Video gözetleme sistemleri için “bant genişliği” bilgisayar ağlarının en temel öğesidir. Çünkü video gözetleme devasa bant genişliği tüketir ve güvenlik kameralarının bant genişliği yükündeki değişiklikler o kadar önemli ki, video gözetimi için bant genişliğini anlamak çok önemlidir
Bu bölümde ele alacak olduğumuz başlıklar :
- Bant genişliği ölçümü
- Bit vs Byte
- Kilo vs Mega vs Giga
- Bitrate kavramı
- Sıkıştırma ve Bant genişliği
- Kamera başına bant genişliği
- Sabit(Constant) vs Değişken(Variable) Bitrate (CBR, VBR)
- Kamera bant genişliği tüketiminin sürücüleri
- Kamera bant genişliği Pratik örnekler
- Bant genişliği ve Kayıt cihazı yerleşimi
- Ağ bant genişliği kapasitesi
- LAN vs WAN
- Video Gözetleme için Ağın boyutlaması
Bant genişliği Ölçümü:
Bant genişliği genellikle bit olarak ölçülür. (100Kb/s, 1Mb/s, 1000Mb/s gibi)
Bir bit, bant genişliği ve storage’in en temel birimidir.
Bit vs Byte :
8 bit = 1 byte,
Bazıları 40Mbps derken, kimileri de 5 Megabyte/s (MBps) der.İkisi de aynı şeydir. Ancak yanlış anlaşılmalar oluşabilir. Bit ve Byte yazımında tek farklılık Bit küçük b ile Byte BÜYÜK B ile gösterilir.
Video gözetlemede bant genişliği ile ilgili konuşurken, bit kullanılmasını tavsiye ederiz. Ancak server /storage ile ilgili çalışan kişiler byte kullanabilir. Bunu da bilmek gerekmektedir. Ayrıca bu tip durumlarda, doğrulama amacıyla sorularak, net olmayan hususlar netleştirilmelidir. (bit mi demek istediniz byte mı şeklinde )
Kb, Mb, Gb :
Kilo : bin, 300 Kb/s = 300.000 b/s. Düşük çözünürlüklü, düşük kare sayılı kameralar bu değerler içindedir.
Mega : Milyon, 5Mb/s = 5.000.000 b/s.
Giga : Milyar, 3Gb/s = 3.000.000.000b/s. büyük ölçekli projelerde birçok kameradan oluşan sistemlerde karşılaşırız.
Bitrate :
Bitrate , belirli bir süre içinde bir noktadan diğerine taşınan veri miktarının ölçüsüdür.
Bitrate parametrik bir değerdir. Kamera ara yüzünden ya da VMS aracılığıyla ayarlanabilir.
Sıkıştırma ve Bant genişliği :
Genel olarak IP ağ üzerinden gönderilen video gözetleme sıkıştırılmaktadır. Gözetleme kameralar sıkıştırılmamış video (analog ) üretir ancak ağ üzerinde gönderilmeden önce daima sıkıştırılır. Teorik olarak ağ üzerinden sıkıştırılmamış video göndermek mümkündür ancak bir stream için devasa bant genişliği tüketir.
Kamera başına bant Genişliği :
Bant genişliği genellikle kamera başına ölçülmektedir ve her bir kameranın bant genişliği miktarı değişkendir.
Toplam ağda oluşacak yükü hesaplamak oldukça basittir. Her kameranın tükettiği bant genişliği toplanarak, toplam yük bulunur.
Mesela bir ağda çalışan 20 kameranız olsun, bunların 10’u 2Mbps, 5’i 4Mbps, kalan 5’i 3Mbps bant genişliği tüketiyor olsun. Toplam bant genişliği 10*2+5*4+5*3 = 55Mbps
Sabit (Constant) vs Değişken (Variable) vs Maksimum Bitrate :
Ortamda hareket olsun olmasın, zaman içinde saniye bazında sürekli aynı bitrate değerinde, ağda bant genişliği tüketimi oluşturulacak şekilde konfigürasyon yapıldıysa, “sabit bitrate – constant bitrate” olarak adlandırılır.
Ortamdaki hareketliliğe göre bitrate’in değişkenlik gösterdiği, az hareketlilik varsa düşük bitrate, çok hareketlilik varsa yüksek bitrate, az hareketlilik durumunda daha düşük bitrate, yani daha düşük bant genişliği oluşur.
Maksimum bitrate (MBR) : Bir tür VBR’dır. Bitrate değişkenlik gösterir ancak kullanıcının tanımladığı maksimum değerin üstüne çıkmaz.
Kamera bant genişliği tüketiminin sürücüleri :
Video gözetlemede, video 50Kb/s veya daha yüksek değerler 10Mbps olabilir. Burada bu durumu etkileyen çeşitli faktörler bulunur.
Çözünürlük | Herşeyin eşit olduğu durumda, yüksek çözünürlük daha yüksek bant genişliği |
Saniyedeki Kare sayısı (FPS) | Herşey eşit olduğu durumda, yüksek frame, daha yüksek bant genişliği |
Sahne karmaşıklığı | Sahnede çok miktarda hareket (çok sayıda araç ve insan) daha yüksek bant genişliği |
Düşük Işık | Gece yeterli ışık olmaması halinde gürültü oluşur. Gürültüden kaynaklı olarak daha yüksek bant genişliği gerekir. |
Akıllı Kodek | Yeni nesil kodekler ile çok yüksek miktarda bant genişliği düşürülebilmektedir |
Kamera bant genişliği Pratik Örnekler:
Aşağıdaki değerler örnektir ve yapacak olduğunuz uygulamalarda daha farklı çıktılar elde edebilirsiniz.
