Микроволновая связь

Микроволновая связь (СВЧ) используется для высококачественной беспроводной передачи видеосигнала.

Видеосигнал сначала модулируется частотой, которая соответствует микроволновому диапазону электромагнитного спектра. Длины волны этого диапазона варьируются от 1 мм до 1 м. Используя известное уравнение, связывающее частоту и длину волны:

λ = с/Т[м] (50)

где с – скорость света 300 000 000 м/с, мы можем подсчитать, что микроволновый диапазон лежит в пределах от 300 МГц и 300 ГГц. Верхний уровень фактически накладывается на инфракрасные частоты, которые не превышают 100 ГГц. Следовательно, нижняя часть инфракрасного спектра также входит в микроволновый диапазон. Однако практически, для микроволновой передачи видеосигнала обычно используются частоты от 1 до 10 ГГц.

Так как многие службы – военные, полиция, скорая помощь, курьеры, авиационные радары – используют искусственные частоты, необходимо было урегулировать проблему использования частот. Это сделали Международный союз телекоммуникаций (ITU) и местные власти разных стран. В Австралии это входило в обязанности Министерства транспорта и коммуникаций, которое недавно было переименовано в Spectrum Management Agency («Агентство распределения спектра»). Таким образом, используя микроволновую связь в видеонаблюдении, следует учитывать тот важнейший факт, что каждую частоту и vикроволновый передатчик необходимо согласовать с местными властями, чтобы свести к минимуму вторжения на частоты других служб, использующих тот же спектр. Это позволяет защитить зарегистрированных пользователей, но также является большим недостатком (по крайней мере, для видеонаблюдения) и причиной того, что многие разработчики систем видеонаблюдения обращаются к микроволнам лишь в крайнем случае.

Рис. 10.23. Микроволновая передача видеосигнала

Микроволновая связь позволяет передавать очень широкую полосу частот видеосигналов, а также, если необходимо, других данных (включая звук и/или PTZ‑контроль). Полоса частот передачи зависит от модели передатчика. Качественные устройства обычно обеспечивают полосу частот в 7 МГц, которой достаточно для высококачественной передачи видеосигнала без заметного искажения.

Микроволновая передача обычно идет в одном направлении – например,

видеосигнал посылается из пункта А в пункт Б. Хотя возможна и двунаправленная передача – если необходимо передавать видеосигнал в двух направлениях или нужно передавать видеосигнал в одном направлении, а другие данные – в другом. Последнее очень важно, если используются PTZ‑камеры.

Техника кодирования, обычно используемая в передаче видеосигнала, – это частотная модуляция (ЧМ), но может использоваться и амплитудная модуляция (AM). Если аудио‑ и видеосигналы передаются одновременно, то видеосигнал модулируется посредством AM, а аудиосигнал – посредством ЧМ, как и в телевещании.

Передатчик и приемник должны находиться на линии прямой видимости. В большинстве случаев передающие и приемные антенны представляют собой параболические антенны, аналогичные тем, что используются для приема спутникового телевидения.

Расстояния, которые можно покрывать при помощи этой технологии, зависят от выходной мощности передатчика и диаметра антенны, что определяет коэффициент усиления передатчика и чувствительность приемника.

Очевидно, что на качество сигнала влияют атмосферные условия.

Если система спроектирована не достаточно грамотно, то микроволновая связь, обеспечивающая отличное изображение в погожий день, может давать значительную потерю сигнала в проливной дождь. Туман и снег также влияют на сигнал. Если параболическая антенна не закреплена должным образом, качающий ее ветер может повлиять на связь, приводя к периодической потере прямой линии видимости.

Многие параболические антенны имеют пластиковое или кожаное покрытие, защищающее внутреннюю параболическую поверхность. Это покрытие одновременно уменьшает воздействие ветра и защищает чувствительные части антенны от дождя и снега.

Крепление и устойчивость антенны СВЧ‑диапазона имеют первостепенную важность для качества связи. Чем большее расстояние требуется покрыть, тем больше должна быть антенна и более надежным должно быть крепление. Первоначально выровнять линию видимости на большом расстоянии довольно сложно, хотя в высококачественном оборудовании есть встроенный индикатор напряженности поля, который облегчает выравнивание.

Большинство производителей, специализирующихся на микроволновой связи, указывают максимальное расстояния передачи до 30 км. Обычно для систем видеонаблюдения требуется не больше двухсот метров, так что если есть линия прямой видимости, это ограничение не является проблемой.

Мощность передачи и размер антенны, необходимой для определенного расстояния, должны быть подтверждены производителем.

Рис. 10.24. Микроволновые антенны и приемники

Рис. 10.25. Микроволновый передатчик

Для микроволновой связи на более коротких расстояниях могут использоваться стержневые антенны или другие типы непараболических антенн, что очень практично, если имеются проблемы с размещением. В данном случае возникают проблемы безопасности, связанные с ненаправленной передачей сигнала, но есть и преимущества – довольно широкая область охвата.

Один очень интересный способ использования микроволновой передачи видеосигнала был впервые предложен в Австралии во время трансляции по телевидению автогонок. Для того чтобы зрители могли видеть то, что видит участник соревнования, на крыше гоночного автомобиля устанавливалась всенаправленная передающая антенна, которая транслировала видеосигнал телекамеры автомобиля на приемник, установленный на вертолете, который кружил над гоночным треком. С вертолета сигнал дальше передавался в фургон с ТВ‑аппаратурой.

Большинство производителей систем микроволновой связи предлагают интерфейс RS‑232 – для телекамер и других средств дистанционного управления. Некоторые производители оборудования для систем видеонаблюдения предлагают также средства управления в аудиодиапазоне, так что фактически вы можете использовать аудиоканал микроволновой связи (в направлении, противоположном направлению передачи видеосигнала) для управления PTZ‑камерами.

Относительно недавно с появлением цифровых систем видеонаблюдения микроволновый канал стал очень часто использоваться для передачи цифрового видеосигнала. С помощью современных средств беспроводной связи Wi‑Fi микроволновая передача данных значительно упростилась. Фактически нужно только правильно организовать компьютерную беспроводную сеть и назначить устройствам IP‑адреса.

Сейчас для такой микроволновой передачи цифровых данных чаще всего используется специально зарезервированная свободная частота 2.4 ГГц. Так же, как и при передаче аналогового видеосигнала, максимальное расстояние передачи зависит от мощности передатчика и размера антенны.