IP-камеры PoE, особые требования и бесперебойная работа — сводим всё воедино

Построение системы видеонаблюдения только на первый взгляд выглядит простой
задачей.

При её реализации требуется решить достаточно широкий круг вопросов. Помимо
организации каналов передачи данных, сбора, хранения и поиска нужной информации
необходимо обеспечить питание видеокамер, а также управление и диагностику.

Преимущества решений на базе IP-камер

Существует достаточно много технических средств: от традиционных аналоговых
видеокамер до небольших USB web-камер и миниатюрных видеорегистраторов.

Достаточно удобным и доступным решением выглядит использование IP-камер для
получения изображения.

Камеры такого типа передают изображение в оцифрованной форме по IP-сети. Это
даёт целый ряд преимуществ: картинка с камеры поступает сразу в цифровом виде,
то есть не требует специальных преобразователей, собранную информацию легче
обрабатывать, систематизировать, обеспечить поиск по архиву и так далее.

Если есть возможность провести сетевой кабель, а расстояние между коммутатором и
камерами не превышает допустимых значений, то обычно используют сеть Ethernet на
базе витой пары и камеры, работающие через кабельное подключение. Такое решение
обеспечивает стабильную связь и практически не зависит от сторонних факторов,
таких как выбор частотного диапазона, наличие эфирных помех и других нюансов.

Использование проводного соединения также позволяет использовать один и тот же
кабель (витую пару) и для питания видеокамер — Power Over Ethernet, PoE.

Примечание. Реже используются другие разновидности соединения по сети,
например, по Wi-Fi или GSM. Несмотря на все преимущества беспроводной связи,
вопрос с питанием таких камер необходимо решать для каждого случая отдельно.
Например, питание от осветительной сети, от солнечной батареи и так далее. В
общем, это не совсем то направление, которое можно рекомендовать в качестве
простого и универсального решения для большинства задач.

Особенности систем видеонаблюдения по сравнению с другими распределёнными IP-системами

В случае с видеонаблюдением нельзя напрямую транслировать опыт построения других
сетей. Возьмём для сравнения голосовую связь на базе IP-телефонии. Несмотря на
совершенно разные сферы применения и там, и там используется IP-сеть, в обоих
случаях может применяться питание PoE.

Но если рассмотреть особенности эксплуатации, при аналогичном общем подходе
некоторые вещи решаются совсем по-разному. Вот несколько особенностей:

1. IP-камеру нужно постоянно контролировать. Люди, животные или материальные
   объекты, за которыми ведётся видеонаблюдения вряд ли будут сами связываться
   с отделом технической поддержки, чтобы сообщить о неработающей камере.

   А вот рядом с корпоративным IP-телефоном обычно сидит пользователь с
   компьютером. Если у него проблемы с телефонной связью, он может сообщить об
   этом, создав задачу в системе заявок, отправить запрос по почте, позвонив с
   личного мобильника (если позволяет корпоративная политика) и так далее.

2. IP-камеры обычно располагают в труднодоступных местах: под потолком, на
   столбе и тому подобных. Что-то быстро «взять и сделать» бывает весьма
   проблематично. Если соединение с витой парой упрятано в стену, чтобы
   проверить состояние кабеля — вначале нужно как-то попытаться его достать.
   Операция по замене камеры также выглядит несколько сложнее, чем просто
   отсоединить и забрать нерабочий телефон со стола и выдать пользователю
   вместо него рабочий аппарат.

Важное замечание. IP-камеры часто находятся на приличном удалении от
коммутатора, например, видеонаблюдение в скверах, зонах отдыха и так далее. Если
используется PoE, то необходимо поддерживать достаточно высокий уровень
мощности, который снижается при увеличении расстояния от источника.

Требование к стабильности работы всей системы видеонаблюдения весьма высоки. От
качества и полноты картинки может зависеть достаточно много: от сокращения
времени ожидания для выписки пропуска вплоть до опознания преступника в системе
распознавания лиц. Поэтому стабильная работа — это очень важно. Соответственно,
к коммутатору, как к центральному связующему звену предъявляются высокие
требования. Из-за частых сбоев PoE-коммутатора видеонаблюдение будет работать
нестабильно (если вообще будет работать). Поэтому покупка PoE-коммутатора — это
уж точно не тот случай, когда стоит пытаться экономить и брать первый попавшийся
самый дешёвый вариант.

Аналогичные вопросы возникают не только при использовании IP-камер, но и других
решений для видеонаблюдения. Разумеется, все эти проблемы разрешимы, иначе бы
IP-камеры, да систему видеонаблюдения в целом было бы сложно применять на
практике. Но можно ли как-то упростить себе жизнь и не тратить дополнительные
ресурсы: время, деньги, человеческие усилия на простые операции?

