White Paper CCTV Infrastructuur
Bekabeling oplossingen Closed-Circuit Television
September 2005
Astronaut 28, 3824 MJ, Amersfoort, Holland, Tel 033 - 4508686 Jean Monnetlaan Z/N 1804 Vilvoorde, België/Belgique, Tel 02- 7252560 info@ kannegieter.nl - www.kannegieter.com -
[email protected]
Doelstelling
Met deze White Paper streeft Kannegieter naar een overzichtelijk en duidelijk document om u, als mogelijke gebruiker of installateur van CCTV systemen in verschillende omgevingen, te adviseren over de verschillende mogelijkheden voor kabelinfrastructuren van CCTV systemen. Inhoudsopgave
1
Introductie .............................................................................................................. 3
2
Video over traditionele coaxiale bekabeling.......................................................... 4
3
4
2.1
Verschillende typen coaxiale kabel ............................................................... 4
2.2
Afstanden tabel coaxiale bekabeling ............................................................. 5
2.3
Schema CCTV installatie met coaxiale bekabeling ....................................... 5
Video over twisted pair bekabeling ....................................................................... 6 3.1
Balun apparatuur t.b.v. twisted pair bekabeling ............................................ 6
3.2
Afstandentabel twisted pair bekabeling met balun apparatuur ..................... 7
3.3
Schema CCTV installatie met balun .............................................................. 7
Video over glasvezel .............................................................................................. 8 4.1 Converter apparatuur t.b.v. glasvezel bekabeling .......................................... 8 4.1.1 Wave Division Multiplexing.................................................................. 8 4.1.2 Course Wave Division Multiplexing (CWDM) ..................................... 8 4.1.3 Dense Wavelenghts Division Multiplexing (DWDM) .......................... 8
5
6
4.2
Afstandentabel glasvezel bekabeling ............................................................. 9
4.3
Schema CCTV installatie met glasvezel bekabeling ..................................... 9
Video over een IP ethernet netwerk (Netwerk video) ......................................... 11 5.1
Video server apparatuur ............................................................................... 11
5.2
Schema CCTV installatie met video servers ............................................... 12
Video over een hybride bekabeling netwerk ....................................................... 13
Apppendix 1: traditioneel coaxiaal CCTV systeem..................................................... 14 Appendix 2: twisted pair bekabelingsysteem .............................................................. 14 Appendix 3: hybride CCTV bekabeling systeem ........................................................ 14 Amersfoort, juli 2005 Marco Tournier Copyright © 2005, Kannegieter Electronica BV. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar worden gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Kannegieter Electronica BV. Hoewel deze White Paper met de grootst mogelijke zorg is samengesteld, aanvaardt Kannegieter Electronica BV geen enkele aansprakelijkheid voor de gevolgen van eventueel in deze White Paper voorkomende onjuistheden.
© Kannegieter Electronica B.V.
1
Introductie
In de huidige bekabeling infrastructuur van de CCTV installaties kunnen we twee technieken onderscheiden: Analoog en Digitaal. De keuze tussen deze systemen hangt af van: De te overbruggen afstand Aantal camera’s en/of monitoren Reeds aanwezige infrastructuur Gewenste functionaliteit Analoge infrastructuur Onder analoge infrastructuur verstaan we: traditionele ongebalanceerde coaxiale bekabeling, gebalanceerde twisted pair bekabeling en glasvezel bekabeling (FM video modulatie) Digitale infrastructuur Onder digitale infrastructuur verstaan we: glasvezel bekabeling (PCM video modulatie), Ethernet netwerk (TCP/IP) en hybride bekabeling systemen.
