Использование Wi-Fi для сети видеонаблюдения. Насколько это обоснованно с точки зрения цены решения и безопасности?!

 

IP-камеры с WI-Fi — новые возможности видеонаблюдения по ценам «древнего» аналога. Как построить систему правильно

Видеонаблюдение (CCTV) — основа современной системы безопасности. Оно обеспечивает непосредственный мониторинг территории, помогает предотвратить проникновение злоумышленников, выявить подозрительную деятельность, обнаружить ЧП, расследовать происшествие. Анализ видеозаписей поможет обнаружить злоумышленников, в том числе выявить попытки подключения к локальной сети предприятия с целью кражи важной информации.

 

 

Аналоговое прошлое и IP-настоящее

Сегодня при установке системы видеонаблюдения высокого разрешения приходится в основном выбирать из двух вариантов: аналоговое (AHD, HDSDI, HDCVI) или IP.

В аналоговых системах видеонаблюдения видеокамера отправляет видеосигнал на монитор напрямую без сжатия. Это простые в установке, надёжные, но громоздкие системы с ограниченным функционалом. Сегодня такие решения используют в основном лишь в небольших системах с несколькими близкорасположенными камерами или в узкоспециальных отраслях. Мы не будем рассматривать аналоговые системы видеонаблюдения на базе форматов PAL/NTSC, разработанных более 60 лет назад. Они морально устарели, поскольку имеют разрешение 720х480 и не обеспечивают приемлемого качества картинки, например для надежного распознавания лица или номера автомобиля. Сегодня самый популярный аналоговый формат — AHD. Он обеспечивает разрешение 720p (1280x720) и 1080p (1920x1080), благодаря чему аналоговые CCTV еще не окончательно ушли в прошлое и находят применение в простых решениях.

 

 Рис.1. Аналоговые системы построены по простому принципу прямой передачи видеосигнала

 

HDSDI, HDCVI тоже используют HD-камеры и могут базироваться на старых кабельных сетях, оставшихся от аналоговых систем. Обычно их применяют для узкоспециальных задач, например в системах видеонаблюдения казино, где на первом месте наблюдение в режиме реального времени и защита видеоданных.

 

 Рис. 2. IP-камеры имеют большую гибкость применения

 

Цифровые системы наблюдения на основе IP-камер используют передачу сжатого видео через сети, в том числе Интернет и беспроводные. Такие системы легко масштабируются, имеют множество настраиваемых параметров и более широкий функционал, например возможность передачи видео высокого разрешения с высокой частотой кадров в секунду для четкой фиксации быстродвижущегося транспорта. Поэтому IP-камеры применяются в самых разных системах наблюдения: от домашних систем с удаленным доступом до крупномасштабных сетей для мониторинга заповедников и городских кварталов.

 

Возможности

Аналоговые системы имеют ограниченный функционал и, фактически, могут только вести наблюдение в режиме реального времени, а также записывать видео на цифровые накопители (DVR). Расширение функционала потребует расходов на дополнительные устройства и их монтаж. Запись на DVR также имеет ограничения: декодирование видео происходит непосредственно в DVR, а не на видеокамерах. Соответственно, устройство DVR необходимо физически соединить с каждой камерой кабелем.

Достоинством современных IP-камер является больший «интеллект», например, система включения записи по распознаванию движения, автоматическое отслеживание движения, обнаружение оставленных предметов, очередей, цифровой зум и фотофиксация лица, номера машины и другие сложные технологии машинного зрения. Кроме того IP-камеры могут сжимать видео, отправляя картинку с множества камер через один кабель UTP. В частности, популярный кодек H.264 может сжимать видео, сокращая загруженность линии связи до примерно 80 %. В конечном счете все это также уменьшает требования к объемам сетевых накопителей (NVR), которые при размере примерно 20х30 см могут хранить видеозаписи 720p продолжительностью до 50 дней на жестком диске объемом 4 Тб.

 

 Рис. 3. IP-камеры можно подключить к удаленному видеорегистратору через Интернет

 

Связь с NVR может осуществляться через Интернет, то есть на основе IP-камер можно построить распределенную систему видеонаблюдения, которая будет передавать данные видеозаписи через Всемирную сеть на удаленный NVR. Такую систему можно контролировать удаленно, в том числе и с мобильных устройств, а сетевой накопитель физически недоступен для потенциальных злоумышленников, так как может находиться за сотни километров от контролируемого объекта.

Цифровые IP-камеры являются сетевыми устройствами, поэтому их проще объединить в массив через роутеры. В систему на основе IP-камер легко интегрируются другие сетевые устройства, например датчики дыма, огня, утечки воды и газа, тепловизоры и др. Это позволяет быстро расширить ее функциональность.

Важной особенностью является легкая передача подобной CCTV на аутсорсинг и возможность записи видеоинформации и данных с датчиков в защищенную облачную систему. Таким образом, модернизация существующей аналоговой системы видеонаблюдения в сторону расширения функционала — это неизбежно миграция на IP-технологии.

