Video-Überwachung im IIoT Sicher in den Flieger

Das Industrial Internet of Things zielt darauf ab, die Effizienz und Produktivität in der Industrieautomation durch die Vernetzung verschiedener Geräte sowie die Erfassung und Analyse großer Datenmengen zu steigern. Bevor die Implementierung des IIoT beginnen kann, muss allerdings erst einmal die korrekte Infrastruktur geschaffen werden.

Das Internet of Things soll es den Anwendern letztlich ermöglichen, mithilfe umfassender Datenanalysen bessere Entscheidungen zu treffen. Um den Mehrwert des IIoT voll auszuschöpfen, muss zunächst eine durchdachte Netzwerk-Infrastruktur vorhanden sein, welche die wichtigsten Voraussetzungen bezüglich Bandbreite, Sicherheit, Effizienz, Flexibilität und Verfügbarkeit erfüllt.

Alles immer im Blick

Wie lässt sich ununterbrochene Video- oder Datenübertragung in einem Quad-Play-Netzwerk sicherstellen? Quad-Play-Dienste, das heißt zusammengefasste Daten-, Voice-, Video- und Steuerungsdienste, sind immer häufiger Bestandteil moderner (Industrie-)Netzwerke. Die Videoüberwachung ist mittlerweile beispielsweise essenzieller Teil von Strukturen in öffentlichen Bereichen, wie Bahnhöfen oder Flughäfen – in einer Vielzahl von Branchen sind Videoanwendungen fest im Netzwerk integriert. Als Ergebnis dessen ist die Netzwerkübertragung komplexer geworden und erfordert mehr Bandbreite, um verschiedene Arten von Daten zu übertragen – insbesondere Videodaten. Bei der Einrichtung eines Netzwerks für Bandbreiten-intensive Anwendungen sollte man dementsprechend für langfristig ausreichend Bandbreite sorgen, damit ein ununterbrochener Betrieb sichergestellt werden kann, und moderne Technologien nutzen, welche die Netzwerkleistungen optimieren.

In der Regel unterstützt eine große Bandbreite, wie eine Gigabit-/10-GbE-Lösung oder 802.11n Wireless, grundsätzlich einen optimalen Netzwerkbetrieb. Da sich die Menge der eingesetzten Geräte über die Zeit verändern kann, kommt es jedoch häufig vor, dass sich die anfänglichen Anforderungen stark verändern. Ausreichend Bandbreite stellt daher von Anfang an sicher, dass man nicht irgendwann mit einem instabilen Netzwerk rechnen muss.

Video-Streams übertragen

Neben der Bandbreite stellt die Übertragung von Video-Streams verglichen mit der Datenübertragung ganz andere Herausforderungen. Automatisierungsingenieure setzen üblicherweise Multicast-Übertragung über eine schnelle, redundante Ringstruktur ein, um die Bandbreitennutzung zu verringern. Um Video-Datenpakete effizient zu übertragen, werden verschiedene IP-Multicast-Protokolle, wie das Internet-Group-Management-Protokoll (IGMP), zusammen mit Redundanz-Protokollen eingesetzt.

Beispielsweise wird die IGMP-Multicast-Group-Tabelle alle 125 Sekunden erneuert. Falls sich also ein Netzwerkkabel löst oder ein Ethernet-Switch Strom verliert, werden die Multicast-Streams nicht automatisch an einen Backup-Link weitergeleitet – das System verliert die Video-Frames. Fortschrittliche Redundanz-Technologien mit Wiederherstellungszeit des Netzwerks im Millisekundenbereich schaffen Abhilfe.

Gigabit-Switches im Flughafen

Eines der größten internationalen Drehkreuze in den USA hat sich für industrielle Gigabit-Ethernet-Switches vom Typ Moxa EDS-518A entschieden, um die Videoserver der Überwachungssysteme zu verbinden. Zur Realisierung von Überwachungsfunktionen in den Passagier-Terminals wurden die Switches U-förmig um einen zentralen Bereich herum angeordnet, der Parkplätze, Hotels, ein Kraftwerk und andere Flughafeneinrichtungen umfasst.