2
Video over traditionele coaxiale bekabeling
Een video bekabeling systeem over traditionele coaxiale bekabeling is een analoog bekabelingsysteem dat in een zogenaamde stervorm wordt aangelegd. Dat wil zeggen dat vanaf de centrale apparatuur naar elke camera in het CCTV systeem een aparte coaxkabel wordt toegepast. Een coaxiale kabel is een ongebalanceerde kabel waarbij de binnengeleider de signaal geleider is en de afscherming de aarde. Deze kabels worden ongebalanceerd genoemd omdat er met één signaal t.o.v. aarde wordt gewerkt. Coaxiale bekabeling is op dit moment nog steeds de meest toegepaste bekabelings oplossing en heeft bewezen een betrouwbaar systeem te zijn. Een voordeel van coaxiale bekabeling is dat het relatief goedkope kabel is, eenvoudig in aanleg en geen extra actieve componenten nodig zijn in het bekabeling traject. Bovendien kan bij camerasystemen van bepaalde fabrikanten naast het video signaal ook de voeding en besturing over dezelfde coaxiale kabel worden aangeboden, wat een besparing oplevert. Nadeel van coaxiale bekabeling is echter dat het een vrij stug type kabel is waardoor het moeilijk te installeren is. Ook kan de relatief grote kabeldiameter van coaxiale bekabeling bij grote systemen een probleem opleveren. 2.1
Verschillende typen coaxiale kabel
Er zijn verschillende type coaxiale kabel verkrijgbaar. Een kabel met een impedantie van 75 Ohm is de standaard in CCTV systemen. De meeste CCTV apparatuur is ontworpen om hiermee te werken. De volgende typen coaxiale bekabeling wordt toegepast in CCTV installaties:
RG59/U, 75Ohm unbalanced RG6/U, 75Ohm unbalanced RG11/U, 75Ohm unbalanced
2.2
Afstanden tabel coaxiale bekabeling
In onderstaande tabel wordt een indruk gegeven van de afstanden die maximaal overbrugt kunnen worden met verschillende typen coaxiale bekabeling. De onderste waarden geeft bij benadering de afstanden met gebruik van een video distributie versterker.
2.3
Schema CCTV installatie met coaxiale bekabeling
3
Video over twisted pair bekabeling
Video systemen over twisted pair bekabeling zijn analoge bekabelingsystemen die in een stervorm worden aangelegd. Dat wil zeggen dat vanaf de centrale apparatuur naar elke camera in het CCTV systeem een aparte twisted pair kabel wordt toegepast. Twisted pair bekabeling is een gebalanceerd type bekabeling. Door het signaal via twee aders te transporteren, op de plus-kabel en als omgekeerd (geïnverteerd) op de min-kabel, wordt een signaal gebalanceerd verzonden. Een impedantie van 100 Ohm is standaard voor twisted pair data bekabelingsystemen. Twisted pair bekabeling voor CCTV installaties wordt steeds populairder aangezien hiermee een bekabelingsysteem wordt aangelegd dat geschikt is voor migratie naar IP gebaseerde CCTV systemen. Twisted Pair bekabeling is bovendien de standaard infrastructuur dat in nagenoeg ieder gebouw aanwezig is voor datacommunicatie. Twisted pair bekabeling is bovendien een relatief goedkoop type kabel wat eenvoudig is in de aanleg, weinig ruimte in beslag neemt en ook door de kleurcodering makkelijk traceerbaar is. Nadeel is dat in het bekabeling traject altijd gebruik moet worden gemaakt van actieve of passieve balun apparatuur. (zie balun apparatuur) 3.1
Balun apparatuur t.b.v. twisted pair bekabeling
Een balun is een apparaat dat de impedantie tussen een gebalanceerde twisted pair aderpaar en een ongebalanceerde coaxiale kabel aanpast. Het woord balun is een samenvoeging van de woorden Balanced en Unbalaced. Bij een CCTV installatie wordt een balun gebruikt voor het omzetten van een composite video signaal van een 75 Ohm coax naar een 100 Ohm twisted pair bekabeling. Balun apparatuur kan ook actief zijn (met versterker). Veel fabrikanten van CCTV apparatuur bouwen tegenwoordig camera’s met zowel een coax als een twisted pair uitgang.
3.2
Afstandentabel twisted pair bekabeling met balun apparatuur
In onderstaande tabel wordt een indruk gegeven van de afstanden die maximaal overbrugt kunnen worden met twisted pair bekabeling met de verschillende typen balun koppelingen.
3.3
Schema CCTV installatie met balun
Losse balun apparatuur:
Camera met ingebouwde balun:
4
Video over glasvezel
Glasvezel bekabeling wordt in CCTV installaties toegepast indien de te overbruggen afstanden groot zijn, meerdere video signalen moeten worden getransporteerd of indien de CCTV installatie ongevoelig voor Electro Magnetical Interference (EMI) moet zijn. Glasvezel bekabeling is echter wel een relatief duur type bekabeling en kennis van montage van de bekabeling is beslist noodzakelijk. Een video systemen over glasvezel bekabeling kan een analoog (FM video modulatie) of een digitaal (PCM video modulatie) systeem zijn waarbij de bekabeling in een zogenaamde stervorm wordt aangelegd. Dat wil zeggen vanaf de centrale apparatuur wordt naar elke camera in het CCTV systeem een aparte glasvezel kabel toegepast. (stervormig) 4.1
Converter apparatuur t.b.v. glasvezel bekabeling
Met behulp van converter apparatuur wordt het composite video signaal van coaxiale bekabeling omgezet naar glasvezel bekabeling. Voor Multimode en Singlemode glasvezel worden verschillende typen converters gemaakt. Vaak biedt de converter tevens de mogelijkheid om audio en RS232 of RS422 signalen te transporteren.