Следует отметить, что некоторые IP-камеры имеют функцию P2P и могут работать без статического IP, соединяя камеру и монитор (ПК или мобильное устройство) через интернет-сервер производителя камеры. Эта функция позволяет организовать видеонаблюдение в случае, когда провайдер не предоставляет статические IP-адреса. Кроме того, настройка камер P2P очень простая. В настоящее время все больше видеокамер и видеорегистраторов поддерживают P2P-соединение.

 

Стоимость

Аналоговые камеры AHD 720p в России стоят от 1,5-2 тыс. рублей за простой купольный вариант для помещений до 7-10 тыс. за уличный вариант с ИК-подсветкой для работы ночью. Такие камеры могут использоваться в старых CCTV без тотальной перестройки системы (перекладки кабелей и замены DVR). Обычно такие простые решения используют для небольших систем видеонаблюдения с несколькими камерами, размещенными на малой площади (небольшой офис, дом). Выбор IP-камер огромен, и это одно из ключевых преимуществ IP-видеонаблюдения. В целом IP-камеры на треть дороже дешевых решений AHD и при разрешении в 720p стоят примерно 2,5-3 тыс. рублей. Камеры с разрешением 1080P вдвое дороже. Однако на рынке очень широкий выбор IP-камер для любых требований, что может сэкономить значительные средства при развертывании системы CCTV. Например, для контроля подсобного помещения можно выбрать дешевую «комнатную» IP-камеру за 1 тыс. рублей, а для сложных зон, например гостевой комнаты или парковки, вместо нескольких обычных камер установить одну панорамную камеру за 2 тыс. рублей с обзором 360 градусов. При этом в одной сети можно использовать любые типы камер, соединяя их через один коммутатор.

 

 Рис. 4. Выбор IP-камер очень большой. Часто это помогает сэкономить деньги благодаря выбору оптимального варианта

 

 Видеорегистраторы для аналоговых и IP-систем стоят примерно одинаково: 12-20 тыс. рублей за 16-канальный регистратор. Однако регистраторы для IP-систем часто имеют встроенную функцию PoE, то есть могут обеспечить IP-камеры питанием, что позволяет во многих случаях сэкономить на проводке. К тому же для IP-камер не всегда есть необходимость приобретать видеорегистратор — можно обойтись компьютером или ноутбуком. Также можно выбрать камеру, которая умеет сразу отправлять видео в облачное хранилище.

Аналоговые решения и проводные системы с IP-камерами используют кабели для передачи видеосигнала. IP-камеры — обычно витую пару UTP, а аналоговые —телевизионный кабель RG-6 или RG-59. Особняком стоят такие форматы, как HDTVI и HDCVI, которые могут работать с витой парой, а также более дорогие решения с оптоволокном.

Оба вида провода, UTP и RG, стоят примерно одинаково — около 6 тыс. рублей за 300 м, но для аналоговых CCTV придется делать дополнительную проводку для питания и управления или использовать более дорогой комбинированный провод с дополнительными жилами. Дальность передачи сигнала без снижения качества по аналоговым линиям обычно около 250 м, дальше требуются усилители сигнала.

IP-камеры по витой паре передают видеосигнал на 100 м, дальность можно увеличить только с помощью коммутаторов или применения Wi-Fi. Кроме того, IP-камеры по проводам могут получать питание (POE) и команды на управление фокусом и электроприводами для поворота камеры. При этом IP-системы гораздо проще защитить от сбоев в электропитании: достаточно подключить к PoE коммутатору обычный источник бесперебойного питания. В итоге более дешевые на первый взгляд аналоговые CCTV при организации больших систем наблюдения оказываются намного дороже систем на основе IP-камер.

К тому же IP-системы проще в обслуживании, хотя и требуют привлечения специалистов для развертывания и начальной настройки. Но широкий выбор IP/P2P-камер, в том числе беспроводных, делает их по-настоящему универсальным решением для любых систем видеонаблюдения.

 

WI-Fi – минимальные затраты при максимальной функциональности

Беспроводные Wi-Fi IP/P2P-камеры могут сэкономить значительные средства на установке видеонаблюдения. Сегодня пропускной способности Wi-Fi достаточно для передачи видео высокого разрешения, например, четырехмегапиксельная видеокамера может обеспечить передачу видео с разрешением 2592x1520 и битрейтом 256-8000 кбит/сек.

Для камер с Wi-Fi не нужны провода — достаточно дешевого двужильного провода питания, причем, при необходимости можно использовать аккумуляторы. Камера 4 Мп потребляет примерно 5 Вт (7 Вт с подсветкой). В случае потери электропитания, встроенного аккумулятора должно хватить на 30 мин автономной работы.

 

 Рис.5. Автономные Wi-Fi-камеры используются в тёплых странах: вышки, сельхозугодья, парковки, заповедники, краны, мосты и т. д.

 

 Камеры с Wi-Fi стоят 5-8 тыс. рублей.

