Пое питание камер. Питание ip камеры – виды и особенности организации

После этапа определения подключения, PSE адаптер PoE может дополнительно выполнять этап классификации. Этап классификации служит для определения диапазона мощности, которую может потреблять устройство PD, чтобы затем контролировать эту мощность.
Каждому устройству PD в зависимости от заявленной потребляемой мощности будет присвоен класс от 0 до 4. Максимальный диапазон мощностей имеет класс 0. Класс 4 зарезервирован стандартом для дальнейшего развития.
PSE адаптер PoE может снять напряжение с кабеля, если устройство PD стало потреблять мощность большую, чем ту, которую объявило во время этапа классификации. Классификация выполняется путём введения в кабель PSE адаптером PoE напряжения от 14.5 В до 20.5 В и измерения тока в линии.

После прохождения этапов определения и классификации PSE адаптер PoE подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее, чем 400 ms. После подачи полного напряжения на устройство PD, PSE адаптер PoE осуществляет контроль за его работой двумя способами.

Когда FSE адаптер PoE определит, что устройство PD отключено от кабеля или произошла перегрузка потребляемого тока, происходит снятие напряжение с кабеля за время не меньше, чем 500 ms.

Преимущества подачи питания через Ethernet

Технология Power over Ethernet — это привлекательный альтернативный способ электропитания сетевых устройств. Причем, ее применение возможно как при организации новых сетей, так и при модернизации существующих. Чаще всего при модернизации сети требуется установка активного оборудования именно там, где нет поблизости источника питания и электрических розеток. Благодаря стандарту IEEE 802.3af появляется возможность установки оборудования в наиболее подходящих для этого местах, не взирая на отсутствие электропроводки. Например, Wi-Fi точку доступа можно ставить в месте наилучшего приема сигнала, даже если там нет электрических розеток или установить любом удобном для обзора месте. PoE позволяет не только существенно сэкономить на стоимости силовых кабелей и прочих компонентах, но и сократить время инсталляции оборудования Ethernet.

Питание оконечных устройств по витой паре

Владимир Леонов

се сетевые устройства нуждаются в среде передачи данных и в системе электропитания. До недавнего времени только аналоговые телефоны получали питание от АТС посредством тех же проводов, по которым передавался голосовой трафик, а для остальных устройств (цифровые телефоны, в том числе IP-телефоны, точки беспроводного доступа, Web-камеры и др.) требовалась подводка двух сетей — информационной и электропитания. Подобное положение ограничивало возможности быстрого внедрения новых технологий и не могло продолжаться долго. В июне 2003 года институт стандартов IEEE одобрил новый стандарт, получивший название IEEE 802.3af — «Питание терминального оборудования данных (Data Terminal Equipment, DTE) через интерфейс среды передачи (Media Dependent Interface, MDI)».

Описанная в стандарте технология PoE (Power over Ethernet) предлагает подачу питания к маломощным оконечным устройствам, работающим в сетях 10Base-T, 100Base-TX и 1000Base-T, непосредственно по кабелям Ethernet категории CAT5 и выше. Помимо очевидного плюса — экономии на прокладке сети электропитания — у такого способа подачи питания имеются и другие преимущества.

Технология PoE дает возможность задействовать централизованные источники бесперебойного питания, гарантирующие питание устройств в случае общих сбоев в электросети. Это становится тем важнее, чем больше по сетям Ethernet передается данных, относящихся к системам безопасности, контроля доступа и управления различным инженерным оборудованием здания, а кроме того, улучшаются возможности управления оконечными устройствами, которые можно отключать или перезагружать дистанционно.

