می­شود.

 

  • حرف آخر

با وجود اینکه همچنان استفاده از شبکه سیمی نظارت تصویری در شرایطی خاص بهترین راه­ حل به ­شمار می­رود، اجرای نظارت تصویری با شبکه­ بی­سیم مقرون ­به­ صرفه­ تر و انعطاف­پذیرتر است. از طرفی برپایی و استقرار این سیستم­ها سریع­تر صورت ­می­گیرد لذا با توجه به رشد چشم­گیر استفاده از برنامه­های نظارت تصویری توسط شرکت­های خصوصی و عمومی، اقبال عمومی به­ سمت استفاده از این سیستم می­باشد.

 

برخلاف دوربین­های مداربسته سنتی که تنها به یک منظور مورد استفاده قرار می­گرفتند و مایملک یک سازمان به­ شمار می­رفتند، سیستم­های نظارت تصویری جدید از اینکه بر روی شبکه­ های آی­ پی سازمان­های مختلف قراردارند، بهره بسیاری می­برند.

 

امکان استفاده از دوربین­های فوق پیشرفته و هوشمند در کنار نسل جدید ویدئو آنالیتیک و ابزارهای ذخیره‌سازی و مدیریت تنها مزیت این شبکه ها نیست، بلکه منجر به کاهش هزینه و پرسنل مورد نیاز می­شود. از طرفی امکان دسترسی به سیستم­های نظارت تصویری از طریق طیف گسترده­ای از شبکه­ها و دستگاه­ها وجود دارد.

 

لازم به ­ذکر است با توسعه پروتوکل n11/802 به کمک دستگاه­های بی­سیم چند رادیویی می­توان یک ­­شبکه وای­فای با عملکرد بسیار عالی را ایجاد کرد، شبکه­ای که ظرفیت خوبی دارد و حجم قابل­ توجهی داده را در محدوده­ای وسیع منتقل کند. نکته دیگر، امکان استقرار سیستم نظارت تصویری بر روی زیر ساخت­هایی که برای انتقال صوت و داده طراحی ­­شده ­اند، است.

 

سازمان­هایی که شبکه نظارت تصویری خود را به صورت تلفیقی از فن­آوری­های بی­سیم و آی­ پی اجرا می­کنند، به برنامه های عالی و کاربردی امنیتی دسترسی خواهند داشت و امکان ارتقا و تطبیق­ پذیری بالای این سیستم‌ها برای هماهنگی با پیشرفت­های بدست ­آمده در حوزه تجارت و فن­آوری از دیگر مزایای این شبکه ­ها می­باشد.

 

[۱] Lubricants

 

[۲] Frame Rate

 

[۳] Bandwidth Hungry

 

[۴] Data showering

 

[۵] Secure Wireless Anywhere Networks (SWAN)

 

[۶] Granular network management

 

[۷] GoodPut

 

[۸] POP (point of presence)

 

[۹] Over The Air

 

[۱۰] WEP (wireless equivalency protocol)

 

منبع:  سیبا شهر