CCTV μέσω ασύρματων διαύλων

Σε τι σημείο έχει φτάσει η τεχνολογία των ασύρματων CCTV και τι μπορούμε να περιμένουμε στο σύντομο μέλλον; Ποια τα μυστικά υλοποίησης ενός λειτουργικού ασύρματου CCTV;

Ανέκαθεν μία από τις μεγαλύτερες τεχνολογικές προκλήσεις ήταν η μετάδοση της κινούμενης εικόνας. Η εξέλιξη και διάδοση άλλωστε της τηλεόρασης αποτέλεσε ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του 20ου αιώνα. Πρόκειται για μια εφεύρεση που δεν είχαν καταφέρει ούτε οι πιο ευφάνταστοι μελλοντολόγοι του παρελθόντος να περιγράψουν, σε αντίθεση με άλλα επιτεύγματα όπως οι αεροπορικές πτήσεις ή η κατάκτηση του διαστήματος, τα οποία είχαν απεικονισθεί σε πολλά λογοτεχνικά έργα πριν την υλοποίησή τους. Ανεξάρτητα λοιπόν από το σκοπό χρήσης της – είτε αυτός ήταν απλώς ψυχαγωγικός και ενημερωτικός όπως στην περίπτωση της τηλεόρασης είτε για λόγους ασφάλειας, όπως στις εφαρμογές των συστημάτων CCTV – δύο ήταν τα κύρια ζητούμενα: Ο τρόπος μετάδοσης των εικόνων και η ταχύτητα μετάδοσής τους. Όσον αφορά στο πρώτο ζητούμενο, εξαρχής δύο ήταν οι εναλλακτικές προτάσεις: Ενσύρματα ή ασύρματα. Πρόκειται για δύο εντελώς διαφορετικούς τρόπους υλοποίησης, καθένας εκ των οποίων παρουσίαζε τα δικά του πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα.
Εστιάζοντας στις εφαρμογές των συστημάτων CCTV που ασφαλώς και ενδιαφέρουν κυρίως τους αναγνώστες του Security Manager, εξαρχής η επιλογή της ασύρματης διασύνδεσης χρησιμοποιούνταν κυρίως σε εγκαταστάσεις όπου η ενσύρματη προσέγγιση παρουσίαζε υψηλό βαθμό δυσκολίας.
Σε περιπτώσεις δηλαδή όπου δεν υπήρχε τοποθετημένη η απαραίτητη καλωδίωση και οι εργασίες που απαιτούνταν για την εγκατάστασή της ήταν δύσκολο ή και ανέφικτο να
Πραγματοποιηθούν, τότε στρέφονταν προς την επιλογή της ασύρματης διασύνδεσης.

