O czym przeczytasz w artykule:
- W monitoringu liczy się upload, nie prędkość pobierania. Kamera wysyła obraz, więc parametr z reklamy operatora jest tu bez znaczenia.
- Prędkości katalogowe dotyczą warstwy radiowej. Do projektu przyjmuje się wartości netto z zapasem 30-50%.
- Zakres 5150-5350 MHz wolno używać wyłącznie wewnątrz budynku, więc nie nadaje się na łącze dach-dach.
- O legalności łącza decyduje cała konfiguracja, w tym zysk anteny. Znak CE na urządzeniu tego nie rozstrzyga.
- Pasmo bezlicencyjne nie daje ochrony przed zakłóceniami od innych użytkowników.
- Łącze 60 GHz osiąga prędkości bliskie kablowi, natomiast silny deszcz potrafi je zdegradować, dlatego wymaga rezerwy.
- Kiedy radio zastępuje kabel?
- Ile pasma potrzebują kamery?
- Czym różnią się technologie transmisji?
- Dlaczego łącze 60 GHz boi się deszczu?
- Co decyduje o legalności łącza radiowego?
- Jak zabezpieczyć transmisję i zasilanie?
- Jak zapisać wymagania, żeby dało się je odebrać?
- Monitoring bezprzewodowy – kiedy ma sens?
Wykop przez drogę zakładową, przejście pod torami albo przewiert pod placem manewrowym potrafią kosztować więcej niż komplet kamer. Wtedy pojawia się pytanie o transmisję radiową, a wraz z nim obietnice z katalogów: dwa gigabity, dwanaście kilometrów zasięgu, montaż w godzinę. Poniżej rozkładamy te liczby na wartości, które da się wpisać do projektu, oraz na warunki, przy których łącze radiowe przestaje być legalne.
Kiedy radio zastępuje kabel?
Dla stałego monitoringu w obiekcie punktem odniesienia pozostaje światłowód. Zapewnia przewidywalną przepustowość, znikome opóźnienie i odporność na warunki atmosferyczne, a jego ograniczeniem jest wyłącznie koszt ułożenia.
Transmisja radiowa wygrywa w sytuacjach, w których ten koszt rośnie nieproporcjonalnie:
- przejście przez drogę publiczną, torowisko albo teren nienależący do inwestora,
- plac składowy, po którym poruszają się suwnice i ciężki transport,
- obiekty tymczasowe: place budowy, wieże obserwacyjne, kamery na czas remontu,
- lokalizacje rozproszone, gdzie każdy punkt ma jedną albo dwie kamery,
- rozbudowa istniejącej instalacji, kiedy trasy kablowe są już zapełnione.
Radio bywa też uzasadnione jako rezerwa dla łącza przewodowego w obiektach, w których utrata podglądu ma konsekwencje operacyjne. Wtedy pełni funkcję drugiej drogi, a nie podstawowej.
Ile pasma potrzebują kamery?
Projekt zaczyna się od zsumowania strumieni, a nie od wyboru radia. Zapotrzebowanie zależy od rozdzielczości, liczby klatek, kodeka oraz od tego, co dzieje się w kadrze, bo kompresja przy padającym deszczu, poruszających się liściach i owadach w wiązce podczerwieni pracuje zupełnie inaczej niż w pustym korytarzu.
| Strumień | Typowy bitrate | Budżet do projektu |
|---|---|---|
| 1080p, H.265, 15-25 kl./s | 2-6 Mb/s | 6-10 Mb/s |
| 4 Mpx, H.265, 20-25 kl./s | 4-10 Mb/s | 10-15 Mb/s |
| 4K, H.265, 20-25 kl./s | 8-20 Mb/s | 20-30 Mb/s |
| kamera obrotowa w ruchu | zmienny, wyższy | liczyć scenariusz szczytowy |
Zakresy orientacyjne, do weryfikacji na konkretnym modelu kamery i konkretnej scenie.
