IP ALAPÚ KOMMUNIKÁCIÓ AZ ELEKTRONIKUS VAGYONVÉDELMI RENDSZEREKBEN IP-BASED COMMUNICATION IN ELECTRONIC SECURITY SYSTEMS. Bevezetés

IP ALAPÚ KOMMUNIKÁCIÓ AZ ELEKTRONIKUS VAGYONVÉDELMI RENDSZEREKBEN

UTASSY SÁNDOR – BÁRKÁNYI PÁL

IP ALAPÚ KOMMUNIKÁCIÓ AZ ELEKTRONIKUS VAGYONVÉDELMI RENDSZEREKBEN IP-BASED COMMUNICATION IN ELECTRONIC SECURITY SYSTEMS A cikk az elektronikus vagyonvédelmi rendszerekben alkalmazott IP alapú kommunikáció alapjait ismerteti, és néhány példán keresztül bemutatja az IP technológia előnyeit. Egy rövid listát, „glossary”-t közöl az IP kommunikáció kifejezéseiről, rövidítéseiről és bemutat néhány képtömörítési eljárást is. This paper describes the basics of the IP-based communication in the electronic security systems, and through some application examples it shows the advantages of the IP technology. It provides a short glossary of the terms applied at the IP communication and introduce some picture compression method as well.

Bevezetés Az IP (Internet Protocol) alapú rendszerekről ma mindenhol hallani, és ez a — nem is annyira új — technológia nagyon izgalmas lehetőségeket kínál az integrált vagyonvédelmi megoldások számára. Mindemellett a gyártók, a vagyonvédelmi rendszertervezők és a telepítők egy része úgy véli, hogy ez a technológia a vagyonvédelem területén dolgozó szakemberek többsége számára túl bonyolult. Bár ez nem egészen igaz, de az IP alapú rendszerek alkalmazása valóban új ismeretek és új gondolkodásmód elsajátítását igényli. A korábbi években az elektronikus vagyonvédelem és az intelligens épület menedzsment területén jó néhány szakember hiányolta az eszközök és rendszerek fejlesztési irányzatainál az IP alapú kommunikációt. Úgy tűnik, hogy amikor egy új megoldás jelenik meg, mindenki attól várja a megoldást minden problémára. Bár egy mindenre alkalmas általános megoldást nem jelent, de az IP alapú kommunikáció valóban egy izgalmas, új terület az elektronikus 64

VÉDELMI ELEKTRONIKA


vagyonvédelemben és az intelligens épület menedzsmentben. Hogy a variálhatóságában, sokrétűségében rejlő lehetőségeket kihasználhassuk, a fenti területeken tevékenykedő szakembereknek az új technológia alkalmazásához szükséges ismereteket ötvözniük kell a gyakorlati tapasztalatokkal.

Egy új filozófia Hogy jobban megértsük a hálózati megoldások jelentőségét — amit sokan korlátlan lehetőségekkel bíró megoldásnak tekintenek — félre kell tennünk az évek során megszokott rendszerekben való gondolkodást. Látnunk kell, hogy a ma alkalmazott védelmi koncepciók sokkal inkább a jó néhány éve kifejlesztett eszközökön, rendszereken alapulnak, semmint a ma már elérhetőkön. Egyik szemléletes példa erre a 24 órás videó rögzítés. A CCTV rendszerek döntő hányadát 24 órás rögzítéssel tervezték, mivel ez volt az egyetlen lehetőség, hogy egy eseménnyel kapcsolatos minden fontos információról felvétel készüljön. Nagyon ritkán alkalmaztak eseményvezérelt rendszereket, mivel ezeknél a telepítők nem tudták garantálni minden lényeges mozzanat rögzítését. Egy behatoló például néhány másodperc alatt átjut egy kerítésen. Mire egy érzékelő jelzésére a videó rögzítő elkezdi felvenni a helyszíni kamera képét, a behatoló legtöbbször már túljut a megfigyelt zónán. A digitális videó rögzítők megjelenéséig nem volt más megoldás, mint a folyamatos felvétel. A digitális videó felvevők, a „pre-alarm” bufferek megjelenésével azonban lehetőség nyílt a riasztás előtti események rögzítésére, és ezzel reális alternatíva adódott a folyamatos rögzítéssel felváltására. Mint ahogy a digitális videó felvevők lehetőségeinek teljes kihasználása is egy a régitől eltérő gondolkodásmódot igényel, ugyanúgy az IP alapú kommunikációt alkalmazó megoldások kialakításához is olyan szakemberekre van szükség, akik képesek újragondolni, hogy mit is várunk egy vagyonvédelmi rendszertől. A hagyományos dedikált rendszereket alkalmazó megoldások sok hátrányt jelenthetnek a végfelhasználónak, legtöbbször annak tudta nélkül. Ezek a hátrányok egy a régitől gyökeresen eltérő biztonságtechnikai filozófiával kiküszöbölhetők. VÉDELMI ELEKTRONIKA

