طراحی شبکه داده در ساختار آیفون تصویری تحت شبکه و سیستم هوشمند

امروزه با توسعه فناوری اطلاعات و تمایل انبوه سازان به بکارگیری از فناوری نوین در مجتمع های مسکونی و اداری جهت کاهش هزینه های پیاده سازی و همچنین ارائه خدمات نوین به ساکنین این مجموعه ها، پیاده سازی سیستم های FTTH و GPON یکی از پرکاربردترین  راهکارهایی است که برای این ساختمان ها پیشنهاد می گردد.

یکپارچه سازی زیرساختهای ارتباطی جهت حذف کابلهای مسی از مهمترین راه کارهای نوین در طراحی ساختمان ها می باشد، یکی از تجهیزات پر کاربرد در مجتمع ها استفاده از آیفون های تصویری می باشد، لذا راه کار استفاده از آیفون های تصوری تحت شبکه می تواند  نقش مهمی در یکپارچه سازی و مدرن نمودن این واحد ها ایفا نماید.

آیفون های تصویری تحت شبکه قابلیت های متنوعی را جهت هوشمند سازی خانه از جمله امکان نصب نرم افزار های مربوط به سیستم هوشمند برروی مانیتورهای داخلی تحت شبکه فراهم را می نمایند

یکی از موارد بسیار مهم  که در خصوص سیستم های اینترکام تحت شبکه باید توجه داشت ، زیر ساخت شبکه و طراحی ساختار آن است که  در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت.  اینترکام های تحت شبکه  با توجه زیرساخت شبکه موجود نیاز به کابل کشی جدید را حذف می کند واز طریق سامانه تلفن های تحت شبکه می توان با اینترکام های تحت شبکه ارتباط برقرار کرد.

 اجزای اصلی سیستم های اینترکام  تحت شبکه

1. Indoor monitor
2. Door phone
3. Sip server
4. Switch

در این مطلب به اینترکام های تحت شبکه مبتنی بر پروتکل SIP می پردازیم. همانطور که پیشتر گفته شد اینترکام یک ارتباط دو طرفه است. سخت افزارهای مورد استفاده در اینترکام شبیه به سیستم پیجینگ هستند با این تفاوت که یک سخت افزار دیواری یا رومیزی که دارای  اسپیکر هست در محل شخص مخابره شونده وجود دارد. این شخص می تواند با استفاده از میکروفونی که روی این دستگاه تعبیه شده است صحبت نماید.

 

 مانیتورهای لمسی داخلی (Indoor Monitor) 

 این مانیتورها که اغلب به سیستم عامل اندروید مجهز هستند، به کاربر اجازه می دهند سنسورها و سایر تجهیزات هوشمند رو با استفاده از اپلکیشن های مربوطه کنترل کنند. مانیتورهایی همچون محصولات Akuvox، علاوه بر IP، از پروتکل SIP هم پشتیبانی می کنند؛ از این طریق شما می تونید ارتباط میان اینترکام و مانیتور رو با پروتکل SIP برقرار کرده و سایر تجهیزات رو از طریق app های اختصاصی سیستم هوشمند ساختمان را  بر روی پنل لمسی کنترل کنید.

 

Door phone

Door Bell همان آیفون یا درب بازکن های سابق هستند، اما تحت شبکه، با قابلیت های بیشتر و معمولا به یک یا دو رله مجهزند که به شما امکان باز و بسته کردن درب و یا عملیات کنترلی مشابه رو می دهند.

مکالمه صوتی و تصویری از قابلیت های دیگر اینترکام های تحت شبکه بوده که با پشتیبانی از پروتکل SIP، یکپارچه سازی این تجهیزات با سیستم تلفنی (IP-PBX) هم میسر می گردد. اینترکام های سیپ (SIP Intercom) معمولا تمامی قابلیت های یک تلفن تحت شبکه یا همان IPPhone رو دارا هستند که این سبب می شود از امکاناتی که ویپ فراهم می کند هم نهایت بهره را ببرید؛ تماس تصویری با استفاده از پروتکل SIP، کیفیت صدای HD، دسترسی از طریق اینترنت، Forward کردن تماس ها، Encrypt کردن صدا و تصویر، پشتیبانی از سرور بکاپ سیپ، Direct IP call تنها نمونه هایی از اون ها هستند.

