DÖRTLÜ SUNUM NETWORKLER İÇİN BÜYÜK BANT GENİŞLİĞİ DEĞERLENDİRMESİ

Dünya nüfusundaki hızlı artış ve doğal kaynaklarımızın tüketimi endüstrilerin daha akıllı yaşam tarzı için yöntemler geliştirmesine neden oldu. Özellikle küresel ticaret interneti akıllı imalat, akıllı ulaşım, endüstriyel otomasyon networklerini birleştiren akıllı şebekeler ve kontrol sistemleri konularında akıllı gelecek için kritik girişimlere itti.

Ip Kamera Video Verisi

Dörtlü sunum servislerin birleşiminde video uygulamaları önemli rol oynarlar. Özellikle kesintisiz video akışında, veri ve ses iletimi ile veri kontrolünde ihtiyaç duyulandan çok daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyulur. IA networklerinde hızlı bir şekilde benimsenen video uygulamalarının artmasıyla network omurgası genelde günümüzde desteklenenden daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyacaktır.

Örneğin gerçek zamanlı CCTV takip videosunu destekleyen yolcu bilgilendirme sistemleri daha fazla video veri formatlarını desteklemeye ve daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyarlar.

Dahası, video uygulamaları IA networklerinde ilave güvenlik meseleleri de başlatabilir. IA networkleri yalnızca cihaz kontrollerinden sorumlu değildir, ayrıca muhtelif durumlarda, özellikle kritik görev uygulamalarında güvenliği temin etme ihtiyacı duyarlar. Örneğin madencilikte güvenliği sağlamak ve tünel sistemlerinde güvenliği yerinde izlemek için gereken gerçek zamanlı video akışı büyük bant genişliği olmaksızın yapılamaz.

Dörtlü sunum servisler için olan network birleşimleri, özellikle video uygulamaları, düzgün ve hızlı network komünikasyonları için büyük bant genişliğine ihtiyaç duyarlar. Burada bazı bant genişliği açlığına dair uygulama örnekleri sunulmuştur.

IP Kamera İzleme

Yüksek Çözünürlüklü Internet Protokolü İzleme 720 piksel çözünürlüklü kamera kanalı başına 3,5 Mbps bant genişliği çıkışını kapsar. Video izleme endüstrisindeki mevcut trendler analog CCTV sistemlerinden HD IP izleme networklerine artan miktarlarda geçiş olduğunu göstermektedir. Ayrıca analistler(IMS Araştırması) 2015 yılına kadar bütün network kameralarının megapiksel çözünürlük kapasitesiyle piyasaya sürüleceğini rapor etmektedirler.

Güvenlik endüstrisindeki bu değişikliğin onaylanmasına dair Amerikan İç Güvenlik Departmanı (USDHS) dizayn, seçim, video takip sisteminin uygulanması (VSS), en iyi pratikler, bileşenler ve altyapı cihazlarının minimum gereksinimleri ile ilgili bir el kitabı yayınlamıştır. Ayrıca USDHS, HD güvenlik kameralarının uygun olduğu anda kullanılmasını tavsiye etmektedir, HD formatının yüksek renk doğruluğu ve megapiksel altkümesi ile çerçeve oranı standardizasyonu sunduğunu belirtmektedir.

Daha fazla HD IP güvenlik kamerası sisteminin kamu güvenliği için kullanılmasıyla, endüstriyel otomasyon networkleri kesintisiz network iletimi sağlamak amacıyla daha yüksek bant genişliği ihtiyacını karşılamak zorunda kalacaktır. 1080 piksel çözünürlüklü kamera kanalı başına 5 Mbps bant genişliğine kadar çıkışlı Full HD IP güvenlik kameralarının uygunluğunu ve artan popülaritesini desteklemek için, Full HD veya HD IP güvenlik kamerası sistemlerini tatmin edecek daha yüksek bant genişliği ihtiyaçlarının giderilmesi gerekmektedir.

