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Videoüberwachung über Ethernet-Netzwerke

Videoüberwachung

Videoüberwachungssysteme gibt es seit ca. 25 Jahren. Die zunächst rein analog angelegten Systeme weichen zunehmend digitalen Nachfolgern. Heutige Systeme sind den frühen analogen Überwachungskameras, die an einen Videorecorder angeschlossen wurden, weit überlegen. 

Sie basieren auf Netzwerkkameras und PC-Servern, die Videostreams in einem volldigitalen System aufzeichnen. Allerdings gibt es zwischen den vollanalogen und volldigitalen Systemen verschiedene teildigitale Lösungen. Sie enthalten eine Reihe digitaler Komponenten, sind aber nicht durchgängig digitalisiert.

Die Video-Überwachungsbranche bietet heute ein breites Sortiment an Systemen und Geräten zur Überwachung und für die Sicherheit von Personen und Eigentum an. Bei der Wahl eines geeigneten Systems ist es sinnvoll, die verfügbaren Technologien im Hinblick auf das gewünschte Anwendungsgebiet und die Anforderungen (Kosteneffizienz, Skalierbarkeit, Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität) zu vergleichen.

Was ist Videoüberwachung über IP-Netzwerk?Schema eines Videonetzwerkes

Netzwerk-Video, oft auch als IP-Überwachung für bestimmte Anwendungsgebiete bei der Sicherheits- und Fernüberwachung betrachtet, gibt den Benutzern die Möglichkeit, Video über ein IP-Netzwerk (LAN/WAN/Internet) zu überwachen und aufzuzeichnen.

Anders als bei analogen Systemen, die eine spezielle Punkt-zu-Punkt-Verkabelung erfordern, dient beim Netzwerk-Video das Netzwerk als Daten-Transportmittel. Der Begriff Netzwerk-Video bezieht sich sowohl auf Video- als auch auf Audioquellen, die über das System verfügbar sind.

Bei Netzwerk-Video-Anwendungen werden digitale Datenströme über ein kabelgebundenes oder kabelloses IP-Netzwerk an einen beliebigen Standort geleitet. Daher kann die Videoüberwachung und -Aufzeichnung überall im Netzwerk durchgeführt werden. Netzwerk-Video eignet sich für fast jede Situation (siehe unten Vergleich zwischen Netzwerk- und Analog-Videotechnologie).

In der Praxis wird es in erster Linie für zwei Bereiche eingesetzt

  • Sicherheitsüberwachung: Dank ihrer großen Funktionsmöglichkeiten ist die Netzwerk-Videotechnik ein ideales Hilfsmittel für die Sicherheitsbranche. Die Flexibilität der Digitaltechnik verbessert die Möglichkeiten zum Schutz von Personen und Eigentum erheblich.
  • Fernüberwachung: Mit Netzwerk-Video können Informationen an allen Schlüsselpunkten des Einsatzbereichs gesammelt und angezeigt werden. Dadurch eignet sich diese Technik ideal zur lokalen und fernen Überwachung von Geräten, Personen und Standorten. Eingesetzt wird Netzwerk-Video zum Beispiel im Verkehrswesen und bei der Überwachung von Fertigungsstraßen oder von mehreren Handelsfilialen.

Die wichtigsten vertikalen Märkte, auf denen Netzwerk-Videosysteme erfolgreich installiert wurden, sind

  • Bildungswesen
    Sicherheits- und Fernüberwachung von Spielbereichen, Korridoren und Klassenzimmern sowie die Sicherheitsüberwachung der Gebäude.
  • Verkehrswesen,
    Fernüberwachung von Bahnhöfen und Gleisen, Autobahnen, Fernstraßen und Flughäfen.
  • Bankwesen
    Traditionelle Sicherheitsanwendungen für Bankzentralen, Zweigstellen und Geldautomaten.
  • Regierungswesen
    Für Überwachungseinsätze und zur Erhöhung der öffentlichen Sicherheit.
  • Einzelhandel
    Zur Sicherheits- und Fernüberwachung: das Sicherheitsmanagement von Geschäften wird vereinfacht und verbessert.
    Industrie
  • Überwachung von Fertigungsprozessen, Logistiksystemen, Lager- und Bestandskontrolle.