 

 

 Рис. 6. WI-FI-камеры позволяют организовать видеонаблюдение на большой площади. На рисунке — операторский центр расположен в здании под номером 1. Передатчики Wi-Fi отмечены буквами TX

 

Радиус действия обычных Wi-Fi-камер составляет примерно 50 м, но может быть расширен с помощью направленных (панельных или секторных) антенн, как и любая другая Wi-Fi-сеть для передачи данных. Например, при использовании панельной антенны с усилением 15 dBi дальность передачи видео 4K составляет порядка 2 км (зависит от рельефа местности, см. статью расчёт дальности радиомостов). Количество камер зависит только от пропускной способности сети, поэтому Wi-Fi-камеры — оптимальное решение для CCTV с большим количеством камер. При использовании интернет-соединения дальность связи не ограничена. Изображение с Wi-Fi-камер может транслироваться на мобильные устройства и умные телевизоры.

 

Безопасность

Некоторые пользователи беспокоятся по поводу надежности беспроводных сетей. Действительно Wi-Fi канал связи может быть блокирован DDoS-атаками, отправленными через радио-канал. В этом случае прервётся поток видео, который идет от камеры на сетевой видеорегистратор. При этом отключение сети не означает прекращение видеонаблюдения — современные видеокамеры имеют встроенные карты памяти, которые позволяют впоследствии «вручную» просмотреть видеозапись.

Другая возможная угроза CCTV через Wi-Fi - это радиоснифферинг для подсматривания и кражи информации, содержащей коммерческую тайну.

В октябре 2015 г. специалисты команды Incapsula обнаружили глобальный ботнет из 900 взломанных хакерами камер видеонаблюдения. Следует отметить, что злоумышленники воспользовались беспечностью владельцев камер, которые в большинстве случаев даже не сменили заводские пароли, установленные по умолчанию.

Обычно хакеры не используют взломанные камеры для просмотра чужого видео, а осуществляют с их помощью DDoS-атаки для обрушения веб-ресурсов и компьютерных сетей.   

 

 Рис. 7. Современные программные платформы позволяют построить на базе WI-FI-камер и датчиков настоящую «цифровую крепость»

 

Для того, чтобы повысить стойкость Wi-Fi сети видеонаблюдения, произвести защиту периметра и выявить попытки подключения нежелательных пользователей применяется программно-аппаратный комплекс Air Magnet Enterprise от компании Fluke Networks. Эта программная платформа использует систему предотвращения вторжения (WIPS), которая непрерывно сканирует каждый канал Wi-Fi и может автоматически обнаружить около 120 разнотипных угроз, включая распространенные атаки путем перебора паролей, вторжение с помощью утилиты Airpwn, фаззинг и другие. Софт оповещает оператора о попытке вторжения и позволяет на лету обнаруживать источники помех, «глушилки» сигнала и другую подозрительную активность во всем диапазоне частот Wi-Fi, а также сетях мобильной связи 3G, 4G LTE и CDMA.

Таким образом, при верном планировании сети Wi-Fi CCTV, использовании направленных антенн и средств защиты периметра Wi-Fi транспорт обеспечивают гораздо большую безопасность и имеет более широкие возможности для расследования происшествий, чем аналоговые и проводные IP CCTV.

 

Миграция от аналога к HD Wi-FI

В настоящее время Wi-Fi камеры используются все чаще, поскольку их можно быстро устанавливать и быстро менять конфигурацию, например, добавлять или переносить камеры. Так, в Великобритании, где видеонаблюдение играет ключевую роль в общественной безопасности, беспроводные камеры быстро разворачиваются в районах массовых мероприятий, при этом охранники и полицейские используют даже карманные автономные Wi-Fi-камеры на обычных батарейках. В рамках обычных проводных технологий это невозможно.

По заявлению британской компании Spindlewood, беспроводные CCTV вне конкуренции, когда речь идет о скорости сдачи под ключ и об универсальности применения. Например, на складах транспортной компании R.T Keedwells специалисты Spindlewood установили сотни IP-камер для контроля периметра и территории. При этом над воротами разместили камеры, которые автоматически фиксируют номера всех въезжающих и выезжающих автомобилей.

 

 Рис. 8. Использование WI-FI в качестве основной коммуникации позволяет легко добавлять любые системы наблюдения, включая БПЛА с тепловизорами и уникальными возможностями

 

 Гибкость Wi-Fi CCTV означает, что в будущем можно легко расширить функционал системы за счет самых передовых решений. К примеру, компания FLIR предлагает небольшие беспилотные мультикоптеры, оснащенные тепловизорами и передатчиками Wi-Fi. Такие беспилотники используются для инспекции критической инфраструктуры, например для выявления очагов пожара, утечек воды, химических веществ, обнаружения людей, автомобилей, постороннего оборудования и подозрительной активности в любое время суток. Ни одна проводная система, даже на основе дорогого оптоволокна, не может обеспечить такой простой интеграции.

Можно констатировать, что современные IP-камеры Wi-Fi по уровню безопасности, гибкости, соотношению цена/эффективность и функционалу превзошли все остальные решения CCTV.