Работает технология следующим образом. Электропитание подается в кабельную систему через питающее устройство PSE (Power Sourcing Equipment), которое располагается на одном из концов канала передачи данных. На другом конце канала располагается приемное устройство PD (Powered Device), которое разделяет сигнал и питание и понижает напряжение питания с 48 В, вырабатываемых источником, до того напряжения, которое необходимо оконечному устройству. Источник PSE может подавать питание к устройствам PD по одной из двух возможных схем. Первая схема применяется только при работе в сетях 10Base-T и 100Base-TX, имеющих свободные пары (пары 1 и 4), по которым и подается питание (рис. 1). Вторая схема предусматривает подачу питания по сигнальным парам (пары 2 и 3) и может применяться в любых сетях Ethernet (рис. 2).

В стандарте IEEE 802.3af определено несколько классов мощности источника и приемного устройства. По умолчанию применяется класс 0, который разрешает на выходе источника PSE максимальную мощность 15,4 Вт (на каждый канал) и от 0,44 до 12,95 Вт на входе приемного устройства PD. В настоящее время рассматривается вопрос об увеличении возможности до 30 Вт на каждый канал.

Максимальная величина тока в нормальном режиме работы устройства PSE составляет 350 мА на пару или 175 мА на один проводник. Эти характеристики были рассчитаны с учетом максимальной нагрузочной способности кабеля, состоящего из проводников 26 AWG (диаметр примерно 0,4 мм), при максимально допустимой температуре эксплуатации. Предусмотрено, что при включении электропитания в первую миллисекунду ток, потребляемый оконечным устройством, может достигать значения 5 А, а затем еще 50 мс оставаться на уровне 450 мА.

Обеспечена защита оконечных устройств, не поддерживающих технологию PoE. Источник PSE подает электропитание в кабель Ethernet только после обнаружения подключенного к кабелю приемного устройства PD.

Существуют различные способы аппаратной реализации новой технологии. Так, питающее устройство PSE может встраиваться в коммутатор или выпускаться в виде отдельного блока питания. Приемное устройство PD также может встраиваться в оконечное устройство или выпускаться в виде отдельного блока — сплиттера.

Примером коммутатора, поддерживающего технологию PoE, является неуправляемый восьмипортовый коммутатор MultiCo 8 Port 10/100Mbps PoE Switch, выполненный в солидном металлическом корпусе, в котором имеются отверстия для крепления кронштейнов для монтажа в 19-дюймовую стойку.

Коммутатор имеет встроенное питающее устройство PSE, подключенное к четырем из восьми имеющихся портов.

На передней панели расположены восемь разъемов RJ-45 (порты 10BaseT/100Base-TX/1000Base-T), индикатор подключения питания и индикаторы портов (по два на каждый порт), позволяющие определять сетевую активность, установленную скорость соединения и режим передачи (дуплекс или полудуплекс). Для четырех портов, поддерживающих технологию PoE, добавлены индикаторы связи с приемным устройством PD.

На задней панели находится гнездо подключения стандартного кабеля сети электропитания с выключателем.

Коммутатор оснащен встроенным блоком питания с автоматическим выбором напряжения в пределах 90-260 В.

Все порты коммутатора поддерживают автоопределение скорости 10/100 Мбит/с и режима соединения «дуплекс/полудуплекс», а также автоматическое определение полярности MDI/MDIX.

Коммутатор имеет неблокируемую архитектуру, причем коммутация осуществляется по технологии Store and forward, что позволяет осуществлять фильтрацию пакетов и удалять поврежденные.

Управление потоком выполняется по IEEE 802.3x на основе кадров в дуплексном режиме и методом backpressure в полудуплексном режиме. Пассивное охлаждение обеспечивает бесшумную работу коммутатора.

С целью подключения оконечных устройств, поддерживающих технологию PoE, для коммутаторов, не оснащенных новой технологией, применяются специальные источники питания. Источник питания MultiCo 16 Port PoE Mid-Span Power Supply тоже изготовлен в металлическом корпусе, на котором имеются отверстия для крепления кронштейнов для монтажа в 19-дюймовую стойку.

