چگونه تصاویر را از دوربین مدار بسته  پخش کنیم؟

اولین چالش این بود که چگونه تصاویر را از دوربین‌های امنیتی به مرکز نظارت تصویری دوربین واقع در چند کیلومتر دورتر منتقل کرد، اولین ایده‌ای که به ذهن ما رسید استفاده از فیبر نوری بود.

اما استفاده از فیبر نوری به دلیل نیاز به کابل در سراسر شهر با استفاده از قطب‌های عمومی هزینه بسیار زیادی خواهد داشت. این موضوع کاملا پیچیده بود و کار حمل و نقل و فنی آن بسیار زیاد بود.

اجرای فیبر نوری در یک قطب گران و پیچیده است.

 

راهکار: از رادیوهای بی‌سیم استفاده کنید.

استفاده از رادیوهای بی‌سیم برای پروژه دوربین مدار بسته تصمیم جالبی بود، اما در آن زمان (سال ۲۰۰۴) هیچ رادیو مدرن بی‌سیمی برای دوربین مدار بسته وجود نداشت، بنابراین تیم ما مجبور بود از تکنولوژی موجود استفاده کند.

و حدس بزنید… روترهای شبکه بی‌سیم قدیمی مورد استفاده در دفاتر و منازل، تکنولوژی در دسترس در این پروژه بود. این روترهای بی‌سیم، به علت فرکانس GHz 2.4 و محدودیت سرعتMbps  ۱۱، بهترین راهکار برای کار بر روی یک پروژه دوربین مدار بسته شهری نبودند.

و البته، رادیوهای بی‌سیم به اندازه کافی قوی نبودند که بتوانند در یک محیط باز کار کنند و همچنین با ترافیک شدید شبکه به مشکل بر می‌خوردند.

 

تجربه بد با رادیوی بی‌سیم قدیمی

همانطور که پیشتر گفتیم یکی از مشکلات استفاده از فرکانس GHz 2.4 ، تداخل زیاد آن با سایر دستگاه‌های بود. علاوه بر مسائل فیزیکی مانند دما، رطوبت و حتی ورود حشرات به داخل جعبه‌ای که در قطب نصب شده است، مشکلات عملکردی نیز وجود داشت.

روتر بیسیم

در ابتدا تست‌ها بر روی این نوع رادیو که آنتن‌های خارجی را متصل می‌کرد و رادیوها را در جعبه‌ها در قطب‌ها نصب می‌کرد انجام شد.

در طول تست‌ها و سازگاری با استفاده در فضای باز، در نصب عملی به مشکلات فراوانی برخوردیم.

در مورد مشکلات استفاده از فرکانس GHz 2.4 بعدا صحبت خواهیم کرد، اما اساسا، تنها سه کانال وجود دارد که می‌تواند برای جلوگیری از تداخل خارجی استفاده شود.

پردازش روتر بی‌سیم یکی دیگر از عوامل مهم است، چرا که رادیوهای قدیمی مخصوص کاربردهای داخلی، برای ترافیک سنگین در مدت طولانی و مداوم(۲۴ × ۷ × ۳۶۵) طراحی نشده‌اند.

 

جعبه در یک قطب

با گذشت زمان حرارت بالا در داخل جعبه تبدیل به یک مشکل می‌شد و استفاده از خنک کننده و باز گذاشتن جعبه باعث مشکلات دیگری مانند رطوبت و ورود حشرات می‌شد.

با گذشت زمان، جعبه‌های جدید مناسب‌تر ساخته شدند، اما هنوز استفاده از این راهکار در نصب دوربین مدار بسته دشوار بود.

راهکار بهتری برای حل این مشکل نیاز بود.

 

بهترین رادیوهای بی‌سیم برای دوربین مدار بسته

بنابراین نصب جعبه‌ها در قطب‌ها دردسر زیادی داشت. در آن زمان راهکاری مانند دوربین همه کاره‌ی بی‌سیم تحت شبکه با آنتن و رادیوی بی‌سیم داخلی در بازار موجود نبود، حتی در صورت وجود آن، برای پروژ‌ی دوربین مدار بسته‌ی شهری ما مناسب نیست.

