ارزيابی نرم افزار مديريت هوشمند تصاوير ويدئويی Genetec Omnicast – بخش اول

نرم افزار مديريت تصاوير ويدئويی Omnicast يکی از قدرتمند ترين نرم افزارهای صنعتی است که تا کنون به صنعت CCTV معرفی شده است. اين نرم افزار توسط شرکت Genetec که يکی از شرکت های پيشرو در صنعت نرم افزارهای صنعتی مبتنی بر IP است توليد شده است .با استفاده از اين نرم افزار به راحتی می توان دوربين های جديدی در هر جای شبکه که باشد به سيستم اضافه نمود و تعداد اين دوربين ها می تواند تا ۵۰۰۰۰ دوربين در يک سيستم نيز باشد. حتی می توان با کمک قابليت Federation دوربين های سيستم های ديگر را نيز مشاهده نمود. اين نرم افزار دارای سيستم قوی پشتيان است که امکان قطعی سيستم نظارت تصويری را به صفر می رساند. حتی وقتی يکی از سرورهايی که دوربين خاصی را کنترل می کند به صورت کلی از کار بيافتد با استفاده از قابليت Failover Archiver بدون آنکه هيچ قطعی در سيستم توسط کاربر احساس شود دوربين توسط سرور پشتيبان کنترل شده و تمامی تصاوير ضبط شده بدون حتی يک ميلی ثانيه قطعی در سرور اصلی قابل استفاده می باشند. در اين نرم افزار استفاده از سخت افزار خاص تحميل نشده و با وجود معماری باز نرم افزاری محدوده وسيعی از دوربين های روز دنيا در اين سيستم قابل استفاده می باشند.

مقدمه
دوربين های نظارت تصويری يا همان (Television Circuit Closed) CCTV ها يکی از بهترين راه های نظارت ميدانی است و سال ها است که در اکثر مراکز صنعتی ، فرودگاه ها ، فروشگاه ها ، کنترل ترافيک ، بانک ها و سازمان های دولتی و خصوصی استفاده می شوند و اغلب جهت نظارت سازمان ها به کار گرفته می شوند. اگر چه هنوز خيلی از اين مراکز از (Recorder Video Digital) DVR به دليل هزينه پايين آن استفاده می کنند چند سالی است که استفاده از فناوری IP Over Video و انتقال تصاوير از طريق بستر شبکه به سرعت در حال افزايش می باشد. اگر چه راه اندازی سيستم های نظارت تصويری مبتنی بر شبکه نياز به بستر مطمئن شبکه ای دارد ولی وجود نرم افزارهای مديريت نظارت تصويری قدرتمند می تواند در موفقيت اجرای پروژه های IP Over Video بسيار موثر است. اين مقاله با بررسی تفاوت های انتقال تصاوير به صورت آنالوگ و ديجيتال و نيازهای شبکه ای بستر پروژه های انتقال تصاوير ويدئويی يکی از نرم افزارهای قدرتمند مديريت تصاوير ويدئويی به نام Omnicast را مورد ارزيابی قرار داده و با بررسی معماری و قابليت های اين نرم افزار صنعتی و محيط کاربری آن اين نرم افزار را با نرم افزارهای مطرح ديگر در اين عرصه مقايسه می کند.

