Unicast und Multicast

Videotechnik
Unicast und
Multicast:
Wie IP-Kameras ihre Daten liefern
Netzwerk- bzw. IP-Kameras sind seit Jahren in sicherheitsrelevanten Anwendungen auf dem Siegeszug und lösen vermehrt Analogtechnik ab. Ihre Verbreitung nimmt nicht zuletzt auch deshalb immer weiter zu, weil sie mit standardisierten Hardware-Komponenten wie PCs, Routern und Ethernet-Kabeln
preisgünstige und äußerst flexible Problemlösungen ermöglichen. Die digitale Signalübertragung erlaubt auch über große Entfernungen gute Bildqualität
ohne Qualitätseinbußen, die Speicherung der Bilddaten erfordert keine spezielle Hardware, und für die Steuerung des Überwachungssystems existieren
inzwischen eine Vielzahl leistungsfähiger Video-Management-Systeme (VMS).
Durch die ausgesprochen einfache Verkabelung und eine zu Analoglösungen
weitestgehend kompatible Gehäusegeometrie fällt Anwendern bisher analoger Systeme die Aufrüstung auf eine digitale Überwachungslösung sehr leicht.
Bei einer digitalen Videoüberwachungsanlage
lässt sich konfigurieren, unter welchen Bedingungen und in welcher Form eine Aufzeichnung
erfolgen soll. Beispielsweise können unterschiedliche Auflösungen, Formate und Kompressionsverfahren gewählt werden.
Die Kamera selbst kann als Bewegungssensor
fungieren. Dadurch reduziert sich zum einen der
Speicherbedarf, so dass nur im Bedarfsfall Daten
erzeugt und abgespeichert werden. Zum anderen wird auch der Zeitaufwand verkleinert, den
der Anwender für die Sichtung der Aufzeichnungen benötigt.
Um ein Überwachungssystem aufzubauen,
braucht man an Hardware nicht mehr als eine
oder mehrere Netzwerk- oder IP-Kamera(s),
einen (oder mehrere) PCs mit Netzwerkkarte,
außerdem Netzwerkkabel und evtl. einen Router.
Jeder Rechner, der am gleichen Netz wie eine
Netzwerk-Kamera angeschlossen ist, kann in
einem solchen System Bilder von dieser Kamera
anfordern. Durch die Nutzung der Netzwerktechnologie ist es auch möglich, das Bild einer Kamera ohne großen Aufwand an mehrere Datenempfänger, d.h. PCs, zu senden.
Aufbau und Konfiguration eines netzwerkbasierten Überwachungssystems bergen allerdings
einige Tücken, die bedingt sind durch die hohen
Datenraten, mit der die Bilddaten von IP-Kameras
das Netzwerk belasten.
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Netzwerkgrundlagen
Doch was ist das eigentlich
genau: ein Netzwerk?
Grundsätzlich spricht man immer dann von
einem Netzwerk, wenn mindestens zwei PCs
zum Datenaustausch, egal ob über ein Kabel
oder drahtlos, miteinander verbunden sind. Die
Regeln, nach denen Kontakt aufgenommen und
im Netzwerk kommuniziert wird, sozusagen die
Sprache des Netzwerks, nennt man das Netzwerkprotokoll.
Netzwerkprotokolle unterscheiden sich unter
anderem durch die Möglichkeiten, die sie hinsichtlich der Verteilung von Daten an mehrere
Empfänger bieten.
Damit auch bei einer Vielzahl von Rechnern, die
an ein Netzwerk angeschlossen sind, kein heilloses Durcheinander herrscht, gibt es eine Reihe
von Mechanismen, die die Adressierung von einzelnen Rechnern innerhalb des Netzwerkes
ermöglichen. Wir wollen davon einen Eindruck
anhand von zwei Konfigurationsbeispielen
geben: siehe unten Abbildung 1.
IP-Konfiguration II:
Die IP- oder Netzwerk- Adresse besteht aus der
Netz-ID und der Host-ID. Beide werden durch die
sogenannte Subnetzmaske aus der IP-Adresse
gewonnen. Die Subnetzmaske unterscheidet in
der IP-Adresse den Netzwerkabschnitt (Netz-ID)
vom Hostabschnitt (Host-ID). Die Netz-ID ist vergleichbar mit der Vorwahl beim Telefon, die HostID mit der Durchwahl. Alle Geräte in einem Netzwerk müssen zum gleichen Subnetz gehören,
d.h. sie müssen die gleiche Netz-ID haben, um
miteinander kommunizieren zu können.
