la vidéosurveillance sans fil

LA VIDÉOSURVEILLANCE SANS FIL
Par Garry Goldenberg
ALVARION
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INTRODUCTION
Dans un monde de plus en plus sensible aux problèmes de sécurité, les systèmes de
vidéosurveillance apportent une solution efficace à la laquelle ont de plus en plus souvent
recours les organismes de sécurité publique, les polices urbaines et les services de
surveillance des sites industriels et des entreprises.
La surveillance s’effectue bien souvent sur des zones
étendues ou plusieurs zones disséminées, mais est pilotée à
partir d’un centre de contrôle centralisé, nécessitant le
rapatriement des flux vidéo en temps réel et sans
dégradation de l’image. Ceci implique que la
vidéosurveillance s’appuie sur des réseaux multisites, fiables,
évolutifs et économiques.
Bien au-delà de la simple supervision visuelle, les utilisateurs
attendent de leur système de vidéosurveillance le contrôle en temps réel, la levée de doute, la
localisation d’individus et de biens, le contrôle et l’activation d’alarmes, l’enregistrement en
temps réel des images et des sons, et bien d’autres encore.
L’arrivée de solutions multisites et capables de respecter les normes de sécurité à base de
vidéo les plus rigoureuses est devenue nécessité et représente un marché en pleine
croissance.
POURQUOI UN RÉSEAU RADIO ?
Les réseaux de vidéosurveillance, initialement analogiques, n’échappent pas au mouvement
de numérisation des moyens de transmission. Le passage au numérique sur des réseaux IP a
pour premier avantage celui d’accroître les débits et la portée, limités en analogique,
compatibles avec les besoins énumérés ci-dessus. Le second avantage est dû à la nature
universelle des systèmes IP, avec leur facilité d’intégration, la multiplicité de produits
existants et leur interopérabilité qui permet notamment de mutualiser diverses infrastructures
télécom.
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La fibre optique constitue une bonne solution, mais coûteuse et lourde en procédures
administratives et techniques.
Une autre possibilité est la liaison de type SDSL, à débit symétrique, qui permet d’utiliser des
infrastructures existantes. Toutefois ceci n’est pas sans impliquer des contraintes souvent peu
compatibles avec l’installation d’un système de vidéo surveillance. En effet, le débit
disponible s’effondre lorsque la distance du point de raccordement (où se trouve le capteur)
et le répartiteur du réseau public augmente et en pratique il faut se limiter à une distance de
2 kilomètres pour avoir des performances compatibles avec le besoin. Ceci impose des
contraintes géographiques pas toujours faciles à tenir.
Face à ces contraintes, les technologies radio de type BLR à haut débit offrent une
alternative intéressante en permettant de déploiement d’un réseau haut débit lorsque les
supports filaires sont inexistants ou ne permettent pas de garantir les performances
demandées. Les réseaux radio peuvent également être déployés en complément d’un réseau
filaire pour étendre la couverture et/ou la capacité et éventuellement pour satisfaire des
besoins de mobilité et de modularité.
La solution radio se chiffre proportionnellement au besoin, c'est-à-dire au nombre de sites
équipés, contrairement aux réseaux filaires privés qui nécessitent un investissement élevé et
aux liaisons SDSL qui impliquent des coûts récurrents élevés.
Les réseaux radio IP évoluent sans cesse pour offrir davantage de bande passante, accroître
la portée et plus de sécurité. Les informations véhiculées par les réseaux de vidéosurveillance
touchent souvent des domaines sensibles, militaires ou Sécurité Publique, et des méthodes de
cryptage sophistiquées assurent la confidentialité nécessaire.
Un autre avantage de la radio est qu’elle permet un déploiement rapide dans des lieux
publics, centres commerciaux, zones industrielles… avec une enveloppe budgétaire et des
coûts de fonctionnement réduits.
Enfin le réseau sans fil permet de mettre en
place des services mobiles, par exemple
donner aux passagers d’un véhicule de
patrouille la possibilité de partager des
vidéos, des communications audio, des
images fixes et des données avec d’autres
utilisateurs fixes ou mobiles, garantissant
une efficacité maximale des services de
sécurité et de surveillance. La même
infrastructure permet également d’accéder à
l’intranet et à l’Internet, en séparant les flux
et en conservant la confidentialité.
TOPOLOGIE DES RÉSEAUX
Le réseau se compose d’émetteurs (les caméras vidéo), montés par exemple sur des
bâtiments ou sur du mobilier urbain, et de récepteurs montés sur des points hauts.
La couverture d’une zone utilise des liaisons point à point (PTP) ou point à multipoint
suivant la topologie des lieux et le type d’architecture souhaitée. Une couverture peut
atteindre plusieurs kilomètres, voire une trentaine pour des liaisons point à point.
Les flux vidéo sont émis par les caméras et transmis vers les récepteurs dans le sens montant,
tandis que seules des commandes sont envoyées sur le sens descendant. La première
remarque que l’on peut faire est que le réseau vidéo nécessite en priorité un fort débit dans le
sens montant.
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Diverses topologies, décrites ci-dessous, sont envisageables et peuvent être sans
inconvénient être mixées au sein d’un même réseau.

