Цифровые IP камеры, которые широко применяются как в системах видеонаблюдения, так и для других целей, обязательно должны быть подключены к источнику электропитания. Организация стабильного и бесперебойного питания является залогом надёжной работы системы видеонаблюдения. Питание IP камер, в зависимости от конструкции, осуществляется постоянным напряжением от 12 до 24 вольт. Подача питающего напряжения на удалённые IP камеры может осуществляться несколькими способами.
Основные способы питания цифровых камер
Мощность, потребляемая цифровыми устройствами, обычно не превышает несколько десятков ватт при небольшом напряжении, поэтому для питания IP камер нет необходимости прокладывать мощные кабельные линии. Для организации электропитания цифровых видеокамер могут использоваться несколько способов:
- Использование технологии PoE;
- Подача питания по витой паре;
- Применение отдельных источников питания для каждой камеры;
- Работа IP камер от аккумулятора или батареи.
Наиболее перспективным способом подачи питания на считается технология PoE. Для трансляции видеопотока с IP камер используется кабель «витая пара» и технология PoE (Power over Ethernet – питание по Ethernet кабелю), которая обеспечивает подачу напряжения питания по тому же кабелю, с использованием одной или двух пар проводников.
Данная технология определяется специальным протоколом, в котором регламентируются все электрические параметры, и который позволяет передавать по витой паре постоянное напряжение величиной до 56 вольт с током 400 mA. Такое напряжение было выбрано исходя из того, что технология PoE предназначена не только для питания цифровых камер видеонаблюдения, но и для других устройств. Питание IP камер через PoE, а так же другими способами, должно осуществляться от имеющего собственный аккумулятор. В этом случае, при аварии на электрической сети система видеоконтроля сможет работать ещё определённое время.
По витой паре с помощью PoE инжекторов. В том случае если цифровое устройство не поддерживает PoE, осуществить подачу электропитания на удалённое устройство по можно с использованием специальных инжекторов.
Блоки питания. В некоторых случаях, особенно для питания IP камер, используемых для внешнего наблюдения, могут использоваться блоки питания. Они располагаются в непосредственной близости от камер, и каждый блок питания обеспечивает рабочим напряжением одно устройство.
Такой способ удобен тем, что при выходе из строя конкретного блока неработоспособной окажется только одна камера. Для организации подобного типа питания необходимо чтобы в точках установки камер видеонаблюдения имелась базовая сеть 220V с возможностью подключения к ней блоков питания.
Автономное питание. В системах видеонаблюдения иногда используются . Такая камера питается от компактного аккумулятора, а видеоинформация может транслироваться по радиоканалу или записываться на карту памяти.
- Посредством PoE;
- По витой паре с использованием PoE инжекторов и блоков питания.
Подача напряжения на IP камеры через PoE
Существует два стандарта этой технологии: 802.3af от 2003 года и 802.3at, принятый в 2009 году. Последний вариант идентифицируется как PoE+. Если первый вариант позволяет подключить внешнее устройство с потребляемой мощностью до 15 Вт, то технология PoE+ позволяет подавать питание на несколько устройств с мощностью до 30 Вт с использованием двух пар проводников.
Большинство IP видеокамер потребляют 2-4 Вт, поэтому даже стандарт 2003 года позволит обеспечить электропитанием до 7 камер видеонаблюдения при условии установки их внутри помещения. требуют для своей нормальной работы в любых климатических условиях наличие специального защитного кожуха, термоэлемент которого так же может быть запитан от линии питания камеры, что потребует дополнительной мощности.
Главная особенность технологии PoE заключается в том, что для питания IP камер видеонаблюдения не требуется выполнять монтажные работы по прокладке отдельной кабельной линии, поскольку и видеоинформация и питающее напряжение проходит по одному и тому же кабелю. В технологии PoE принято деление на 4 класса: 0, 1, 2, 3, где каждый класс определяется мощностью внешнего устройства и мощностью, которая подаётся на порт. При работе устройств по PoE особый режим предусматривает мгновенное отключение питающего напряжения в случае возникновения ситуаций, способных привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования.
Питание камер по PoE несмотря на удобство и перспективность имеет определённое ограничение. Длина кабеля, транслирующего видеопоток и напряжение питания от коммутатора до камеры видеонаблюдения, ограничивается 100 метрами.