Acil Durum Yanıt Sistemleri

Kişisel güvenliği sağlamak için, örneğin tünel uygulamaları gibi kritik görev sistemleri anormal durumlara yanıt vermek ve önlemek için sıklıkla acil durum yanıt sistemleriyle birleştirilirler. Bunun nedeni bütün risklerin hemen tespit edilmesi ve zamanında belirlenip yatıştırılmasıdır. Bu yanıt sistemlerinde kullanılan cihazlara gerçek zamanlı izleme için IP kameralar, olay alarm sistemleri, yol durumu bildirimleri için muhtelif mesaj işaretleri ve acil tahliye için sağlanan diğer ekipman dahildir. Bu çeşitli komünikasyon cihazları yalnızca büyük miktarda veri üretmezler, ayrıca güvenlik meselelerinin gerçek zamanlı istihbaratını sağlamak için kesintisiz iletime ihtiyaç duyarlar. Sonuç olarak, yüksek bant genişliği omurgalı networkler bu tür kritik güvenlik uygulamaları için önemlidir.

Yolcu Bilgilendirme Eğlendirme Sistemleri

Yolcu bilgilendirme eğlendirme sistemleri yolcuların beklentilerini daha iyi tatmin etmek için evrim geçirmeye devam ediyorlar. Geçmişteki yolcu bilgilendirme eğlendirme sistemleri yalnızca bir sonraki tren istasyonunun adını gösterirken, şimdi daha modern sistemler ilave bilgilendirmeye dahil oldu, örneğin varış noktasına olan mesafe ve zaman, yerel hava durumu ve hatta konuyla ilgili reklamlar gibi.

Bu dönüşüm, lokasyon veri izlerini iletmek, PA sistemi, LED göstergeler ve yolculara mevcut seyahat şartları hakkında sesli ve görsel güncellemeler veren tren kontrol verisi için daha geniş bant genişliğine yönelmektedir.

Yolcular için web girişi de ses ve video içeren multi medya web servisleri nedeniyle daha yüksek bant genişliğine ihtiyaç duyar. Yüzlerce yolcunun internete düzgün bir şekilde girebilmesini temin etmek için network dizaynı yolcuların beklentisine cevap verebilecek yeterli bant genişliğinde olmalıdır.

Elektronik Ücret Toplama

Pek çok ulaştırma otoritesi daha etkili ücret toplamak için akıllı ETC gişeleri inşa etmekte ve yolcular ile sürücüler için otoyol tıkanıklığını minimum düzeyde tutmaya çalışmaktadırlar. ETC gişeleri açık yol kullanımı yaptırarak (ORT) yolcuların ücretlerini gişelerde durmaksızın ödemelerine imkan tanımaktadır. Bir araç ücret toplama alanından geçtiğinde gişelerin üzerinde bulunan sensörler araçta bulunan GPS cihazı veya vericiyi tespit eder ve sonra aracın kimliğini kullanarak sürücünün hesabına borç çıkartır. Uyumsuz bir araç ücretli yola girdiğinde, gişelerin üstüne monte edilmiş olan kameralar ücret toplama işlemi için plakanın görüntüsünü kontrol odasına gönderir.

Ücretli yola her saniye yüksek hızla giren çok sayıda araç varken network gecikmesi kabul edilemez. Sofistike gişe cihazlarından gelen büyük miktarlardaki trafik verisinde, örneğin kameralardan, tarayıcılardan, sensörlerden ve özellikle gişelerin üstündeki çoklu kameralardan gelen yüksek çözünürlüklü görüntülerin iletimi için ETC network omurgası boyunca yüksek bant genişliği iletim hızına ihtiyaç duyulur.

Gerçek Hayat Uygulamaları

Endüstriyel uygulamalardaki bant genişliğine aç sistemler için artan talep ile, operatörler tek bir birleşik network üzerindeki dörtlü sunum servisleri etkin kılan network bant genişliği için entegre bir plan hazırlama ihtiyacı duydular. Önde gelen Ethernet çözüm sağlayıcısı Aşağıdaki uygulamalar yalnızca iki hızlı büyüyen endüstriyel otomasyon sektörlerini açıklamaz HD IP güvenlik kamerası ve acil durum yanıt sistemleri ki bunlar dörtlü sunum servislerinin gelecek korumalı yüksek bant genişlikli omurgalı networklerde uygulanmasına zorlar.

