SANTEC Video Technologies

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SANTEC Video Technologies
Professionelle Lösungen für mehr Sicherheit
Videoüberwachung • Netzwerktechnik • IR-Freilandsensorik • Dienstleistungen
Grundlagen und Besonderheiten von
Videonetzwerken
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Themenübersicht
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Allgemeines zum Webinar
Abgrenzung/Unterschied Digital / Analog
Unterschied Videonetzwerke zu Datennetzwerke
Optimierungsmöglichkeiten von Videonetzwerken
SANTEC Produkte
Entscheidungshilfen beim Aufbau von Netzwerken
Zusammenfassung
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Abgrenzung und Unterschiede
Analoge/digitale Systeme
• Übersicht analoge Systeme
• Übersicht digitale Systeme
• Vergleich
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Analoge Systeme
Traditionell überträgt die Kamera ein analoges
Videosignal über ein Koax-Kabel direkt zu einem
DVR (digitaler Videorekorder).
Jede Kamera wird mit einem Netzteil direkt vor Ort
mit Strom versorgt.
Der DVR konvertiert das Videosignal in ein digitales
Signal, komprimiert dieses und speichert es auf der
Festplatte für spätere Verwendung ab.
Jegliche Intelligenz, z.B. Bewegungserkennung,
Zeitpläne und digitaler Zoom, gehen vom DVR aus.
Monitore werden direkt an den DVR angeschlossen.
Auch kann der DVR so konfiguriert werden, dass
Bilder übers Internet abgerufen werden können. Die
Daten aller Kameras werden dadurch im Netzwerk
nur von diesem zentralen Punkt abgerufen. Dadurch
ist diese Variante sehr effektiv, was die Bandbreite
angeht.
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Digitale (IP) Systeme
In der IP Welt wandelt die Kamera das analoge Bild direkt in ein
digitales um.. Einige digitale Prozesse finden daher bereits in der
Kamera statt, z.B. Komprimierungen und Bewegungserkennung.
Der digitale Video Stream (Fluss der Videodaten) wird dann in das
Netzwerk übertragen. Hierbei kommt ein Cat.5-7 Kabel zum Einsatz.
Das Netzteil kann direkt die Kamera versorgen oder die Kamera kann
per PoE (Power-over-Ethernet) Adapter angeschlossen werden, wobei
Daten und Strom über ein Kabel bezogen und verteilt werden.
Das Cat.6 Kabel für jede Kamera wird in einen Switch gesteckt,
welcher die Daten im Netzwerk verteilt. Wie bei allen Netzwerkgeräten
muss auch hier etwas Einrichtungsarbeit geleistet werden. So benötigt
jede Kamera z.B. eine eindeutige IP-Adresse.
Auf jedem PC, welcher die Kamera betrachten möchte, muss eine
entsprechende Software installiert sein (mindestens ein Browser IE,
Firefox, etc). Ein weiterer leistungsfähiger PC ist notwendig, um die
Daten der Kameras zu speichern.
Das IP Kamerasignal wird dann z.B. ins Internet übertragen (auf
dieselbe Art und Weise wie im analogen Beispiel beschrieben). Doch
hierbei hat jede Kamera eine eigene IP-Adresse und Ports
(Unterteilung von IP-Adressen in bis zu 65.000 einzelne Teile).
Dadurch kann natürlich die Bandbreite extrem beansprucht werden, da
nicht ein Signal, sondern eventuell 16 Signale übertragen werden.
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Vergleich
Videofluss unidirektional.
Keine Gefahr von Kollisionen.
Deswegen kein „Packet Loss“.
Bilder werden nur von schlechter
Leitungsqualität beeinflusst.
Video/Datenfluss multi-direktional. Kollisionen in
Netzwerken sind aufgrund des Designs normal.
Hierdurch kann es aber zu „Packet Loss“ kommen.
