Содержание
Видеонаблюдение в XXI в. ведется частными компаниями и государственными органами во многих местах: в помещениях, на улице, в общественном транспорте, включая метро, поезда, самолеты, вокзалы и аэропорты. Техническая сторона процесса реализуется средствами интернет-технологии. Одним из ключевых элементов решения является POE-инжектор для IP-камер.
Что представляет собой технология
Содержание технологии состоит в электропитании устройства с помощью информационной линии, а точнее — через витую пару Ethernet, что и описывается английской аббревиатурой POE — Power over Ethernet. Эту технику не следует смешивать с другой, похожей по смыслу, согласно которой цифровые данные Ethernet передаются через силовой кабель.
Оконечные девайсы могут не поддерживать технологию POE. В таких случаях они подключаются через делители, называемые сплиттерами, которые выполняют функцию, обратную инжекторам. На выходе сплиттеров размещены LAN-порт и штекер постоянного тока.
Конструкция инжектора
Инжектор, также называемый адаптером POE, реализуется в виде автономного модуля, подключаемого к бытовой сети переменного тока 220 В и в простейшем случае имеющего 2 порта, один из которых является входом и маркируется LAN, а второй — выходом, подписанным POE. Существуют девайсы на большее количество портов, кратное 4, 8, 16, 24.
Внутри модуля находится электрическая схема, содержащая:
- выпрямитель, преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное, например 48 В;
- защитный контур;
- гальваническую развязку.
Адаптеры делятся на 2 группы: активные и пассивные. Активные девайсы иногда называют «умными», поскольку они сканируют электрические параметры линии при подключенном потребителе питания, обеспечивая защиту от перенапряжения или короткого замыкания.
Пассивные адаптеры линию не сканируют и защиту не обеспечивают. По этой причине они стоят дешевле активных устройств.
Основные характеристики
Взаимодействие активного инжектора с питаемой IP-видеокамерой на физическом уровне осуществляется согласно стандартам IEEE:
- 802.3af, тип 1 на 2 витые пары, максимальная мощность источника 15,4 Вт, на камере 12,95 Вт. Диапазон напряжения на камере 36-57 В, номинальное значение 48 В. Падение напряжения на расстоянии 100 м между адаптером и камерой принимается равным 8 В, соответственно нижний предел напряжения на инжекторе составит 44 В. Максимальный ток 350 мА.
- 802.3at (POE+), тип 2 на 2 пары, на 30/25,5 Вт. Нижняя граница по сравнению с предыдущим стандартом выше и составляет 42,5/50 В. Верхняя граница такая же: 57 В. Ток 600 мА.
- 802.3bt (POE++), для питания мощных камер с POE. Тип 3 на 4 пары рассчитан на 60 Вт и ток 600 мА, тип 4 на 4 пары выдает 90 Вт и ток 960 мА. Напряжение соответствует стандарту 802.3at.
Нормы IEEE предусматривают подачу питающего напряжения по следующему алгоритму:
- Если камера не поддерживает технологию POE, то питание на нее подано не будет.
- Если LAN-порт камеры рассчитан на прием питающего напряжения, инжектор установит класс питания, чтобы подать вольтаж нужной величины.
- Если устройство не потребляет энергию или перестало ее потреблять, подача питания на него прекращается.
- При перегрузке электроэнергия отключается.
В схемах подключения видеокамер провода соответствуют перечисленным требованиям:
- Жила должна быть полностью медной, а не биметаллической.
- Сопротивление < 9,38 Ом на 100 м.
- Толщина проводника — 0,51 мм или больше. В американской системе это соответствует калибру 24 AWG.
- Категория витой пары — не ниже 5е.
- Производитель выбирается из числа проверенных, иначе подделки послужат причиной выхода из строя сетевых элементов.
Пассивные девайсы работают в диапазоне от 18 до 48 В и не поддерживают правила и протоколы IEEE, за некоторыми исключениями. Так, разработчики той или иной компании-производителя пассивных устройств могут добавить к функционалу анализ электрических параметров линии и защиту от короткого замыкания. Стандарты IEEE при этом не выдерживаются, поскольку фирменное устройство по финансовым соображениям предназначено для работы в среде изделий этой же компании.
