Топология сети для видеонаблюдения

Построение Ethernet-сети для IP-видеонаблюдения

Интерес рынка к IP-видеокамерам вполне понятен. У них много преимуществ: широкий выбор устройств, гибкость функционала софта, хорошая картинка, легкая встраиваемость в компьютерную инфраструктуру. Настало время подумать о том, как наиболее удобно и экономно построить для видеонаблюдения на базе IP-камер устойчивую среду передачи данных, предусматривающую возможность масштабирования. Просто бросить оптику и подключить к ней первый попавший под руку набор медиаконверторов и простеньких хабов – тоже выход, но чреватый множеством проблем в перспективе. Есть смысл исследовать проблему поглубже.

Вопросов возникает очень много. Какая схема подключения? Перед прокладкой кабеля возникает вопрос: а как класть? Какой кабель класть? Сколько волокон должно быть? А что, его еще и варить надо? Какое активное оборудование использовать?… И т.д.

Давайте рассмотрим все эти вопросы по порядку, на примере абстрактной территории.

На рис. №1 дана схема такой территории.

image

Рис.1

Расстановку, выбор типа и необходимого количества камер, их направление мы опускаем, поскольку данные вопросы требуют отдельной статьи. Периметр нашей территории порядка 1550 метров. Допустим, что для видеонаблюдения будут достаточны 15 IP-камер, расположенных в радиусе 100 метров от шкафов. Такое расстояние обусловлено тем, что стандарт Ethernet регламентирует рабочее состояние сегмента, длиной не более 100 метров. В настоящее время стандартом «де-факто» является использование технологии POE, которая позволяет подавать питание на камеру от коммутатора по тому же самому UTP-кабелю, по которому она подключена. Это решает очень много проблем, связанных с подачей электричества, поскольку в этом случае достаточно запитать управляющий шкаф с коммутатором, а о питании камеры при этом уже можно не заботиться.

Таким образом, мы получаем от 2 (на схеме: кружок с меткой «2к») до 3 (на схеме: кружок с меткой «3к») камер на шкаф.

Разумно было бы объединить данные шкафы с серверной оптическим кабелем, используя 2 направления (показаны на схеме красным и синим цветом). На рис.2 в схему добавлены оба направления кабеля, шкафы, и «возможное» положение шкафа №7, который мы, допустим, на этом этапе монтировать не собирались, но хотим, чтобы такая возможность у нас в будущем была.

image

Рис.2

Теперь возникает вопрос: какую конструкцию кабеля использовать? Ответ на данный вопрос зависит во многом от способа прокладки. К примеру, в случае если по периметру территории расположены столбы, то разумнее использовать «подвесной кабель с выносным силовым элементом». Конструкция такого кабеля показана на рис. 3.

Рис.3

Используя номенклатуру одного из крупных поставщиков оптического кабеля, компании «Интегра», модель такого кабеля будет называться ИК/Т-М4П-Aх. Последние 2 символа означают: «А» — одномодовый кабель, и на месте «х» ставится количество волокон. К примеру «A8» — это 8 одномодовых волокна.

Если кабель планируется уложить в грунт, либо смонтировать вдоль забора, то разумнее выбрать конструкцию с легкой броней. См. рис. 4

Читайте также:  Провести классификацию компьютерных сетей

Рис.4

Согласно все той же номенклатуре компании «Интегра», модель будет называться ИКСЛ-М4П-Ах.

В реальных проектах возможны комбинации этих, а так же использование других конструкций, но кабели, описанные выше, используются наиболее часто.

Тип кабеля выбрали, однако теперь, возникает вопрос, а как объединить это все на уровне оптических волокон, или другим словами: «Как варить-то будем, заказчик?»

Тут стоит рассмотреть все три возможных сценария развития событий. Если говорить кратко, то все соединить:

— последовательно «шиной»;
— звездой, используя отдельные волокна/волокно на оптическое соединение.

На этом этапе необходимо построение так называемого «сварочного плана». Зачем он нужен? Ну, во-первых, вы, как заказчик для себя будете иметь перед собой подробную схему соединений, которая в дальнейшем вам пригодится в процессе эксплуатации. Во-вторых, приглашая инженера-сварщика со стороны, либо давая задания своему специалисту, нет никакого другого способа четко и ясно поставить задачу. И, в-третьих, на этой схеме будут видны все 3 варианта соединений, которые мы сейчас и рассмотрим.