 

 

Sip server

یک وسیله واسط می باشد که درخواست‌ های SIP را از یک مشتری دریافت و سپس یا خودش آن ها را مدیریت می‌ کند و یا احتمالاً بعد از انجام عملیات لازم، به server دیگر ارسال می‌ کند. عملا با ارسال و دریافت درخواست‌ ها، هر دو نقش client و server را ایفا می‌ کند و قابلیت آسان سازی اعمالی نظیر تصدیق، اجازه کنترل و دسترسی به شبکه، مسیریابی، ارسال مجدد درخواست به‌ صورت معتبر و امنیت را فراهم می کند.که این واسط بر روی یک بستر نرم افزاری مانند pbx ،3cx و غیره  که بر روی یک سخت افزار پیاده سازی شده کار می کند

SIP یک پروتکل سیگنالینگ است که برای آغاز ، برقراری و ویرایش یا پایان دادن به یک نشست یا Session که به صورت Real-Time یا در لحظه ایجاد شده استفاده می گردد. این نشست ها یا Sessions حاوی ویدیو ، صدا ، پیغام متنی و سایر سرویس ها و برنامه های ارتباطی بین دو یا بیشتر از دو دستگاه در شبکه های IP است.

 

سوئیچ های  شبکه (Switch)

مقصود از سوئیچ شبکه، سخت افزاری بسیار کوچک است که قادر به متمرکز سازی ارتباطات صورت گرفته مابین چندین دستگاه و وسیله ­ی ارتباطی در یک شبکه­ ی LAN (Local Area Network) می باشد.

 سوییچ ها به دو مدل ، سوئیچ های مدیریت شونده و غیر مدیریت شونده تقسیم بندی می شوند.

سوئیچ های شبکه ای معمولی همچون سوئیچ هایی که در روتر کاربران خانگی وجود دارند، بجز اتصال به برق، نیازمند هیچ گونه پیکربندی خاصی نمی باشند؛ حال آنکه سوئیچ های گران قیمت تری که استفادۀ شرکتی دارند و می توانند قابلیت های به مراتب سطح بالاتری ارائه کنند، از قابلیت کنترل و مدیریت شوندگی برخوردارند. یک سوئیچ مدیریتی شرایطی را برای configure کردن شبکه فراهم می کند که توانایی شناسایی و مدیریت عملکرد ها را دارد، این امر در هنگام شناسایی مشکلات بسیار حائز اهمیت است، هنگامی که شما ترافیک multi-cast در شبکه ی خود دارید و خرابی برای شما هزینه گزافی را به دنبال خواهد داشت، استفاده از سوئیچ های مدیریتی ترجیح داده می شود. در عین حال، سوئیچ های غیر مدیریتی یک راه حل مقرون به صرفه هستند که این ویژگی ها را ارئه نمی دهد و فقط کافی است آنها را به پریز برق وصل کنید تا روشن شود و شروع به فعالیت کند.

توجه داشته باشید که مدل سوییچ های انتخاب شده براساس تعداد پورت های مورد نیاز و سوییچ های مدیریتی و غیر مدیریتی  می باشد.معمولا در پروژه های که نیاز به VLAN بندی نباشد از سوییچ های غیر مدیریتی استفاده می کنیم.

ویژگی‌های موجود در سوئیچ‌های مدیریتی  (managed)ممکن است به لحاظ کارخانه تولید کننده و مدل متفاوت باشد.