Специализированные коммутаторы для подключения IP-камер

Подытожив всё вышесказанное, можно утверждать, что работать с системами на базе
IP-камер проще, если использовать оборудование, специально предназначенное для
работы с ними. И так как IP-камеры подключаются к коммутатору, то ниже речь
пойдёт о специализированных устройствах такого типа.

Для подобного коммутатора вырисовываются следующие задачи:

1. обеспечение стабильной связи;
2. подача питания PoE;
3. мониторинг и управление IP-камер;
4. защита от скачков напряжения и от электростатического разряда.

Одним из основополагающих факторов является допустимая длина кабеля, по которому
происходит питание устройства. Вторым крайне полезным условием выглядит
возможность управления, например, с использованием протокола LLDP. Особенно
полезной выглядит функция удалённой перезагрузки IP-камеры, получающей питание
по PoE.

Примечание. Link Layer Discovery Protocol (LLDP) — это протокол канального
уровня, который определяет стандартный метод для устройств в сети Ethernet, в
нашем случае — для коммутаторов и IP-камер. Благодаря применению LLDP устройства
могут распространять информацию о себе среди других узлов в сети и сохранять
полученные данные.

С недавнего времени компания Zyxel представила новые PoE-коммутаторы с
уникальной конструкцией и программным обеспечением.

Для того чтобы лучше понять суть полезных нововведений, мы рассмотрим и линейку
неуправляемых коммутаторов GS1300, и линейку новых управляемых моделей GS1350
Extended Range Essentials.

Все коммутаторы из этих линеек специально предназначенные для систем
видеонаблюдения. Всего к услугам пользователей 7 современных моделей
коммутаторов, из которых 3 неуправляемых и 4 управляемых

Неуправляемые коммутаторы Zyxel серии G1300

В данной линейке можно отметить следующие аппаратные функции, которые полезны
именно для систем видеонаблюдения:

• высокий PoE бюджет — позволяет поддерживать требуемую мощность даже на
  значительном расстоянии;
• светодиод максимума PoE;
• подключение камер на расстоянии до 250 м;
• расширенный температурный диапазон от -20 до +50℃ (особенно это может быть
  полезно при работе в «полевых условиях», например, когда коммутатор
  размещается на временном объекте).

Значение ESD/Surge Protection:

• ESD – 8 кВ / 6 кВ (Air/Contact);
• Surge – 4 кВ (Ethernet Port).

Примечание. ESD – защита от электростатического напряжения, Surge –
защита от перенапряжения. Если возникнет статический разряд в воздухе до 8
киловольт, или 6 кВ электростатики при близком контакте, или временный скачок
напряжения до 4 киловольт — коммутатор имеет хорошие шансы пережить подобные
неприятности.

Рисунок 1. Индикация для контроля PoE.

Важное замечание. При помощи DIP-переключателей можно задать порты, для
которых будет повышена дальность — до 250м. Остальные порты будут работать в
штатном режиме.

Компания Zyxel подготовила несколько моделей коммутаторов с различным числом
портов от 8 до 24. Такой подход позволяет гибко адаптироваться под нужды
потребителей.

Различия в характеристиках управляемых моделей указана в таблице 1.

Таблица 1. Неуправляемые модели коммутаторов Zyxel серии GS1300

—
Число портов PoE
Портов Up-link
Бюджет питания PoE
Источник питания

GS1300-10HP
8 GE
1SFP, 1GE
130 Вт
Внутренний

GS1300-18HP
16 GE
1SFP,1GE
170 Вт
Внутренний

GS1300-26HP
24 GE
2SFP
250 Вт
Внутренний

Управляемые коммутаторы Zyxel серии G1350

Коммутаторы данной линейки имеют больше возможностей для управления и
поддержания работы системы видеонаблюдения. Встроенные функции защиты и
обеспечения работоспособности пригодятся в самых различных ситуациях.

Некоторые интересные особенности аппаратного обеспечения:

• усовершенствованная защита от скачков напряжения 4 кВ и от
  электростатического разряда 8 кВ (серия GS1350);
• светодиоды для контроля PoE;
• кнопка Last good (восстановление FW);
• подключение камер на расстоянии до 250м с пропускной способностью 10
  Мбит/сек, что соответствует стандарту;
• расширенный температурный диапазон (от -20 до +50℃).

Сами значения ESD/Surge Protection осталось такое же, как и у неуправляемых
моделей:

• ESD – 8 кВ / 6 кВ (Air/Contact);
• Surge – 4 кВ (Ethernet Port).

Рисунок 2. Светодиодная линейка использования PoE и кнопка Restore.