به منظور بهبود سیستم، از رادیوهای بی‌سیم قوی مخصوص استفاده در فضای باز استفاده کردیم. علیرغم طراحی آنها برای انتقال داده‌ها (و نه برای دوربین‌های مدار بسته)، حداقل برای پروژه شهری دوربین مدار بسته‌ی ما مناسب بودند.

با گذشت زمان، فناوری‌های جدید در حال ظهور و قیمت‌های در حال کاهش، این امکان را به ما می‌دهد که از رادیوهای بی‌سیمی که مخصوصا برای نصب دوربین مدار بسته ساخته شده‌اند، و سپس انتقال تصاویر با کیفیت بالا از دوربین تحت شبکه ارزان‌تر و آسان‌تر‌ استفاده کنیم.

در حال حاضر بدون این جعبه‌های بزرگ و زشت که در قطب‌ها نصب شده‌اند، پروژه‌های دوربین مدار بسته جالب‌تر شدند، اما باز لازم است دانش تخصصی برای طراحی یک پروژه‌ی تحت شبکه‌ی بی‌سیم دوربین مدار بسته‌ی مناسب برای شهرها به کار گرفته شود.

اطلاعات تولید کننده

خب، بگذارید سناریویی برای پروژه‌ی دوربین مدار بسته‌ی تحت شبکه با انتقال بی‌سیم را شبیه‌سازی کنیم، از این طریق می‌توانید محاسبه پهنای باند را بهتر درک کنید.

فرض کنیم شما در حال کار بر روی یک پروژه هستید که نیاز به انتقال تصویر از ۱۰ دوربین تحت شبکه با رزولوشن Full HD  و FPS 15 دارید و نمی‌توانید از کابل یا فیبر نوری استفاده کنید، بنابراین راهکار این است که از یک سیستم شبکه بی‌سیم استفاده کنید.

شما باید ایده‌ای در مورد پهنای باند مورد نیاز برای هر دوربین داشته باشید. شما می توانید این کار را با چک نمودن محاسبه‌گر دوربین تولیدکنندگان، انجام دهید.

کار با یک پروژه استاندارد با رزولوشن Full HD و FPS 15 (کیفیت تصویر واقعا خوب) به طور متوسط۲٫۵ Mbps ​​ در هر دوربین برای انتقال ضروری است، یعنی،۲۵ Mbps  برای ۱۰ دوربین.

بنابراین، آیا یک رادیو بی‌سیم ۸۰۲٫۱۱g با سرعت شبکه۵۴ Mbps  می‌تواند راهکار مناسبی برای پروژه شما باشد که نیاز به ۲۵ Mbps دارد؟ پاسخ منفی است.

به یاد داشته باشید که استاندارد ۸۰۲٫۱۱g  از فرکانس ۲٫۴ GHz  استفاده می‌کند و سرعت شبکه نامی است، به این معنی که در یک نصب واقعی با برخی از عوامل مانند ارتباطات از راه دور، تداخل، و غیره، سرعت شبکه کاهش می‌یابد.

به روتر بی‌سیم در تصویر زیر نگاهی بیاندازید، این یک مدل قدیمی است که برای پروژه‌ی دوربین مدار بسته‌ی حرفه‌ای استفاده نمی‌شود. پس آن را نگیرید.

علاوه بر این واقعیت که ممکن است اطلاعات حاکی از سرعت۵۴ Mbps  روی دستگاه باشد، و پس از نصب رادیوی بی‌سیم، اندازه‌گیری به شما نشان ‌دهد که حتی نصف آن سرعت هم وجود ندارد.

بنابراین، رادیو بی‌سیم قدیمی برای شما مناسب نیست.

