LA VIDÉOSURVEILLANCE SANS FIL Par Garry Goldenberg ALVARION garry.goldenberg@gk-consult.com INTRODUCTION Dans un monde de plus en plus sensible aux problèmes de sécurité, les systèmes de vidéosurveillance apportent une solution efficace à la laquelle ont de plus en plus souvent recours les organismes de sécurité publique, les polices urbaines et les services de surveillance des sites industriels et des entreprises. La surveillance s effectue bien souvent sur des zones étendues ou plusieurs zones disséminées, mais est pilotée à partir d un centre de contrôle centralisé, nécessitant le rapatriement des flux vidéo en temps réel et sans dégradation de l image. Ceci implique que la vidéosurveillance s appuie sur des réseaux multisites, fiables, évolutifs et économiques. Bien au-delà de la simple supervision visuelle, les utilisateurs attendent de leur système de vidéosurveillance le contrôle en temps réel, la levée de doute, la localisation d individus et de biens, le contrôle et l activation d alarmes, l enregistrement en temps réel des images et des sons, et bien d autres encore. L arrivée de solutions multisites et capables de respecter les normes de sécurité à base de vidéo les plus rigoureuses est devenue nécessité et représente un marché en pleine croissance. POURQUOI UN RÉSEAU RADIO? Les réseaux de vidéosurveillance, initialement analogiques, n échappent pas au mouvement de numérisation des moyens de transmission. Le passage au numérique sur des réseaux IP a pour premier avantage celui d accroître les débits et la portée, limités en analogique, compatibles avec les besoins énumérés ci-dessus. Le second avantage est dû à la nature universelle des systèmes IP, avec leur facilité d intégration, la multiplicité de produits existants et leur interopérabilité qui permet notamment de mutualiser diverses infrastructures télécom. 1 / 7
La fibre optique constitue une bonne solution, mais coûteuse et lourde en procédures administratives et techniques. Une autre possibilité est la liaison de type SDSL, à débit symétrique, qui permet d utiliser des infrastructures existantes. Toutefois ceci n est pas sans impliquer des contraintes souvent peu compatibles avec l installation d un système de vidéo surveillance. En effet, le débit disponible s effondre lorsque la distance du point de raccordement (où se trouve le capteur) et le répartiteur du réseau public augmente et en pratique il faut se limiter à une distance de 2 kilomètres pour avoir des performances compatibles avec le besoin. Ceci impose des contraintes géographiques pas toujours faciles à tenir. Face à ces contraintes, les technologies radio de type BLR à haut débit offrent une alternative intéressante en permettant de déploiement d un réseau haut débit lorsque les supports filaires sont inexistants ou ne permettent pas de garantir les performances demandées. Les réseaux radio peuvent également être déployés en complément d un réseau filaire pour étendre la couverture et/ou la capacité et éventuellement pour satisfaire des besoins de mobilité et de modularité. La solution radio se chiffre proportionnellement au besoin, c'est-à-dire au nombre de sites équipés, contrairement aux réseaux filaires privés qui nécessitent un investissement élevé et aux liaisons SDSL qui impliquent des coûts récurrents élevés. Les réseaux radio IP évoluent sans cesse pour offrir davantage de bande passante, accroître la portée et plus de sécurité. Les informations véhiculées par les réseaux de vidéosurveillance touchent souvent des domaines sensibles, militaires ou Sécurité Publique, et des méthodes de cryptage sophistiquées assurent la confidentialité nécessaire. Un autre avantage de la radio est qu elle permet un déploiement rapide dans des lieux publics, centres commerciaux, zones industrielles avec une enveloppe budgétaire et des coûts de fonctionnement réduits. Enfin le réseau sans fil permet de mettre en place des services mobiles, par exemple donner aux passagers d un véhicule de patrouille la possibilité de partager des vidéos, des communications audio, des images fixes et des données avec d autres utilisateurs fixes ou mobiles, garantissant une efficacité maximale des services de sécurité et de surveillance. La même infrastructure