На передней панели расположены 16 разъемов RJ-45, образующие восемь пар «вход-выход», индикатор подключения питания и индикаторы связи с приемным устройством PD. Оконечные устройства, поддерживающие технологию PoE, подключаются к выходным разъемам источника, а коммутатор, не поддерживающий технологию PoE, — к входным. Источник осуществляет наложение напряжения питания на сигнал, передаваемый по парам 2 и 3.

На задней панели источника питания расположено гнездо подключения стандартного кабеля сети электропитания с выключателем. Встроенный блок питания предоставляет автоматический выбор напряжения в пределах 90-260 В. Пассивное охлаждение обеспечивает бесшумную работу источника питания.

Для подключения оконечных устройств, не поддерживающих технологию PoE, к коммутатору, поддерживающему технологию PoE, используются приемные устройства PD, выполненные в виде отдельного блока. Такое устройство (сплиттер) выполняет разделение сигнала с данными и питающего напряжения, а также понижение питающего напряжения с 48 В до той величины, которая необходима оконечному устройству. Так, сплиттер MultiCo PoE Splitter имеет выходное напряжение питания 5 В.

Редакция выражает признательность компании MultiCo ( www.multico.com.ru ) за предоставление оборудования, поддерживающего стандарт IEEE 802.3af.

Сегодня, я расскажу, каким образом можно подключить IP камеру по витой паре вместе с питанием к компьютеру, коммутатору или регистратору на расстояние не более 100 метров.

Так как для передачи данных по витой паре на скорости 100 мб нам необходимо всего 4 провода, то остальные 4 будем использовать на подачу питания, по 2 жилы на плюс и минус.

Для подключения нам понадобится:

1. Обжимной инструмент
2. Штекер RJ45
3. Витая пара
4. Штекер для подключения питания на видеокамеру 2.1 мм x 5.5 мм
5. Блок питания
6. Сама видеокамера.

Для подключения RJ45 я использую прямую схему обжима на 4 провода оранжевой и зеленой пары.

Коричневая и синяя пара используется для подключения питания. Я всегда использую синюю пару как плюс, коричневую как минус.

Сначала, убираем изоляцию с витой пары, сантиметров 7-10 хватает вполне. Разделяем пары, зеленую и оранжевую в одну сторону, синюю и коричневую в другу.

Теперь самое трудоемкое, надеть RJ45 согласно схеме, а именно:
оранжево-белый – 1 пин,
оранжевый – 2 пин,
зелено-белый – 3 пин,
зеленый – 6 пин.
Вот именно с 6 пином поначалу наибольше проблем, но с практикой данная процедура проходит очень быстро.

Обжав витую пару, приступаем к подключению питания. Для этого используются коннектора типа 2.1 мм x 5.5 мм . На них уже обозначены выводы плюса и минуса, туда просто очищаем провод от изоляции, и зажимаем болтами синюю пару соответственно в плюс, коричневую в минус.

Немного о блоке питания и его мощности. По паспорту, камеры наружного наблюдения, максимум потребляют 500 миллиампер, что на практике не совсем так. Я рассчитываю мощность блока питания с запасом, и отвожу на одну камеру около 1 ампера. Так как длина кабеля может быть и 100 метров, всегда есть какие-то потери, плюс на разъемах тоже теряется напряжение. В ночное время, камера работает с инфракрасной подсветкой, что тоже увеличивает нагрузку. В примере я подключаю камеру к блоку питания 12в, 5 ампер . Очень хорошие блоки питания, очень надежные, и при этом нагрузку держат больше заявленных 5 амер. По моим замерам, выход составил 6,5 ампер, что очень не плохо.

Подключив к блоку питания провода, а RJ45 к сети, тестируем камеру. Перед подключением камеры, наличие обрыва в сетевом кабеле можно проверить , обзор которого я приводил в одной из статей.

Сетевые устройства, отличаются от других видов камер, являющихся лишь элементами систем телевизионного наблюдения. Такое устройство полностью комплектно и может самостоятельно вести съемку, оцифровывать, сжимать и передавать сигнал видеоизображения по интернету. Его можно устанавливать в любом нужном месте и получать изображение там, где удобно — для этого . Как и для всех сложных электронных изделий, к которым предъявляются строгие требования по надежности работы, требуется бесперебойное питание ip камеры в процессе эксплуатации.