Αναδρομή στο παρελθόν.
Σε αυτό το σημείο υπάρχει μια σύγχυση σχετικά με το χρόνο εμφάνισης των ασύρματων λύσεων για τη σύνδεση των συστημάτων CCTV. Πολλοί, ακόμα και έμπειρα στελέχη του χώρου, θεωρούν ότι οι ασύρματες εφαρμογές είναι πιο πρόσφατες σε σχέση με τις ενσύρματες εκδόσεις των συστημάτων CCTV. Πρόκειται όμως για μια εσφαλμένη αντίληψη, καθώς από την αρχή της εμφάνισης των συστημάτων CCTV χρησιμοποιούνταν και οι δύο προτάσεις, με τη διαφορά φυσικά ότι οι ενσύρματες είχαν πολύ μεγαλύτερο βαθμό διάδοσης σε σχέση με τις ασύρματες που χρησιμοποιούνταν μόνο σε ειδικές περιπτώσεις. Όμως οι παρεξηγήσεις όσον αφορά στα ασύρματα CCTV δεν σταματούσαν στο χρόνο εμφάνισής τους αλλά επεκτείνονταν και στις δυνατότητές τους. Οι περισσότεροι θεωρούσαν ότι οι ενσύρματες υπερτερούσαν στην ταχύτητα της μετάδοσης των δεδομένων. Αλλά ούτε αυτή η εκτίμηση απηχούσε ακριβώς την πραγματικότητα. Τουναντίον, πολλές φορές και ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιούνταν στην ασύρματη διασύνδεση, ήταν οι ασύρματες εφαρμογές πιο γρήγορες. Τις περισσότερες φορές το πρόβλημα εμφανίζονταν στα σημεία όπου το ασύρματο δίκτυο συνδεόταν με το ενσύρματο και εκεί καθώς η ταχύτητα του ενσύρματου ήταν μικρότερη, δημιουργούνταν τα γνωστά σημεία στένωσης στο δίκτυο (bottlenecks) με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται καθυστερήσεις στη μετάδοση των δεδομένων.
Η χρήση λοιπόν των ασύρματων διαύλων για τη μεταφορά δεδομένων βίντεο δεν είναι κάτι νέο. Στις εφαρμογές CCTV χρησιμοποιείται εδώ και αρκετές δεκαετίες – ειδικά σε εφαρμογές υψηλής επικινδυνότητας – ειδικά στο εξωτερικό και κυρίως στις Η.Π.Α. Σε κυβερνητικές εγκαταστάσεις, σε στρατιωτικές βάσεις και σε άλλες κρίσιμες υποδομές (π.χ. πυρηνικά εργοστάσια) εφαρμοζόταν με επιτυχία η ασύρματη διασύνδεση, όταν υπήρχαν προβλήματα που εμπόδιζαν την εγκατάσταση της απαραίτητης καλωδίωσης για τη λειτουργία μιας ενσύρματης εφαρμογής.
Μπορεί λοιπόν να μην ήταν κάτι νέο, αλλά φυσικά σε καμία περίπτωση δεν ήταν και η πρώτη επιλογή. Δεν ήταν όμως και μια καθιερωμένη λύση, μια mainstream πρόταση, καθώς λόγοι όπως το υψηλό κόστος, τα προβλήματα ασφάλειας που υπήρχαν ειδικά στις ασύρματες προτάσεις που απευθύνονταν σε πιο απλές εφαρμογές, αλλά και η δυσπιστία των μεμονωμένων χρηστών, δεν είχαν βοηθήσει στην καθιέρωση των ασύρματων λύσεων.

Το σήμερα.
Τα τελευταία χρόνια όμως, όλα άλλαξαν. Σε αυτό συνέβαλαν δύο στοιχεία που έχουν ένα κοινό μεταξύ τους. Προέρχονται από ένα διαφορετικό χώρο, το χώρο της πληροφορικής. Το ένα στοιχείο ήταν η είσοδος της ψηφιακής τεχνολογίας στο χώρο των CCTV. Οι αναλύσεις των βίντεο αυξήθηκαν, νέοι όροι όπως High Definition και Megapixel ήρθαν στο προσκήνιο, ενώ το πρότυπο IP που χρησιμοποιούνταν για τη δικτύωση των υπολογιστών, άρχισε να χρησιμοποιείται με μεγάλη επιτυχία και στις εφαρμογές CCTV. Ουσιαστικά τα CCTV μετεξελίχθηκαν από τα αναλογικά συστήματα των προηγούμενων δεκαετιών σε δικτυακές εφαρμογές, παρόμοιες σε λειτουργία με τα πληροφοριακά συστήματα με διαφορετικό σκοπό χρήσης. Το δεύτερο στοιχείο ήταν η εμφάνιση και εντυπωσιακή εξέλιξη των δικτύων κινητής τηλεφωνίας, που από ένα απλό μέσο επικοινωνίας μετασχηματίστηκαν σε διαύλους μετάδοσης δεδομένων, με ταχύτητες που προσεγγίζουν εκείνες των ενσύρματων συνδέσεων.
Αυτές οι εξελίξεις αναθεώρησαν το πρίσμα υπό το οποίο αξιολογούσαμε μέχρι εκείνη τη στιγμή τα ασύρματα συστήματα CCTV. Παράλληλα έδωσαν στις κατασκευάστριες εταιρείες όλα εκείνα τα μέσα προκειμένου να παρουσιάσουν ασύρματες εκδόσεις συστημάτων CCTV, στις οποίες είχαν αντιμετωπίσει επιτυχώς τις ΄΄παιδικές ασθένειες΄΄ και τα προβλήματα των προγενέστερων εκδόσεων.
Για να φτάσουμε λοιπόν σήμερα στο σημείο να εξετάζουμε τις προτάσεις των εταιρειών για το ασύρματο CCTV, έπρεπε να διανύσουμε ένα δύσκολο μονοπάτι. Από τα απλά αναλογικά συστήματα με τη χαμηλή ανάλυση, φτάσαμε στις ψηφιακές εφαρμογές των πολλών megapixels. Παράλληλα, εξοικειωθήκαμε με τις ψηφιακές κάμερες και τη δυνατότητα σύνδεσής τους σε ένα IP δίκτυο. Από τη στιγμή που οι εφαρμογές CCTV εντάχθηκαν με απόλυτη επιτυχία στα IP δίκτυα και καθώς η ασύρματη διασύνδεση χρησιμοποιούνταν ευρέως στα IP δίκτυα για τους υπολογιστές, ήταν θέμα χρόνου να παρουσιαστούν λειτουργικές προτάσεις και για τις εφαρμογές CCTV. Παράλληλα η διάδοση των smart phones, η χρήση τους για μεταφορά εικόνας και η βελτίωση της τεχνολογίας μετάδοσης των δεδομένων με την εμφάνιση των δικτύου 3G και την επερχόμενη έλευση των δικτύων 4G, έδωσε μια επιπρόσθετη ώθηση στην εμφάνιση ασύρματων συστημάτων CCTV.