Ein anspruchsvolles System

Am Flughafen war es notwendig, ein leistungsfähiges Ethernet-Netzwerk mit hoher Bandbreite und mit der Möglichkeit zur Übertragung über große Entfernungen für Video-Streaming von Terminals zum Remote-Betriebszentrum des Flughafens einzurichten. Gigabit-Ethernet-Switches ermöglichen dabei die Übertragung großer Datenmengen durch die Bereitstellung hoher Bandbreiten und die gleichzeitige Verringerung des Datenverkehrs im Netzwerk mittels IGMP-Snooping für Multicast-Filterung. Darüber hinaus muss das Netzwerk mit all seinen einzelnen Knotenpunkten auch bei den anspruchsvollen klimatischen Bedingungen rund um einen Flughafen zuverlässig arbeiten. Switches mit erweiterten Betriebstemperaturen eignen sich dafür optimal.

Effiziente Lösung

Moderne Flughäfen verlassen sich auf industrielles Ethernet als Grundlage intelligenter Transportsysteme, um Komfort und Sicherheit für Passagiere und Flughafeneinrichtungen sicherzustellen. Der betreffende Flughafen verfügt über eines der modernsten und effizientesten Videosysteme für die Sicherheitsüberwachungen. Es wurden über 600 analoge Kameras zur Überwachung von Flughafen-Terminals, Parkplätzen, Bahnhöfen, Treibstoffdepots, belebten Kreuzungen, Rollwegen, Sicherheitsbereichen et cetera installiert.

Um die Effizienz des Fernüberwachungssystems zu erhöhen, hat der Kunde Layer-2-Managed-Gigabit-Ethernet-Switches vom Typ Moxa EDS-518A-SS-SC-T installiert, um die Videoserver und Kameras mit der Leitstelle zu verbinden. Die Gigabit-Ethernet-Switches bieten hohe Port-Dichte und können verschiedene Videoserver verbinden. Darüber hinaus unterstützt ihre hohe Bandbreite einen Gigabit-Backbone für die massive Video- und Datenübertragung, und mit der Unterstützung für IGMP-Snooping für das Filtern von Multicast-Datenverkehr lässt sich der Datenverkehr auch in bandbreitenintensiven Netzwerken verringern.

Darüber hinaus bietet der EDS-518A-SS-SC-T die Möglichkeit zur Datenübertragung über große Entfernungen von 40 oder 80 km bis zur Leitstelle über Single-Mode-Glasfaseroptik, die auch im großen Temperaturbereich von -40 bis 75 °C zuverlässig funktioniert und somit für die extremen Wetterbedingungen geeignet ist, denen der Flughafen in den Winter- und Sommermonaten ausgesetzt ist.

Zuverlässiger Backbone

Der EDS-518A ist ein eigenständiger Managed Ethernet Switch mit 18 Ports, der zwei Gigabit-Kombi-Ports mit integrierten RJ45- oder SFP-Steckplätzen für Gigabit-Glasfaserkommunikation bietet. Das Turbo-Ring-Protokoll (Wiederherstellungszeit < 20 ms) steigert die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit des Netzwerk-Backbones. Der EDS-518A unterstützt außerdem intelligente Netzwerkmanagementfunktionen, einschließlich IGMP, GMRP, VLAN, QoS, SNMP v1/v2/v3 und Sicherheitsfunktionen wie IEEE 802.1X, SSH, Port Lock und so weiter.

Moxa bietet neben Gigabit-Ethernet-Switches verschiedene Lösungen für industrielle Netzwerke und Anwendungen im IIoT an, darunter Redundanztechnologien wie Turbo Ring und Turbo Chain oder PRP/ HSR sowie die Wireless-Redundanztechnologie Aero Link, Turbo Roaming mit Millisekunden-Handoff-Zeiten und anpassbaren Roaming-Parametern für Wireless-Clients, zweifach isolierte Wireless-Geräte sowie eine Netzwerkmanagement-Suite und -App.