Tren İstasyonu İzlemek İçin Kesintisiz HD IP Güvenlik Kamerası

Yolcu güvenliğinin temini ile kaza veya suç işlendiğinde tesis araştırmaları için, her gün daha fazla sayıda demir yolu operatörü pazardaki mevcudiyeti artan yüksek çözünürlüklü (HD) IP güvenlik kamerası sistemine dönmekteler. Koruyucu bakım için gerçek zamanlı video ile yol kenarı izlemeye ilaveten, yolcu ve personel güvenliğinin temini için pek çok kör noktaya sahip güvenlik zafiyetli giriş ve çıkışları olan tren istasyonları yüksek kaliteli sürekli izleme gerektirir. Son pazar çalışmaları yalnızca artan sayıdaki IP güvenlik kamerası kullanımını göstermez, ayrıca gelecekteki IP güvenlik kamerası sistemleri için mega piksel çözünürlüğün yeni temel gereksinim olmasını tavsiye eder. IP güvenlik kamerası networkleri yayıldıkça ve güvenlik operatörleri HD güvenlik uygulamaları için daha yüksek çözünürlük talep ettikçe, temel bir mesele network tasarımcılarını ve sistem yöneticilerini rahatsız etmektedir: bant genişliği.

Tren İstasyonu HD IP Kamera Sisteminin Gereksinimleri

Genelde, tren istasyonu izleme uygulamaları gerçek zamanlı izlemeyi destekleme ve gelecek referansı için video kaydı nedeniyle HD IP güvenlik kamerası sistemlerine ihtiyaç duyar.

• Koruyucu bakım ve izleme için gerçek zamanlı canlı görüntüleme

Demiryolu varlıklarının durumunun izlenme kapasitesi, görev yerindeki personelin ve gerçek zamanlı olarak yolcu hareketlerinin izlenmesi demiryolu operatörlerinin ciddi kazaları önlemesini sağlar.

Doğru ve uygun zamanlı videoyu göstermek için, video veri trafiği parazit ve tıkanma olmaksızın direk olarak kontrol merkezine gitmelidir.

• Playback görüntüsü ve geçmiş zaman analizi ile kaza araştırma için kayıt sistemi

Video kaydı için aynı varış noktasındaki NVR’lerin (Network Video Recorders) farklı lokasyonlardaki çok sayıdaki farklı güvenlik kamerasından gelen sürekli trafiğin önceden kaydedilen videosunun playback kapasitesinin desteklenmesiyle büyük bir iş üretilmiş olur.

Aynı zamanda, kontrol merkezindeki güvenlik yöneticisi tarafından playback görüntüsü başlatıldığında, NVR’de kayıtlı olan video görüntüleme için ayrılır ki bu network trafik yükünü daha da artırır.

Bu talepleri karşılamak için, demiryolu operatörleri ve sistem entegratörleri kendi networklerini dizayn ederken HD IP güvenlik sistemi verilerinin kesintisiz video akışı için yeterli bant genişliğini nasıl temin edeceklerini değerlendirmeliler.

HD IP Güvenlik Kamerası Sistemlerini Geliştirmenin Zorlukları

HD IP güvenlik kamerası sistemleri standart çözünürlüklü IP sistemlerden çok daha fazla trafik yükü ürettiklerinden, kullanılan toplam kamera sayısı bant genişliği tarafından kısıtlanabilir. Dahası, değişken bant genişliği darbeleri (IP kamera networklerinin diğer yaygın karakteristiği) uyarmaksızın daha fazla bant genişliği tüketebilir. Bu darbelere, kameralar tarafından tespit edilen ve iletilen görüntüler arasındaki filmde önemli bir değişiklik olduğunda trafik yükünde oluşan ani uç nokta neden olur.