Τρόποι υλοποίησης
Αν και οι δυνατότητες με τις οποίες μπορούμε να υλοποιήσουμε ένα ασύρματο δίκτυο IP είναι απεριόριστες, δύο είναι οι πιο διαδεδομένοι τρόποι. Ο πρώτος τρόπος είναι μέσω ενός δικτύου IP, όπου οι κάμερες κατέχουν μία διεύθυνση IP, όμως η μετάδοση των δεδομένων γίνεται όχι μέσω των καλωδίων UTP αλλά ασύρματα. Ο δεύτερος τρόπος, ο οποίος και χρησιμοποιείται κυρίως όταν έχουμε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ των σημείων που θέλουμε να επιτηρήσουμε, είναι μέσω των δικτύων κινητής τηλεφωνίας. Μια συσκευή smart phone μπορεί να επιτελέσει με μεγάλη επιτυχία το ρόλο ενός control room για το οποίο μέχρι πριν από λίγα χρόνια απαιτούνταν ειδικοί χώροι με εξοπλισμό υψηλού κόστους. Το πιο σημαντικό είναι ότι και οι δύο αυτές εναλλακτικές προτάσεις υλοποιούνται πλέον εύκολα και χωρίς σε καμία περίπτωση το κόστος να είναι απαγορευτικό. Σταδιακά αλλά σταθερά φαίνεται ότι η ισορροπία ανάμεσα στα ενσύρματα και ασύρματα συστήματα CCTV αλλάζει και πλέον συχνά η ασύρματη λύση κερδίζει όταν τίθεται το ερώτημα για το ποια λύση θα επιλεγεί. Δεν είναι λίγες οι φορές που τα ενσύρματα προτιμώνται πλέον μόνο στην περίπτωση νέων εγκαταστάσεων όπου έχει ήδη προβλεφθεί από το στάδιο της μελέτης η εγκατάστασή τους και άρα υπάρχει έτοιμη η απαραίτητη υποδομή. Ποιοι είναι λοιπόν οι κυριότεροι λόγοι που οδηγούν στη διαφαινόμενη επικράτηση των ασύρματων συστημάτων CCTV;