Этот порог легко преодолим несколькими способами:
- Применение PoE репитеров (повторителей);
- Использование конвертеров VDSL2.
Репитеры, или повторители, подключаются через каждые 90-100 метров и позволяют значительно увеличить протяжённость линии от коммутатора до видеокамеры.
Конвертеры VDSL2 или устройства Ethernet Extender предназначены для подключения по кабелю на расстоянии более 100 метров. Максимальная длина соединительной линии с применением проводников сечением 0,5 мм может достигать 1500 метров.
Применение PoE инжектора и блока питания
Можно подать питающее напряжение на IP видеокамеру без применения технологии PoE. Для этого так же существует несколько способов. Самый простой способ подать питание IP камеры по витой паре требует небольшой переделки LAN кабеля.
Инжектор для питания по витой паре
Дело в том, что две витые пары такого кабеля не используются для передачи сигнала, и их можно использовать для подачи напряжения питания от отдельного источника на IP камеру. Для этого необходимо разрезать оболочку кабеля, и вывести наружу две свободные пары. Затем проводники пар соединяются параллельно для увеличения сечения провода. После этого от внешнего источника постоянного напряжения можно подавать питание на IP камеру. При сечении пары 0,4 мм 2 (один проводник 0,2 мм 2) можно расположить видеокамеру от источника питания на расстоянии до 70-80 метров при потребляемой мощности не более 5 Вт.
Для подачи питания на различные устройства, в том числе и на камеры видеонаблюдения, используются устройства называемые инжекторы . На инжекторе имеется порт LAN и порт POE. К порту POE подключается внешнее устройство, поддерживающее технологию PoE, а к порту LAN подключается коммутатор или компьютер. Кроме того на инжекторе есть разъём для подключения . Существуют инжекторы, объединённые с компактным источником питания в одном корпусе. Различные модели инжекторов могут отличаться количеством портов, число которых может быть от 1 до 16. Такие типы PoE адаптеров прекрасно подойдут для организации видеонаблюдения с небольшим количеством IP камер.
Достаточно часто для подключения камер видеонаблюдения применяются так называемые пассивные инжекторы. Они представляют собой обычные переходники, предназначенные для удалённого подключения устройств, поддерживающих технологию PoE. Некоторые модели переходников позволяют подключать к кабелю устройства, не предназначенные для применения такой технологии, например,
Какой источник питания PoE подходит для питания IP-камер?
Ключевые параметры
Данный тип питания не стандартизирован , а значит он может быть каким угодно по напряжению и полюсовке.У каждого производителя своё мнение на этот счет.
- Согласования по передачи питания между источником и потребителем в пассивном PoE нет
.
Это говорит о том, что пассивный инжектор PoE не спросит конечное устройство нужно ли ему питание
Если вы перепутали порты PoE и LAN, то в сетевую карту компьютера прилетит напряжение и вероятно выведет его из строя. Аналогичная ситуация произойдет если вы перепутали пары при обжатии коннектора.
Данный метод питания не безопасен. - Пассивное PoE не гарантирует
передачу питания на расстояние в 100 метров.
Питание выдается статично 12В или 24В или 48В. Высока вероятность просадки напряжения при использовании passive PoE на расстояние более 50 метров. Устройство не получит нужного ему питания и может работать некорректно или не работать вообще. - Только один тип передачи.
Пассивное PoE передается ТОЛЬКО по 4, 5, 7, 8. Это значит, что 4 жилы только под питание+ 4 жилы под передачу данных.
4.Синий
5.Бело-синий
7.Бело-коричневый
8.Коричневый
- Пассивное PoE не контролируется и не управляется. (речь о инжекторах питания passive PoE) Некоторые роутеры имеют возможность отключения питания на порту, такие как MikroTik
- Удлинение кабельной линии проблематично при использовании пассивного PoE.
- Passive PoE имеет разное напряжение источника питания и потребляющего устройства
Как уже было сказано выше, у каждого производителя пассивного PoE свой взгляд на тип передачи и распиновку кабеля.
Здесь нужно быть предельно внимательным.
Например:
Ubiquiti использует для своих продуктов 24В DC для WiFi точек доступа.
MikroTik использует напряжение в диапазоне от 8 до 30В DC в своих роутерах на PoE портах.