Aufbau eines IP-Netzes mit IP-Kamera und PCs
Im Allgemeinen ist die IP-Kamera über einen
Switch oder Router mit mehreren PCs verbunden.
Die Kamera hat, ebenso wie die PCs, als eindeutige Kennzeichnung im Netzwerk ihre eigene IPAdresse. Auch die angeschlossenen PCs, welche
als Clients die Daten aus der Kamera (Server)
empfangen sollen, besitzen eindeutige IP-Adressen. Alle oder einige der angeschlossenen PCs
befinden sich im gleichen Subnetz wie die IPKamera.
Mit dem Begriff “Client“ bezeichnet man im Netzwerk den Teilnehmer der Verbindung, der einen
Dienst, z.B. das Senden von Bilddaten anfordert.
Der Teilnehmer, der den Dienst zur Verfügung
stellt, wird als „Server“ bezeichnet.
Unicast: Die Kamera im
„Telefon-Modus“
Wenn ein Client (PC) von einer Kamera Videodaten anfordert, liefert die Kamera diese Videodaten im Normalfall über eine Unicast-Verbindung.
Eine Unicast-Verbindung ist eine Punkt-zu-PunktVerbindung zwischen ausschließlich zwei Kommunikationsteilnehmern, in diesem Fall der
Kamera und dem PC. Wenn ein zweiter Client
(PC) die gleichen Videodaten wie der erste PC
von derselben Kamera anfordert, liefert die
Kamera ihre Videodaten über eine zweite UnicastVerbindung an den zweiten Client. Das bedeutet,
dass die Kamera die gleichen Videodaten zweimal
IP-Konfiguration I:
Jedes Gerät in einem Netzwerk ist durch eine eindeutige Adresse gekennzeichnet, der sogenannten IP-Adresse, die ähnlich wie eine Telefonnummer funktioniert.
Abbildung 1
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Videotechnik Fachartikel
Abbildung 2
(an Client 1 und Client 2) versenden muss, was zu
einer doppelten Netzwerklast auf der Strecke zwischen Kamera und Switch führt. Bei drei UnicastVerbindungen würde sich die Netzwerklast verdreifachen usw.. (siehe Abbildung 2 oben links)
Multicast:
Der Newsgroup-Modus der Kamera
Alternativ zum Versenden der Videodaten über
Unicast kann die Kamera ihre Videodaten auch
über Multicast (Multicast = Mehrpunktverbindung) versenden. Bei der Multicast-Verbindung
überträgt eine Netzwerkkamera simultan Bilder
an mehrere an das Netzwerk angeschlossene
Geräte. Dies erfordert allerdings auch ein Multicast-fähiges Netwerkprotokoll. So ist z.B. HTTP,
ein Protokoll, das üblicherweise zum Versenden
von MJPEG-Daten verwendet wird, nicht Multicast-fähig. Multicast-fähige Protokolle müssen
grundsätzlich UDP-basiert (UDP = User Datagram
Protocol) sein, wie z.B. RTP, ein Protokoll, das gerne zum Versenden von MPEG-4- und H.246Videodaten genutzt wird. Multicast bedeutet,
dass die Kamera die Videodaten eines VideoStreams an ein gesamtes Subnetz verteilt. Alle Cli-
Abbildung 3
ents (PCs), die hier angeschlossen sind, können
die Videodaten, die die Kamera sowieso schon
im Subnetz verteilt, sozusagen abonnieren. Der
Vorteil beim Multicast-Setup im Vergleich zum
Unicast-Setup liegt darin, dass die Kamera ihre
Videodaten nur einmal ausliefern muss, egal wie
viele Clients (PCs) diese Videodaten tatsächlich
empfangen. Die Netzwerklast zwischen Kamera
und Switch ist also unabhängig von der Anzahl
der Videodaten einziehenden Clients. Der Nachteil eines Multicast-Setups besteht darin, dass die
Kamera jederzeit Videodaten an das Subnetz verteilt, unabhängig davon, ob ein oder mehrere Clients diese Videodaten überhaupt angefordert
haben. (siehe Abbildung 3 oben rechts)
Multicast On-Demand:
Die moderierte Newsgroup
Dieser Nachteil kann durch ein „Multicast-nur-beiBedarf“-Setup deutlich reduziert werden. Bei Multicast On-Demand liefert die Kamera ihren Multicast-Videodatenstrom an das Subnetz erst aus,
wenn wenigstens ein Client im Subnetz die
Videodaten auch tatsächlich angefordert hat.