Рис.5

Итак, вариант №1: последовательно «шиной», дан на рис. №5. Черными точками на этой схеме обозначены места сварок, черными квадратами обозначены коннекторы, а линии заканчивающиеся маленькой черточкой — это свободно оставленные волокна.

Как видно из схемы, в кабеле будут задействованы всего 2 волокна, в том числе и при добавлении нового шкафа. В случае, если в кабеле более 2-х волокон, на этапе монтажа рекомендуется произвести сварку свободных волокон, как это показано на примере 3-го волокна. Это будет сделать в любом случае полезно, поскольку в случае дальнейшего развития сети не нужно будет лезть в уже смонтированные шкафы, увеличивая риск возникновения внештатных ситуаций.

При использовании этой схемы мы видим, что для прокладки нам потребуется 2-х и более волоконный оптический кабель, а от оборудования требуется наличие минимум 2- оптических портов.

Данная схема, хоть и привлекательна своей простотой, очевидностью и меньшим количеством сварок, однако в ней есть один существенный недостаток. Представим, что что-то случилось с оборудованием в шкафу №1. Что станет с нашими подключениями в шкафах №2 и №3? Верно! Мы их потеряем.

Чтобы избежать подобных случаев, необходимо продолжить кабель из шкафа №4 и вернуть его (желательно иным путем, к примеру посредством подключения к шкафу №5) в серверную, создав таким образом кольцо. При этом, разумеется, требуется поддержка «кольца» активным оборудованием, и правильная его настройка. И очевидно подобное потребует дополнительно 420 метров кабеля и управляемых коммутаторов, которые отнюдь не дешевы.

Следует упомянуть, что в рассматриваемой схеме возможно использование всего одного волокна, если применить оптическое оборудование WDM, позволяющее передавать и принимать сигнал с использованием 1 волокна на разных длинах волн. Однако описанную выше проблему это не решает.

Альтернативой этой схеме соединения, будет использование топологии «Звезда», показанная на рис. 6.

Читайте также:  27 аппаратное обеспечение работы в компьютерной сети основные устройства топология сети

Рис.6

Как видно из этой схемы, при использовании данной топологии каждый шкаф будет подключен «независимо» от соседних. Почему слово «независимо» взято в кавычки? Следует понимать, что безусловно мы потеряем соединения в шкафах №2 и №3, если разрубить, к примеру, кабель между серверной и шкафом №1. От подобной неприятности спасет только построение настоящего кольца, описанного выше. Однако от проблем с питанием или выходом из строя оборудования внутри шкафа №1 это спасает однозначно.

На схеме видно, что количество сварок возрастает, поскольку, если не использовать «транзитный» монтаж, то необходимо сваривать каждую пару волокон, проходящих транзитом через соседний шкаф. Безусловно, как и в предыдущем варианте, возможно использование WDM приемо-передатчиков, что в свою очередь в двое сократит количество используемых волокон, а равно и количество сварок.

Какую схему выбирать — решает заказчик.

Поскольку нам желательно обеспечить независимое функционирование каждого шкафа друг от друга и использовать недорогое оборудование, в данном примере мы возьмем за основу схему соединения «звезда», при которой от серверной до каждого шкафа будут идти 2 отдельных волокна.

Виртуально со схемой мы определились, однако как же это будет выглядеть на практике? Обычно, для минимизации потерь с одной стороны, и надежного оконечивания с другой, для терминации волокон внутри шкафов возможно использование оптического бокса модели GP-B. Его внешний вид показан на рис. 7

Рис.7

Бокс имеет два порта для кабеля (вход и выход в нашем случае) и крепление для выходящего оптического шнура. Особенностью данного бокса является то, что волокна, подлежащие терминации привариваются непосредственно к половинкам патчкордов, а транзитные волокна свариваются в сплайс-кассету. Таким образом упрощается соединение (убирается связка сварка+пигтейл+адаптер+патчкорд), тем самым уменьшаются потери. В нашем случае мы будем использовать 1,5 метровые половинки 3-х метрового патчкорда LC/UPC-LC/UPC-SMB1-DX-3M. Вопроса об использовании коннектора LC/UPC мы коснемся несколько позже.