تصور کنید شما ادمین شبکه‌ای هستید و شب در منزل به ناگهان متوجه می‌شوید که مشکلی در یکی از کامپیوترها ایجاد شده و شبکه را با اختلال روبرو کرده است! طبیعتا باید به شرکت مراجعه کرده تا مشکل را حل کنید. اما سوئیچ مدیریتی با قابلیت‌هایی که دارد این امکان را به شما می‌دهد تا از راه دور بتوانید شبکه خود را کنترل کرده و مشکلات احتمالی را برطرف نمایید. نام این پروتکل SNMP بوده و مخفف عبارت Simple Network Management Protocol  می‌باشد، این پروتکل به مانیتورینگ، کنترل و رفع مشکلات موجود در شبکه کمک شایانی خواهد کرد.

QoS ، مخفف Quality Of Service  میباشد و یک سرویس جهت بهبود کیفیت ارتباطات است. QOS در حقیقت یک نوع مکانیزم اولویت بندی برای عبور packet های اطلاعاتی بر اساس سرویس های شبکه هست. بعنوان مثال در سرویس های VOIP یا Telephony یا Video Streaming که کیفیت و نظم بسته های اطلاعاتی از اهمیت بالایی برخوردار هست از سیستمهای QoS  استفاده می شود.

 

شبکه مجازی محلی یا VLAN

 (VLAN (Virtual Lan به معنی شبکه مجازی است. این عمل دسته بندی منطقی دستگاه های موجود در شبکه است، که در یک دامنه و گروه قرار دارند. هدف از VLAN بندی چیست ؟ کاهش ترافیک شبکه، افزایش توانایی کنترل و امنیت چند دستاورد استفاده از VLAN است.

با کمک VLAN بندی گروه های کاری یا منطقه ای از هم جدا می شوند. این امر در وهله اول سبب میشود Broadcast شبکه و به تبع آن ترافیک شبکه کاهش یابد. سیستم های موجود در یک VLAN فقط با سایر سیستم های همان VLAN در ارتباط هستند. این جدا سازی امنیت شبکه را نیز افزایش میدهد. مدیریت IP و سیستم ها کمک بعدی این سیستم به ما می باشد.

با استفاده از VLAN میتوان به جای خرید دو سوئیچ از یک سوئیچ با قابلیت VLAN استفاده کرد و به صورت مجازی دو شبکه B و A ایجاد نمود که هر دستگاه متصل به شبکه یا در شبکه مجازی A قرار گیرد یا در شبکه مجازیB.

عضوهای شبکه مجازی (VLAN) می توانند از طریق نرم افزار پیکره بندی شوند، این ویژگی یک قابلیت بسیار مهم و پرکاربرد در شبکه است چون طراحی، پیاده سازی و استقرار شبکه را تا حد زیادی ساده می کند. بدون VLAN، گروه بندی میزبان ها با توجه به نیاز آنها به منابع در شبکه، لازمه جابجایی دوباره اعضای شبکه به صورت فیزیکی (به عنوان مثال جابجایی در طبقات یک ساختمان جهت ایجاد شبکه واحد) و کابل کشی دوباره برای مسیر جدید است .VLAN ها به شبکه ها و دستگاه هایی که باید جداگانه نگه داشته شوند و باهم شبکه جداگانه ای را ایجاد کنند، اجازه می دهند تا کابل کشی فیزیکی یکسانی را بدون تداخل با یکدیگر، بهبود سادگی در طراحی، امنیت بهتر و با مدیریت ترافیک با یکدیگر به اشتراک بگذارند. 

 

 

 

اینترکام های تحت شبکه به دو دسته تقسیم می شوند

 

 

الف)  SIP Support

تماس غیر  مستقیم ، با IP PBX

 

برای راه اندازی این مدل اینترکام ها حتما نیاز به SIP Server می باشد  تا ارتباط بین دستگاه برقرار شود که در بالا SIP Server توضیح داده شد.

IP PBX یک سیستم مرکزی است که تماس ها را بین شبکه تلفن ، اینترکام و کاربران VoIP جابجا و مسیریابی می کند. این سیستم تخصصی بهترین راه را برای مسیریابی همزمان بسیاری از تماس ها ارزیابی می کند. کارایی آن به کاربران تجاری امکان می دهد منابع محدودی مانند تعداد مشخصی از خطوط تلفن خارجی را به اشتراک بگذارند.