65


Adatgyűjtés, többcélú adatfeldolgozás Nézzük meg, mit jelenthet az adatgyűjtés és a többcélú adatfeldolgozás. Vegyünk egy épületet, ahol behatolás jelző rendszert, zártláncú TV rendszert és beléptető rendszert kell telepíteni. A hagyományos behatolás jelző rendszer funkciója, hogy élesített állapotban (amikor az épületet bezárják) mozgás érzékelésekor riasztást generáljon. Ezen a funkcióján túl mást nem tesz. Nem élesített állapotban az érzékelők továbbra is jelzik a mozgásokat, de a behatolás jelző központ nem dolgozza fel a jelzéseket. Lényeges, a területen személyek jelenlétét vagy jelen nem létét jelző információk, adatok így nem kerülnek felhasználásra. Holott a mozgás hiányát jelző információ jelezheti, hogy az adott zónában nem tartózkodik senki, és ezt más rendszerek (világítás, fűtés, szellőztetés stb.) egyes funkciói (indítás, leállítás, szabályozás stb.) bemenő adatként használhatják. IP alapú technológia alkalmazásával egy egyszerű behatolás jelző rendszert más szerepkörben is használva például jelentős energia és költség megtakarítást érhetünk el. Sok objektumban jelentős összegeket költenek zártláncú TV rendszer kiépítésére, vagyonvédelmi céllal. Legtöbb helyen a videó információk őrző-védő szolgálatok által felügyelt ügyeleti helyiségekben kerülnek megjelenítésre, rögzítésre. Biztonságtechnikai esemény bekövetkezésekor az ügyeletesek az eseménynek megfelelően intézkednek. A közbenső időben, amikor nem történik biztonságtechnikai szempontból fontos esemény, a videó információkat többnyire semmire sem használják. Az IP alapú technológia alkalmazásával a videó adatok bárki által, bárhonnét elérhetők, akinek szüksége és jogosultsága van a hozzáférésre, egyes kamerák képének megtekintésétől akár a teljes rendszer vezérléséig. Egy áruházi alkalmazásnál például ellenőrizhető a gondolák, áruk megfelelő elhelyezése, a beszállítók érkezése, távozása, stb. Irodai alkalmazásoknál ellenőrizhető a személyzet mozgása, a munkatársak hivatalos szüneteken túli kinn tartózkodása. A beléptető rendszerek már ma is sokkal inkább kapcsolódnak más, például munkaidő nyilvántartó rendszerekhez, mint más biztonságtechnikai rendszerek. Az IP alapú technológia alkalmazásával a beléptető rendszerek adatainak felhasználása még szélesebb körűvé tehető. 66



A felhasználási lehetőségek korlátlanok, csak a tervező/telepítő és a felhasználók képzelete szab határt. Az IP alapú integrált rendszer minden számítógépes munkaállomásról elérhető, és igény szerinti, dinamikusan változtatható rendszerek alakíthatók ki.