Cztery kamery 4 Mpx liczone ostrożnie po 12 Mb/s dają 48 Mb/s samego obrazu. Łącze nie powinno wtedy pokazywać w teście pięćdziesięciu megabitów, bo projektuje się z zapasem rzędu 30-50%, a przy pasmach współdzielonych jeszcze większym. Radio obniża modulację przy pogorszeniu warunków, więc pojemność zmierzona w pogodny poranek nie jest pojemnością dostępną cały rok.
Przy projektowaniu monitoringu CCTV osobno liczy się też strumień pomocniczy do podglądu na urządzeniach mobilnych oraz ruch generowany przez analitykę wideo, jeśli działa po stronie serwera, a nie w kamerze.
Czym różnią się technologie transmisji?
Cztery rozwiązania obsługują niemal wszystkie przypadki w obiektach komercyjnych i przemysłowych. Kolumna z wartościami do projektu jest ważniejsza niż dane katalogowe, bo właśnie ona decyduje o tym, czy system będzie działał w listopadzie.
| Technologia | Typowe zastosowanie | Do przyjęcia w projekcie | Główne ryzyko |
|---|---|---|---|
| Wi-Fi 5 GHz | kamery wewnątrz, rozwiązania mobilne i tymczasowe | 30-150 Mb/s na punkt dostępowy | pasmo współdzielone, tłumienie przez konstrukcję i regały |
| radiolinia 5 GHz | budynek-budynek, brama, parking, od 100 m do kilku km | 100-300 Mb/s netto | zakłócenia współkanałowe, przeszkody w strefie Fresnela |
| radiolinia 60 GHz | szybkie łącze na terenie jednego zakładu | 0,7-1,5 Gb/s przy czystej widoczności | silny opad, bezwzględny wymóg widoczności optycznej |
| sieć komórkowa LTE i 5G | punkty odległe, tymczasowe, łącze zapasowe | kilkanaście do kilkudziesięciu Mb/s uploadu | zmienny upload, obciążenie sektora, adresacja operatora |
| światłowód | instalacje stałe, wielokamerowe, krytyczne | ograniczony wyłącznie osprzętem | koszt wykopu, przejść i odtworzenia nawierzchni |
Przy sieci komórkowej obowiązuje jedna zasada, o której łatwo zapomnieć: kamera wysyła, a nie pobiera. Wartości reklamowane przez operatorów dotyczą pobierania, natomiast upload w publicznej sieci bywa kilkunastokrotnie niższy i zmienia się w ciągu doby wraz z obciążeniem sektora. Dlatego projekt opiera się na pomiarach wykonanych na miejscu, w różnych godzinach, a nie na wyniku jednego testu prędkości.
Dlaczego łącze 60 GHz boi się deszczu?
Przy 60 GHz długość fali wynosi około pięciu milimetrów, czyli tyle, ile średnica kropli deszczu. Kropla przestaje więc być dla fali przeszkodą pomijalną i zaczyna ją rozpraszać. Tłumienie podczas intensywnego opadu sięga kilkunastu decybeli na kilometr, a przy nawałnicy jeszcze więcej.
Z tego wynikają trzy konsekwencje projektowe. Trasę projektuje się z zapasem deszczowym, a nie na granicy budżetu łącza. Odległość ogranicza się do kilkuset metrów w przypadkach, gdy wymagana jest wysoka dostępność. Do tego przewiduje się drogę awaryjną: drugie radio pracujące w niższym pasmie, osobne łącze albo lokalny rejestrator w szafie terenowej.
Widoczność optyczna przy tym pasmie oznacza dosłownie widoczność. Gałąź, kontener postawiony na trasie, dźwig albo ciężarówka parkująca w nowym miejscu potrafią zerwać połączenie, które działało bezbłędnie przez pół roku. Wąska wiązka wymaga też stabilnej konstrukcji montażowej, bo drgania i rozstrojenie anteny dają ten sam efekt co przeszkoda.