در مورد سیستم های PBX  IP ، ممکن است اصطلاحات VoIP PBX ، IP PBX server یا VoIP server را مشاهده کرد  که این موارد اساساً همان IP PBX  یا SIP SERVER هستند. اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می شوند.

آیفون تحت شبکه‌ای که با بهره‌گیری از پروتکل SIP قابلیت مکالمه تصویری و صوتی و عملیات‌های کنترلی مانند باز و بسته کردن  درب را برعهده دارد. اینترکام‌های SIP تمامی قابلیت‌های یک تلفن را که به شبکه دسترسی دارند، مانند: تماس تصویری با استفاده از پروتکل SIP، کیفیت صدای HD، دسترسی از طریق اینترنت، Forward کردن تماس‌ها، Encrypt کردن صدا و تصویر، پشتیبانی از سرور بکاپ سیپ،Call Direct IP  را دارا می‌باشد.

 

 

مزایا :

1-امنیت بالاتر : یکی از مزایای مهم sip امنیت بالاتر آن نسبت به سیستم های مخابراتی آنالوگ است. در یک سیستم تلفنی آنالوگ معمولا با اتصال یک گوشی آنالوگ می توان به سادگی به شبکه وصل شد. اما در فناوری sip کاربران باید شناسایی شوند

2-مزیت sip در گسترش شبکه یا همان توسعه پذیری در یک سیستم sip به سادگی می توان داخلی های بیشتری تعریف کرد

 

معایب:

1-وابستگی ارتباط تمام واحد ها  به SERVER  اگر SIP SERVER قطع شود  ارتباط بین تمام واحد ها قطع خواهد شد.

2-هزینه بیشتر برای  تهیه  SIP SERVER مناسب 

 

سامانه هایی که مبتنی بر پروتکل SIP هستند، همیشه در کنار هم می توانند بهترین ویژگی و بالاترین بهره وری را برای مدیران هر مجموعه داشته باشند. سیستم های تلفنی تحت شبکه با امکانات بی شماری که دارد در کنار سخت افزارهای دیگر می تواند مدیریت تمام ارتباطات صوتی را بر عهده بگیرد.

به طور مثال در شبکه هایی که مراکزتلفن تحت شبکه وجود دارد، پیجینگ می تواند از طریق پروتکل SIP روی بستر شبکه با مرکز تلفن ویپ ارتباط برقرار کند. در نهایت تمامی اپراتورهای مجاز یا مدیران بدون میکروفون این امکان را خواهند داشت که از داخل یا خارج از مجموعه با تلفن های رومیزی یا موبایل خود پیام های صوتی خود را مخابره کنند. که این امکان را فراهم می کند که یک سیستم یکپارچه  تحت پروتکلsip داشته باشید که  یک ساختمان هوشمند می تواند به جای استفاده از یک آیفن تصویری آنالوگ از یک اینترکام تصویری تحت شبکه مبتنی بر پروتکل سیپ استفاده نماید.

اینترکام تحت شبکه مبتنی بر پروتکل SIP با قرار گرفتن در کنار اسپیکر های تحت شبکه ، تلفن های تحت شبکه و سرورهای VoIP صوت را با کیفیت بسیار بالا انتقال می دهد ، افراد حاضر در اتاق کنترل به راحتی با فشردن شماره Zone مورد نظر می توانند پیام خود در اسپیکرهای و یا اینترکام های نصب شده در آن محل پخش کنند.

ب) تحت IP

برای راه اندازی این مدل اینترکام ها نیاز  به SIP Server نمی باشد و با فراخوانی کردن IP دستگاه ، ارتباط بین آن ها  برقرار می شود

تماس مستقیم ، بدون IP PBX

این اینترکام ها قادر به برقراری تماس مستقیم IP  می باشد ، بنابراین نیازی به PBX نیست.

برای برقراری تماس مستقیم IP با برخی از برنامه های افزودنی (در داخل یک شبکه محلی) باید آدرس IP آن را بدانید.