Az IP alapú rendszerek alkalmazásának előnyei A biztonságtechnikai termékek folyamatos fejlődése magával hozta az IP hálózati technológia fokozott elterjedését a biztonságtechnika minden területén. Ez cseppet sem meglepő, ha figyelembe vesszük a sokféle előnyt, amit a hálózati technológia nyújt. Ugyanakkor sok vagyonvédelmi szakember, telepítő nem ismerve a hálózati technológia működésének alapjait, fél alkalmazni az új eszközöket, rendszereket. A legjobb módszer — mint annyi más esetben — a gyakorlatban elkezdeni az IP technológia alkalmazását, és ha egyszer megtapasztaljuk előnyeit, nem kívánjuk vissza a hagyományos rendszereket.

Működési, funkcionális előnyök Lehetővé válik a rendszerek táv-elérése és távvezérlése és ez által a helyi rendszerek korlátainak kitágítása. Ehhez kapcsolódóan a rendszerek adatai, legyenek akár CCTV, beléptető rendszer, vagy integrált rendszer adatbázisai, tetszőlegesen szétoszthatók az egyes felhasználók között. Például egy CCTV rendszer képeinek ellenőrzése, archiválása, vezérlése általában egy biztonsági felügyeleti központból történik, de az IP technológia alkalmazásával, megfelelő jogosultsággal bárki, bárhonnét hozzáférhet a rendszer adataihoz. Egy esemény bekövetkezésekor az adatok többféle módon is továbbíthatók az érdekelt szekciókhoz, cégekhez, szolgálatokhoz. A videó képek, hangfájlok automatikusan elküldhetők e-mail-en az illetékes személyeknek, továbbíthatók más rendszerek számítógépeihez, vagy fölrakhatók egy web lapra. További előny több felhasználó egyidejű, „real-time” hozzáférése a videó képekhez. Más jellegű adatok a személykövető, jelenlét ellenőrző, vagy energiamenedzselő rendszerekhez kerülhetnek továbbításra, lehetővé téve az objektumokon belüli rendszerek, vagy több objektum rendszereinek integrálását. VÉDELMI ELEKTRONIKA

67


Telepítési előnyök A beruházók számára a hálózati technológia előnyei nem mindig kézzelfoghatók, számszerűsíthetők. Nekik a beruházási költségeknél jelentkező előnyöket kell megvilágítani. Például, hogy a beruházási költség egy már meglévő kábelrendszer használatával óriási mértékben csökkenthető. Vagy, hogy még egyedi, dedikált kábelezés kiépítésénél is nagy mértékű megtakarítás érhető el a hálózati technológia alkalmazásával. Egy rendszernél például, ahol több videó kamerát, vagy beléptető terminált olvasókkal kell az objektum egy távolabbi részén telepíteni, a felügyeleti központból mindkettőhöz külön kábelezést kellene kiépíteni. Még ha analóg kamerákat alkalmazunk is, azokat egy helyi videó szerverhez csatlakoztatva, vagy IP kamerákat és IP olvasókat egy hub-ra kötve, egyetlen kábellel csatlakozhatunk a felügyeleti központhoz, vagy a hálózathoz.

Kifejezések, rövidítések Az IP alapú biztonságtechnikai rendszerek messze nem olyan bonyolultak, mint azt sokan gondolják. Mindemellett, sok más technológiához hasonlóan itt is jó néhány, az adott technológiára jellemző elnevezést, technikai rövidítést, betűszót alkalmaznak. Ezek a kifejezések, rövidítések legtöbbször egyszerű, közérthető jelentéssel bírnak. Ahhoz, hogy a biztonságtechnikai szakemberek megismerjék az IP alapú technológiát, tisztában kell lenniük az itt használt szakzsargonnal, kifejezésekkel. Az alábbiakban az IP technológiában használatos kifejezésekről, rövidítésekről adunk közre egy listát, egy „glossary”-t. Nem célunk aprólékos, mindenre kiterjedő leírást adni, csak a leggyakrabban használt fogalmakat ismertetjük röviden. Minthogy legtöbbször még a magyar nyelvű szakirodalomban, dokumentációkban is az eredeti (angol nyelvű) rövidítéseket használják, mi is az angol rövidítések szerinti ABC sorrendben ismertetjük őket. 10BaseT: A hálózat jelölése, amelyre egy IP eszközt csatlakoztathatunk. A 10-es szám a hálózat 10 Mbit/sec átviteli sebességére utal. (A 100BaseT jelölés 100 Mbit/sec sebességű hálózatot jelent.) A Base alapsávi, egycsatornás hálózatot jelöl, a T pedig azt jelzi, hogy csa68