720P 30FPS Kavşak | 4Mb/s |
1080p 10FPS Konferans odası | 0.5Mb/s |
1080p 30FPS IR açık Kavşak | 5Mb/s |
4K 30FPS Kavşak(intersection) | 7Mb/s |
4K 10FPS gece dış ortam | 24Mb/s |
Bant genişliği ve Kayıt cihazı konumlaması :
- Kameradan (ya da Encoder) -> Kayıt cihazına : video genellikle farklı cihazlarda (kamera, encoder gibi) oluşturulmaktadır sonra kayıt altına alınır. (kamera videoyu oluşturur, DVR/NVR/VMS server onu kaydeder) Aralarında, video aktarılmaya ihtiyaç duyar. Eğer IP ağ üzerinden gidecekse (IP kamera -> NVR /VMS), bant genişliği gerekir.
- Kayıt cihazından -> İstemciye : kayıt cihazı üzerinden (kayıt cihazı encoding cihazı olarak davranır) video yönetim yazılımı tarafından kameraların canlı görüntüleri talep edilir ve izlenir. Bu esnada ağda trafik oluşur. Aynı zamanda geçmişe yönelik kayıt izlemesi esnasında da bir bant genişliği oluşur.
Kamera tipi açısından, IP tabanlı olmayan kameralar (NTSC/PAL analog, Analog HD, HD SDI) tipik olarak bant genişliği tüketmez. Analog kamera ve DVR arasında bir ağ trafiği yoktur. Ancak DVR üzerinden TCP/IP aracılığı ile izleme yapılacaksa, bu durumda ağda bant genişliği tüketilir.
Kayıt cihazının konumlandırması, sahip olduğumuz ağa göre değişkenlik gösterir. Eğer yeterli bant genişliği yoksa ya da stabil bir ağ yoksa, uzak noktalardan merkeze kayıt gibi özellikler yerine, uzak noktalarda konumlandırılan DVR,NVR üzerine kayıtlar yapılır. Hem bant genişliği tüketimi azaltılır, hem de paket kaybı gibi durumlar ortadan kalkar.Eğer belli saatler arasında stabil bir ağ varsa, (örn: mesai saatleri dışında), uzak noktadan merkeze planlanmış yedeklemeler yapılabilir. Yaklaşım tamamen imkan ve koşullara göredir.
LAN vs WAN :
LAN adından da anlaşılacağı üzere local area network yani küçük ölçekli bina, kampüs ağlarını ifade eder. Birden çok bina, kampüsün bağlanmasıyla MAN (metropolitan area network), MAN’lar veya LAN’ların uzak noktalar arasında birarada bağlanması ve iletişim kurmasıyla WAN (wide area network) oluşturulur. WAN genellikle şehirler arası, ülkeler arası, kampüsler arası gibi olabilir.
LAN’da bant genişliği WAN’a göre daha ucuzdur.
Ağ Bant Genişliği Kapasiteleri :
LAN’larda, 3 yaygın ağ bant genişliği kapasiteleri :
- 100Mb/s
- 1000 Mb/s (1 Gig)
- 10.000 Mb/s (10 Gig)
Günümüzde modern ağlarda 100Mb/s ve 1000Mb/s bağlantılar oldukça sıradandır. 100 Mb/s’den daha düşük ağlar bulunabilir bunlar yıllar önce kurulmuş ağlar olabilir. Günümüzde kimse 100 Mb/s altında LAN kurmamaktadır.
WAN’lar LAN’lar gibi benzer ya da daha yüksek bant genişliği ulaştırır. Ancak maliyetler ciddi şekilde daha yüksektir. Çünkü bu ağlar uzak mesafelerde çalışır ve birçok engeli aşarak çalışır.
Simetrik vs Asimetrik Bant Genişliği
Birçok WAN ağı/bağlantısı asimetrik bant genişliğine sahiptir.
Simetrik bant genişliği : up ve down yönü için aynı bant genişliği, link benzer miktar bant genişliğini gönderir, alır.
Asimetrik Bant genişliği : up ve down yönü bant genişlikleri aynı değildir. Özellikle, bant genişliği up , down yönüne göre daha düşüktür.
Video gözetleme için Ağ hesaplamaları:
Izleme unicast yayın tipinde mi olacak,
Unicast yayın tipinde olacakca eş zamanlı kaç noktaya yayın gönderilecek, kayıt cihazı, operatör1 ,operatör 2 vb. Unicast yayın tipinde çalışılacaksa kameranın eş zamanlı unicast yayın sayısı,
Multicast yayın tipinde olacaksa, ağ ekipmanları gerekli protokolleri destekliyor mu ? (IGMP snooping, PIM dense mod, PIM Sparse mod vb. )
Gereksiz broadcast tipi paketleri kesmek için her bir kamera noktasını ayrı vlan’ler altında toplamak, ve L3 bir switch ile inter vlan routing konfigürasyonu yapmak, (vlan’ler arası yönlendirme),
LAN ya da WAN içinde çalışma durumuna göre, WAN ortamında çalışacak cihazlar için noktalar arası yeterli bant genişliği var mı ?
WAN ortamında servis sağlayıcının ağı izlerken, tanımlı bant genişliği üstüne çıkılması durumu senaryoları, kameralarda milisaniye bazında peak’lerden kaynaklı paketlerin drop olabileceği, bu kapsamda traffic shaping özellikli ağ anahtarları,
Ağ anahtarlarının poe özelliği ile cihazların enerji beslemesi yapılacaksa, cihazların bu kapsam da düşünülerek seçilmesi vb.
Birçok soru gündeme gelmektedir.