 

چرا سرعت واقعی کمتر از حد انتظار است؟

چندین عامل می‌تواند بر سرعت واقعی نهایی پروژه تحت تاثیر بگذارد:

ü     عملکرد پروتکل ارتباطی

ü     تداخل با سایر تجهیزات

ü     فاصله‌ی بین فرستنده و گیرنده

ü     حداکثر قدرت انتقال در رادیو

هنگامی که رادیوی فرستنده‌ی بی‌سیم با گیرنده‌ی بی‌سیم ارتباط برقرار می‌کند، افت قابل توجه پهنای باند بوجود می‌آید، زیرا درست مثل یک مکالمه، به یک تایید ثابت نیاز است:

فرستنده: ” بسته را فرستادم”

گیرنده: ” اوکی، بسته را دریافت کردم” یا ” بسته را دریافت نکرده‌ام، لطفا آن را دوباره ارسال کنید”

تجهیزات دیگری که در آن منطقه کار می‌کنند با سیستم شما تداخل پیدا خواهند کرد و حتی با رادیو بی‌سیم ۱۱ کانال، با استفاده از GHz 2.4  با مشکل تداخل مواجه خواهید شد، تغییر کانال‌ها نیز تاثیری نخواهد گذاشت، زیرا همه از طیف فرکانس GHz 2.4 استفاده می‌کنند.

علاوه بر قدرت مورد استفاده برای انتقال، فاصله‌ی بین فرستنده‌ی بی‌سیم و گیرنده نیز بر سرعت نهایی تاثیر می‌گذارد.

متاسفانه شما نمی‌توانید فقط تقویت کننده‌های سیگنال را نصب کنید تا قدرت اضافی را به رادیو‌ی بی‌سیم بفرستید، حتی اگر کسی را که می‌شناسید که قبلا این کار را انجام داده باشد، شما این کار را انجام ندهید. مگر اینکه درباره‌ی هرآنچه که انجام می‌دهید ۱۰۰٪ مطمئن باشید، چون ممکن است تقویت کننده‌ها فشار زیادی به دستگاه شما وارد کنند.

 

اما سرعت واقعی پروژه چیست؟

هر پروژه منحصر به فرد است، بدیهی است که در هر مورد، متغیرهایی وجود خواهد داشت، اما معمولا، ​​اولین عامل (ارتباطات) باعث افت حدودا ۵۰ درصدی پهنای باند می‌شود و سپس با تاثیر عوامل بعدی، در رادیویی با سرعت نامی  ۵۴ Mbps، این افت می‌تواند به کمتر از ۲۰ Mbps  برسد.

لطفا پروژه‌ی دوربین مدار بسته‌ی تحت شبکه را با انتقال بی‌سیم بدون توجه به این عوامل به فروش برسانید.

اگر سرعت انتقال واقعی برای پروژه دوربین مدار بسته کافی نباشد، کسی خوشحال نخواهد شد.

طرح اولیه با ۱۰ دوربین تحت شبکه حداقل۲۰ Mbps  را تامین می‌کند، بنابراین رادیو بی‌سیم۵۴ Mbps  قدیمی دیگر برای پروژه مناسب نیست.

همچنین مشکلات مربوط به قدرت پردازش دستگاه و ثبات برای این نوع  کاربرد که نیازمند انتقال تصویر ثابت ۲۴/۷  است وجود دارد.

 

اگر به۲۰ Mbps نیاز دارید، از فرکانس‌های مناسب استفاده کنید.

قبلا توضیح داده شد که در حال حاضر بهتر است از فرکانس GHz 5 به جای GHz 2.4 استفاده شود، بنابراین زمان آن است که بتوان نظریه‌ را فراتر از فناوری درک کرد. نگران نباشید، این علم هوا فضا نیست.

بیایید مستقیم به زمانی برویم که ما یک رادیو بی‌سیم برای انتقال تصویر از دوربین‌های مدار بسته از نقطه A به نقطهB، بنابراین لازم است برای انتخاب مدل رادیو ضروری است.