vart érpárú, nem árnyékolt (UTP) kábel alkalmazandó a hálózat kialakítására. (Esetenként árnyékolt kábel is használható.) A 10BaseT hálózatok csillag (sugaras) topológiájúak (elrendezésűek), és egy eszköz (node) maximum 100 méter távolságra lehet egy, a csillag elrendezés középpontjában lévő „hub”-tól. Egy hálózaton belül maximum 1024 eszköz lehet. Address (Cím): Az IP címek a hálózati eszközök azonosítására szolgáló 32 (4*8) bites kódok. Jelölésük négy, egymástól tizedesponttal elválasztott decimális számmal történik. Az egyes elválasztott számok (a 8 biten megadható értékeknek megfelelően) 0-255 között vehetnek fel értéket. (Pl. 255.231.122.2) ATM (Asynchronous Transfer Mode — Aszinkron átviteli mód): Az ATM egy hálózati adatátviteli módszer, amellyel kisméretű adatcsomagok multiplikálásával üvegszálas kábelen nagy (akár 622 Mbit/sec) sebességgel vihetünk át adatokat. Bandwith (Sávszélesség): Míg az analóg rendszereknél az átviteli rendszer frekvencia sávját, a digitális rendszereknél (bit/sec-ban megadva) az adatátviteli sebességet jelenti. Bus (Busz): Lineáris, egykábeles hálózati topológia (elrendezés), ahol az eszközök egy kábelre párhuzamosan csatlakoznak. Contention (Versengés): Olyan állapot, amikor több eszköz egyszerre próbál adatot továbbítani a hálózaton CRC (Cyclical Redundancy Check, Ciklikus redundancia ellenőrzés): Egy adatcsomag átvitelekor az adatból egy számítási eljárással egy hibaellenőrzésre szolgáló kódot állítunk elő és ezt az adatcsomaggal együtt továbbítjuk. Az adat vételekor ugyanazzal az eljárással újból előállítjuk az ellenőrző kódot és összehasonlítjuk az átvitt ellenőrző kóddal. Amennyiben azonosak, feltételezhető, hogy nem történt hiba az adatátvitelben. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — Vivőérzékeléses többszörös hozzáférés ütközés detektálással): Ezzel a módszerrel lehet elkerülni a versengésnél fellépő problémákat. A hálózatra csatlakozó eszközöknek figyelniük kell az adatforgalmat (a „vivőt”) a hálózaton. Ha nincs adatforgalom, akkor kísérelhetik meg az adattovábbítást. Amennyiben egyszerre több eszköz kezd el adni, a fellépő „adatütközést” érzékelik, és mindegyik (eszközönként más) véletlenszerűen beállított idő után kezdheti újra az adást. VÉDELMI ELEKTRONIKA