Topologie point à point (PTP)
Une liaison point à point met en relation un récepteur et une unique caméra ou encore les
flux générés par plusieurs caméras centralisés par un équipement de concentration distant.

Topologie point à multipoint (PTMP)
Au contraire, la topologie point à multipoint permet de rapatrier les flux de plusieurs
caméras disséminées sous la couverture du récepteur.
Il s’agit ici d’une architecture modulaire, capable d’évoluer en fonction des besoins car à tout
moment il est possible de déplacer une caméra ou d’en ajouter de nouvelles.

Topologie mesh
La topologie en réseaux mesh (maillé), dont les récepteurs sont eux-mêmes reliés par radio.
Ce type de réseau est intéressant du point de vue de la mobilité et de l’extension de
couverture, mais est mal adapté au transport de signaux vidéo de haute qualité, car il ne peut
garantir un niveau qualité de service, notamment sur de gros réseaux et son utilisation reste
marginale.
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CHOIX D’UNE TECHNOLOGIE SANS FIL
La caractéristique essentiellement demandée est la qualité de service, dans tous ses sens
possibles : garantie de débit et respect du flux temps réel, résistance aux brouillages et
interférences. De plus le débit offert dans le sens montant doit être compatible avec les
besoins de la vidéo temps réel, soit 20 à 30 Mbits/s.
Parmi les diverses technologies nous retiendrons :

Wi-Fi 802.11a et 802.11g

WiMAX 802.11e

HiperLAN/2, standard existant mais peu industrialisé, néanmoins utilisé par certains
acteurs de la vidéosurveillance.

Le tableau ci-dessous présente leurs principales caractéristiques et évalue leur
adéquation aux applications de vidéosurveillance.
Technologie
Topologie
Bande de fréquences
Modulation
Sensibilité aux
interférences
Wi-Fi 802.11g
PTP et PTMP
2,4 GHz
OFDM
Forte (3 canaux)
Wi-Fi 802.11a
PTP et PTMP
5 GHz
OFDM
Moyenne
(11 canaux)
Visibilité
Débit net en Mbits/s
(FTP/UDP)
LOS
20/25
LOS préférable
25/32 Mbits/s
Portée maximum en
visibilité
Débit montant
garanti
Qualité de service
Commentaire
n x 100 mètres
< 8 km
> 25 km
non
non
oui
Faible
Peu de garantie de
qualité.
Sécurité faible
Non
Limitée
Peu de garantie de
qualité.
Sécurité moyenne
A réserver aux
petits
déploiements
Adéquation à la
vidéosurveillance
WiMAX
PTMP
3,5 et 5 GHz
OFDM
Faible (fréquences
dédiées ou bande
5 GHz)
LOS NLOS
25 (3,5 GHz)
50 (5 GHz)
Oui
Technologie
d’opérateur de
télécom.
Bonne
HiperLAN
PTP et PTMP
5 GHz
OFDM
Faible (11 canaux)
LOS NLOS
250/270 (PTP)
32/40 (PTMP)
> 30 km (PTP
< 15 km (PTMP)
oui
Oui
Totale
Ce tableau appelle quelques commentaires :

Les réseaux radio mettent en œuvre des fonctionnalités de QoS, mais celles-ci ne sont
efficaces qu’en milieu électromagnétiquement « propre ».

La bande de fréquences 2,4 – 2,454 GHz, d’usage libre, est particulièrement polluée,
notamment par les DSL-Box des FAI et par tous les utilisateurs de cette bande sans
licence : éclairages laser, fours à micro-ondes, radio amateurs, télécommandes de
portails… Ceci n’est pas sans impact sur la qualité des transmissions. De ce fait, les
systèmes radio émettant dans cette bande sont mal adaptés aux contraintes de la
vidéosurveillance.