Γιατί ασύρματη τεχνολογία;
Καταρχάς, γιατί ουσιαστικά πολλές φορές είναι ο μόνος τρόπος διασύνδεσης δύο περιοχών ή χώρων που απέχουν σημαντικά μεταξύ τους, είτε βρίσκονται στην ίδια είτε σε διαφορετική γεωγραφική περιοχή.
Σε μια βιομηχανική εγκατάσταση στην οποία υπάρχουν πολλά κτίρια είναι πιο εύκολο να διασυνδεθούν οι κάμερες με τη χρήση της ασύρματης τεχνολογίας, παρά να εγκατασταθεί η απαραίτητη καλωδίωση – είτε αυτή είναι τύπου UTP για τις εφαρμογές των δικτυακών καμερών είτε ομοαξονική, στην περίπτωση των συμβατικών αναλογικών συστημάτων.
Με αυτόν τον τρόπο δεν μειώνονται μόνο οι απαραίτητες οικοδομικές εργασίες, αλλά αποφεύγεται και η έκδοση των διάφορων αδειών που πιθανώς να χρειάζονταν στην περίπτωση τοποθέτησης σταθερής καλωδίωσης. Δηλαδή η κατασκευή μιας υπόγειας όδευσης που θα ένωνε δύο γειτονικά κτίρια που ανήκουν στον ίδιο Οργανισμό αλλά χωρίζονται από ένα δρόμο, δεν είναι μια τόσο απλή υπόθεση, ειδικά όταν αναφερόμαστε στην ελληνική πραγματικότητα. Η ασύρματη διασύνδεση μεταξύ των δύο κτιρίων θα έλυνε αμέσως όλα τα σχετικά προβλήματα και φυσικά θα μπορούσε να ολοκληρωθεί μέσα σε πολύ γρηγορότερο χρονικό διάστημα. Αυτό αποτελεί μόνο ένα από τα παραδείγματα στα οποία μπορεί να γίνει χρήση ασύρματων διαύλων, προκειμένου να παρακαμφθούν πολλά προβλήματα.
Στο εξωτερικό, η χρήση των ασύρματων δικτύων έχει επεκταθεί ακόμα και σε ολόκληρα αστικά κέντρα. Καθώς η χρήση των συστημάτων CCTV – για λόγους ασφάλειας – γίνεται όλο και πιο διαδεδομένη, σε πολλές πόλεις επιλέγεται η λύση της ασύρματης διασύνδεσης. Είναι προφανές ότι σε αυτές τις εφαρμογές η όχληση που θα επιφέρει η ενσύρματη καλωδίωση των καμερών είναι πολύ μεγάλη, με απροσδιόριστο οικονομικό αλλά και κοινωνικό κόστος.
Μια λύση που συχνά ακολουθείται είναι εκείνη ενός υβριδικού συστήματος. Δηλαδή οι κάμερες συνδέονται ασύρματα με ένα κεντρικό σημείο και από εκεί ξεκινούν καλώδια που μεταφέρουν το σήμα στο τελικό Κέντρο Ελέγχου. Αυτή η λύση πλεονεκτεί, διότι συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των δύο προτάσεων χωρίς τα μειονεκτήματά τους.

Προσωρινές εγκαταστάσεις
Πολύ χρήσιμα είναι τα συστήματα CCTV σε χώρους προσωρινής φύσης, όπως τα κατασκευαστικά εργοτάξια. Στους χώρους αυτούς υπάρχουν πολύτιμα υλικά, εργαλεία, εξοπλισμός, τα οποία χρήζουν φύλαξης. Είναι προφανές ότι για λόγους κόστους αλλά και για τεχνικούς λόγους, σε αυτούς τους χώρους δεν μπορεί να αναπτυχθεί ένα μόνιμο σύστημα CCTV. Δεν υπάρχουν ακόμα σταθερά δομικά στοιχεία, γίνονται συνέχεια αλλαγές, ενώ πραγματοποιούνται εργασίες που μπορούν να καταστρέψουν τα καλώδια. Όμως το ζητούμενο της επιτήρησης αυτών των χώρων παραμένει. Δεν είναι μόνο λόγοι προστασίας των υλικών και του εξοπλισμού, αλλά και προστασίας των εργαζομένων. Με ένα σύστημα CCTV οι επιβλέποντες μηχανικοί θα μπορούν να βλέπουν αμέσως ποιοι παραβαίνουν τους κανόνες ασφαλείας της εργασίας και θα μπορούν να προχωρούν στις απαραίτητες συστάσεις. Για να επιτευχθούν όλα αυτά όμως, χρειάζεται ένα σύστημα CCTV – και προφανώς μόνο η ασύρματη διασύνδεση εξυπηρετεί τις προδιαγραφές της συγκεκριμένης εφαρμογής. Επιπλέον, η χρήση των ασύρματων τεχνολογιών διασύνδεσης επιτρέπει την κλιμακωτή διαμόρφωση του συστήματος CCTV. Τι εννοούμε με αυτόν τον όρο; Ότι όταν ολοκληρώνονται οι εργασίες σε ένα σημείο, μπορεί να απεγκαθίσταται το CCTV και να τοποθετείται πολύ γρήγορα σε άλλο σημείο του έργου. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται μεγαλύτερη οικονομία, καθώς χρησιμοποιείται μικρότερος αριθμός καμερών από ό,τι αν έπρεπε να καλυφθεί ταυτόχρονα όλο το έργο.