69


Data Packet (Adatcsomag): A továbbítandó információt adatcsomagokra bontva továbbítjuk a hálózaton. Az adatcsomag egy a továbbítandó információt magába foglaló keretből és a továbbítandó adatból áll. A keret első része a „fejrész” („header”) a csomagra, a küldőre és a címzettre vonatkozó információkat tartalmaz, az adat utáni lezáró része („trailer”) pedig a hibaellenőrző kódot foglalja magába. (A)DSL [(Asymmetric) Digital Subscriber Line — (Aszimetrikus) digitális előfizetői vonal]: Nagysebességű, rézvezetéken keresztüli adatátvitel elnevezése. Ethernet: Egy (IEEE 802.3 szabványnak megfelelő) hálózatfajta, amely a CSMA/CD protokollt használ adatátvitelre FTP (File Transfer Protocol): Adatfájloknak (képeknek videó klipeknek) távoli eszközökhöz, illetve távoli eszközöktől hálózatokon történő átvitelére alkalmazott, az Internetnél széleskörűen használt protokoll. Gateway: Különböző protokollokat használó hálózatok közötti kommunikációt biztosító eszköz. Az IP alapú hálózatoknak telekommunikációs csatornákhoz történő csatlakoztatására széles körben alkalmazzák. Hub: Olyan berendezés, amely lehetővé teszi több eszköz (node) csillag topológia szerinti összekapcsolását. A passzív hub-ok csak a csatlakozást biztosítják, míg az aktív hub-ok jelregenerálást is végeznek. IP (Internet Protocol): A TCP/IP protokoll vezérli az adatátvitelt és az adatcsomagok postázását. A protokoll definiálja az adat csomagok felépítését és postázását, hogy a vételi helyen helyesen lehessen értelmezni. ISDN (Integrated Services Digital Network): Digitális adatátviteli hálózat, maximum 128 Kbit/sec adatátviteli sebességgel. Az ISDN vonalak adatátvitelre két 64 Kbit/sec sebességű „B” csatornával, és adatátvitel vezérlésre egy 16 Kbit/sec sebességű „D” csatornával rendelkeznek. JPEG (Joint Photographic Experts Group): „Állóképek” (fotók) tömörítésére használt szabványosított eljárás. Videó jel tömörítésénél az egyes videó képeket különálló képekként tömöríti. LAN (Local Area Network — Helyi hálózat): Földrajzilag korlátozott méretű hálózat. Általában egy épületen, telephelyen belül kiépített hálózat, meghatározott (korlátozott) kábelhosszal és eszköz számmal. 70



Mirroring (Tükrözés): Az adat hihetőség, adatbiztonság céljából alkalmazott egyik eljárás, ahol az adatokat duplikálva, helyileg elkülönítve tárolják. MPEG (Moving Picture Experts Group): Videó jel (mozgókép) tömörítési szabvány. Node: Egy, a hálózatra csatlakozó eszköz. Packet Switching (Csomag kapcsolás): Adatátviteli eljárás, amelynél a csomagokra felosztott adat adatcsomagjai a hálózaton keresztül különböző útvonalakon és sorrendben juthatnak el a célállomásra, ahol a vevő eszköz visszaállítja őket a megfelelő sorrendbe. RJ-45: Telefon típusú moduláris csatlakozó, amelyet a 10/100BaseT hálózatoknál alkalmazunk. (Az itt alkalmazott típus a hagyományos telefon hálózatokban használtnál szélesebb.) TCP (Transmission Control Protocol — Adatátvitel vezérlő protokoll): A TCP/IP protokoll vezérli az adatátvitelt és az adatcsomagok postázását. A protokoll definiálja az adat csomagok felépítését és postázását, hogy a vételi helyen helyesen lehessen értelmezni. A TCP elem biztosítja az adatok megfelelő helyre továbbítását. WAN (Wide Area Network): Földrajzilag nagy méretű hálózat, amely gyakran használ telekommunikációs csatornákat a hálózat különálló szegmenseinek összekötésére. Egy WAN lehet egyetlen nagy hálózat, vagy több LAN-ból kialakított hálózat. Wavelets: Videó jel tömörítési eljárás. Wireless LAN: Helyi hálózat, amelyik részben vagy teljesen vezeték nélküli adatátvitelre épül.

Képtömörítési eljárások Az IP alapú hálózatok az információkat — legyenek akár videó, hang, szöveges, vagy más információk — digitalizált formában, adatcsomagokban továbbítják. Aki foglalkozott már digitalizált képek továbbításával, tudja, hogy egy-egy videó kép óriási mennyiségű adatot tartalmaz. Hozzátéve, hogy egy videó felvétel másodpercenként 25 képből áll, láthatjuk, hogy a videó képek átvitele, vagy digitális rögzítése is hatalmas mennyiségű adat kezelését jelenti. A CCIR-601 szabvány szerinti videó átvitel (vagy rögzítés) mintegy 165Mbit/s adatátviteli sebességet igényelne. Az IP alapú kommunikáciVÉDELMI ELEKTRONIKA