La bande de fréquences 5,4 – 5,7 GHz, également d’usage libre, est encore peu polluée
mais potentiellement saturable à terme.

WiMAX fonctionne nominalement dans une bande de fréquences 3,5 GHz nécessitant
une licence. L’inconvénient du coût de la licence est largement compensé par le fait
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




que l’attribution des canaux garantit la qualité des conditions de transmission et
l’absence d’émissions parasites.
Certaines technologies exigent pour une bonne réception qu’émetteur et récepteur
voient en ligne de vue (LOS). Cette contrainte est parfois difficile à respecter dans un
réseau de vidéo surveillance, notamment en ville.
Si le réseau doit mixer des topologies PTP et PTMP, il est préférable que la
technologie retenue supporte les deux afin de ne pas avoir à mixer divers types de
radio.
Le flux vidéo utilisant le sens montant, il est nécessaire que le débit soit garanti dans ce
sens. Or certaines technologies ne garantissent que le débit descendant.
La portée doit être compatible avec les besoins de couverture.
WiMAX est conçu pour l’accès en distribution, donc point à multipoint. Si la
réalisation d’une liaison PTP est possible, elle ne se justifierait pas sur le plan
économique.
ADÉQUATION DES BESOINS AUX TOPOLOGIES SANS FIL
Nous allons voir ci-dessous quel type de réseau choisir en fonction des besoins :

Connexion d’une seule caméra distante :
La solution : Système sans fil point à point.

Connexion d’un site distant sur lequel sont regroupées plusieurs caméras
câblées :
La solution : Système sans fil point à point vraisemblablement de capacité élevée.
Les caméras sont connectées en filaire sur un switch installé au le site distant. La liaison sans
fil rapatrie tous les flux vers le poste de de supervision.

Connexion de caméras dispersées sur une zone urbaine étendue :
La solution : Système sans fil point à multipoint.
Ce système modulaire permet l’adjonction ultérieure de nouvelles caméras sans modification
du réseau.
Plutôt que de déployer une liaison PTP par caméra, un simple système PTMP permettra de
raccorder toutes les caméras, réduisant drastiquement la taille de l’infrastructure et les frais
d’installation. Ce système peut, le cas échéant, être complété par un réseau mesh pour
atteindre économiquement des caméras regroupées sur une couverture relativement réduite.

Déploiement de plusieurs groupes de caméras, chacun se trouvant dans une
zone et/ou une direction différentes par rapport au centre de supervision :
La solution : Système sans fil PTMP pour concentrer les caméras dispersées dans chaque
zone et système PTP pour rapatrier les flux des différents groupes vers le poste de
supervision.
La combinaison de ces deux topologies permet la construction de systèmes de plus grande
capacité et permet de contourner les éventuels problèmes de visibilité. En outre, il offre la
possibilité d’améliorer la fiabilité du système en faisant se chevaucher les différentes
couvertures PTMP, afin que les flux supportés par un récepteur défaillant puisent être repris
par un autre.
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CHOIX ET INSTALLATION DU MATÉRIEL
Largement installé en extérieur, le matériel doit satisfaire aux contraintes environnementales :
température, hygrométrie, intempéries (étanchéité), foudre, etc.
On veillera lors de l’installation à ne pas placer les équipements dans des lieux proches de
sources de rayonnement électromagnétique importantes. Et dans cette optique on préférera
la bande 5 GHz moins polluée ou les fréquences sous licence.
L’implémentation des caméras satisfera au mieux les besoins de visibilité entre les caméras et
leur point de concentration.
CONCLUSION
Nous avons vu que le marché de la vidéosurveillance tire le meilleur parti de la numérisation
des réseaux, pour assurer au mieux la transmission de données entre des sites multiples
distants.
Le réseau sans fil devient le maillon indispensable, en lieu et place des coûteuses
infrastructures filaires traditionnelles. Il est économique, souple, modulaire et s’intègre
parfaitement dans le monde IP.
TERMINOLOGIE
FAI
FTP
LOS
NLOS
OFDM
PTMP
PTP
SDSL
UDP
Fournisseur d’Accès Internet
File Transfer Protocol
Line Of Sight
Non Line Of Sight
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Point to Multipoint
Point To Point
Symmetric Digital Subscriber Link
User Datagram Protocol
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Copyright ATENA 2010 – Collection ATENA
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