permet également d accéder à l intranet et à l Internet, en séparant les flux et en conservant la confidentialité. TOPOLOGIE DES RÉSEAUX Le réseau se compose d émetteurs (les caméras vidéo), montés par exemple sur des bâtiments ou sur du mobilier urbain, et de récepteurs montés sur des points hauts. La couverture d une zone utilise des liaisons point à point (PTP) ou point à multipoint suivant la topologie des lieux et le type d architecture souhaitée. Une couverture peut atteindre plusieurs kilomètres, voire une trentaine pour des liaisons point à point. Les flux vidéo sont émis par les caméras et transmis vers les récepteurs dans le sens montant, tandis que seules des commandes sont envoyées sur le sens descendant. La première remarque que l on peut faire est que le réseau vidéo nécessite en priorité un fort débit dans le sens montant. 2 / 7
Diverses topologies, décrites ci-dessous, sont envisageables et peuvent être sans inconvénient être mixées au sein d un même réseau. Topologie point à point (PTP) Une liaison point à point met en relation un récepteur et une unique caméra ou encore les flux générés par plusieurs caméras centralisés par un équipement de concentration distant. Topologie point à multipoint (PTMP) Au contraire, la topologie point à multipoint permet de rapatrier les flux de plusieurs caméras disséminées sous la couverture du récepteur. Il s agit ici d une architecture modulaire, capable d évoluer en fonction des besoins car à tout moment il est possible de déplacer une caméra ou d en ajouter de nouvelles. Topologie mesh La topologie en réseaux mesh (maillé), dont les récepteurs sont eux-mêmes reliés par radio. Ce type de réseau est intéressant du point de vue de la mobilité et de l extension de couverture, mais est mal adapté au transport de signaux vidéo de haute qualité, car il ne peut garantir un niveau qualité de service, notamment sur de gros réseaux et son utilisation reste marginale. 3 / 7
CHOIX D UNE TECHNOLOGIE SANS FIL La caractéristique essentiellement demandée est la qualité de service, dans tous ses sens possibles : garantie de débit et respect du flux temps réel, résistance aux brouillages et interférences. De plus le débit offert dans le sens montant doit être compatible avec les besoins de la vidéo temps réel, soit 20 à 30 Mbits/s. Parmi les diverses technologies nous retiendrons : Wi-Fi 802.11a et 802.11g WiMAX 802.11e HiperLAN/2, standard existant mais peu industrialisé, néanmoins utilisé par certains acteurs de la vidéosurveillance. Le tableau ci-dessous présente leurs principales caractéristiques et évalue leur adéquation aux applications de vidéosurveillance. Technologie Wi-Fi 802.11g Wi-Fi 802.11a WiMAX HiperLAN Topologie PTP et PTMP PTP et PTMP PTMP PTP et PTMP Bande de fréquences 2,4 GHz 5 GHz 3,5 et 5 GHz 5 GHz Modulation OFDM OFDM OFDM OFDM Sensibilité aux interférences Forte (3 canaux) Moyenne (11 canaux) Faible (fréquences dédiées ou bande 5 GHz) Faible (11 canaux) Visibilité LOS LOS préférable LOS NLOS LOS NLOS Débit net en Mbits/s (FTP/UDP) Portée maximum en visibilité Débit montant garanti 20/25 25/32 Mbits/s 25 (3,5 GHz) 50 (5 GHz) 250/270 (PTP) 32/40 (PTMP) n x 100 mètres < 8 km > 25 km > 30 km (PTP < 15 km (PTMP) non non oui oui Qualité de service Faible Limitée Oui Oui Commentaire Adéquation à la vidéosurveillance Peu de garantie de qualité. Sécurité faible Non Ce tableau appelle quelques commentaires : Peu de garantie de qualité. Sécurité moyenne A réserver aux petits déploiements Technologie d opérateur de télécom. Bonne Totale Les réseaux radio mettent en œuvre des fonctionnalités de QoS, mais celles-ci ne sont efficaces qu en milieu électromagnétiquement «propre». La bande de fréquences 2,4 2,454 GHz, d usage libre, est particulièrement polluée, notamment par les DSL-Box des FAI et par tous les utilisateurs de cette bande sans licence : éclairages laser, fours à micro-ondes, radio amateurs, télécommandes de portails Ceci n est pas sans impact sur la qualité des transmissions. De ce fait, les systèmes radio émettant dans cette bande sont mal adaptés aux contraintes de la vidéosurveillance. La bande de fréquences 5,4 5,7 GHz, également d usage libre, est encore peu polluée mais potentiellement saturable à terme. WiMAX fonctionne nominalement dans une bande de fréquences 3,5 GHz nécessitant une licence. L inconvénient du coût de la licence est largement compensé par le fait 4 / 7