 

بزرگترین مشکل فرکانس GHz 2.4

آیا تا به‌حال متوجه شده‌اید هنگامی که از لپ تاپ برای دانلود چیزی از اینترنت استفاده می‌کنید، اگر کسی مایکروویو را روشن کند، سرعت اینترنت پایین می‌آید یا گاهی اوقات حتی قطع می‌شود؟

این اتفاق به این دلیل می‌افتد که روتر بی‌سیم و مایکروویو از یک فرکانس GHz 2.4 استفاده می‌کنند. بنابراین تداخل سیگنال وجود دارد و اینترنت در لپ تاپ شما قطع می‌شود.

هنگامی که دوربین خود را در فضای باز برای انتقال تصاویر در سطح شهر نصب می‌کنید، حدس بزنید چه اتفاقی می افتد…. شما تنها کسی نیستید که این ایده را داشتید، بسیاری از سایر رادیوهای بی‌سیم که در منطقه کار می‌کنند، دقیقا همان فرکانس را دارند، بنابراین با سیستم شما ایجاد تداخل می‌کند.

هنوز هم فرصتی برای به حداقل رساندن این تداخل در سیستم دوربین مدار بسته شما وجود دارد، راه حل ایده‌آلی نیست (استفاده از  GHz5  بهتر است)، اما در صورتی که فقط کانال‌های مناسب را انتخاب کنید، گاهی اوقات باید از GHz 2.4  استفاده کنید.

 

کانال‌های فرکانس GHz 2.4  چیست؟

هر کانال مربوط به یک فرکانس خاص است، تصویر را ببینید:

لطفا به تصویر بالا و به خصوص کانال‌های ۱ و ۵ به دقت نگاه کنید تا توضیحات زیر را بهتر درک کنید.

تصویر بالا کانال‌هایی در دسترس، در یک رادیو بی‌سیم ۲٫۴ گیگاهرتزی را نشان می‌دهد. می‌توانید ببینید که کانال ۱ در فرکانس GHz 2.412 شروع شده و در GHz 2.434 به پایان می‌رسد.

شرط می‌بندم که فرکانس ۲٫۳۴۴ را پیدا نکردید، درسته؟

با عرض پوزش، دقت کنید که… ۲٫۴۳۴ مجموع  MHz 22 + 2.412 است که اندازه کانال می‌باشد.

حالا دوباره به تصویر نگاه کنید، متوجه شوید که کانال‌های ۴،۳،۲ و ۵ از همان نیمکره به عنوان کانال ۱ شروع می‌شوند، به این معنی که آنها قبل از پایان کانال ۱ شروع می‌شوند، بنابراین آنها همپوشانی(overlap) می‌کنند و تداخل در این کانال را می‌گیرند.

دوباره به تصویر نگاهی بیاندازید، کانال ۱ را در ۲٫۴۳۴ پایان می‌یابد، اما کانال ۵ در ۲٫۴۳۲ شروع می‌شود (آخرین خط نقطه چین در داخل نیمکره کانال ۱).

نتیجه می‌گیریم که کانال‌های ۱، ۲، ۳، ۴ و ۵ باعث تداخل در میان خود می‌شوند، با پیروی از این قاعده، کانال‌های ۶،۷،۸،۹ و ۱۰ نیز باعث تداخل در میان خود می‌شوند.

باز نگاهی به کانال‌های ۱، ۶ و ۱۱ بیاندازید. آیا می‌توانید ببینید که از خطوطشان نمی‌گذرند؟ به این معنی که آنها هیچ تداخلی در بین خود ایجاد نمی‌کنند، بنابراین این کانال‌ها “خالی” هستند.

 

بنابراین، با وجود فرکانس GHz 2.4  استفاده از کانال‌ ۱،۶ بهتر است یا ۱۱؟

وقت خود را صرف تلاش برای استفاده از کانال‌های دیگر نکنید. اگر همسایه شما از کانال ۱ استفاده می‌کند، نمی توانید از کانال ۲،۳،۴ یا ۵ برای جلوگیری از تداخل استفاده کنید … بلکه باید از کانال ۶ استفاده کنید.