Τεχνολογικά μυστικά
Ειδικά στις ασύρματες εφαρμογές που θέλουμε να καλύπτουν μεγάλους σχετικά χώρους, θα πρέπει να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή σε έναν τεχνικό όρο που ακούγεται όλο και πιο συχνά. Τη δυνατότητα ζεύξης με οπτική επαφή, γνωστή και ως line of sight. Πολύ συχνά όσοι συζητούν για τις δυνατότητες ασύρματης διασύνδεσης, αναφέρονται σε αυτόν τον όρο (line of sight). Όπως ακούγεται αυτή η φράση, μπορεί να οδηγήσει σε κάποια παρερμηνεία της πραγματικής της ερμηνείας και πώς αυτή υλοποιείται στην πράξη. Αυτό διότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ταξιδεύουν μεταξύ δύο σημείων, δεν ακολουθούν την ευθεία της οπτικής επαφής μεταξύ των δύο σημείων. Ακολουθούν το γνωστό κυματοειδή σχηματισμό (παρόμοιο περίπου με εκείνον που γίνεται σε μια ήρεμη επιφάνεια νερού όταν πέσει μια μικρή πέτρα). Οπότε, αντί για μια ευθεία μεταξύ των δύο σημείων θα πρέπει να φανταστούμε μια έλλειψη, μέσω της οποίας ενώνονται τα δύο σημεία και μεταβιβάζονται οι πληροφορίες. Είναι πιθανόν ακόμα και αν υπάρχει οπτική επαφή να μην επιτυγχάνεται η σύνδεση μεταξύ των δύο σημείων. Αυτή η έλλειψη που περιγράψαμε προηγουμένως, ονομάζεται ζώνη του Fresnel (Fresnel zone), από τον Αυγουστίνο Φρέσνελ. Η ζώνη του Φρέσνελ είναι τρισδιάστατη και ως εκ τούτου θα πρέπει να γίνεται έλεγχος για πιθανά εμπόδια, τόσο κατά μήκος της όδευσης όσο και δεξιά ή αριστερά της. Η ακτίνα της ζώνης Φρέσνελ – όπως άλλωστε σε κάθε έλλειψη – είναι μεγαλύτερη στο μέσο της μετάδοσης. Οπότε αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό του ασύρματου δικτύου. Σε ακόμα μεγαλύτερες αποστάσεις θα πρέπει να συνυπολογίζεται ακόμα και η καμπυλότητα της γης. Όλα αυτά τα στοιχεία είναι απαραίτητο να τα γνωρίζουν οι μελετητές και εκ τούτου πριν το σχεδιασμό του συστήματος οφείλουν να κάνουν μια όσο το δυνατό λεπτομερή αποτύπωση του χώρου. Επίσης, πριν την τελική παράδοση θα πρέπει να γίνονται ολοκληρωμένοι και επαναλαμβανόμενοι έλεγχοι μέχρι να πιστοποιηθεί η επιτυχής λειτουργία του συστήματος.