Dahua PoE коммутаторы используют 24В DC, но полярность передачи питания отличается от Ubiquiti.
Ubiquiti MikroTik и Dahua относятся к passive PoE и несовместимы с устройствами 802.3af, 802.3at, 802.3bt по напряжению и полярности.
В лучшем случае устройство не заработает, в худшем выйдет из строя.
Для устройств 802.3af есть пассивный , его напряжение 48В DC.
инжектор можно использовать с IP-камерами, IP-телефонами 802.3af. Но стоит помнить, что несоблюдение полярности выведет устройство из строя. Аналогично если вы перепутаете порт POE и LAN.
Преимущества пассивных инжекторов - низкая стоимость. Других приемуществ нет.
Что можно:
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора или коммутатора PoE 802.3af
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3at от инжектора или коммутатора PoE 802.3at
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3bt от инжектора или коммутатора PoE 802.3bt
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от пассивного инжектора PoE 48В DC ()
Советуем
: PoE коммутаторы и PoE
Что нельзя:
Использовать экранированный FTP/STP кабель без заземления с 2-х сторон
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 12В (12В можно подать только на вход jack
)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 24В (например от Ubiquiti)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от PoE порта MikroTik или его инжектора. (исключение специальные модели MikroTik 802.3af
)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от Dahua PoE коммутатора DH-VTNS1060A
Также могут возникнуть проблемы, если источником питания является Cisco с собственным стандартом inline power и протоколом CDP
Cisco, не опознав устройство как "родное" может отказаться от подачи питания.
При модификации существующих — у владельца зачастую возникают сложности.
В частности, при замене камер с целью получения больших возможностей слежения и удаленного доступа по компьютерным сетям, может обнаружиться несоответствие или недостаточный функционал кабельных трасс.
Легко столкнуться с несовпадением напряжения питания. Возникшие проблемы может решить IP PoE камера.
Такому устройству достаточно одной кабельной линии, проложенной витой парой, чтобы получать питание необходимой мощности и передавать сигнал.
Как работает технология PoE в камерах видеонаблюдения
Понять, что такое PoE в камерах видеонаблюдения — достаточно просто.
Это технология передачи электрической мощности и обмена сигналами между головным и подчиненным оборудованием.
При этом, в зависимости от механики реализации, в современных устройствах может присутствовать:
- обязательная механика согласования параметров потребителя и источника питания;
- передача сигнала и мощности по одним и тем же проводникам;
- разделение кабельных пар для выполнения отдельных групп функций (питания и передачи).
При построении конкретной сети видеонаблюдения — можно не столкнуться с ограничениями, которые имеют PoE.
Чтобы преодолеть их, применяются промежуточные устройства усиления, коммутаторы и инжекторы.
Тип и количество этих приборов, а также необходимость их использования, диктуются конкретной реализацией протокола PoE.
Классификация PoE
PoE видеонаблюдение использует достаточно простую механику взаимодействия между головным и подчиненным устройством.
Для передачи электрической мощности и одновременного трансфера сигнала используется обязательное промежуточное оборудование.
Называется данный прибор инжектор и без него организовать работу системы видеонаблюдения невозможно.
Кроме общей схемы взаимодействия, существуют особенности организации сети. Первое, что нужно оценивать — потребность камер в энергопитании.
Оно может составлять от 5 Ватт для устройств бытового класса, оснащенных ИК подсветкой, до 15 Ватт для моделей, способных менять положение, фокусировку при помощи электроприводов. Отдельные PoE видеокамеры могут потреблять до 30 Ватт электрической мощности.
Современные устройства наблюдения могут взаимодействовать практически с любой версией протокола питания-передачи данных.
Однако для оптимального планирования вложений стоит оценивать PoE камеры видеонаблюдения, применяемые инжекторы и другое оборудование.
Протокол PoE разделяется на две крупные группы: так называемый умный и пассивный. Большинство делений принадлежит именно первому сегменту (версии IEEE 802.3af, 802.3at, 802.3bt).
Здесь классификация выглядит так:
- до 15.4 Ватт для версии протокола 802.3af;
- до 30 Ватт для IEEE 802.3at;
- до 100 Ватт для 802.3bt.