در حالت ایده‌آل، همسایه‌ی سمت چپ شما از کانال ۱ استفاده می‌کند، از کانال ۶ استفاده می‌کنید و همسایه‌ی سمت راست از کانال ۱۱ استفاده می‌کند. این امر می‌تواند موقعیت ایده‌آلی با هدف از بین بردن اختلال را برای همه ایجاد کند.

 

به منظور اسکن محیط، می‌توانید از نرم افزار Net Stumbler بر روی لپ‌تاپ خود استفاده کنید و ببینید چه کانال‌هایی در منطقه مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین می‌توانید یکی از مناسب‌ترین گزینه‌ها را طبق قانون “۳ کانال خالی” انتخاب کنید.

خب، در موقعیت عملی، با توجه به تعداد تجهیزات در منطقه شما، استفاده از این ۳ کانال خالی سخت خواهد بود، به همین دلیل فرکانس GHz 5 دیگر بهتر است، زیرا به شما اجازه می‌دهد کانال‌های آزاد بیشتری داشته باشید.

اگر چیزی را درک نکردید، مقاله را دوباره مطالعه بفرمایید و برخی از این بررسی‌ها را در خانه انجام دهید، ببینید از چه کانال‌هایی در روتر خود استفاده می‌کنید و همسایگان شما از چه کانال‌هایی استفاده می‌کنند، شما حتی می‌توانید اگر فقط کانال‌‌ها را به منظور جلوگیری از تداخل تغییر دهید، سرعت را بهبود بخشید.

 

خط دید و منطقه فرنل(Fersnel)

هنگامی که قصد دارید از رادیوی بی‌سیم برای انتقال تصویر یا انتقال داده از نقطه‌ی A به نقطه‌ی B استفاده کنید، لازم است خط دید بین دو دستگاه را در نظر بگیرید. فرستنده باید “گیرنده” را ببیند، بنابراین در صورت امکان سعی کنید خط دید را بدون هر گونه مانع نگه دارید.

برای مثال، هنگامی که یک رادیوی بی‌سیم را در یک ساختمان نصب می‌کنید، به موانع مانند ساختمان‌ها، برج‌ها، آنتن‌ها، درختان، کوه‌ها و دیگر مواردی که می‌تواند سیگنال رادیویی بی‌سیم را مسدود کند، توجه کنید.

اما داشتن تنها یک دید صاف و بدون مانع از یک رادیو بی‌سیم به بعد در یک خط مستقیم کافی نیست، بلکه لازم است که یک ناحیه اطراف آن نقطه تصویری مرکزی را در نظر بگیریم.

امواج رادیویی با استفاده از یک ناحیه از یک نقطه به نقطه دیگر همانند توپ فوتبال حرکت می‌کنند. این منطقه، منطقه فرسن است.

بنابراین، محاسبه‌ی منطقه فرنل ضروری است و یا حداقل توجه داشته باشید که موانع اطراف، در زیر و بالای خط مستقیم دید ممکن است سیگنال انتقال رادیوها را تحت تأثیر قرار دهد و باعث کاهش سرعت انتقال و ثبات سیستم شود.

 

عوامل مهم انتقال بی‌سیم

خب، بیایید بررسی کنیم که چه چیزی برای طراحی سیستم بی‌سیم دوربین مدار بسته مناسب است:

·        با فرکانسی با تداخل کمتر مانند ۵GHz کار کنید.

·        از رادیو حرفه‌‍ای بی‌سیم برای دوربین مدار بسته استفاده کنید.

·        به سرعت واقعی نامی  xتوجه کنید.

·        محاسبه‌ی پهنای باند مورد نیاز برای انتقال تصویر

·        در مورد استفاده از کانال‌های رادیویی بی‌سیم برنامه‌ریزی کنید.

·         به خط دید و منطقه فرنل توجه کنید.