Bir HD IP güvenlik kamerası simülasyonu testi bir bant genişliği darbesinin trafik yükünü normal iletimden iki kat daha fazla artırdığını gösterdi. Buna ilaveten, çoklu kameralar aynı anda darbelere rastlayabilirler ve aşırı trafik yoğunluğu üreterek belli bir zaman noktasında uplink/kümeleşme portu için toplam uygun bant genişliğini aşabilirler. Eğer aynı anda çok fazla trafik port uplink’e girerse, yanlış görüntüler veya şekli bozulmuş paket kayıpları ile sonuçlanabilir. Bu, HD IP sistemi networkunun gizli riskidir ve network dizaynında ciddi biçimde ele alınmalıdır.

Simulasyonda, 100 Mbps’li bir uplink port yaklaşık 10 ila 15 adet 3.5 Mbps HD IP kamerayı destekleyebilir. Bununla birlikte, bant genişliği darbeleri durumunda iletimi temin etmek amacıyla her bir 100 Mbps uplink port için yalnızca 1 veya 2 kamera önerilir. Bu nedenle, istikrarlı komünikasyonlar için bir Ethernet switch’in 10 15 kameraya bağlanarak ideal 1 Gbps uplink bağlantı sağlamasına ihtiyaç duyulur.

Başarı Öyküsü: Tren İstasyonlarını İzlemek İçin HD Güvenlik Kamerası Network Yapısı

Asya’daki ulusal bir demiryolu operatörü, başkentte yapımı yeni tamamlanan bir tren istasyonunu izlemek için 200’den fazla kamera ile veri yoğun IP kamera sistemi networku kurmak istedi.

200+ HD IP kameraların tamamı platformu izleme ve girişi izleme amaçlarıyla farklı alanlarda muhtelif guruplara ayrıldı. Her bir gurupta yaklaşık beş adet 10 port DIN rail PoE switch kullanıldı ve her switch 2 port Gigabit kapasitesiyle uplink bağlantılarıyla donatıldı. Her bir DIN rail switch’e bağlanan 8 HD kameraları kapsayan bu konfigürasyon için olan bant genişliği ihtiyacı basit bir hesapla gösterdi ki video trafiğinin yaklaşık 28 Mbps’si üretilmiş olacaktı (3,5 Mbps X 8 kamera). Bunun anlamı, kontrol merkezi ve NVR’nin bulunduğu omurga alanı için, bir 5 switch gurup alanı en az 140 Mbps (28 Mbps X 5 switch) toplam bant genişliğine ihtiyaç duyacaktı. Bant genişliği darbeleri göz önünde bulundurularak, her bir switch’teki iki uplink portunun bant genişliği ve sistem operasyonu gereksinimlerini tatmin etmesi amacıyla Gigabit kapasitesiyle uygulanması önerildi.

Kesintisiz İzleme Networkleri İçin Çözümler

Yüksek bant genişliği network dizaynında temel gereksinimdir. Bu tür bir network inşa ederken dıştan, içe yüksek bant genişliğini destekleyen cihazlara ihtiyaç duyulur:

• Her bir HD IP kamera 100 Mbps’de bir giriş switch’ine bağlanır.
• Her kenar switch’i 720p (1280 x 720) videoyu bir kümelenme switch’ine doğru dağıtır ki bu da trafiği toparlar ve omurga alanına yöneltir.
• Her katman 3 merkez anahtar bütün kümelendirme switch’lerine ve yönetim platformuna bağlanmak için Gigabit ve 10 Gigabit Ethernet bant genişliği sağlar buna NVR (network video recorder) ve endüstriyel network yönetim yazılımı dahildir yüksek performanslı ve güvenilir network bağlantısı ve HD IP görüntüleme ve kayıt temin etmek üzere değerlendirilir.

HD IP güvenlik kamerası sistemlerinin artan popülaritesinin yönlendirmesiyle, akıllı ulaşım sistemlerindeki network bant genişliği ihtiyaçları giderek artmaktadır. 100 Mbps’deki bir switch’e bağlanan CCTV güvenlik kamerası networkündeki her bir HD IP kamera ile, tıkanıklık ve bozulma olmaksızın uygun veri dağıtımını temin etmek için en az 1 Gigabit toplu network bağlantısı gereklidir. Sonuçta, 10 Gigabit çözümleri desteklemek için ihtiyaç duyulan daha fazla bant genişliği bile muhtemelen çok uzak olmayan gelecekte büyük veri uygulamaları için benimsenecektir.