В этой связи отмечу, что некоторые заказчики, желающие «сэкономить» себе в убыток, ограничиваются только сплайс-кассетой и привариванием пигтейла (диаметром 0.9мм), что в итоге ведет к обрывам и прочим неприятностям.

Данное решение будет надежно фиксировать оба конца оптического кабеля, предохранять места сварки и даст возможность подключить оборудование при помощи защищенного 3мм оболочкой шнура.

В серверной вопрос терминации кабеля обстоит несколько иначе. Поскольку зачастую серверная комната оборудована 19 дюймовым шкафом, то в этом случае необходимо применить оптический кросс. В нашем случае нам необходим оптический кросс, укомплектованный на 16 оптических портов. Хорошим выбором станет модель FODF-1U-24SCSX/24LCDX, показанная на рис. 8.

Рис.8

Эта модель имеет легкий алюминиевый корпус, 3 сменные планки, рассчитанные на адаптеры либо SC simplex либо LC duplex, и емкую сплайс-кассету. Практически это все, что нам нужно.

В дальнейшем нам, разумеется, понадобятся оптические патчкорды, к примеру SC/UPC-LC/UPC-SMB1-DX-1M, которые отлично подойдут для подключения нашего оборудования к этому кроссу.

Читайте также:  Утечка информации в компьютерных сетях предприятия

Теперь настало время определиться с активным оборудованием. Разумеется, задачу можно решить с использованием офисных коммутаторов-мыльниц и медиаконверторов, создав таким образом, неповторимую кучу оборудования, внушающую ужас обслуживающим инженерам. Возможно читатель уже слышал, или даже использовал так называемые «промышленные» коммутаторы (подобные MOXA, Hirschmann и т.д.). Однако решение на их основе может довольно дорого. Как лучше поступить и выбрать в меру недорогое оборудование, которое бы решало наши задачи? Такое оборудование существует! Для примера возьмем две модели неуправляемых коммутаторов с POE портами FastEthernet и портом SFP. Ниже на рис.10 даны 2 модели в 4-мя и 8-ю портами соответственно:

Рис.9

Как вы видите, мы имеем дело со коммутаторами в формфакторе «industrial», позволяющим монтировать данные модели на DIN рейку и эффективно работать в неблагоприятных условиях.

Данная модель относится к классу неуправляемых коммутаторов, что в свою очередь положительно сказывается на его цене. В нашей схеме мы можем выбрать модель UTP7204E-POE, с четырьмя медными POE портами и одним SFP портом.

Внесем ясность: а куда же тут подключать оптику? А оптику мы будем подключать к SFP модулю, который, в свою очередь будет вставлен в SFP порт коммутатора. Зачем нужны такие сложности, спросите вы? А мы ответим — использование различных оптических модулей дает возможность использовать данный коммутатор и в схемах с 2-мя волокнами, и в схемах с 1-м волокном, и на многомодовом волокне, и на различных расстояниях и тд.и т. п. Одним словом, подбираете нужный вам оптический модуль, вставляете его в коммутатор, и готово!

В нашем случае мы выберем недорогой оптический модуль модели APS31123xxL2 показанный на рис.10

Рис.10

Этот гигабитный модуль работая по 2-м волокнам, позволит нам делать соединения на расстоянии до 2км!

Хорошо, в шкафах мы будем использовать 4-х портовые коммутаторы, а что можно использовать в серверной?

В серверной, чтобы собрать все оптические линки, нам потребуется коммутатор посерьезнее. Итак, модель UTP7524GE-MX — это гигабитный модульный (что очень важно) управляемый коммутатор. Его внешний вид показан на рис. 11

Рис. 11

Модульным он назван потому, что позволяет, в процессе роста самой сети, использовать дополнительные модули для подключения оптических линков. Всего таких модулей можно поставить до 3 штук, т. е. 8 портов, 16 портов, и наконец, 24 порта!

Поскольку в нашем случае нам потребуется 6 портов для соединения с 6-ю шкафами, то одного модуля (см. рис.12), для начала, будет вполне достаточно.

Рис.12

И, конечно же, к нему нам потребуются такие же оптические модули, которые мы использовали в шкафах.

Остался один вопрос, на который я обещал ответить: почему коннектор LC/UPC? Просто потому, что, как вы заметили, в оптических SFP модулях чаще всего используется именно этот коннектор.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector