Основы IP сетей

Основы IP сетей является фундаментальным вопросом по организации IP сетей в системах видеонаблюдения или СКУД. Очень много информации в интернете по вопросам IP сетей и наверное нет смысла ее переписывать с других сайтов. Ниже рассмотрены основные вопросы для понимания построения компьютерной сети для видеонаблюдения.

Основы IP сетей

Топологии сетей

Шина — этот способ подключения подходит, когда требуется преодолеть ограничения на длину витой пары UTP 5E в 100 метров.

Звезда — наиболее часто встречается в построении сети для систем безопасности: СКУД, видеонаблюдение и т.д.

Кольцо — для подключении коммутаторов в кольцо, потребуется использование протоколов петли.

Избыточная топологи — избыточной топологией называют произвольную сеть с дополнительными подключениями коммутаторов между собой. Повышает надежность сети, но требует больших вложений. Так же требуется использование протоколов петли.

Подключение IP камер POE на расстоянии больше 100 метров

• Технология Extended POE — передача POE на расстоянии более 100 метров. При использовании UTP 5E — до 250 метров, а при использовании UTP 6E — до 300 метров.
• Установка промежуточных коммутаторов или POE удлинителей.

Структурированная кабельная сеть (СКС)— законченная совокупности кабелей связи и коммутационного оборудования.

IP сеть — сеть, построенная на базе стека протоколов TCP/IP

IP адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети.

Основы IP сетей

Сетевой коммутатор — устройство предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.

При выборе сетевого коммутатора для системы видеонаблюдения следует обратить внимание на следующее:

1. Пропускная способность коммутатора должна принимать и отправлять потоки, которые задаются при проектировании системы видеонаблюдения. Если установить коммутатор не способный пропускать нужный поток данных, то велика вероятность, что вся сеть упадет.
2. Общая суммарная мощность выходов с POE коммутатора не должна превышать POE бюджет коммутатор.
3. Коммутаторы могут быть управляемые и неуправляемые. Управляемые коммутаторы — коммутаторы (L2 или L3 — второго и третьего уровня модели OSI) , которыми можно управлять через web- интерфейс или CLI — расширенный функционал. Неуправляемые коммутаторы — соответственно не имеют управления. Преимущества конечно у управляемых коммутаторах, т.к. функционал более гибкий. При использовании топологии сети (кольцо или избыточная топология) без управляемого коммутатора не обойтись. POE коммутаторы могут быть как управляемые, так и неуправляемые.

Агрегирование каналов — технологии объединения нескольких параллельных каналов передачи данных в сетях Ethernet в один логический, позволяющие увеличить пропускную способность и повысить отказоустойчивость сети. Организовать агрегирование каналов можно только на коммутаторах L2 или L3.

Сетевая модель OSI

№	Уровень	Передача
7	Прикладной	Данные
6	Представления	Данные
5	Сеансовый	Данные
4	Транспортный	Блоки
3	Сетевой	Пакеты
2	Канальный	Кадры
1	Физический	Биты

Битрейт

Что влияет на битрейт:

• Разрешение — чем больше разрешение, тем больше данных передается. Разрешение это количество точек (пикселей) по горизонтали и вертикали, из которых формируется изображение. SD — 720×480, 704×480, 352×480, 352×240 720×576, 704×576, 352×576, 352×288 HD — 1280×720, 1440×1080 Full HD — 1920×1080 UHD (4K) — 3840×2160 8K — 7680×4320
• Частота кадров — (FPS) сколько кадров в секунду передается например (от IP камеры к серверу). 4-8-12-25 (стандарт) или 50 кадров в секунду. Камеры подбирают (или настраивают частоту кадров) в зависимости от сложности сцены. Например для автомагистрали используются камеры с частотой 50 кадров в секунду. Но для менее активных сцен, например запасной выход или парковка используют частоту в 12 кадров в сек.
• Сжатие видео — можно разделить на покадровое (MGPEG, JPEG) и межкадровое сжатие. Основные кодеки H264, H264+, H265, H265 + и другие.
• Битрейт — постоянный CBR и переменный VBR Калькулятор битрейта и видеоархива.

DHCP — протокол динамической настройки узла, позволяющим сетевым устройствам получать автоматически: IP адрес, маску сети и DNS.

VLAN — виртуальная локальная сеть, в которой подключения строятся не на физическом уровне, а логическом.

POE — Передача электроэнергии через Ethernet (Power over Ethernet (PoE)) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.

POE стандарты:

• IEEE 802.3 af — не более 15w
• IEEE 802.3 at — не более 30w
• IEEE 802.3 bt — не более 60w

UPnP — это набор технологий, которые позволяют устройствам динамически пробрасывать порты.