Второй критерий классификационного деления применяется для одиночных и групповых инжекторов:
- класс 1 способен передавать до 4.5 Ватт мощности по порту, допустимый диапазон на 1 камеру от 0.44 до 3.84 Вт;
- класс 2 имеет максимум в 7 Ватт, от 3.84 до 6.49 Ватт на потребителя;
- класс 3 — 15.4 Ватт на порт, 6.49-12.95 на потребителя;
- класс 0 — максимум в 15.4 Ватт, 0.44-12.95 Ватт на камеру.
Данный классификационный критерий учитывается при разработке сети передачи данных.
Правильный выбор инжекторов и схем соединения камер позволяет значительно снизить общие расходы на закупку оборудования.
Умный PoE характеризуется одновременным использованием кабельных пар (4 штуки) для энергопитания и передачи сигналов. Пассивный режим обмена более прост.
При его реализации используется принцип разделения функциональности кабельных пар. Часть из них служит для трансляции сигналов, часть для передачи питания.
Преимущества и ограничения технологии PoE
Понимая, что такое PoE в видеонаблюдении и основные принципы реализации протокола, легко увидеть плюсы и минусы технологии. Их набор зависит от того, какая именно механика обмена используется.
Для умного PoE к преимуществам стоит отнести:
- обязательное согласование питания, которое происходит при включении камеры;
- набор оборудования для управления и регулировки работы сети — весьма широк. Доступны коммутаторы, групповые инжекторы. Легко настроить работу по расписанию и удаленное управление;
- при длине линии до 100 метров — никаких сложностей в построении структуры не наблюдается.
Минусы активной умной технологии состоят, прежде всего, в значительной стоимости оборудования. Но они легко компенсируются полным набором поддерживаемых протоколов и высокой отказоустойчивостью камер благодаря согласованию питания.
При использовании пассивной версии PoE потребитель получает в виде преимуществ:
- низкую цену на оборудование;
- возможность применять в качестве сигнальных линий комбинированные кабеля (не );
- передачу значительной мощности.
Но недостатки более весомы:
- даже при протяженности линий до 100 метров — возможны сбои питания и наводки сигнала. Они тем значительнее, чем большая электрическая мощность передается для работы камеры;
- необходимо выбирать устройства, способные работать с пассивной версией протокола;
- отсутствует обязательное согласование питания при включении камеры, что может приводить к различным аварийным ситуациям.
Данные особенности версий PoE обусловили большое распространение активной умной системы.
Однако стоит отметить, что и пассивная механика — все еще применяется в большом числе готовых решений, предлагаемых потребителю.
Заключение
Используя преимущества протокола PoE, легко минимизировать количество кабельных трасс, избавиться от необходимости монтировать блоки питания вблизи потребителя, решить множество задач при модификации существующих систем видеонаблюдения.
Активная умная версия гарантирует оптимизацию затрат на построение инженерного решения сети мониторинга. И при этом — обратная поддержка пассивной механики обеспечит легкое использование камер и оборудования разного класса внутри одной структуры видеонаблюдения.
Видео: PoE для IP-камеры на 100 метров. А на 300 метров?
Применяется для питания IP-камер видеонаблюдения, в IP-телефонии, в беспроводных сетях WLAN и прочих сетевых устройств.
Таким образом один кабель способен передавать информационный трафик и обеспечивать питание устройству.
PoE описано организацией IEEE в 2003 стандартом IEEE 802.3af.
Новый стандарт IEEE 802.3at появился в 2009 году и зовется многими как PoE+.
Устройства с PoE и с PoE+ являются активными. Это означает что PoE источник согласуется с PoE потребителем и является интеллектуальным.
В отличие от PoE, многими производителями применяется (как правило под свое оборудование) так называемый Passive PoE. Это означает что такой PoE источник не опрашивает потребителя и не согласует мощность.
Достоинство их - низкая стоимость.
Недостаток - несовместимые источник и потребитель могут негативно повлиять на работу системы в целом (от неработоспособности до КЗ).
В итоге на данный момент PoE существует в нескольких вариантах:
- по стандарту 802.3af,
- по стандарту 802.3at,
- по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.
Стандарты IEEE 802.3af, 802.3at - активное PoE
Главное преимущество PoE-источников, которые поддерживают эти стандарты, это интеллектуальная схема работы.Она позволяет избежать порчи оборудования, продлить срок его службы, сэкономить потребляемую энергию.