Was ist ein Videoserver?

VideoserverVideoserver ermöglichen den Umstieg auf ein Netzwerk-Videosystem, ohne dass der Anwender seine vorhandene, analoge Ausrüstung aufgeben muss. Sie verschafft den analogen Geräten neue Funktionen und macht dezidierte Komponenten wie Koaxialkabel, Monitore und Videorecorder überflüssig. 

Die Videorecorder werden nicht mehr benötigt, weil die Aufzeichnung mit PC-Standard- Servern bewerkstelligt werden kann.

Videoserver verfügen meist über ein bis vier Analogschnittstellen zum Anschließen von Analog-Kameras sowie über eine Ethernet-Schnittstelle für die Anbindung an das Netzwerk. Ebenso wie Netzwerkkameras verfügen sie über einen integrierten Webserver, einen Komprimierungschip und ein Betriebssystem, damit eingehende Analogdaten digitalisiert, übertragen und über das Computernetzwerk aufgezeichnet werden können, so dass sie leichter abgerufen und angezeigt werden können.

Neben dem Video-Eingang bieten Videoserver weitere Daten- und Anschlusstypen: digitale Ein- und Ausgangsdaten, Audiodaten sowie serielle Schnittstellen für serielle Daten oder zur PTZ-Kamerasteuerung. Der gesamte Datenaustausch mit dem Netzwerk wird dabei über dieselbe Netzwerkschnittstelle geleitet. Videoserver können auch mit unterschiedlichsten Spezialkameras wie hochempfindlichen Schwarzweiß-Kameras, Minikameras oder Mikroskop-Kameras verbunden werden.


Was genau ist eine Netzwerkkamera?

Grundig NetzwerkkameraNetzwerkkameras lassen sich als Kombination aus Kamera und Computer beschreiben. Sie erfassen und übertragen Live-Bilder direkt über ein IP-Netzwerk und ermöglichen es befugten Benutzern, Video über eine IP-basierte Standard-Netzwerk-Infrastruktur lokal oder entfernt anzuzeigen, zu speichern und zu verwalten.

Netzwerkkameras verfügen über eine eigene IP-Adresse. Sie werden an das Netzwerk angeschlossen und verfügen über einen integrierten Webserver, FTP-Server, E-Mail-Client, Alarm-Management und Programmfunktionen. Netzwerkkameras müssen nicht an einen PC angeschlossen werden. 

Sie arbeiten unabhängig und können an jeder kompatiblen IP-Schnittstelle mit dem Netzwerk verbunden werden. Davon unterschieden werden müssen Webkameras: Letztere müssen über USB oder IEEE1394 an einen PC angeschlossen werden, der ihre Daten weiterverarbeitet.

Neben Video bieten Netzwerkkameras weitere Funktionen und können verschiedene Datentypen über dieselbe Netzwerk-Anbindung transportieren, zum Beispiel Ein- und Ausgangsdaten, Audio, serielle Daten (über serielle Schnittstellen) oder PTZ-Daten zur Kamerasteuerung.


Was ist ONVIF

Ein großes Problem netzwerkgestützter Videosysteme liegt in der Inkompatibilität der einzelnen Komponenten. Anders als in der Analogtechnik können bei Videonetzwerken unterschiedliche Fabrikate nicht so einfach miteinander verbunden werden. Ständig müssen aufwendige Schnittstellenanpassungen vorgenommen werden.

Dies war der Grund, warum im Jahr 2008 sich mehrere namenhafte Hersteller zusammensetzten und einen Standard definierten - ONVIF 

Onvif LogoONVIF (Open Network Video Interface Forum) ist ein offenes Industrieforum, das zur Entwicklung eines übergeordneten Schnittstellenstandards für physische IP-basierte Sicherheitsprodukte dient. Die  Mehrheit der weltweit größten Hersteller von IP-Videoprodukten unterstützt diesen Standard inzwischen, so dass die Interoperabilität physischer IP-basierter Sicherheitsprodukte unabhängig vom Hersteller erreicht wird. 

Auf dem Markt sind zahlreiche ONVIF-konforme Produkte erhältlich, sodass Systemintegratoren und Endbenutzer problemlos ein Netzwerkvideosystem mit Geräten von verschiedenen Herstellern entwerfen und implementieren können.

Die Produktpalette von ONVIF umfasst sowohl Netzwerkvideoprodukte als auch physische Zugangskontrollsysteme. 

Die Eckpfeiler der Organisation sind:

  • Standardisierung der Kommunikation zwischen physischen IP-basierten Sicherheitsgeräten
  • Interoperabilität zwischen physischen IP-basierten Sicherheitsprodukten, unabhängig vom Hersteller
  • Offen für alle Unternehmen und Organisationen 

Vergleich zwischen Netzwerk- und Analog-Videotechnologie

Die pauschale Aussage, dass „ neue“ digitale (lP-)Technologien per se besser sind als „alte“ analoge Technologien, ist nicht korrekt. Beide Technologien haben ihre Vor- bzw. Nachteile, die je nach Anwendung bzw. Einsatz der Video-Überwachung differenziert analysiert werden sollten.

Vorteile der Digitaltechnik

  • Produktspezifisch können höhere Auflösungen möglich sein, wodurch sich Details besser erkennen lassen
  • Digitale Bildausschnittsvergrößerungen sind bei Megapixel-Kameras möglich
  • In der Regel sind IP-Kameras durch Browser- oder Softwarezugriff installationsfreundlicher zu parametrieren
  • Bei Volldigital-Systemen kann jederzeit eine nachträgliche System-Erweiterung der Kameras als auch pro einzelner Kamera vorgenommen werden
  • Weniger externe Störeinflüsse auf (Video- und Steuer-)Leitungen durch digitale Signal-Übertragung
  • Bei kleinen Systemen kann nach vorheriger Prüfung das vorhandene Netzwerk genutzt werden, ohne dass es zu störenden Performance-Einbußen bei der Bedienung der im Netzwerk genutzten Hard- und Software kommt
  • Live- bzw. Archivbilder stehen allen zugriffsberechtigten Nutzern über das Netzwerk auf ihren Standard-Rechnern zur Verfügung
  • Bei Volldigital-Systemen ist die Speicherkapazität für Video allein abhängig von der Festplattengröße der jeweiligen Server  
Nachteile der Digitaltechnik

  • Bildraten von Megapixel-Kameras, die in der jeweils höchsten Auflösung Bilder übertragen und speichern sollen, sind aufgrund der deutlich höheren Datenmenge meistens nicht in Echtzeit möglich
  • IP-Kameras verschiedener Hersteller sind untereinander nicht kompatibel. Daher ist ein herstellerübergreifender Austausch zentraler Technik-Komponenten (z. B. HDVR, NVR) oder der Video-Managementsoftware nach bspw. zwei Jahren deutlich problematischer als bei analogen Kameras, die mit dem genormten (und daher kompatiblen) PAL-Signal arbeiten
  • Aufgrund der fehlenden Kompatibilität müssen einzelne IP-Kameras in herstellerübergreifende Hard- und/oder Software-Plattformen integriert werden. Bei der Integration kommt es systemkonstruktiv häufig zu Funktionseinschränkungen, da nicht immer alle technischen Features der IP-Kamera in diese Plattformen übernommen werden (können)
  • Speziell bei Bewegtbild-Kompressionsverfahren (z. B. H26x, MPEG-2, MPEG-4) kommt es sehr häufig zu erheblichen Latenzzeiten bei der Bedienung von Schwenk/Neige-Köpfen und High-Speed-Domen
  • Datenschutz-Aufwendungen sind speziell bei der Nutzung vorhandener Netzwerke und Rechner deutlich höher als bei der konventionellen analogen Technik
  • Neben den videotechnischen Parametrierungen ist ein administrativer Zusatzaufwand für die netzwerkspezifische Parametrierung von Routern, Switches, Repeatern, Servern etc. zu kalkulieren.

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