آنالوگ يا ديجيتال

پس از سالها استفاده از فناوری (Recording Cassette Video)VCR در سيستم های CCTV که در سال ۱۹۷۲ معرفی گرديد به دليل مشکلاتی که در نگهداری و استفاده از آن فناوری وجود داشت در سال ۱۹۹۹ 3 فناوری DVR با معرفی دو محصول TiVo و ReplayTV انقلاب عظيمی در صنعت دوربين های نظارتی به وجود آورد و می توان گفت قسمت زيادی از مشکلات فناوری VCR را مرتفع کرد. ديگر نيازی به تعداد زياد نوارهای ويدئوی نبود و جستجو در فيلم های ضبط شده به آسانی انجام می گرفت. ولی فناوری در اينجا نيز متوقف نشد و پس از چندی فناوری (Recorder Video Network )NVR به عنوان نسل سوم اين سيستم ها و جايگزين مناسب DVR معرفی گرديد. NVR در حقيقت پروتوکل اينترنتی است که در شبکه قرار دارد و می توان گفت فناوريی است مبتنی بر IP ، از اين روست که می توان اين فناوری را IP Over Video نيز ناميد. در اين فناوری تصاوير از طريق شبکه LAN به سهولت مديريت می شوند و در واقع کار مهمی که فناوری NVR در واقع انجام می دهد اين است که به صورت همزمان عمليات رکورد تصاوير و دسترسی از راه دور به Stream ويدئو را از دوربين فراهم می سازد (البته دوربين های تحت شبکه IP يا Encoder ها) البته قابليت های ديگری مانند تشخيص Motion های (Processing Image)تصاوير و حرکت دوربين ها را نيز انجام می دهد. اگر چه در رکورد و نمايش تصاوير کار NVR و DVR شبيه به يکديگر است اما NVR سيستمی است کاملا ديجيتال چرا که تصاوير ديجيتال و Stream های ويدئويی را از طريق شبکه انتقال داده و فرمت ذخيره تصاوير را به صورت کاملا ديجيتال انجام می دهد ولی DVR يک سيستم دو کاره است که می تواند تصاوير دوربين ها را به صورت آنالوگ انتقال دهد. اگر چه اغلب DVR ها واسط های شبکه ای برای اتصال به شبکه نيز دارند ولی بر خلاف سيستم های NVR هيچگونه مديريتی بر روی تصاوير نمی توان انجام دهند. به صورت کلی سيستم های مبتنی بر IP و NVR نسبت به سيستم های آنالوگ مزايای بی شماری دارند که از آن جمله می توان به قابليت دسترسی بالا ، امکان نصب آسان تر ، کاهش هزينه های ذخيره سازی ، قابليت اتکای بالا و سازگاری از لحاظ وسعت و اندازه و کيفيت تصاوير ويدئوی (4-MPEG) نام برد. همچنين معايبی همچون کاهش کيفيت تصاوير دوربين ها زمانی که چند کاربر به صورت همزمان تصاوير را روئيت می کنند ، توسعه پذيری کم ، رفع اشکال دشوار و وابستگی زياد اين سيستم ها به محصولات سخت افزارها خاص استفاده از سيستم های آنالوگ نظارت تصويری را مشکل کرده و سازمان ها را بر آن می دارد که از سيستم های NVR استفاده کنند. شکل ۱ نمونه ای از معماری سيستم های آنالوگ CCTV را نشان می دهد همانگونه که در اين شکل مشاهده می شود مديريتی جامع نمی توان بر روی تصاوير دوربين ها انجام داد. از طرف ديگر فناوری NVR به سخت افزار خاصی وابسته نمی باشد ، توسعه سيستم به راحتی و تنها با اضافه نمودن دوربين ها امکان پذير است ، قابليت دسترسی پذيری و اطمينان بالاتری دارند و مديريت سيستم ها از راه 4 دور انجام می پذيريد. از اين رو است که اغلب سازمان های بزرگ از اين سيستم ها در نظارت تصويری مجموعه خود استفاده می کنند.

انتقال ويدئو تحت شبکه

سيستم های NVR نيازمند بستر شبکه ای متفاوتی می باشند و تنها صرف داشتن شبکه LAN ساده نمی توان اين سيستم ها را با قابليت های کامل راه اندازی کرد و نياز به شبکه های LAN ی است که دارای قابليت IP Multicast باشند. فناوری Multicasting در واقع ارسال پکت های اطلاعات از يک منبع به چندين درخواست کننده بر روی بستر IP است . در اين فناوری پکت تنها يک بار برای تمامی درخواست کنندگان ارسال می شود و نود های شبکه موظف به انتقال پکت ها به درخواست کنندگان می باشند. يکی از معروفترين و ابتدائی ترين پروتوکل هايی که از آدرس دهی Multicast استفاده می کند UDP است که پروتوکلی نامطمئن می باشد و هر اتفاقی ممکن است برای پکت ارسالی اتفاق بيفتد ( چون هيچ پيغامی از سوی گيرندگان پکت اطلاعاتی مبنی بر دريافت يا عدم دريافت اطلاعات دريافت نمی شود ). از اين رو است که استفاده از پروتوکل هايی مانند (Multicast General Pragmatic ) PGM برای مطمئن شدن از دريافت اطلاعات توسط دريافت کنندگان نيز در Multicast IP پيشنهاد می شود. اصولا Multicast IP مبتنی بر سه مفهوم می باشد: گروه آدرس های Multicast ، درخت تقسيم Multicast و درخت دريافت کنندگان. گروه آدرس های Multicast توسط سورس ها و دريافت کنندگان پکت برای ارسال و دريافت محتويی استفاده می شود. سورس ها از اين گروه ها برای پيدا کردن آدرس دريافت کنندگان پکت اطلاعات استفاده می کنند و دريافت کنندگان از اين گروه ها برای آگاه کردن شبکه از اينکه به اين اطلاعات علاقه مند يا Interest هستند استفاده می کنند. مثلا اگر اطلاعاتی به گروهی مانند 1.1.1.240 تعلق دارد ، سورس اطلاعات را به آن گروه ارسال می کند. دريافت کنندگان آن اطلاعات نيز شبکه را از اينکه به دريافت اطلاعات از آن گروه علاقه مند هستند آگاه می کنند. سپس دريافت کننده به گروه 1.1.1.240 متصل می شود. اين پروتوکل را در شبکه Internet ) IGMP (Protocol Management Group می نامند. زمانی که دريافت کنندگان به آن گروه Multicast IP متصل شدند ( يا به اصطلاح عضويت گروه درآمدند) ، درخت تقسيم Multicast برای گروه 1.1.1.240 ساخته می شود. اين کار توسط پروتوکلی همانند )PIM (Multicast Independent Protocol در شبکه انجام می پذيرد.