Χωρητικότητα και εφεδρεία
Όπως σε όλα τα δίκτυα – γιατί πλέον με την χρήση της τεχνολογίας IP και τα συστήματα CCTV είναι ουσιαστικά υπολογιστικά δίκτυα – είναι σημαντικό κατά το στάδιο της μελέτης να υπολογίζουμε προσεκτικά δύο παραμέτρους. Η πρώτη έχει να κάνει με τη χωρητικότητα του δικτύου, το bandwidth. Για να υπολογιστεί τι χωρητικότητα θα χρειαστεί, οφείλουμε αρχικά να δούμε τι δεδομένα θα χρειαστεί να μεταφέρουμε. Επειδή όπως είναι γνωστό, τα βίντεο είναι ψηφιακά αρχεία μεγάλου μεγέθους, δεν θα πρέπει να κάνουμε συμβιβασμούς στο θέμα της χωρητικότητας και παράλληλα οφείλουμε να διερευνήσουμε πώς θα μπορέσουμε να φιλτράρουμε τον τεράστιο όγκο των δεδομένων, ώστε να μεταφέρονται μόνο εκείνα που μπορούν να θεωρηθούν κρίσιμα. Σε αυτό μπορεί να συμβάλλει πολύ η τεχνολογία video analytics, οι νέες έξυπνες κάμερες αλλά και το σύστημα συναγερμού με τους εγκατεστημένους ανιχνευτές του. Εκείνο που δεν θα πρέπει να μας προβληματίζει, είναι εάν η ασύρματη φύση του δικτύου λειτουργεί αρνητικά όσον αφορά στο μέγεθος του επιδιωκόμενου bandwidth. Η τεχνολογία επιτρέπει την απρόσκοπτη μετάδοση των δεδομένων, αρκεί να έχει γίνει σωστός σχεδιασμός. Ακόμα και σε περιπτώσεις όπου επιλέγουμε να εγκαταστήσουμε ένα σύστημα CCTV δικτυακών καμερών και δεν θέλουμε να υπερφορτώσουμε το υφιστάμενο δίκτυο του Οργανισμού, μπορούμε να επιλέξουμε τη χρήση της ασύρματης διασύνδεσης.
¶λλο ένα θέμα είναι εκείνο της εφεδρείας. Αλλά και πάλι τα ασύρματα δίκτυα δεν υστερούν σε σχέση με τα ενσύρματα (μάλλον με τις νέες τοπολογίες σύνδεσης πλεονεκτούν και εδώ), καθώς η χρήση των repeaters αλλά και των τοπολογιών πλέγματος (mesh network) στις οποίες κάθε συσκευή αντιμετωπίζεται ως αναμεταδότης, μπορεί να δώσει ένα πολύ μεγάλο βαθμό redundancy. Αν μία διαδρομή για κάποιο λόγο καταρρεύσει, τότε το ψηφιακό σήμα θα βρει αυτόματα μια εναλλακτική όδευση. Για ακόμα μεγαλύτερο βαθμό redundancy μπορεί εναλλακτικά να υπάρχει και μια καλωδιακή όδευση σε περίπτωση υβριδικού συστήματος.

Το μέλλον τους ανήκει !
Τα ασύρματα CCTV μπορεί ακόμα να χρησιμοποιούνται ως μια πολύ σοβαρή εναλλακτική πρόταση στην περίπτωση που δεν μπορεί να αναπτυχθεί ένα ενσύρματο σύστημα. Ήδη έχουν κερδίσει μια πρώτη μάχη, καθώς μέχρι πριν λίγα χρόνια δεν θεωρούνταν καν ως μια αξιόπιστη πρόταση – τουλάχιστον στο χώρο των απλών εμπορικών εφαρμογών. Ίσως χρειαστεί να περάσουν ακόμα λίγα χρόνια μέχρι να αποκτήσουν και την πρωτοκαθεδρία στην αγορά των συστημάτων CCTV, καθώς η ωρίμανση της τεχνολογίας θα επιτρέπει στους χρήστες να αντιληφθούν όλα τα πλεονεκτήματα που τα συνοδεύουν.

Του Αριστοτέλη Λυμπερόπουλου