Bildqualität wird durch hohe Latenzzeiten und vielen
Kollisionen beeinflusst
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Vergleich
Analog
Digital
Verkabelung
Koax, RG-59, zentral
Cat.5, dezentral
Konfigurationsaufwand
Gering
Hoch
Erweiterungsfähigkeit
Bedingt / hoher Aufwand
Hoch / geringer Aufwand
Bildqualität
TV Standard (0,4 MP)
Megapixelbereich (1-5 MP)
Verkabelungsaufwand
hoch
niedrig
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Unterschied Videonetzwerke / Datennetzwerke
Internet
Alle Daten, die über ein Netzwerk
laufen, werden in Pakete unterteilt.
Diese Pakete sind 1500 Bytes groß.
Das heißt, eine Word Datei von
1 MegaByte wird in minimal
700 Pakete aufgeteilt.
16 Pakete
Hinzu kommt, das Switche für
Datennetzwerke und Datensicherung
konzipiert sind. Datensicherheit heißt
aber auch hohe Latenzzeiten.
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Videonetzwerke
2,1 MB/s
2,1 MB/s
2,1 MB/s
Kollisionen
8,4 MB/s
2,1 MB/s
2,1 MB/s
12,6 MB/s
2,1MB/s
MJPEG, 1,3 MP
1 Bild/s => 17019 kbit/s (KiloBit) = 2,1 MB/s (Megabyte)
1468 Pakete/s
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Videnetzwerke / Datennetzwerke
• Datennetzwerke, in denen Word-Dateien gespeichert
werden, können „warten“. Datei wird dann gespeichert,
wenn alle Pakete am Server angekommen sind.
Switche haben die Funktion Store-and-Forward
standardmäßig aktiviert. Pakete werden erst
zwischengespeichert geprüft und weitergeleitet.
• In Videonetzwerken kann der NVR-Server eine gewisse
Zeitspanne warten, bis alle Pakete angekommen sind,
und verwirft ansonsten das Video. Dadurch entstehen
Artefakte und Bildstörungen bis hin zu Ausfällen.
Latenzzeiten wirken sich negativ aus.
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Optimierungsmöglichkeiten
•
•
•
•
•
Auflösungen
Frame-Raten
Codecs
Packet Loss
Bandbreiten
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Auflösungen
Die Auflösung beeinflusst direkt die benötigte Bandbreite,
welche vom gesamten Videofluss benötigt wird.
Bildqualität – eine Funktion der Auflösung – und FrameRaten (Bilder/Sekunde) sind weitere wichtige Aspekte.
Wenn Bildqualität und Frame-Raten steigen, tut es auch
die Bandbreite.
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Analoge Auflösungen
Format
QCIF
176*144
CIF
352*288
2CIF
704*288
4CIF
704*576
D1
720*576
Bandbreite für ein D1 Bild = 0,4 MB/s
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Digitale Bildauflösungen
Größe/Format
Pixel
Bandbreite / Sekunde
QQVGA
160*120
QVGA
320*240
0,21 MB/s
VGA
640*480
0,53 MB/s
HD720
1280*720
1M
1280*960
1.3M
1280*1024
2,1 MB/s
2M
1600*1200
3,2 MB/s
FullHD/HD1080/2M
1920*1080
3M
2048*1536
4,9 MB/s
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Auflösung 720x480
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Auflösung 1920x1080 Full HD
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Frame-Raten
Wenn die Bildqualität und
Frame-Rate steigen, steigt
auch die benötigte
Bandbreite im Netz.
Die gewählten
Bilder/Sekunde müssen den
entsprechen Umfeld
angepasst werden, sollten
aber auch nicht höher sein,
als unbedingt notwendig.
Umfeld
Frame-Rate
Casino/Stadion
25 bps
Kassenbereich
12-15 bps
Schulhof
5 bps
Parkplatz,
Übersicht
1-3 bps
Stadion an
Ruhetagen
1 bps
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Codecs
• MJPEG
• MPEG4/H.264
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MJPEG
Motion JPEG ist ein Format, das aus der Aneinanderreihung von
Einzelbildern besteht.
Jedes einzelne Bild wird komprimiert.
Dadurch, dass immer ein gesamtes neues Bild gemacht wird, ist
der Komprimierungslevel nur gering, von der Gesamtaufnahme
her gesehen.
Der Vorteil hier liegt dabei, dass die Rechenleistung des
Aufnahmesystems geringer sein muss, da die Bilder nicht so
stark neu berechnet werden müssen wie bei anderen Codecs.