Pasmo 5 GHz znosi pogodę znacznie lepiej. Jego typowym problemem są natomiast zakłócenia od innych sieci oraz przeszkody w pierwszej strefie Fresnela, czyli w obszarze wokół linii prostej między antenami. Trasa, która wygląda na odkrytą, bywa niedrożna radiowo, gdy przy ziemi rośnie żywopłot albo stoi zaparkowana naczepa.
Co decyduje o legalności łącza radiowego?
Znak CE na urządzeniu potwierdza, że sprzęt wolno wprowadzić do obrotu. O tym, czy wolno go używać w konkretnej konfiguracji, decydują natomiast warunki przypisane do danego zakresu częstotliwości: dopuszczalna moc, miejsce użycia oraz wymagane mechanizmy współdzielenia widma.
Zakresy stosowane w monitoringu
| Zakres | Warunek | Znaczenie praktyczne |
|---|---|---|
| 2400-2483,5 MHz | do 100 mW | kamery Wi-Fi i krótkie odcinki, pasmo mocno zatłoczone |
| 5150-5350 MHz | do 200 mW, tylko wewnątrz budynku | wykluczone dla łącza dach-dach, niezależnie od mocy |
| 5470-5725 MHz | do 1 W, wymagane mechanizmy ochrony radarów | typowy zakres legalnych mostów zewnętrznych na terenie zakładu |
| 5725-5875 MHz | status wymaga sprawdzenia przed wdrożeniem | nie przenosić tu zasad z zakresu niższego, mimo podobnej nazwy handlowej |
| 5945-6425 MHz | warunkowo, zależnie od trybu pracy urządzenia | nowe urządzenia Wi-Fi, tryb pracy trzeba zweryfikować w dokumentacji |
Wartości mocy dotyczą mocy promieniowanej, czyli uwzględniają zysk anteny. Warunki wynikają z ustaleń zharmonizowanych w Unii Europejskiej; kwalifikację konkretnego urządzenia potwierdza jego dokumentacja, a przy łączach nietypowych Urząd Komunikacji Elektronicznej.
Najczęstszy błąd wynika z pomijania anteny w rachunku. Moc promieniowana to moc radia powiększona o zysk anteny i zmniejszona o straty toru. Radio ustawione na 27 dBm z anteną o zysku 23 dBi daje około 50 dBm, czyli w przybliżeniu 100 W mocy promieniowanej. W zakresie z limitem 1 W oznacza to przekroczenie stukrotne, choć oba elementy kupiono legalnie i mają znak CE.
Druga pułapka dotyczy miejsca montażu. Ograniczenie do wnętrza budynku w zakresie 5150-5350 MHz nie znika po zmniejszeniu mocy ani po zastosowaniu anteny kierunkowej. Punkt dostępowy wyniesiony na elewację albo maszt wychodzi po prostu poza warunki zwolnienia.
Trzecia rzecz jest łatwa do przeoczenia w konfiguracji: ustawienie kraju pracy urządzenia. Firmware z ustawieniem innego państwa albo wyłączony mechanizm ochrony radarów potrafi pozbawić instalację podstawy do pracy bez pozwolenia, mimo poprawnego doboru sprzętu.
Warto też pamiętać, że brak wymogu pozwolenia oznacza wyłącznie brak formalności. Ochrony przed zakłóceniami takie pasmo nie zapewnia, więc nowa sieć u sąsiada jest ryzykiem, które trzeba przewidzieć w projekcie. Własna radiolinia w pasmie licencjonowanym daje koordynację widmową, natomiast wymaga pozwolenia i wiąże się z opłatami.
Jak zabezpieczyć transmisję i zasilanie?
Transmisja i dane osobowe
Obraz pozwalający rozpoznać człowieka jest daną osobową, więc jego przesyłanie stanowi przetwarzanie. Art. 32 RODO nakazuje dobrać środki odpowiednie do ryzyka i wymienia szyfrowanie jako przykład takiego środka, natomiast nie wskazuje konkretnego standardu ani algorytmu.