71


ónál leggyakrabban alkalmazott Ethernet technológia 10 Mbit/s, vagy 100 Mbit/s adatátvitali sebességet tesz lehetővé. Nyilvánvaló, hogy ilyen megközelítésben az IP alapú digitális videó felügyelet megvalósítása szinte lehetetlen lenne, ezért valamilyen megoldást kell találni az adatmennyiség csökkentésére. Ez a megoldás a KÉPTÖMÖRÍTÉS. A digitalizált, vagy eleve digitálisan képzett képek tartalmát az átvitel, vagy a rögzítés előtt tömörítjük, majd vételkor, illetve lejátszáskor kibontjuk. A tömörítés legfontosabb jellemzője a TÖMÖRÍTÉSI ARÁNY, a tömörítés előtti és utáni adatmennyiség aránya. A gyakorlatban többféle tömörítési eljárás alakult ki, és hogy milyen esetben melyik módszert érdemes választani, azt az adott alkalmazásnál felmerülő igények alapján lehet meghatározni. Tömérdek tömörítési eljárással találkozhatunk. Egyeseket már szabványosítottak, másokat bizonyos alkalmazásoknál széles körben használnak, megint másokat csak egy-egy adott feladatra fejlesztettek ki. A tömörítési eljárásokat folyamatosan fejlesztik, napról-napra, évről-évre újabb, esetleg a már ismert eljárásokat is magukba foglaló módszerek jelennek meg. A képátvitelnél és rögzítésnél alkalmazott tömörítési eljárásokat több szempontból csoportosíthatjuk.

Veszteséges és veszteségmenetes képtömörítés Az egyik szempont, hogy a tömörítés során veszik-e el információ, azaz a tömörített és a kibontott kép teljesen megegyezik-e? Ennek alapján beszélünk veszteséges és veszteségmenetes képtömörítésről. A veszteségmenetes képtömörítésnél az eredeti és a kibontott kép pontról-pontra megegyezik, az eljárás folyamán nem vész el információ. A veszteséges képtömörítésnél a kibontott kép felismerhetősége szempontjából lényegtelen információk elvesznek, ennek fejében viszont nagyobb tömörítési arány (tipikusan 20:1, de esetenként akár 100:1) érhető el, mint a veszteségmenetes tömörítésnél. Ezeknél az eljárásoknál gyakran megadható a kívánt felismerhetőség, „paraméterezhető” a tömörítés. A nagyobb tömörítési arány (kisebb adatmennyiség) természetesen gyengébb minőségű visszaállított képet eredményez. Meg kell jegyezni, hogy a veszteséges tömörítést csak kép- és hangtömörítésnél alkalmazzák, dokumentumok, mérési adatok, stb. esetén csak a veszteségmenetes tömörítés jöhet szóba. 72



Állókép és mozgókép tömörítése A digitális fényképezőgépek, és egyes, állóképeket továbbító kamerák állókép tömörítő eljárásokat alkalmaznak. Ezeknél az egy képen belüli redundanciák, ismétlődő képelemek felhasználásával történik a tömörítés. A mozgókép tömörítési eljárásoknál a fentieken túl az egyes egymást követő képek közötti hasonlóság kihasználásával, a tömörítés során csak a változások figyelembevételével nagyobb tömörítési arány érhető el, mintha minden egyes képkockát külön-külön állóképként tömörítenének. Az állandó képelemek, mint például a változatlan háttér, nem minden képkockánál kerülnek tömörítésre. Ezek után nézzük a legismertebb képtömörítési eljárásokat.

JPEG A Joint Photographic Experts Group által kidolgozott, állóképek veszteséges tömörítésére széles körben alkalmazott szabványos eljárás (ISO/ IEC 10918). A tömörítési arány, illetve a megengedett minőségromlás mértéke a felhasználó által meghatározható, paraméterezhető. Az eljárás mind szoftver-, mind hardver úton hatékonyan megvalósítható. A legtöbb népszerű számítógépes program és sok hálózati kamera alkalmazza ezt az eljárást. Az eljárásnál a képet 8*8-as képelemekből (pixelekből) álló blokkokra bontják, és az egyes blokkokat külön-külön tömörítik a DCT (Discrete Cosine Transform) algoritmussal. Ezzel az eljárással tipikusan 15:1 tömörítési arány érhető el.