Büyük Bant Genişliği Altyapısı Otoyol Tünel Güvenliğini Garanti Eder

Modern otoyol tünelleri yalnızca sıkıcı dağ geçişlerini içermez. Bu Akıllı Ulaşım Sistemleri (ITS) araç güvenliğini artırmak, operasyonel verimliliği geliştirmek, çevre koruma ve üretkenliğin artırılması için network omurgasında yeni servisler ile altyapı alt sistemlerini kombine eder. Bütün tünel alt sistemlerini başarılı bir şekilde entegre etmek ve yolcuların güvenliğini temin etmek için network güvenilirliği gereksinimleri ve bant genişliği daha ısrarcı hale geldi.

Tünel Güvenliği ve Uygunluğu İçin Gereksinimler

Işıklandırma ve havalandırma gibi temel birimlere ilaveten, ayrıca modern tünel sistemleri dörtlü sunum servislerine kontrol, veri, ses ve HD video’ya ihtiyaç duyarlar yolcuların, ulaşım otoritelerinin ve acil durum yanıt personelinin güvenliğini daha iyi sağlamak ve yolculuğun güvenliği için bu koşullar gereklidir. Sonuçta, otoyol tünel sistemleri çok sayıda alt sistem ile entegre olmak ve her zaman tünel güvenliğini sağlayıp, operasyona yardımcı olan dörtlü sunum servislerinin dağıtmak için bir Ethernet omurgaya güvenir. Bu alt sistem şunları kapsar:

• PLC kontrol alt sistemi farklı tünel birimlerini kontrol eder

Işıklandırma kontrolü

Havalandırma kontrolü

Kimyasal madde ve hava kalitesini izleme

Yangın alarmı kontrolü

• Acil durum dahili haberleşme alt sistemi
• Değişken mesaj işaretleri ve trafik sinyalleri için trafik kontrol alt sistemi
• Trafik izleme ve aşağıdaki olaylar için video olay inceleme:

Duran araçlar

Yanlış yönde giden araçlar

Duman ve yangın

Yayalar

• Kabin ve kontrol merkezine giriş ihlali tespiti sağlamak için giriş kontrol alt sistemi

Tünel Güvenliği Networklerinin Zorlukları

Tünel networklerinde alt sistem bileşenleri ile tünel operatörleri arasındaki kesintisiz komünikasyonun devamlılığından dolayı son derece güvenilir bir altyapı gereklidir. İlk büyük zorluk ağır çalışma koşullarında maksimum çalışabilirlik süresi ve en az bakım için dizayn edilen son derece güvenilir donanımın benimsenmesidir.

İkinci zorluk network bant genişliği planlamasında yatmaktadır. Geçmişte, eğer bir network yalnızca kontrol, veri ve ses bilgisini destekliyorsa 100 Mbps bant genişliği bütün alt sistem komünikasyonlarını desteklemek için yeterliydi. Bununla birlikte, son yıllarda operasyonel verimliliği artırmak için daha ileri video olay tespitine ve trafik izlemedeki gerçek zamanlı videoya olan talepte düzenli büyüme görüldü. Sonuçta, video çözünürlüğü gereksinimleri giderek arttı. Bu nedenle, yüksek çözünürlüklü IP video çözünürlüğü tünel networklerindeki daha yüksek bant genişliğine olan talebi artırmaktadır.

Örneğin 720p çözünürlüklü bir HD IP kamera kabaca bant genişliğinin 3.5 Mbps’sini kullanır. Bir tünel sisteminde, tek bir yönde en az 20 adet HD IP kameranın kullanılması çok yaygındır, bunun anlamı normalde toplam 40 adet HD IP kameranın kullanılmasıdır. Sonuç olarak, bu boyuttaki bir video networku bant genişliğinin en az 140 Mbps’sini (3.5 Mbps X 40 kamera) kullanır. Buna ilaveten, network mimarları bant genişliğinin %10 15’lik marjını kameralardan üretilen ani voltaj yükselmesi için rezerve etmeye ihtiyaç duyarlar. Bu durumda, CCTV networkunu diğer bütün alt sistemlerle birleştirmek için minimum gereksinim 1 Gbps’lik bant genişliği networkudur.