Особенности питания ip камер (витая пара и т. п.)

Имея высокое разрешение, четкость видеоизображения эти цифровые устройства, а фактически мини-компьютеры с камерой, нуждаются в потреблении значительного электрического тока. Поэтому к организации электроснабжения ip камер нужно подойти со всей ответственностью для исключения любых неисправностей и технических сбоев.

Виды систем телевизионного наблюдения

В зависимости от места установки камер существует 2 вида:

• Системы видеонаблюдения в зданиях и помещениях с наличием систем отопления и освещения.
• Видеонаблюдение снаружи зданий.

Естественно, установленное снаружи оборудование потребляет большую мощность, используемую обычно на ИК подсветку в темное время суток и подогрев термокожуха камеры при низких температурах воздуха. Кроме того, в обоих случаях многие камеры снабжены поворотными механизмами с электроприводом, датчиками движения, что тоже требует затрат.

Виды питания

Существует 2 варианта питания:

• С прокладкой отдельной линии от внешнего блока электропитания с напряжением 5–24 В или от встроенного на 220 В (у камер для наружной установки). Но также потребуется подключение к интернету, что в целом напоминает двойную прокладку питающего и коаксиального кабеля к аналоговым камерам.
• Питание ip камеры по витой паре по технологии PoE . Для передачи электропитания, видео и управления устройством используется только один провод, что удобно и практично. Чаще всего используют провод с 4 витыми парами.

Большим недостатком является ограничение длины провода в 100 м. Для преодоления этого предела разработаны несколько технических решений с применением дополнительного оборудования:

• Использование PoE репитеров. Такое устройство принимает электропитание и поток данных, затем передавая их. Цепочка таких повторителей, подключенных друг за другом, значительно увеличивает расстояние и возможность питания ip камеры по PoE. Желательно использовать высококачественный кабель для уменьшения потерь.
• Установка конвертеров, сделанных по технологии VDSL2. Эти устройства обеспечивают подачу электроснабжения до 1,5 км.
• Применение технологии «PoE Extender», позволяющей с использование устройства «Power Reach» устанавливать камеры до 500 метров, обеспечивая питание как ip видеокамеры, так и для электроснабжения термокожуха, использования ИК подсветки устройств видеонаблюдения снаружи зданий.

В каждом конкретном случае необходимо учесть ситуацию в целом. На эффективный выбор будут оказывать влияние много факторов: наличие и разветвленность локальной сети, состояние и устойчивость электроснабжения, освещенность помещений и территории, климатические условия, режим охраны и многое другое. Желательно поручить разработку проектных и технических решений специалистам организаций, занимающихся проектированием и монтажом систем телевизионного наблюдения.

Это в итоге позволит создать сбалансированную систему, где будут учтены все пункты технического задания заказчика, в том числе по обеспечению надежного питания ip камер на охраняемом объекте.

Блоки питания

Качество электроснабжения обычно оставляет желать лучшего. Ни один потребитель не застрахован от резких скачков напряжения, неплановых отключений. Поэтому правильный выбор оборудования очень важен, ведь надежная и долговременная работа любой камеры прямо зависит от стабилизированного (постоянного напряжения) и непрерывного электроснабжения. Некачественный или не подходящий по техническим параметрам блок питания вполне может вывести из рабочего состояния камеры вплоть до необходимости замены и непригодности к ремонту.

Блок питания ip камер можно применять тот, который выдает требуемые технические параметры. При этом нужно учитывать следующие требования. Кроме возможности непрерывной работы, блок питания должен быть стабилизированным, иметь защиту от короткого замыкания и перегрузок.

С учетом неизбежных потерь блок питания должен для их компенсации обеспечивать 20–30% запас по току.