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MPEG4/H.264
MPEG-4 schafft höhere Komprimierung bei gleichbleibender
Qualität im Vergleich zu MJPEG. Periodische Bilder –
sogenannte I-Frames – werden als komplette Bilder übertragen,
ähnlich wie bei MJPEG.
Diese werden dann als Referenzbilder benutzt.
Weitere Bilder, die dann übertragen werden – sogenannte PFrames – enthalten nur die Informationen, die sich seit dem
letzten Bild geändert haben.
Durch dieses Verfahren wird Bandbreite auf dem Netzwerk
eingespart. Allerdings erhöht sich die Rechenleistung auf dem
Aufnahmeserver, da dieser die Einzelinformationen wieder
zusammensetzen muss.
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Packet Loss
Kollisionen auf dem Netzwerk verursachen, dass Pakete
verloren gehen.
Bei einer Kollision wird an beide Seiten ein Signal gesendet, das
entsprechende Paket erneut zu senden.
Liegt der Packet Loss bei über 1%, ist mit Bildstörungen und
Aussetzern zu rechnen.
Deswegen muss der Traffic auf dem Netzwerk so gut wie
möglich kontrolliert und gesteuert werden.
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Packet Loss vermeiden
• Switche sind so konfiguriert, das Sie
maximale Datensicherheit gewährleisten.
Dies ist gut für Datennetzwerke, schlecht
für Streaming Video
Auch die Annahme einen High End Switch
eines namhaften Anbieters zu kaufen ist
hier keine Lösung, da diese gleich
konfiguriert ist. Jeder managebare Switch
MUSS für ein Videonetzwerk konfiguriert
werden.
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VLAN – Virtuelles LAN
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QoS – Quality of Service
Prioritäten verteilen
25
QoS – Quality of Service
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Bandbreiten
2,1 MB/s
2,1 MB/s
8,4 MB/s
2,1 MB/s
2,1 MB/s
100 MBit Switch
12,5 MB/s
100 MBit Switch
12,5 MB/s
2,1 MB/s
12,6 MB/s
2,1 MB/s
MJPEG, 1.3 MP
1 Bild/s => 17019 kbit/s (KiloBit) = 2,1 MB/s (Megabyte)
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SANTEC Netzwerkprodukte
• Übertragungstechnik
• Switches
• PoE
• IP Kameras
• Megapixel
• Video-Server
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Bestandteile
Eingabe
D1 Kameras
MP Kameras
Weiterleiten
Anschließen
Auswerten
Verarbeiten
Switche
Midspans
Aufzeichung
Speicherung
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D1 Kameras
SNC-390DN/W
SNC-620/W
SNC-521IR/W
SNC-565IR/W
Typ
Tag/Nacht
Boxkamera
Tag/Nacht
Kuppelkamera
Tag/Nacht
Kompaktkamera
Tag/Nacht
Kompaktkamera
Objektiv
Nicht im
Lieferumfang
enthalten
Manueller Zoom
Manueller Zoom
Motorzoom
10/100 Mbit
Ja
Ja
Ja
Ja
PoE
Ja
Ja
Ja
Ja
Schutzart
IP-44
IP-66
IP-66
IP-66
Lichtempfindlichkeit Lux
0,05 / 0,002
0,05 / 0,002
0,05 / 0
0,7 / 0
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1,3 Megapixel Kameras
SNC-3901MDN
SNC-6201M
SNC-P3601M
SNC-5211MIR
Typ
Tag/Nacht
Boxkamera
Tag/Nacht
Kuppelkamera
Tag/Nacht 360
Kamera
Tag/Nacht
Kompaktkamera
Objektiv
Manueller
Zoom
Manueller Zoom
360
ImmerVision
Manueller Zoom
10/100 Mbit
Ja
Ja
Ja
Ja
PoE
Ja
Ja
Ja
Ja
Schutzart
IP-44
IP-66
IP-66
IP-66
1,0 / 0,3
1 / 0,3
1 / 0,3
Lichtempfindlich- 1,0 / 0,3
keit Lux
31
Switche
Ports
PoE
Sfp
Ports
Geschwindigkeit Mbps
VLAN
QoS
SanSwitchM0404
8
4
-
10/100
-
-
SanSwitchG0800
8
-
-
10/100/1000