Подключение питаемого устройства происходит в несколько этапов:
- Перед подачей рабочего напряжения на сетевое устройство питающая сторона проводит проверку подключения. На устройство подается напряжение от 2.8 до 10 вольт и определяется входное сопротивление, которое должно быть в пределах от 19 до 26.5 кОм.
- Далее происходит классификация устройства по потребляемой мощности в зависимости от класса. Если устройство начнет потреблять ток больший, чем предусмотренный для данного класса, то питание будет отключено.
- Затем на устройство подается полное напряжение, однако и на данном этапе происходит контроль потребителя. Если сетевое устройство в течение 400 мс будет потреблять ток менее 5 мА, то питание будет отключено. Если на питаемое устройство будет идти ток более 400 мА в течение 75 мс, питание, также будет отключено.
Отличия PoE и PoE+
5 классов мощности PoE, определяемые стандартом IEEE 802.3
| Класс | Стандарт | Режим | Использование | Ток классификации, мА |
Мощность на порт, Вт |
Мощность на устройство, Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 802.3af/802.3at | Основной | По умолчанию | 0-4 | 15,4 | 0,44 - 12,95 |
| 1 | 802.3af/802.3at | Опционально | Необязательный | 9-12 | 4,5 | 0,44 - 3,84 |
| 2 | 802.3af/802.3at | Опционально | Необязательный | 17-20 | 7 | 3,84 - 6,49 |
| 3 | 802.3af/802.3at | Опционально | Необязательный | 26-30 | 15,4 | 6,49 - 12,95 |
| 4 | 802.3at | Зарезервирован | Допустимы только устройства 802.3at (тип 2) | 36-44 | 30 | 12,95 - 25,5 |
Принцип работы PoE-устройств
- использование свободных пар для питания (в сетях Ethernet 100BASE-TX)
- одновременная передача питания и данных по одним сигнальным проводам (метод А)
- передача питания и данных по принципу «данные - разность потенциалов в паре проводов»; «питание - разность потенциалов между парами проводов» (метод В)
Метод А
И электричество, и данные подаются по жилам 1, 2, 3, 6.Жилы 5, 7, 8 не используются.
Метод B
Для подачи электропитания используются жилы 4, 5, 7, 8.Данные передаются по остальным.
802.3af Стандарты PoE-A и PoE-B для сетей 100 и 1000 Мб/сек.
Распиновка 8-пинового разъема 8P8C (RJ45)
| PINS on Switch | 10/100 Мб/сек DC on Spares (метод B) |
10/100 Мб/сек Mixed DC & Data (метод A) |
1000 Мб/сек DC & Bi-Data (метод B) |
1000 Мб/сек DC & Bi-Data (метод A) |
| Pin 1 | Rx + | Rx + DC + | TxRx A + | TxRx A + DC + |
| Pin 2 | Rx - | Rx - DC + | TxRx A - | TxRx A - DC + |
| Pin 3 | Tx + | Tx + DC - | TxRx B + | TxRx B + DC - |
| Pin 4 | DC + | не используется | TxRx C + DC + | TxRx C + |
| Pin 5 | DC + | не используется | TxRx C - DC + | TxRx C - |
| Pin 6 | Tx - | Tx - DC - | TxRx B - | TxRx B - DC - |
| Pin 7 | DC - | не используется | TxRx D + DC - | TxRx D + |
| Pin 8 | DC - | не используется | TxRx D - DC - | TxRx D - |
Кабель для PoE
От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести.Витую пару необходимо подбирать:
- четырехпарную, не ниже cat.5e, медную, а не омедненную (не биметалл),
- с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
- с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
- хорошего производителя.
Passive PoE эффективен для использования в существующей сетевой инфраструктуре, позволяя применять технологию PoE для устройств, не оснащенных данной функцией изначально.
В комплект PPoE не входит какой-либо блок питания (БП), так как предполагается, что в большинстве случаев можно использовать штатный БП, входящий в комплектацию устройства.
PPoE обеспечивает подачу напряжения питания через стандартную витую пару для удалённых устройств типа беспроводных точек доступа, IP-телефонов, IP-камер и др.
Питание подается также как и в классическом PoE по свободным витым парам 4-5 и 7-8, которые не используются для передачи данных.
Максимальная длина кабеля при использовании инжектора Passive PoE существенно меньше, чем при использовании инжектора PoE (10-20 метров).