Wavelets Ez a más területeken már korábban is alkalmazott, a videó technikában azonban aránylag új, állóképek veszteséges tömörítésére használt eljárás nem 8*8-as blokkokat, hanem az egész képet egyszerre tömöríti. Természetesen számításigényesebb a JPEG algoritmusnál, viszont jóval nagyobb tömörítési arány érhető el vele. Nem szabványosították, de egyre több helyen alkalmazzák. A Wavelets eljárás egy, a XIX. Században kidolgozott matematikai módszert használ, amely lehetővé teszi kis amplitúdójú jelek kiválasztását a környezeti zajból, és nagy tömörítési arány elérését. A felügyeleti rendszereknél fontos szempontként kezelt nagy tömörítési arány ára az VÉDELMI ELEKTRONIKA

73


élek kismértékű elmosódása lehet a visszaállított képnél. (A fenti JPEG és Wavelets állókép tömörítési eljárások úgynevezett „intra-frame” kódolási módszerek, „képen belüli” tömörítést végeznek.)

JPEG 2000 A Joint Photographic Experts Group által kidolgozott, állóképek veszteséges tömörítésére szolgáló, a Wavelets (és nem a JPEG!) algoritmusra épülő, nem túl elterjedt eljárás.

GIF A GIF („Graphics Interchange Format”) az interneten széleskörűen használt grafikus fájl formátum, bitmap (bittérkép) típusú képek tömörítésére. Nem túl összetett, 256 színű képeknél (pl. logók, scennelt képek stb.) alkalmazzák. A túl alacsony tömörítési arány miatt hálózati kamerákhoz nem ajánlott.

Motion JPEG Videó képek tárolására, továbbítására szolgáló tömörítési eljárás, amelynél minden képkockát külön „állóképként” tömörítnek JPEG formátumra.

H.26x Az ITU (International Telecommunications Union) által ajánlott képtömörítési eljárás sorozat (H.261, 263, 321, 324, ..), videó konferencia, és esetenként kis felbontású (352*288) IP hálózati videó kamera alkalmazásokra. A H.26x algoritmusokat nagyon kis adatátviteli sebességű alkalmazásokhoz fejlesztették ki, mint amilyen például a kapcsolt telefonhálózatokon történő képátvitel. Az újabb eszközökben már ritkán alkalmazzák.

MPEG–1 A Moving Picture Encoding Group által, mozgóképek és hang tömörítésére kidolgozott szabványos eljárás (ISO/IEC 11172). Több változata létezik, az általánosan ismert verzióval 352*288-as képméretnél, másodpercenként 30 kép sebességnél 1,86 Mbit/s adatátviteli sebesség érhető el. Ez a VHS minőséget biztosító tömörítési eljárás elsősorban videó CD alkalmazásoknál terjedt el. A hangtömörítésre használt MPEG– 1/3 változat széles körben MP3 néven vált ismertté. 74



MPEG–2 A szintén a Moving Picture Encoding Group által kidolgozott, mozgóképek és hang tömörítésére szolgáló szabványos eljárás (ISO/IEC 13818). Ennek is több változata létezik, az általánosan használt verzióval 720*480as képméretnél, másodpercenként 30 kép sebességnél (NTSC), illetve 720*576-os képméretnél, másodpercenként 25 kép sebességnél (PAL) 1-10Mbit/s adatátviteli sebesség érhető el. A DVD technikában és a digitális kábel TV hálózatoknál elterjedten alkalmazzák.

MPEG–3 A HDTV1 technikát célzó szabványt nem alkalmazzák.