سیستم های اینترکام IP غیر SIP محدود به تماس با دستگاه های دیگر در همان سیستم هستند ، یعنی مانیتورهای لمسی داخلی (Indoor Monitor) تماس تلفنی با Door phone جلوی درب یا برنامه تلفن همراه است اما نمی توانند با VoIP با تلفن تماس بگیرند. اما قابلیت های مانند ویدئو، پیام بدون پاسخ ، برنامه تلفن همراه ، یکپارچه سازی سیستم هشدار ، اتصال به درب برقی و قابلیت مشاهده دوربینهای دیگر پشتیبانی می کنند.

مزایا:

• هزینه کمتر نسبت به اینترکام های تحت  SIP
• عدم وابستگی ارتباط بین واحد ها به SERVER هر واحد ارتباط مجزا خواهد داشت

 

معایب:

• گسترش شبکه یا همان توسعه پذیری کم نسبت به SIP
• امنیت پایین نسبت به پروتکل SIP نسبت به نفوذ
• تاخیر زمانی در ارتباط برای پروژه های بزرگ

 

در شکل زیر ارتباط شبکه اینترکام بدون sip server را مشاهده می کنید.

 

 

 

دیاگرام ارتباط اینترکام تحت شبکه

 

ساختار سیستم اینترکام شبکه با سیستم سنتی

 

ساختمان دارای شبکه اینترکام و سیستم سنتی می باشد.که شامل یک عدد Indoor monitor(تاچ پنل) برای هر واحد و  در ورودی ساختمان  یک عدد Door phone(پنل چند واحدی) برای کل ساختمان در نظر گرفته می شود .اگر هر طبقه بصورت چند واحدی باشد یک سوییچ برای هر طبقه در نظر گرفته می شود که ارتباط بین واحد های هر طبقه برقرار شود ، همچنین یک عدد سوییچ در رک اصلی قسمت لابی ساختمان یا هرجای که در طراحی در نظر گرفته می شود قرار میگیرد.  سوییچ بین طبقات به سوییچ اصلی متصل شده و ارتباط بین کل طبقات برقرار می شود.

 

در برخی از ساختمان ها علاوه بر Door phone اصلی که در ورودی ساختمان قرار می دهند برای هر واحد نیز یک Door phone(پنل تک واحدی)  در نظر گرفته می شود .جهت ارتباط تاچ پنل  و Door phone  واحدها  یک سوییچ داخل هر واحد  در نظر گرفته می شود که ارتباط بین تاچ پنل و Door phone خود واحد برقرار شود و نیز ارتباط آنها با سوییچ هر طبقه برقرار  خواهد شد.

 

 

ساختار سیستم اینترکام شبکه با سیستم هوشمند ساختمان

 

ساختمان داری شبکه اینترکام و سیستم هوشمند می باشد.نرم افزار های مربوط به سیستم هوشمند برروی مانیتورهای داخلی نصب می شوند تا یکپارچه سازی سیستم اینترکام  و سیستم هوشمند را برای کنترل و مانیتور داشته باشیم.

در این ساختار همانند ساختار قبل برای هر واحد یک تاچ پنل در نظر گرفته خواهد شد و برای سیستم هوشمند هر واحد یک تابلو کنترلی  وجود دارد که برای ارتباط تابلو کنترلی با Indoor monitor(تاچ پنل)یک مبدل TCP IP  به RS485 داخل تابلو قرار خواهد گرفت. با استفاده از این مبدل ارتباط شبکه تابلو سیستم هوشمند با سوییچ واحد برقرار خواهد شد.

در شکل زیر ارتباط شبکه اینترکام با تابلو سیستم هوشمند را مشاهده می کنید. جهت کنترل و مانیتور  سیستم هوشمند از تاچ پنل داخلی استفاده می شود.

 

 

برای کنترل از طریق تلفن همراه بصورت محلی نیاز به بستر WIFI جهت ارتباط تلفن همراه با تابلو کنترلی می باشد که در این صورت باید مبدل TCP IP  به RS485 داخل تابلو به مودم واحد وصل شود. توجه داشته باشید IP    مبدل TCP IP  به RS485 با مودم در یک رنج باشند تا ارتباط آنها برقرار شود.