Başarı Öyküsü: Dörtlü Sunum Networkleri Otoyol Tünellerini Daha Emniyetli Hale Getirir

Amerikan ulusal ulaştırma departmanı onlarca yıl gelecek korumalı yeni yapılan teknoloji harikası bir tünelde dörtlü sunum servisleri (kontrol, veri, ses ve video) desteklemek istedi. Yukarıda anılan alt sistemlere ilaveten, tünel sistemine HD CCTV sisteminde 53 adet HD IP kamera dahil edildi. Bu nedenle, network mimarları performans ve güvenilirliği garanti etmek için 1 Gbps bant genişliğinde bir yedek şebekeli omurga network dizayn ettiler. Kontrol merkezi ve bütün alt sistemlerin aralarındaki komünikasyonu garanti etmek için network mimarları gerçek zamanlı verimliliği ve gelecek korumalı performansı temin eden katman 3 routing kapasiteli 10 Gbps bant genişliğinde bir omurga network uyguladılar.

Saydam Dörtlü Sunum Networkler İçin Çözümler

Operatörlerle çalışan dizayn mühendisliği ekibi networkun çalışmama zamanı ihtimalini minimize ederken, network performansını ve güvenilirliğini maksimize edecek anahtar alanlar tanımladılar. Ekipman ve yazılım kritik donanım ve performans gereksinimleriyle karşılaştı ve modern güvenlik sistemleri için komünikasyon omurgasını destekleyecek olanları seçti:

• Yüksek performanslı HD video kodlayıcılar analog CCTV’nin modern bazlı video izleme platformlarına entegre olmasını mümkün kılabilirdi.

• Çoklu 10GB fiber optik borularla masif sertleştirilmiş çekirdek switch’ler günümüzdeki ve gelecekteki gereksinimler için yeterli network bant genişliğini mevcut bulundurmakta kullanılabilirdi.

• Modüler Gigabit network düğümleri ve kabloları, port arızası ve kablo kırılması durumunda bile bütün düğümlere komünikasyonun devamını temin edecek şekilde dizayn edilen yüksek performanslı yedekleme topolojisiyle düzenlenebilirdi.

• Özel network yönetim yazılımı, operatörlerin bütün networkü canlı grafik sunumu şeklinde görüntüleyebileceği şekilde kurulabilirdi ve her hangi bir komünikasyon sorununun yeri hemen tespit edilebilirdi.

Saydam dörtlü sunum servislerine teşekkürler, şimdi trafik operatörleri gerçek zamanlı olarak ısı ve hava kalitesi de dahil olmak üzere mevcut ortam şartlarını gözlemleyebilmekteler. Ayrıca canlı video yayınını izleyebilirler ve olaylara hızlı bir şekilde yanıt verebilirler, tünel boyunca dijital sinyal mesajları gönderebilirler ve hatta otomatik demir bariyerleri indirerek araçların girmesini engelleyebilirler.

Sonuç

Bu iki örnek çalışmada canlandırıldığı gibi, endüstriyel otomasyon sistemleri bant genişliğine aç uygulamaların zorluklarıyla zaten mücadele etmektedirler. Tek bir IP network üzerindeki devamlı network komünikasyonlarının gereksinimlerinden dolayı üretilen büyük miktarlardaki veri yeni uygulamalardaki dörtlü sunum servislerinin desteklenmesindeki ihtiyaçlardan dolayı bant genişliği gereksinimlerini hızlı bir şekilde artırmaktadır. Yakın gelecekte, çeşitli komünikasyon cihazları ve hızla gelişen teknolojiler de endüstriyel otomasyon networkleri arasındaki büyük bant genişliği talebini artıracaktır.

IA / Bilgi Mimarisi; paylaşılan bilgi ortamlarının yapısal tasarımı, organizasyon, etiketleme, arama, web siteleri ve intranet içindeki navigasyon sistemlerinin birleşimi veya kullanılabilirlik ve bulunabilirliğini destekleyen bilgi ürünleri ve deneyimleri şekillendirme sanatı ve bilimidir.