Wenn kein Client im Subnetz Videodaten haben
möchte, stellt die Kamera das Aussenden der
Multicast-Videodaten wieder ein. Dieses optionale Multicast On-Demand Feature ist typisch für
Basler IP-Kameras.
Fazit
Für die Konfiguration von IP-Kameras hinsichtlich
ihrer Kommunikation mit PCs gibt es drei unterschiedliche Möglichkeiten: Unicast, Multicast und
Multicast On-Demand. Welche davon die geeignete ist, hängt von den Randbedingungen der
jeweiligen Anwendung ab. Während Unicast flexibler in der Wahl des Protokolls ist, jedoch bei der
Bedienung mehrerer Clients die Netzwerklast in
die Höhe treibt, schonen die Multicast-Betriebsarten die Bandbreite zwischen Kamera und Router
oder Switch, erfordern aber auch ein Multicastfähiges Netzwerkprotokoll. Dem Nachteil einer
kontinuierlichen Netzwerklast beim einfachen
Multicast wird beim Multicast On-Demand
begegnet, indem Daten nur dann gesendet werden, wenn sie von wenigstens einem Client
angefordert werden.
Autorin: Valeria Mix, Technical Writer,
Basler AG (www.basler-ipcam.com)
Monacor
Itenos
Basler AG
Bester Sound bei jedem Wetter
Sichere Netze auf der it-sa’11
Wachstum in 2011 fortgesetzt
IMG Stage Line hat sein Sortiment um wetterfeste PA-Lautsprecher mit IP-Klassifikation
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dauerhaften Open-Air-Einsatz, z.B. bei Schaustellerbetrieben, bei der Beschallung von
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dort, wo Lautsprecher nicht wettergeschützt
aufgestellt werden können. Die beiden Modelle PAB-82WP/WS und PAB-8WP/WS sind mit
einem 20-cm-PA-Koax- und 25-mm Hochtonsystem ausgestattet und verfügen über ein
weißes ABS-Kunststoffgehäuse mit weißem
Edelstahl-Frontgitter, hinter dem eine wasserabweisende Gaze die Technik vor Strahlwasser
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Auf der it-sa in Nürnberg wird Itenos sein
gesamtes Produktportfolio für sichere
Rechenzentren. Sowohl im Housing (Unterbringung und Netzanbindung von Kundenservern) als auch im Hosting (Housing inklusive Hardware, Betriebssystem und Management-Leistungen) ermöglicht der Provider
das Auslagern der IT. Als weiteres Thema
demonstriert Itenos die „Secure Connect“–
Lösungen für sichere Netze. Sichere Datenleitungen sind die Basis des Erfolgs in nahezu
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Bankterminals, die sichere Anbindung von
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verfügbare Verbindung von Objekten. Als
Beispiel für Applikationen werden anhand
eines Vortrags die Vorteile der fälschungssicheren biometrischen Stimmerkennung aufgezeigt. [www.itenos.de]
Die ersten sechs Monate des laufenden
Geschäftsjahres sind für die Basler AG erfolgreich verlaufen. Das Unternehmen hat sein
Umsatzwachstum fortgesetzt und konnte
eine zweistellige Vorsteuer-Rendite erzielen.
Der Konzern-Auftragseingang summierte
sich auf 30,2 Mio. € (VJ: 29,6 Mio. €, +2%).
Der Konzernumsatz betrug in der Berichtsperiode 28,1 Mio. € und lag damit um 24%
über dem Vorjahreswert von 22,6 Mio. €. Das
Ergebnis vor Steuern (EBT) betrug 3,3 Mio. €
(Vorjahr: 2,2 Mio. €, +50%).
Die Rendite vor Steuern betrug 11,7% (Vorjahr 9,7%). Basler hält daher an der bisherigen Prognose für das Geschäftsjahr 2011
fest. Danach wird sich der Konzernumsatz
innerhalb eines Korridors zwischen 54 und
58 Mio. € (VJ: 51,0 Mio. €) bewegen.
[www.basler-ipcam.com]
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