Питание ip камеры по витой паре позволяет значительно проще организовать резервирование электроснабжения, чем при использовании аналоговых видеокамер. Достаточно подключения блока бесперебойного питания к коммутатору PoE, к которому выполнено подключение всех ip камер видеонаблюдения. Такая схема наиболее просто обеспечивает надежное бесперебойное электроснабжение. Существуют модели коммутаторов со встроенным ИБП.

Не следует экономить при покупке блока, так как кроме обеспечения надежной работы камер, он сам должен безопасным, не стать причиной возгорания или пожара. Лучше приобретать оборудование у производителя, официальных дилеров или в специализированных организациях, занимающихся монтажом и продажей оборудования систем безопасности.

Питание автономных камер

В некоторых случаях при отсутствии постоянного электроснабжения или временном неустойчивом электроснабжении удаленных или строящихся объектов применяют . В таких случаях необходим расчет емкости аккумуляторов блока питания для обеспечения необходимого времени работы. Имеет также смысл подключить датчик движения для экономии электроэнергии, что немаловажно при отсутствии электроснабжения объекта.

Подходящий блок питания ip камер лучше всего выбрать по каталогу фирмы производителя камеры, что обеспечит готовое решение или поручить подбор оборудования соответствующего техническому заданию специалистам.

В заключение следует сказать, что выбор ip камер сегодня вполне обоснован, так как по техническим характеристикам и технологическим решениям они намного превосходят аналоговые устройства. Начальная высокая цена одного изделия окупается из-за отсутствия многих неизбежных затрат при монтаже и эксплуатации аналоговых систем, а преимущества неоспоримы.

Стандарты и типы PoE

Сегодня существует несколько видов технологии PoE и все они существенно отличаются. Причина этого в следующем. Когда IEEE все же решили перейти к стандартизации PoE технологии, прошло уже много времени после ее появления, а многие корпорации уже разработали и внедрили собственные решения PoE. Как пример, Cisco еще в далеком 2000-ом году представили реализацию питания по витой паре. Но даже после стандартизации IEEE 802.3af аж в 2003 году, а IEEE 802.3at в 2009-ом производители продолжают внедрять новые разработки в PoE. В основном из-за дороговизны полноценных стандартов 802.3af и 802.3at, а ведь клиентов все чаще нужны бюджетные решения.

Как результат существует несколько вариантов PoE:
- стандарт 802.3af,
- стандарт 802.3at,
- фирменные частные стандарты, из них наиболее известен в мире Passive PoE.

802.3af и 802.3at относится к активным PoE, а Passive PoE является пассивным.

Сама реализация питания по сетевому кабелю (витой паре) различается по типу распиновки. А еще в зависимости от напряжения на порт PoE делится на классы.

Всё это должно быть указано в техническом паспорте устройства для возможности правильного подбора оборудования.

Стандарты активного PoE - IEEE 802.3af и 802.3at

Основное преимущество таких PoE-источников – это их интеллектуальная рабочая схема, что помогает оборудованию работать дольше, экономить энергию и избегать поломок.

Так, перед тем, как подать питание на нужное устройство, сам активный PoE-источник стандарта 802.3af/at (может быть адаптер или коммутатор) проверяет и узнает следующее:
1. Есть ли поддержка в устройстве технологии PoE. При ее отсутствии электричество по витой паре просто подаваться не будет.
2. Проверит, какое напряжение потребляет устройство. И после установки класса питания подаст только нужное значение напряжения на подсоединенный порт.
3. Необходимо ли питание устройство, включено ли оно. При ответе нет, питание по кабелю не подается.
4. Не было ли перезагрузки устройства. При положительном ответе питание прекращается.

Па раметры

Классы питания

Самым распространенным на сегодняшний день является 1-ый класс питания.

Passive PoE

Passive PoE – это существенно удешевленный аналог стандартов 802.3af и 802.3at. Пассивное питание позволяет существенно снизить цену оборудования. Но при этом такое оборудование не производит проверку нуждающегося в питании по витой паре устройства на потребляемую мощность и его состояние. То есть напряжение просто подается постоянно. Присутствует риск несовместимости оборудования, что приведет или к моментальной поломке или устройство сломается чуть позже из-за перегрева плат и их подгорания.