Medium radiowe jest dostępne dla każdego w zasięgu emisji, dlatego w analizie ryzyka trudno obronić otwartą albo słabo zabezpieczoną sieć. W praktyce stosuje się dwie warstwy: szyfrowanie samego łącza radiowego oraz zabezpieczony kanał dla strumienia i dla dostępu administracyjnego. Do tego dochodzą rzeczy prozaiczne, które w audytach wypadają najgorzej: zmienione hasła domyślne, indywidualne konta, wyłączone nieużywane usługi zdalnego dostępu, wydzielona sieć dla kamer oraz aktualizacje oprogramowania.
Kamera wystawiona bezpośrednio do internetu przez przekierowanie portu pozostaje najczęstszym pojedynczym błędem w instalacjach, które przejmujemy po innych wykonawcach. Szersze omówienie obowiązków administratora znajduje się we wpisie o monitoringu i RODO.
Zasilanie punktu kamerowego
Transmisja radiowa rozwiązuje problem transmisji, a nie problem prądu. Punkt kamerowy na placu, przy bramie albo na maszcie nadal potrzebuje zasilania, i to właśnie ten element bywa pomijany w wycenach.
Dostępne są trzy drogi. Doprowadzenie zasilania w ramach instalacji elektrycznej obiektu jest rozwiązaniem najbardziej przewidywalnym eksploatacyjnie. Zasilanie z istniejącej infrastruktury, na przykład z obwodu oświetlenia terenu, wymaga sprawdzenia, czy obwód pracuje całą dobę. Zestaw autonomiczny z panelem fotowoltaicznym i akumulatorem sprawdza się tam, gdzie kabla poprowadzić nie sposób.
Przy rozwiązaniu autonomicznym bilans liczy się dla najgorszego okresu w roku, czyli dla późnej jesieni i zimy, a nie dla średniej rocznej. Uwzględnia pobór kamery z włączonym doświetleniem, pobór modułu transmisyjnego podczas nadawania, ogrzewanie obudowy oraz straty przetwornic. Ogrzewanie potrafi zdominować cały bilans zimowy, co bywa zaskoczeniem po udanym uruchomieniu w czerwcu.
Najczęstszy błąd przy łączach radiowych do kamer to test wykonany raz, w pogodne popołudnie, przy jednej włączonej kamerze. Prawdziwy sprawdzian przychodzi w listopadzie, przy pełnym obciążeniu i mokrej roślinności na trasie.
Jak zapisać wymagania, żeby dało się je odebrać?
Zapis „transmisja bezprzewodowa o przepustowości 1 Gb/s” nie daje podstawy do zakwestionowania czegokolwiek, bo nie określa warunków pomiaru ani wymaganej dostępności. Wykonawca może go spełnić testem w idealnych warunkach.
Odbieralna specyfikacja opisuje sześć rzeczy:
- minimalną przepustowość użyteczną w kierunku od kamer, mierzoną pod obciążeniem równym sumie strumieni,
- dopuszczalne opóźnienie, jego zmienność oraz utratę pakietów,
- wymaganą dostępność łącza w skali roku,
- zachowanie systemu po zerwaniu transmisji: lokalny zapis, kolejkowanie zdarzeń, automatyczne dosłanie materiału,
- czas trwania testu odbiorowego, obejmujący godziny szczytu, a przy sieci komórkowej także różne pory dnia,
- dokumentację toru: zajętość widma, poziom sygnału, ustawiony kanał i moc, zysk anteny, obliczoną moc promieniowaną oraz profil trasy.
Ostatni punkt pełni podwójną rolę. Porządkuje odbiór, a jednocześnie daje dowód, że instalacja mieści się w warunkach pracy bez pozwolenia. Odtworzenie tych danych dwa lata później, po zmianie firmware i wymianie anteny, bywa niemożliwe.
Obiekty w Jaworznie i okolicy obsługujemy w zakresie instalacji elektrycznych i teletechnicznych, łącznie z doprowadzeniem zasilania do punktów kamerowych oraz pomiarami po uruchomieniu.