que l attribution des canaux garantit la qualité des conditions de transmission et l absence d émissions parasites. Certaines technologies exigent pour une bonne réception qu émetteur et récepteur voient en ligne de vue (LOS). Cette contrainte est parfois difficile à respecter dans un réseau de vidéo surveillance, notamment en ville. Si le réseau doit mixer des topologies PTP et PTMP, il est préférable que la technologie retenue supporte les deux afin de ne pas avoir à mixer divers types de radio. Le flux vidéo utilisant le sens montant, il est nécessaire que le débit soit garanti dans ce sens. Or certaines technologies ne garantissent que le débit descendant. La portée doit être compatible avec les besoins de couverture. WiMAX est conçu pour l accès en distribution, donc point à multipoint. Si la réalisation d une liaison PTP est possible, elle ne se justifierait pas sur le plan économique. ADÉQUATION DES BESOINS AUX TOPOLOGIES SANS FIL Nous allons voir ci-dessous quel type de réseau choisir en fonction des besoins : Connexion d une seule caméra distante : La solution : Système sans fil point à point. Connexion d un site distant sur lequel sont regroupées plusieurs caméras câblées : La solution : Système sans fil point à point vraisemblablement de capacité élevée. Les caméras sont connectées en filaire sur un switch installé au le site distant. La liaison sans fil rapatrie tous les flux vers le poste de de supervision. Connexion de caméras dispersées sur une zone urbaine étendue : La solution : Système sans fil point à multipoint. Ce système modulaire permet l adjonction ultérieure de nouvelles caméras sans modification du réseau. Plutôt que de déployer une liaison PTP par caméra, un simple système PTMP permettra de raccorder toutes les caméras, réduisant drastiquement la taille de l infrastructure et les frais d installation. Ce système peut, le cas échéant, être complété par un réseau mesh pour atteindre économiquement des caméras regroupées sur une couverture relativement réduite. Déploiement de plusieurs groupes de caméras, chacun se trouvant dans une zone et/ou une direction différentes par rapport au centre de supervision : La solution : Système sans fil PTMP pour concentrer les caméras dispersées dans chaque zone et système PTP pour rapatrier les flux des différents groupes vers le poste de supervision. La combinaison de ces deux topologies permet la construction de systèmes de plus grande capacité et permet de contourner les éventuels problèmes de visibilité. En outre, il offre la possibilité d améliorer la fiabilité du système en faisant se chevaucher les différentes couvertures PTMP, afin que les flux supportés par un récepteur défaillant puisent être repris par un autre. 5 / 7
CHOIX ET INSTALLATION DU MATÉRIEL Largement installé en extérieur, le matériel doit satisfaire aux contraintes environnementales : température, hygrométrie, intempéries (étanchéité), foudre, etc. On veillera lors de l installation à ne pas placer les équipements dans des lieux proches de sources de rayonnement électromagnétique importantes. Et dans cette optique on préférera la bande 5 GHz moins polluée ou les fréquences sous licence. L implémentation des caméras satisfera au mieux les besoins de visibilité entre les caméras et leur point de concentration. CONCLUSION Nous avons vu que le marché de la vidéosurveillance tire le meilleur parti de la numérisation des réseaux, pour assurer au mieux la transmission de données entre des sites multiples distants. Le réseau sans fil devient le maillon indispensable, en lieu et place des coûteuses infrastructures filaires traditionnelles. Il est économique, souple, modulaire et s intègre parfaitement dans le monde IP. TERMINOLOGIE FAI FTP LOS NLOS OFDM PTMP PTP SDSL UDP Fournisseur d Accès Internet File Transfer Protocol Line Of Sight Non Line Of Sight Orthogonal Frequency Division Multiplexing Point to Multipoint Point To Point Symmetric Digital Subscriber Link User Datagram Protocol 6 / 7
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