نرم افزار Omnicast

ارزيابی نرم افزار مديريت هوشمند تصاوير ويدئويی Genetec Omnicast - بخش اول

نرم افزار Omnicast را می توان از زمره نرم افزارهای صنعتی نظارت تصويری مبتنی بر IP ناميد که مديريت اطلاعات و تصاوير را در شبکه های LAN انجام می دهند و می توان اين سيستم را به صورت حقيقی 5 نمونه ای از فناوری NVR نام برد. همانگونه که در شکل ۲ مشاهده می کنيد معماری اين نرم افزار معماری غير متمرکز است و اجزای سيستم هر جای شبکه می توانند به سيستم متصل شوند. اين نرم افزار بر روی سرورهايی نصب می شود که می توانند در هر سايتی از شبکه مستقر باشند. به صورت کلی اين نرم افزار معماری بازی دارد که می تواند در اطمينان پذيری بالاتر سيستم موثر باشد. همچنين قابليت اتصال به محدوده وسيعی ازسيستم های ديگر يا به اصطلاح Application Party Third اين نرم افزار را از ساير نرم افزارهای مديريت نظارت تصويری متمايز می کند. مثلا اين نرم افزار به راحتی به Wall Video شرکت Barco متصل شده و با استفاده از in-Plug ی که در اختيار کاربران قرار می دهد اين امکان را می دهد تا ديگر نيازی به استفاده از نرم افزار Barco جهت مديريت ديوار ويدئوی نبوده و تمام کارها در نرم افزار Omnicast انجام گيرد. مثال خوب ديگری که می توان مطرح کرد توانای ارتباط اين سيستم با نرم افزار 1Tmniscient iO که نرم افزار تحليل و آناليز تصاوير ويدئويی است که با استفاده از تصاوير Omnicast می توان با نرم افزار Iomniscient آناليز تصاوير را انجام داد و مثلا اگر تصاوير گرفته شده تصوير بزرگراهی در شهر است تعداد وسائل نقليه عبوری آن بزرگراه را به تفکيک نوع وسيله به دست آورد. شکل ۳ جريان اطلاعات و معماری سيستم Omnicast را نشان می دهد. در قسمت بالای شکل ۳ نرم افزارهای کلاينت سيستم نشان داده شده است که برای مديريت تنظيمات (Tools Config) ، نمايش فيلم های ضبط شده(Player Archive ) و نمايش تصويرهای آنلاين دوربين ها (Viewer Live )استفاده می شوند. البته نسخه های تحت وب برنامه های کلاينت مانند Viewer Live Web و Player Archive Web نيز با زبان ASP و با استفاده از کامپوننت های ActiveX امکان دسترسی به تصاوير را از طريق محيط وب برای کاربران فراهم می سازد. همانگونه که در شکل ۳ در مرکز معماری و جريان اطلاعات مشاهده می کنيد Gateway قراردارد که مانند Proxy برای ارتباطات DCOM و TCP استفاده شده و جهت دهنده Multicast UDP يا Video Unicast Stream به Stream Video TCP می باشد. ازسه طريق تصاوير توسط کلاينت ها مشاهده می شوند: يکی اينکه Stream از Encoder Video ( منبع تصوير ديجيتال) به صورت مستقيم به Viewer Live منتقل می شود. اين Stream می تواند به صورت UDP Unicast/Multicast باشد. ديگر آنکه استريم به صورت Unicast در اختيار Archiver قرار گرفته و سپس توسط Archiver به صورت Multicast به سوی کلاينت برود. آخرين راه نيز آنکه تصوير ويدئويی از طريق Gateway تغيير جهت داده و از آن طريق به کلاينت انتقال پيدا کند. برای بررسی دقيق تر اين معماری در قسمت بعدی اجزای سيستم يا کامپوننت های سيستم را که به دو قسمت سرورها و برنامه های کلاينت تقسيم می شوند بررسی خواهيم کرد.