MPEG–4 Az MPEG–4 (ISO/IEC 14496) szabványt a jövő általános körben használható kép- és hangtömörítő eljárásának tekintik. Alkalmazható játékfilmek real-time tömörítésére éppúgy, mint a celluláris telefonhálózatokon keresztüli információtovábbításra. Az IP alapú kommunikációs hálózatok tipikus tömörítési eljárása lehet. Már ma is jó néhány hálózati (IP) videó kamera használja kisfelbontású képek tömörítésénél. Az egyes MPEG változatok felülről kompatibilisek egymással, természetesen a nagyobb sebességű változatok nagymennyiségű adat tömörítéséhez nagyobb számítási kapacitást igényelnek. Az MPEG tömörítési eljárások összetett, úgynevezett „inter-frame” kódolási módszerek, „képek közötti” tömörítést végeznek. Az MPEG formátum háromféle tömörített képformátumot használ:  az „Intra-frame” JPEG eljárással tömörített, kis tömörítési (kb. 12:1) arányú, jó minőségű teljes különálló kép, tipikusan minden 12. átvitt kép ilyen;  a „Predicted-frame”, „előrebecsült” kép. Az előző átvitt képhez képesti változást kódolja, ezzel magas (30:1) tömörítési arányt biztosít (minél több az ilyen kép, a helyreállított képsorozat annál jobban eltérhet az eredetitől);  a „B-frame”, „két irányból előrebecsült” kép. Az őt megelőző és az utána következő kép átlagát használja fel, ezáltal magas tömörítési arány (60:1) érhető el. 1

High Definition TV — Nagy felbontású TV.


75


Azt, hogy mikor milyen képformátumot kódoljon, a beállítható minőség-paraméter alapján az MPEG algoritmus határozza meg. Hogy az előrebecsült és két irányból előrebecsült képek hibáiból adódó hibahalmozódást korlátozza, időközönként „Intra-frame” típusú, teljes kódolást alkalmaz. A fentieken túl számtalan, egyedi fejlesztésű tömörítési eljárást kínálnak. A felügyeleti rendszerekkel foglalkozó szakembereknek fel kell tudnia mérniük egy adott alkalmazásnál a képtömörítési eljárással szembeni követelményeket, mielőtt kiválasztanák a megfelelő eszközt, a megfelelő tömörítési lgoritmussal. Ha a követelmények lehetővé teszik a széles körben alkalmazott, szabványos tömörítési eljárások alkalmazását, akkor lehetőleg azokat válasszuk. A felügyeleti rendszereknél leggyakrabban használt szabványos eljárások a JPEG és MPEG. A JPEG állóképek, az MPEG videóképek tömörítésére alkalmas. A Motion JPEG és a JPEG 2000 szintén használatos a CCTV technikában. A tömörítési arány, és az ezzel összefüggő átviteli sebesség változtathatósága is fontos szempont lehet egy-egy alkalmazásnál.

Összefoglalás Az IP alapú kommunikációt alkalmazó eszközök és rendszerek visszavonhatatlanul megjelentek a vagyonvédelmi alkalmazásokban. Az egyszerű, néhány kamerás irodai rendszertől, az összetett repülőtéri rendszerekig megfelelő eszközválaszték áll a tervezők és telepítők rendelkezésére. Az első feladat a biztonságtechnikai szakembereknek megismerni ezt a technológiát, hogyan működik, milyen lehetőségeket kínál, melyek a korlátai. A második és valószínűleg a fontosabb, újragondolni, mi mindent nyújthat egy ilyen rendszer a felhasználónak. FELHASZNÁLT IRODALOM Professional Security Installer website: www.securityweb.co.uk. Tóth Levente: CCTV magyarul. BM Nyomda, 2005. Utassy Sándor: Felügyeleti informatika — Az IP alapú kommunikáció. Áram és Technológia, 2004, III. évf. 4. sz., Budapest. Utassy Sándor: Felügyeleti informatika és elektronikus vagyonvédelem. Áram és Technológia, 2004, III. évf. 1. sz., Budapest. 76


IP ALAPÚ KOMMUNIKÁCIÓ AZ ELEKTRONIKUS VAGYONVÉDELMI RENDSZEREKBEN IP-BASED COMMUNICATION IN ELECTRONIC SECURITY SYSTEMS. Bevezetés

Recommend Documents