CCTV e Videosorveglianza su 10G ip

Background

Con l'aumentare della competitività nei più diversi settori, molte aziende si rendono conto di quanto sia necessario proteggere non solo i propri dati, ma anche le risorse umane. I sistemi televisivi a circuito chiuso (CCTV) ed i sistemi di videosorveglianza diventano sempre più comuni negli edifici ad uso uffici, negli ambienti all'aperto, nelle scuole e persino nelle strade cittadine.

La sorveglianza sta diventando un componente essenziale dei metodi di controllo accessi, unitamente ai sistemi basati sulla biometrica e sulla security & access tracking.

I sistemi CCTV tradizionali richiedono un'infrastruttura separata basata su cavo coassiale. Questo supporto e' stato progettato per una trasmissione video di tipo punto-punto da una telecamera ad un registratore posto nello stesso sito. Lo sviluppo del video digitale ha consentito la progressione verso i cavi a coppie in rame e in fibra ottica. Questi flussi di immagini vengono immagazzinati in formato digitale su server o altri computer invece che su nastro video, eliminando le problematiche relative ai supporti magnetici. La crescente influenza dell'industria IT orienta gli sforzi dei produttori di telecamere, i fornitori di supporti d'immagazzinamento ed i progettisti di chip verso soluzioni di tipo video full motion su una molteplicità di piattaforme.

Questa nuova generazione consente la trasmissione IP dei segnali video verso componenti dotati di indirizzo IP, con trasmissione a flussi combinati voce/video. Questi dati possono essere immagazzinati piuttosto che visualizzati in tempo reale. Il presente articolo tratta dei principi e dell'evoluzione di queste tecnologie focalizzandosi sulle recenti tecnologie di video digitale su IP con importanti informazioni relativamente ai requisiti infrastrutturali ed alle basi di implementazione. Il sistema di cablaggio strutturato Siemon 10 G ip può supportare non solo il traffico di rete ma anche quello di tipo video, trattandosi dell'infrastruttura con le più elevate prestazioni presente oggi sul mercato.

L'evoluzione della tecnologia CCTV

I sistemi CCTV analogici su cavo coassiale e fibra ottica

Le origini della CCTV risalgono agli anni '50. Gli sviluppi realizzati negli anni '70, in particolare i sistemi di registrazione analogici e le telecamere a stato solido, trasformarono la sorveglianza da puro concetto ad applicazione pratica. Come mostrato in Figura 1, i sistemi tradizionali utilizzavano un cavo coassiale a 75 Ohm. Su questo cablaggio era possibile collegare più telecamere ad un multiplexer centralizzato che alimentava più videoregistratori in una sala di controllo centrale. Era possibile visualizzare le immagini tramite diversi monitor, piuttosto che un unico monitor connesso ad uno switch che commutasse verso la telecamera desiderata o ancora monitor che mostrassero più segnali video in finestre separate.

Figura 1 - Diagramma tipico di sistema analogico CCTV con trasmissione coassiale

Gli svantaggi di tale soluzione erano costituiti principalmente dal costo della stazione di visualizzazione mediante monitor. La soluzione centralizzata costituiva inoltre un punto di fragilità del sistema. Tutti i segnali video ed i cavi di controllo confluivano verso questo centro, allo spostarsi di una telecamera diventava spesso necessario posare un nuovo cavo. Le librerie di nastri risultavano voluminose e soggette ai problemi di interferenza tipiche dei supporti magnetici; questi sistemi non potevano quindi fornire la totale funzionalità per la quale erano stati progettati

Parte del sistema era anche il fattore umano, data la necessità di sostituzione manuale dei nastri, il controllo visivo delle sessioni registrate, ecc. In questi ambiente venne talora utilizzata anche la fibra ottica, nei casi in cui le distanze avrebbero richiesto l'uso di ripetitori di segnale oppure dove le interferenze costituissero un problema serio.

Trasmissione CCTV analogica su UTP su sistemi di cablaggio strutturato

Figura 2 - Diagramma tipico di soluzione CCTV analogica su cablaggio UTP

Con l'avvento delle telecamere su doppino e' stato possibile realizzare un sistema di seconda generazione. Le telecamere dotate di indirizzo IP possono inviare segnali sull'infrastruttura esistente all'interno di un edificio. Tali sistemi sfruttano i benefici di questa infrastruttura a coppie in rame.