4.1.1
Wave Division Multiplexing
Met Wave Division Multiplexing technieken (WDM) is het mogelijk meerdere video signalen over een enkele glasvezel verbinding te transporteren. Deze techniek wordt toegepast bij lange afstanden waarbij aanleg van extra glasvezel verbindingen duurder zijn dan de investering in WDM apparatuur.
4.1.2
Course Wave Division Multiplexing (CWDM)
CWDM techniek is een optische multiplex techniek met een golflengte stapeling van verschillende kleuren licht. (zie tekening: multiplex technieken)
4.1.3
Dense Wavelenghts Division Multiplexing (DWDM)
DWDM techniek is een optische multiplex techniek met een golflengte stapeling van een groot aantal verschillende kleuren licht. Deze techniek is kostbaar in vergelijking met CWDM en zal dus alleen worden toegepast indien een groot aantal video signalen over lange afstanden moeten worden getransporteerd. (zie tekening: multiplex technieken)
Tekening: multiplex technieken
4.2
Afstandentabel glasvezel bekabeling
In onderstaande tabel wordt een benadering gegeven van de afstanden welke overbrugt kunnen worden met de verschillende typen glasvezel bekabeling.
4.3
Schema CCTV installatie met glasvezel bekabeling
Standaard converter voor 1x Video signaal :
Converter voor 1x Video, Audio en RS232/244:
CWDM converter voor 128x Video signalen:
5
Video over een IP ethernet netwerk (Netwerk video)
Een CCTV systeem op basis van netwerkvideo is een CCTV systeem waarbij voor het transporteren van gedigitaliseerde video, audio en besturing informatie een Ethernet datanetwerk wordt gebruikt. Dit kan een Local Area Netwerk (LAN) zijn maar ook een groter netwerk zoals een Wide Area Netwerk (WAN). Overal waar het datanetwerk ligt, kan naar videobeelden worden gekeken. De video informatie “stroomt” over het datanetwerk naar elk punt in het datanetwerk. Overal kunnen op het datanetwerk camera’s, monitoren en bedienstations worden aangesloten door middel van decoders en encoders. Doordat gebruik gemaakt wordt van alle faciliteiten die het Ethernet netwerk en de netwerk infrastructuur biedt is het systeemontwerp niet langer gelimiteerd door een gecentraliseerde benadering. Voor toepassingen met meerdere controle kamers of gebouwkoppelingen zoals op een campus kan het Ethernet netwerk worden gebruikt als infrastructuur voor de CCTV toepassingen. Een decentraal video distributiesysteem over een ethernet datanetwerk, levert hierdoor voordelen qua kosten, installatie en prestatie ten opzichte van een klassiek gecentraliseerd analoog gebaseerd systeem. Afhankelijk van de infrastructuur van het netwerk kan de bekabeling uitgevoerd zijn in twisted pair of glasvezel. 5.1
Video server apparatuur
Met behulp van een video server kan het composite video signaal van een coaxiale kabel worden omgezet naar een Ethernet netwerk De video server digitaliseert en comprimeert het videosignaal waarna het getransporteerd wordt over het ethernet netwerk. Camera apparatuur met ingebouwde video server (IP camera’s) zijn tegenwoordig ook leverbaar, hiermee is dus het gebruik van losse video server niet meer noodzakelijk. De volgende compressie standaarden worden veelal toegepast in CCTV video server apparatuur:
M-JPEG, Motion Joint Photographic Expert Group MPEG, Motion Picture Expert Group Wavelet H261
5.2
Schema CCTV installatie met video servers
Video server (encoder) tbv analoge camera :
Camera met ingebouwde video server (encoder):
Video server (decoder) tbv monitor:
Video server (decoder) met draadloze verbinding:
6
Video over een hybride bekabeling netwerk
Een hybride CCTV systeem is een systeem waarbij gebruik wordt gemaakt van een combinatie van zowel een analoog als een digitaal bekabelingsysteem. Vaak is het een uitbreiding van een IP Ethernet netwerk op een bestaan coaxiaal netwerk. Voordeel hiervan is dat het bestaande analoge CCTV systeem niet hoeft te worden vervangen, wat uiteraard een kosten besparing oplevert. Zie appendix: Hybride CCTV bekabeling systeem
Apppendix 1: traditioneel coaxiaal CCTV systeem
Appendix 2: twisted pair bekabelingsysteem
Appendix 3: hybride CCTV bekabeling systeem