Говоря о новой линейке, нельзя не отметить новые функции встроенного ПО,
например:

• расширенное управление PoE для видеонаблюдения;
• поддержка IEEE 802.3bt – 60Вт на порт (GS1350-6HP);
• Basic L2, поддержка Web, управление CLI.

Что же касается поддержка Nebula Flex, то для моделей серии GS1350 она ожидается
в 2020 год.

Говоря о линейке оборудования G1350, стоит отметить появление младшей модели на
4 порта PoE. Такой «малыш» особенно полезен при организации систем
видеонаблюдения для малых объектов и предприятий СМБ сектора.

Таблица 2. Управляемые модели коммутаторов Zyxel серии GS1350.

—
Число портов PoE
Портов Up-link
Бюджет питания PoE
Источник питания

GS1350-6HP
4GE
1SFP, 1GE(802.3bt)
60Вт
Внешний

GS1350-12HP
8GE
2SFP, 2GE
130Вт
Внутренний

GS1350-18HP
16GE
2 Combo
250Вт
Внутренний

GS1350-26HP
24GE
2Combo
375Вт
Внутренний

Расширенное управление для видеонаблюдения

Чтобы добиться максимально полного, непрерывного наблюдения, а также для
удобства работы компания Zyxel добавила новые полезные функции:

• информация о IP-камерах на странице «Соседи»;
• проверка состояния камеры;
• бесперебойное питание камеры (при обновлении или перезагрузке коммутатора);
• удалённая перезагрузка IP-камер;
• гранулярные параметры PoE для поддержки IP-камер, несоответствующих
  стандарту PoE;
• включение PoE по расписанию;
• приоритеты для PoE-портов.

Ниже мы остановимся на трёх самых популярных функциях, которые появились в новых
моделях.

Страница web-интерфейса Neighbors — «Соседи»

На данной странице можно видеть состояние камеры, IP, по которому осуществляется
взаимодействие (при условии, что камера подключена и работает), а также «кнопки»
для перезагрузки и сброса к заводским настройкам.

Рисунок 3. Фрагмент страницы web-интерфейса Neighbors — «Соседи».

Auto PD Recovery

Эта функция автоматически обнаруживает зависшую IP-камеру и перезагружает её.

Такая роскошь теперь доступна для любых камер всех производителей. То есть
купили коммутатор Zyxel и можете работать с уже имеющими камерами или теми,
которые требует установить Служба Безопасности.

Есть возможность определения состояния камеры через протокол LLDP, а также через
отправку ICMP пакетов, проще говоря, через обычный Ping.

Есть возможность предотвращения постоянной перезагрузки неисправной камеры, на
которую подаётся питание по PoE.

Рисунок 4. Фрагмент страницы интерфейса Neighbors — «Соседи».

Continuous PoE

Данная функция гарантирует непрерывную подачу питания на камеры и другие датчики
во время техобслуживания коммутатора.

Помимо работы в штатном режиме, существуют моменты, когда необходимо произвести
те или иные действия с коммутатором, например:

• выполнить обновление прошивки.
• загрузить новый файл с конфигурацией, или, наоборот, вернуть текущие
  настройки к прежним из резервной копии;
• произвести сброс к заводским настройкам.

Также иногда возникает потребность в дополнительной перезагрузке коммутатора,
например, для проверки правильности выполненных настроек.

Разумеется, питание камер всё это время должно не должное пропадать.

Почему возникает такая потребность? Казалось бы, если коммутатор
перезагружается, зачем нужно непрерывное питание для камер?

Дело в том, что перезагрузка самих камер и вхождение в рабочий режим занимает
некоторое время. Кроме того, программное обеспечение для видеонаблюдения должно
успеть «подхватить» вновь загрузившиеся камеры. На практике для этого тоже
требуется некоторое время. В итоге от момента восстановления работы коммутатора,
и до полного восстановления записи данных системой наблюдения может возникнуть
пауза, неприемлемая с точки зрения регламентов безопасности.

Именно поэтому необходимо свести к минимуму любую вероятность простоя, в том
числе и по вине штатного технического обслуживания.

Заключение

В линейке неуправляемых коммутаторов G1300 уже реализовано несколько весьма
полезных функций. Однако возможности G1350 гораздо выше как в плане управления
сетью (управляемый коммутатор vs неуправляемый), так и для обеспечения
специфических потребностей видеонаблюдения.

Особенно радует возможность управлять камерами других производителей, а также
взвешенный подход при обеспечении непрерывности работы системы наблюдения.

Отвечаем на вопросы и поддерживаем системных администраторов в нашем телеграм-чате. Добро пожаловать!

Источники

GS1300 Неуправляемый коммутатор для систем видеонаблюдения. Официальный сайт
Zyxel

Кстати, Zyxel намедни стукнуло 30 лет!

В честь этого события мы объявили щедрую акцию:

Источник: habr.com