اجزای سيستم

سرورها

Directory : دايرکتوری برنامه اصلی سرور است و به عنوان مغز اصلی سيستم عمل می کند. از طريق دايرکتوری است که برنامه های کلاينت می توانند به سيستم متصل شوند. اين سرور علاوه بر کنترل و Log برداری از کليه عملياتی که در سيستم اتفاق می افتد موظف به کنترل دسترسی کاربران به سيستم نيز می باشد.

Gateway: اين جزء از سيستم به عنوان درگاه دايرکتوری عمل کرده و به برنامه های کلاينتی اجازه دسترسی به سرور دايرکتوری را می دهند.

Server Federation: اين سرور مانند پلی عمل می کند که می تواند چندين سيستم Omnicast را به يکديگر متصل کند. سيستمی که دوربين هايی از سرور ديگری می گيرد به System Host مشهور است.

Archiver : آرشيور مسئول ارسال دستورات و کنترل به واحد ويدئويی حال چه اينکودر باشد چه ديکودر را می باشد. اين جزء از سيستم می تواند به صورت خودکار واحد های ويدئويی که به تازگی به سيستم اضافه می شوند را پيدا کرده و آن را در خود جا دهند. همچنين وظيفه ذخيره داده های دوربين را دارد و آن را طبق درخواست کاربران سيستم انجام می دهد.

Archiver Restore : اين برنامه برای ذخيره و بازيابی اطلاعات دوربين ها که در Tape وجود دارد به کار گرفته می شود.

Archiver Auxiliary : اين آرشيور به عنوان مکمل سرورس آرشيور سيستم عمل می کند با اين تفاوت که به هيچ Port Discovery ی متصل نمی باشد و در نتيجه می تواند هر Stream Video ی که می خواهد را آرشيو کند.

Engin MetaData : اين جزء از سيستم مانند ارتباطی است بين Omnicast و برنامه های ديگر مانند نرم افزارهای آناليز ويدئويی يا نرم افزارهای پلاک خوان LPR 7

Matrix Virtual: اين قسمت از سيستم قابليت هايی که ما در سيستم های قبلی و سنتی CCTV داشتيم را برای ما فراهم می سازد بدون اينکه هيچگونه محدوديتی در ورودی و خروجی سيستم داشته باشيم. همچنين اين جزء از سيستم مسئول اجرای ماکروها و Sequence های دوربين ها و کنترل کيبورد دوربين ها را نيز عهده دارد است.

WatchDog: اين سرويس بر روی تمامی سرورهای امنيکست اجرا می شود و صحت عملکرد سرويس ها را کنترل می کند همچنين در صورت قطعی سيستم با استفاده از ايميل يا ارسال Log مديران سيستم را از خرابی آگاه می سازد و می تواند به صورت خودکار سرويس ها را دوباره فعال سازد.

برنامه های کلاينت برنامه های کلاينت به ۳ گروه عمده تقسيم می شوند:

LiveViewer: اين برنامه به عنوان مرکز کنترل سيستم است که اجازه روئيت تصاوير با محدوديت دسترسی تعيين شده از طرف Admin سيستم را فراهم می سازد.

Player Archive: اين برنامه برای Playback تصاوير ضبط شده به کار گرفته می شود . در اين برنامه امکان جستجوی کامل بر اساس Alarm ها، Bookmark ها و ساعت و تاريخ خاص فراهم است .

Tool Config : اين برنامه جهت مديران سيستم Omnicast تعبيه شده است که به Admin سيستم اجازه می دهد تمامی تغييرات مورد نظر خود را از جمله اضافه نمودن دوربين ها ، کاربران و … انجام دهد.