Ja
Ja
SanSwitchG1604
16
-
4
10/100/1000
Ja
Ja
SanSwitchG2404
24
-
4
10/100/1000
Ja
Ja
32
Switche
Gigabit 8-Port Switch
•
•
•
•
•
8 x 10/100/1000 MBit/s Port
1 x RS-232 Consoleport
VLAN, Trunking, WEB Management
Desktop
Kein Lüfter
33
Switche
Gigabit 16-Port Switch
• 16 x 10/100/1000 MBit/s Port
• 4 x SFP Slots
• Webmanagement
• SNMP, VLAN, Trunking
• Rack-Mount
34
Switche
Gigabit 24-Port Switch
• 16 x 10/100/1000 MBit/s Port
• 4 x SFP Slots
• Webmanagement
• SNMP, VLAN, Trunking
• Rack-Mount
35
Midspan POE
Modell
Ports
Gigabit
SNMP
Power
Pro Port
SanPower-MS01
1
Nein
Nein
15,4 W
SanPower-MS08
8
Ja
Ja
15,4 W
SanPower-MS16
16
Ja
Ja
15,4 W
SanPower-MS24
24
Ja
Ja
15,4 W
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Von analog zu digital
Video-Encoder ermöglichen den Umstieg auf ein Netzwerk-Videosystem, ohne
dass der Anwender seine vorhandene, analoge Ausrüstung aufgeben muss.
Sie verschafft den analogen Geräten neue Funktionen und macht dezidierte
Komponenten wie Koaxialkabel, Monitore und Videorecorder überflüssig.
Die Videorecorder werden nicht mehr benötigt, weil die Aufzeichnung mit PCStandard-Servern bewerkstelligt werden kann.
Video-Encoder verfügen meist über ein bis vier Analogschnittstellen zum
Anschließen von Analog-Kameras, sowie über eine Ethernet-Schnittstelle für die
Anbindung an das Netzwerk. Ebenso wie Netzwerk-Kameras verfügen sie über
einen integrierten Webserver, einen Komprimierungschip und ein
Betriebssystem, damit eingehende Analogdaten digitalisiert, übertragen und über
das Computernetzwerk aufgezeichnet werden können, so dass sie leichter
abgerufen und angezeigt werden können.
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Video-Server
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Vergleich / Modelle
SVE-ST
Kanäle
Dig. Ein/
Ausgang
Inkl. VA
PoE
SD-Slot
USB
Bauart
100SA
1
-
Ja
Ja
-
-
Desktop
1000SA
1
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Desktop
4003B
4
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Blade
SVE-ST-RACK3
4010B
4
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Blade
SVE-ST-RACK10
39
Video-Server: Racks
Einschübe
Max Kanäle
Hot Swap
SVE-ST-RACK3
3
12
Ja
SVE-ST4003B
SVE-ST-RACK10
10
40
Ja
SVE-4010B
40
Entscheidungskriterien
• Anzahl der IP Kameras?
• Welche Codecs, Auflösungen, Frame-Raten werden
benötigt?
• Vorhandene Netzwerkprodukte verwendbar?
• Aufgrund der Anzahl der Kameras die Switche und
Server berechnen
• Wie sind die Videodatenflüsse
• Zum Server meist am meisten Datenflüsse
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Zusammenfassung
• Die Vorteile der IP Technologie liegen, bei korrekter
Planung und Vorbereitung, auf der Hand.
• Skalierbarkeit
• Integration in weitere Systeme (POS, LPR etc.)
• Größere Ausleuchtung mit weniger Kameras durch
höhere Auflösungen
• Leichtere und günstigere Verkabelung
• Remotefähigkeiten sehr viel besser / komplette Projekte
können per Fernzugriff gewartet werden
• Netzwerke können bei korrekter Konfiguration
zusammengefasst werden.
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Das Spektrum der Sicherheit
SANTEC Video Technologies,
mehr als nur eine Lösung.
Sanyo Video Vertrieb AG
An der Strusbek 31
22926 Ahrensburg, Germany
Tel +49 4102 4798 0
www.santec-video.com