Tale sistema può ancora richiedere costose librerie di nastri e monitor, tuttavia i costi della stazione di controllo centrale vengono diminuiti. Pur mantenendo il punto di fragilità centrale in corrispondenza della sala video, tutti gli spostamenti, le modifiche e le espansioni divengono più semplici, dato che le telecamere possono essere collocate ovunque esista una presa di rete. Il cablaggio confluisce ad un multiplexer che supporta il popolare connettore RJ45. Le telecamere classiche dotate di connettore coassiale possono essere convertite con l'utilizzo di un adattatore da coassiale (sbilanciato) a coppie (bilanciate).

L'alba dell'era digitale

I registratori video digitali (DVR) furono quindi introdotti per rispondere ai numerosi limiti dei supporti su nastro. I video digitali vengono registrati sotto forma di file sugli hard disk dei PC, consentendo ridondanza, visione decentralizzata, migliore qualità d'immagine e vita media superiore delle registrazioni. Le trasmissioni digitali possono essere immagazzinate senza intervento umano, con maggiore durata delle registrazioni, utilizzo di algoritmi di compressione e con possibilità di visione immediata virtualmente ovunque le regole della sicurezza lo consentano.

Un tipico DVR può multiplare 16 canali analogici in registrazione e playback. Ciò rappresenta una diminuzione significativa dei costi rispetto ai precedenti metodi con un aumento della funzionalità altrettanto significativo . Grazie agli standard aperti, le telecamere IP possono essere semplicemente integrate nella rete di sicurezza come fossero un PC. Lo storage ha visto un calo sensibile dei prezzi con il nascere delle soluzioni di tipo NAS (Network Attached Storage) e SAN (Storage Area Network), portando quindi ad un'ulteriore evoluzione dei sistemi CCTV.

Video digitale su IP

L'approccio plug & play permette alle telecamere IP di essere collocate in qualunque punto dell'infrastruttura. L'elettronica che gestisce il traffico IP diviene quindi parte integrante del sistema di sorveglianza. Dato l'immagazzinamento in forma digitale dei video, diviene possibile una visualizzazione in qualunque punto della rete con nuovi livelli di sicurezza, data la possibilità di gestione secondo i parametri tipici della rete. E' possibile inoltre una visione contemporanea da più punti della rete, soluzione di semplice implementazione ed estremamente versatile. Le reti non vengono sovraccaricate da un nuovo protocollo, con trasmissioni native sull'infrastruttura esistente ed eliminando la necessita; di un cablaggio separato.

Utilizzando il protocollo TCP/IP, standard di fatto per il networking, l'architettura aperta consente la condivisione della rete da parte di sistemi multipli, avvantaggiandosi della nuova tecnologia per migliorare le capacità, l'affidabilità, la scalabilità e l'accessibilità delle risorse di rete. Utilizzando un'unica infrastruttura di cablaggio, un edificio può divenire totalmente automatizzato, includendo non solo i sistemi di CCTV, ma anche i sistemi di controllo accessi, i sistemi antincendio e di sicurezza, l'automazione d'edificio, i servizi voce e, ovviamente, il traffico di rete. Gli amministratori di rete e gli utenti non sono più legati ad una scrivania per il controllo e/o la gestione di tali sistemi, attività realizzabili da qualunque workstation presente sulla rete. Ciò vale anche per il personale addetto alla sicurezza. L'unico punto di fragilità risulta essere ora la videocamera, essendo possibile dislocare in più server distribuiti o ridondati il centro di controllo.

Sistemi CCTV basati su IP

Figura 3 - Diagramma tipico di soluzione CCTV digitale su rete IP

Un tipico sistema CCTV basato su IP e' illustrato in figura 3. E' possibile notare la grande diversità rispetto ai due sistemi precedenti, con telecamere IP, video server IP e tastiere IP collocate in qualunque punto della rete. Queste ultime possono controllare le tipiche funzioni PTZ (Pan, Tilt, Zoom) di una telecamera, le funzioni di gestione sono incorporate nelle trasmissioni, includendo DSP (Digital Signal Processing), la gestione degli allarmi, la registrazione, l'archiviazione e la ricerca, la programmazione e l'automazione. Queste funzioni utilizzano l'SNMP (Simple Network Management Protocol) ed altri frame di controllo, tutti previsti nello standard IP.

