Реферат: Системы цифрового видеонаблюдения при организации охранных структур на особо охраняемых объектах

Технология третьего поколения (3G) обеспечивает высококачественную передачу речи, изображений (скорость предположительно будет достигать 2 Мбит/с вместо 9.6 Кбит/с, доступных сегодня), и доступ в Internet, а также обмен данными между мобильным телефоном и компьютером. В то же самое время 3G технологии должны улучшить качество cервиса сетей вторых поколений, добавляя им множество новых услуг. Спецификация 3G все еще в процессе развития. Для новой 3G системы были выделены следующие частотные диапазоны: 1885-2025 МГЦ, и 2110-2200 МГЦ для дальнейшего развития 3G, в частности для спутниковой части 3G выделены диапазоны 1980-2010 и 2170-2200 МГЦ соответственно.

GPRS - General Packet Radio System

GPRS - одна из важнейших технологий в переходном периоде от систем второго поколения к 3G. GPRS часто упоминается как GSM-IP (GSM Internet Protocol), так как это - технология, предлагающая абоненту GSM прямой доступ к провайдеру Internet со скоростью до 115 Кбит/с. Еще одной отличительной особенностью GPRS от систем старого поколения является то, что GPRS позволяет абоненту иметь постоянную связь с ISP и пребывать в так называемом режиме online. Новая система потребует введения нового принципа оплаты: Ваша плата будет зависеть только от объема принятых/переданных данных вне зависимости от времени использования радио канала.  К тому же, введение GPRS будет способствовать более бережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса: "пакеты" данных предполагается передавать одновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах - голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что в GPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии от используемых ныне.

Построение GPRS сетей

Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GPRS можно условно разделить на две формы - программную и аппаратную. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически всюду - начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS В частности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента).

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит из двух основных блоков - SGSN (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS Support Node - шлюзовой узел GPRS).

SGSN является центральным процессором GPRS сети. В некотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC - коммутатора сети GSM. Он выполняет следующие функции.

SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям.

взаимодействует с реестром собственных абонентов сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги.

ведет мониторинг находящихся online пользователей.

организует регистрацию абонентов вновь "проявившихся" в зоне действия сети и т.п.

Так же как и MSC, SGSN, в системе может быть и не один - в этом случае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN производства компании Motorola имеет следующие характеристики:

каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду,

одновременно контролирует до 10000 находящихся online пользователей.

Всего же в системе может быть до 18 SGSN Motorola.

Назначение GGSN следующее - грубо говоря, это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешними информационными магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, является роутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичными функциями GGSN является адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, а также отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).

Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU (Packet Control Unit - устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN. При ориентации системы на мобильный Интернет возможно добавление специального узла - IGSN (Internet GPRS Support Node - узел поддержки Интернет).

Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция, так же как и в обычном случае передачи голоса, должна зарегистрироваться в системе. Как уже было сказано, регистрацией (а, точнее, "прикреплением" (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN. В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности запрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR в SGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity - временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный TMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (кстати, если абонентский терминал относится к классу А, то ему при регистрации выделяется как TMSI, так и P-TMSI).

Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика. Но если если телефон будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом возрастает. Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:

IDLE (неработающий). Телефон отключен или находится вне зоны действия сети. Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобных абонентов.

STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован (прикреплен) в GPRS-системе, но уже долгое время (определяемое специальным таймером) не работает с передачей данных. Местоположение STANDBY-абонентов известно с точностью до RA (Routing Area - область маршрутизации). RA мельче, чем LA (каждая LA разбивается на несколько RA, но, тем не менее, RA крупнее, чем сота, и состоит из нескольких элементарных ячеек).

READY (готовность). Абонентский терминал зарегистрирован в системе и находится в активной работе. Координаты телефонов, находящихся в режиме READY, известны системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты.

EDGE - Enhanced Data GSM Environment.

EDGE - заключительная ступень на пути к 3G. Она позволит операторам GSM предлагать абонентам мультимедиа сервисы при 384 Кбит/с. Полагают, что операторы GSM смогут предоставлять услуги EDGE за относительно низкую цену, поскольку это потребует всего лишь небольших изменений в программном обеспечении и оборудовании операторов. Система будет использовать TDMA интерфейс (Time Division Multiple Access) и типичный для GSM шаг 200 КГЦ.

Глава 2

Программа управления камерами предназначена для непосредственного управления камерой или группой камер.

Управление возможно с помощью мыши, клавиатуры, джойстика, задания камере предустановок (определенной последовательности команд).

Как и в любой системе управления, имеется субъект и объект управления. Субъект управления - оператор системы безопасности. Объектами управления являются поворотный механизм камеры и трансфокаторы. Поворотный механизм отвечает за повороты камеры в вертикальной и горизонтальной плоскостях, вверх и влево, вверх и вправо, вниз и вправо, вниз и влево. Трансфокаторы отвечают за управлением зумированием и фокусировкой.

Схема функционирования.

В качестве протокола для управления камерами выбран RS-232, который связывает компьютер (с соответствующим программным обеспечением) и преобразователь интерфейсов. Протокол RS-422 предназначен для передачи управляющих воздействий на контроллер поворотных механизмов камер и трансфокаторов.

В данном случае такой выбор протоколов обмена обусловлен их техническими характеристиками и принципами работы.

Технические характеристики RS- протоколов

Протоколы RS-232 и RS-422 являются дуплексными протоколами, применение дуплексного протокола позволяет принимать и передавать информацию одновременно, то есть оба оконечных устройства могут быть приемниками и передатчиками одновременно.