 

 

در شکل زیر ارتباط شبکه اینترکام با تابلو سیستم هوشمند را مشاهده می کنید که از طریق تاچ پنل  و تلفن همراه میتوانید با سیستم هوشمند ارتباط داشته باشید.

 

 

در این ساختار باید به این نکته توجه کنید زمانی که از مودم جهت ارتباط سیستم اینترکام  و سیستم هوشمند استفاده می کنید و مودم دارای اینترنت باشد،  اینترنت از بستر شبکه اینترکام در کل ساختمان پخش می شود و دیگر واحد های از اینترنت می توانند استفاده کنند  و همچنین فعال بودن DHCP مودم ها باعث ایجاد IP address conflict  در شبکه می شود که یک مشکل در طراحی  ساختار شبکه می باشد.

 

 

 

برای برطرف کردن این مشکل چندین راهکار وجود دارد.

• استفاده از سوییچ های مدیریتی:

با استفاده از سوییچ های مدیریتی می توانید ارتباط شبکه اینترکام را برقرار کرد و دسترسی شبکه اینترنت هر واحد را محدود کرد تا دیگر واحد ها نتوانند از اینترنت واحد دیگر استفاده کنند و همچنین مشکل IP address conflict در شبکه با Firewall موجود در سوییچ برطرف کرد .

• استفاده از دو مبدل TCP IP  به RS485 :

با استفاده از دو  مبدل TCP IP  به RS485 می توانید شبکه اینترنت  را از شبکه اینترکام جدا یا ایزوله کنید.

که در این ساختار یک مبدل TCP IP  به RS485  ارتباط مودم با شبکه  سیستم هوشمند  را برای کنترل از طریق تلفن همراه برقرار می کند  و مبدل دیگر برای ارتباط تاچ پنل شبکه اینترکام به شبکه سیستم هوشمند خواهد بود

در شکل زیر ساختار اصلاح شده ارتباط شبکه اینترکام با تابلو سیستم هوشمند را مشاهده می کنید که از طریق تاچ پنل  و تلفن همراه میتوانید با سیستم هوشمند ارتباط داشته باشید  و ارتباط اینترنت واحد ها مستقل باشد.

 

• استفاده از تاچ پنل های  دارای درگاه شبکه WIFI

برخی از مدل های تاچ پنل های مانند برند Akuvox  امکان اتصال از طریق WiFi  را علاوه بر پورت lan دارند  .

در این ساختار ارتباط شبکه اینترکام از طربق پورت LAN تاچ پنل ها داخلی برقرار می شود و ارتباط سیستم هوشمند ساختمان با تاچ پنل از بستر WIFI مودم با تاچ پنل می باشد که همزمان دو شبکه مستقل به تاچ پنل متصل می باشد زمانی که ارتباط اینترکام باشد از بستر پورت LAN تاچ برقرار می شود و برای ارسال فرمان در شبکه هوشمند از طریق نرم افزار نصب شده بر روی تاچ پنل از بستر WIFI ارتباط خواهیم داشت که در شکل زیر این ساختار را مشاهده می کنید .

 

 

• استفاده از بستر اینترنت مرکزی ساختمان

 

اگر ساختمان دارای اینترنت مرکزی می باشد و رنج شبکه اینترکام واحد ها با شبکه سیستم هوشمند متفاوت باشد، می توانید از بستر اینترنت مرکزی  برای ارتباط  نرم افزار نصب شده بری تاچ پنل داخلی واحد ها با سیستم هوشمند  استفاده کرد. 

 

 

• در این ساختار  نرم افزار نصب شده بر روی تاچ پنل ها در مد  Cloudبا سیستم هوشمند ارتباط دارد و تمام تاچ پنل داخلی واحد ها به اینترنت مرکزی متصل هستند.اگر اینترنت مرکزی یا اینترنت مبدل TCP IP  به RS485  قطع شود، تاچ پنل داخلی  ارتباط محلی با سیستم هوشمند را نخواهد داشت  .