Ведущие производители делают дополнения технологии Passive PoE в виде полезных функций. Приведем пример устройства MikroTik с PoE out. Этот PoE out может определить есть ли подключение устройства к порту, а также узнает о коротком замыкании или перезагрузке. Еще некоторые устройства MikroTik позволяют управлять этими функциями. Можно включать и выключать PoE на портах, изменять режимы ну и так далее. Только в данном случае речь идет не об обычных PoE-шнурах, а о технологии PoE в маршрутизаторах, коммутаторах и прочем оборудовании.

Источники с Passive PoE варьируются по мощности, силе тока и напряжению. Наиболее часто производители их изготовляют непосредственно под определенное свое оборудование. По этой причине PoE-источник нужно подбирать специально под определенное устройство.

Типы распиновки

Также распиновка есть и по третьему типу, то есть когда с целью подачи питания задействована каждая жила кабеля из четырех пар. Но такая распиновка встречается редко и только в фирменной реализации PoE. Лучшим примером будет UPOE от Cisco.

Если в обоих концах сети Вы установите сетевое оборудование с поддержкой стандарта 802.3af или 802.3at, то в этом случае тип распиновки по факту не важен, так как установленное устройство-потребитель PoE будет работать с любым из них. Но, если стандарты разные, то это важно.

Кабель для PoE

Качество PoE очень зависит от качества кабеля и от длины витой пары. Витую пару следует выбирать следующую:
- должно быть четыре пары, то есть четырехпарная витая пара и не ниже cat.5e;
- витая пара должна быть медная, а не омедненная;
- толщина проводников должна быть не менее 0,51 мм (24 AWG);
- сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100 м (если больше, то будет большая потеря мощности);
- желательно известного производителя.

Великолепно подходит продукция нашего производителя . Они изготавливают неэкранированный наружный кабель и экранированный внутренний. Кстати, заметим, что использование экранированного кабеля в обязательном порядке необходимо уточнять по спецификациям любого производителя. К примеру, PoE стандарта 802.3af или 802.3at в некоторых моделях оборудования можно использовать только в паре с неэкранированной витой парой.

Длина PoE

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE именно равной 100м. Но на практике же максимальная длина витой пары будет зависеть от множества факторов. И все эти факторы могут быть заранее неизвестны:
- сечение проводников;
- металл проводников;
- наличие изгибов на линии;
- неравномерности витой пары, перегибы кабеля и т.д.

А вот если Passive PoE, то длина должна быть не больше 30-60м. И рассчитывать линию необходимо, учитывая следующее:
- потребляемое напряжение устройством с учетом пиковой нагрузки;
- выдаваемое напряжение источником;
- сопротивление самой витой пары и размер потерь напряжения в этой линии.

Бюджет мощности PoE

Для расчета бюджета PoE необходимо:
1. Провести подсчет общей мощности всех без исключения потребителей PoE на обслуживаемой линии. Рассчитывать нужно по пиковой нагрузке каждого устройства и брать в расчет каждый работающий модуль оборудования.
2. Исходя из показателя мощности, подобрать PoE-источник. При этом необходимо обратить внимание на мощность отдельных портов, то есть, какое устройство к какому именно порту в будущем будете подключать, а также брать в расчет суммарную мощность источника, дабы не превысить общую мощность потребителей. И желательно приплюсовать 25% для резерва. Долгосрочная эксплуатация линии предусматривает, что подаваемая PoE-источником мощность будет терять ежегодно около 10%.
3. Учесть потерю мощности из-за длины кабеля от самого источника до непосредственно потребителя. Здесь главное именно сопротивление проводника. Кроме значений по умолчанию, не забывайте о том, что происходит увеличение сопротивления при нагреве кабеля.