Важное отличие протокола RS-232 состоит в том, что они используют небалансный сигнал, в то время как RS-422 использует балансный. Небалансный сигнал передается по несбалансированной линии, которая представляет собой «землю» и одиночный сигнальный провод. Балансный сигнал передается по сбалансированной линии, в котором присутствуют «земля» и пара проводов, разница напряжений между которыми используется для приема и передачи сигнала. Сбалансированный сигнал передается быстрее и дальше, чем несбалансированный.

Ниже в таблице приведены технические характеристики протоколов RS-232 RS-422

Принцип работы протокола RS-232

Все оборудование, соединяемое по RS-232 протоколу, разделяют на DCE оборудование - передачи данных, и DTE - терминальное оборудование. Различие заключается в разъемах и разводке разъемов.

Принцип работы протокола RS-422

RS-422 используют экранированную витую пару, экран в качестве сигнальной «земли», земля не используется для определения логического состояния линии, при этом сигнал уровня RS-422 является парафазным. Стандарт на RS-422 предусматривает 32 пары передатчик/приемник. На данный момент возможности протокола RS-422 расширены, теперь он поддерживает от 128 до 255 устройств на одной линии. Протокол RS-422 предусматривает использование четырехжильной экранированной витой пары, при этом получается полный дуплекс. В таком случае необходимо, чтобы одно из устройств было сконфигурировано как ведущее, а остальные как ведомые. Тогда все ведомые устройства общаются только с ведущим устройством, и никогда не передают ничего напрямую друг другу.

RS-422 использует строго разделенные две пары проводов, одну пару для приема, одну для передачи и еще по одной на каждый сигнал контроля/подтверждения.

Принцип взаимодействия протоколаRS-232 и преобразователя интерфейсов

Программа управления камерами вырабатывает управляющие сигналы, в зависимости от данных поступивших от оператора системы видеонаблюдения, по протоколу (RS-232) соответствующие биты кода команды передаются на преобразователь интерфейсов.

Преобразователь интерфейсов

Идея интерфейсного преобразователя состоит в том, чтобы со стороны управляющего компьютера, при передаче данных, преобразовать сигнал уровня RS-232 в сигнал уровня Транзисторно-Транзисторной Логики (ТТЛ) или Комплиментарных полупроводников со структурой металл – оксид – полупроводник (КМОП), а затем в парафазный сигнал, соответствующий передающей среде RS-422. При обратной передаче, парафазный сигнал преобразуется в уровень ТТЛ, а затем в сигнал соответствующий интерфейсу RS-232.

Контроллер поворотного механизма камеры и трансфокатора.

Контроллер поворотного механизма камер и трансфокаторов предназначен для преобразования управляющего сигнала, поступившего от оператора системы и полученного по интерфейсу RS-422, в управляющие воздействия, которое направлено на включение двигателей поворотного механизма и механизма управления трансфокаторами.

Контроллер - восьмиразрядное устройство, то есть за каждый такт, вырабатываемый своим генератором частот, контроллер может обработать восемь бит информации, из которых четыре бита должно идти на код команды и еще четыре - на код адреса камеры. Таким образом, используя этот контроллер интерфейсов, можно закодировать до шестнадцати команд и управлять шестнадцатью камерами. Контроллер обрабатывает первые четыре бита, как код адреса камеры, вторые четыре бита, как код команды.

Контроллер преобразует команды, пришедшие от оператора в соответствии с алгоритмом, заложенном в ПЗУ, и подает на свои выходы, электрические потенциалы согласно данным, полученным после обработки. Каждый выход данного контроллера соединен с входом двигателя, который вращается в соответствии с поступившим сигналом. От двигателей движение передается на камеру или на объектив.

Другая задача контроллера - это следить за положением камеры во время поворота и за положением ее объектива. При достижении камерой или объективом крайнего положения контроллер перестает подавать соответствующие управляющие воздействия на свои выходы.

Ниже приведены команды управления камерами, которые программа выставляет на шину RS-232 согласно действиям оператора системы видеонаблюдения. Помимо команд управления на шину необходимо подать адреса контроллеров и соответствующие им адреса камер.

Команды.

Вверх                                                0000

Вниз                                                  0001

Влево                                                0010

Вправо                                              0011

Вверх-влево                                     0100

Вверх-вправо                                               0101

Вниз-влево                                       0110

Вниз-вправо                                     0111

STOP-Telemetry(Возвращение поворотного механизма камеры в исходное положение)                                                                           1000

Фокус (плюс)                                   1001

Фокус (минус)                                 1010

Zoom (плюс)                                     1011

Zoom (минус)                                   1100

STOP-Transfokator (Возвращение механизма управления трансфокаторами камеры в исходное положение)                           1101

Авто                                                  1110

(Автоматическое вращение Вправо-влево)

STOP-Авто                                       1111

Предустановки

Предустановка, заранее предусмотренная оператором системы безопасности, - последовательность движения камеры с возможностью настройки фокуса и зумирования.

Предустановка №1(П1) Влево - STOP-Telemetry – Вправо - STOP-Telemetry – Вниз - STOP-Telemetry – Вверх - STOP-Telemetry.

Предустановка №2 (П2) Вверх-влево - STOP-Telemetry - Вниз-вправо - STOP-Telemetry.

Предустановка №3 (П3) Вверх-вправо - STOP-Telemetry - Вниз-влево - STOP-Telemetry.

Предустановка №4 (П4) Zoom (плюс) – Влево - STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вправо - STOP-Telemetry - Zoom (плюс) – Вверх-влево - STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вниз-вправо - STOP-Telemetry.

Алгоритм управления

Пояснения к схеме

Запуск программы

Программы для ввода команд управления камерами должна запускаться в следующих случаях:

1.    Запуск макроса программы непосредственно в блоке видеорегистрации выбором соответствующего пункта.

2.    Запуск программы в блоке видеорегистрации нажатием клавиши, которой в исходном коде блока отведена данная функция (быстрая клавиша).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10