Queste videocamere possono essere dotate di funzionalità avanzate quali sensori di movimento, PTZ automatico e, ove richieste, uscite video analogiche. Le versioni più recenti sono dotate di DVR interno, con replica su server DVR centralizzato. Una ricerca effettuata da J.P. Freeman e Frost & Sullivan prevede per il 2005 che il fatturato per tali apparati raggiunga 1.6 Mld$.

La possibilità di trasmettere alimentazione tramite l'infrastruttura rappresenta un ulteriore vantaggio per il sistema, consentendo semplici modifiche, spostamenti e aggiunte all'installazione iniziale, dato che non diviene più necessario portare l'alimentazione in parallelo al cablaggio.

Standard di Compressione Video

Le immagini digitali ad alta risoluzione necessitano di banda per la trasmissione e di spazio su disco per l'immagazzinamento. Le vecchie tecnologie ed infrastruttura presentavano notevoli problematiche al riguardo, sia per quanto riguarda intranet, sia su internet. Gli algoritmi di compressione sono stati sviluppati per garantire un'elevata qualità di trasmissione anche con una banda limitata, con un ovvio compromesso tra frame rate e qualità dell'immagine. I metodi più noti di compressione sono denominati JPEG, JPEG2000, MPEG-1,2, 4, Wavelet e H.261/H.263.

JPEG ed MPEG sono standard ISO/IEC sviluppati per trasmissione video ad elevata qualità, il primo per immagini statiche, il secondo per immagini in movimento; Wavelet-Like Motion-JPEG e' un processo di combinazione di immagini statiche e dinamiche, mentre gli standard H.261 e H.263 sono stati sviluppati per i sistemi di videoconferenza, non consentendo però a tutt'oggi un'elevata qualità per oggetti in movimento.

Perché Siemon 10G ip ?

Quando si parla di soluzioni CCTV e di networking, un messaggio risulta essere sempre presente: l'utilizzo di banda e' in aumento. Grazie ad una maggiore disponibilità di banda, la compressione non risulta più essere un fattore critico Le applicazioni convergenti quali videoconferenza e CCTV rappresentano un elemento d'impatto notevole sulle reti caratterizzate da un'infrastruttura obsoleta o non a standard. Solo un paio d'anni fa non sembrava possibile poter controllare la propria abitazione a distanza piuttosto che realizzare del video on demand: oggi queste tecnologie sono una realtà disponibile, così come in futuro lo saranno progetti attualmente solo in embrione.

La soluzione Siemon 10G ip e' costituita da 10G6 , XGLO e TERA ; combinate o separate, rappresentano le migliori soluzioni di cablaggio sul mercato per le realtà di oggi e le possibilità di domani. Un sistema CCTV può quindi trasportare video ad alta qualità, alta risoluzione, in tempo reale in un ambiente convergente. 10Gip e' stato progettato tenendo in considerazione l'utente finale e tutte quelle aziende che si aspettano che la vita media della propria infrastruttura superi i 10 anni.

Questo sistema, installato oggi, potrà integrarsi con facilità con le MAN e le WAN senza bisogno di riallineamento con gli apparati attivi di prossima generazione. Ciò garantisce che l'investimento nell'infrastruttura di rete sia protetto e sicuro.

I sistemi basati su IP, tra cui i server, gli apparati, i sistemi CCTV, vengono valutati sulla base dell'affidabilità', della scalabilità e del ciclo di vita previsto. Questo sistema di cablaggio e' stato progettato basandosi sui medesimi principi per poter fornire un significativo ritorno sull'investimento. Siemon e' presente in tutti i comitati di standardizzazione internazionali per assicurare che l'evoluzione del cablaggio vada di pari passo con quello dell'elettronica.

Bibliografia

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Video codec for audiovisual services at p x 64 kbit/s, H.261. International Telecommunication Union, www.itu.int
Video coding for low bit rate communication, H.263, International Telecommunication Union, www.itu.int
Video over 10G ip™, The Siemon Company, www.siemon.com