При наличии видеокамер с блоком питания менее 48 В пассивные адаптеры служат преобразователем напряжений и встраиваются в сетевую инфраструктуру в качестве дополнения к активным инжекторам.
Отличие от коммутатора
POE-коммутатор L2, он же свитч, является сетевым элементом со встроенными портами питающей локальной сети (LAN+POE), в то время как инжектор находится, условно говоря, на «середине пути», между витыми парами LAN и LAN+POE, отчего часто называется мидспаном (англ. midspan). Стоимость свитча на порядок выше, поскольку он выполняет операции не только на физическом уровне, как инжектор, но и на втором сетевом логическом уровне — L2.
Благодаря этому с помощью коммутатора оператор получает возможность удаленного мониторинга электрических параметров линии и управления питаемыми IP-камерами c POE или без него.
Преимущества и недостатки
Оценка сетевых элементов зависит от применения. То, что в одних схемотехнических решениях является достоинством, в других превращается в недостаток, например:
- Если потребовалось подключить дополнительное устройство, но все порты свитча заняты. В этом случае покупка и настройка нового коммутатора обойдутся существенно дороже, чем приобретение инжектора, что является несомненным преимуществом последнего.
- Подключаемые камеры имеют различные требования к электропитанию, которые достаточно просто удовлетворить с помощью активных и/или пассивных адаптеров.
- Для питания мощных видеодевайсов ресурса свободных портов свитча может не хватить, в то время как, например, инжектор на 24 порта имеет ресурс в 400 Вт и стоит от 5 до 10 раз меньше, чем аналогичный свитч с мощностью всего 195 Вт.
- Если алгоритм работы сети не предполагает наличия коммутатора, то правильным решением будет введение в структуру инжекторов.
- Выход коммутатора POE из строя может нанести существенно больший ущерб питанию видеокамер, чем поломка отдельного инжектора.
- Активные адаптеры не подходят для питания низковольтных камер. В этом случае необходимы пассивные девайсы. В то же время их применение требует осторожности, чтобы не вывести из строя видеокамеру из-за несоответствия электрических параметров.
- Второй сетевой уровень прозрачен для инжекторов, поэтому они не вносят нарушений в логическую плоскость сети. Для взаимодействия с IP-камерами на уровне L2 необходим соответствующий коммутатор.
Как подобрать нужный
Перед приобретением девайса следует рассмотреть 3 основных вопроса:
- Сколько видеокамер планируется подключать? Простейший вариант: одна камера и однопортовый инжектор.
- Какова ваттность отдельного оконечного девайса и их суммарная мощность? От этого зависит стандарт IEEE, которому должны соответствовать активный адаптер или электрические паспортные характеристики пассивного устройства и число портов модуля.
- На какое напряжение питания рассчитаны IP-камеры? Для питания уличных устройств на 12 или 24 В потребуется пассивный делитель напряжения.
Коротко о подключении
Во время присоединения камеры следует соблюдать правильную распиновку. Стандарт 802.3af предусматривает два типа подачи питания: А и В. В первом случае для информационных сигналов и электроэнергии используются проводники 1, 2, 3, 6, а жилы 4, 5, 7, 8 свободны. Во втором случае питание поступает по жилам 4, 5, 7, 8, а информация по остальным двум парам.
Нормы 802.2at/bt и пассивных девайсов допускают только вариант B. Фирменные устройства Cisco для питания иногда задействуют все 8 жил витой пары.
Существует ряд схем подсоединения видеокамеры IP к цифровой сети. Один из вариантов включает указанные устройства:
- традиционный коммутатор L2;
- активный однопортовый POE-адаптер 802.2at, подключенный к 220 В;
- видеорегистратор с поддержкой 802.2at.
Адаптер располагается рядом со свитчом и соединяется входным портом LAN с аналогичным выходным портом коммутатора. Выход POE-адаптера присоединяется к аналогичному входу видеорегистратора. Схема собрана.