Что такое рое питание в ip-камерах видеонаблюдения

Рекомендуемые модели роутеров

Маршрутизаторы с PoE редко используются в домашних сетях и чаще всего используются в качестве серверного оборудования, для построения систем видеонаблюдения и VoIP-телефонии. Выбор таких устройств невелик по сравнению с обычными роутерами. А цена заметно выше. При этом функционал зачастую бывает урезан – например, многие PoE роутеры не оснащены Wi-Fi и для создания беспроводной сети применяться не могут.

Рекомендуем обратить внимание на следующие модели роутеров с функцией PoE

MikroTik hEX PoE

Это компактный роутер с поддержкой PoE+ оснащённый пятью гигабитными сетевыми портами, портом USB с поддержкой 3G/4G модемов и SFP-портом для подключения оптоволоконной линии. Питание устройство получает с WAN-порта, а внутрисетевые LAN порты 2-5 могут питать PD устройства. Все Ethernet-порты экранированные. Минус этой модели – отсутствие беспроводных возможностей.

MikroTik hAP ac2

Роутер с функцией PoE и возможностью создания Wi-Fi сети. Эта модель оснащена пятью сетевыми портами. Первый используется для подключения к интернету. Устройство может быть запитано через этот порт. Для создания локальной сети служат остальные 4 порта. Причём пятый можно использовать для питания PD устройства. Скорость портов 1000 Мбит/сек. Устройство комплектуется стандартным адаптером питания и, кроме PoE, может получать питание от сети 220 вольт.

Помимо Ethernet, эта модель оснащена беспроводными возможностями. Это двухдиапазонный Wi-Fi роутер с двумя внутренними антеннами. Может работать как в диапазоне частот 2.4 ГГц, так и 5 ГГц. Так же есть порт USB, к которому можно подключить модем 3G/4G.

Возможна установка как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. В подставке есть отверстия для крепления на стену.

Может питающее устройство понять, какое подключили клиентское устройство: с PoE или без?

Если речь идёт об End-span, например, о коммутаторе, все происходит не просто, а очень просто. Источник питания, например, коммутатор с портами PoE включает подачу питания для данного порта только в том случае, если подключенное устройство (например, точка доступа) поддерживает технологию PoE.

Как это работает?

1. В начале выполняется проверка: поддерживает ли устройство-клиент питание через PoE. Подается напряжение от 2,8 до 10Bольт, определяется входное сопротивление. В случае, когда полученные результаты можно признать удовлетворительными для питания чрез PoE, питающее устройство переходит к следующему этапу.
2. Питающее устройство определяет требуемую мощность для питания устройства-клиента, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от уровня потребления устройствам присваивается класс: от 0 до 4.

Однако если речь идёт о недорогих устройствах Mid-Span, включаемых после обычного сетевого оборудования (без PoE), здесь всё не так радужно. В таких случаях обычно в линию подаётся постоянное питание с фиксированными параметрами, а проверка на предмет: «Какое устройство находится на другом конце линии?», — не производится.

Определение IP-камеры и принцип работы

Беспроводная IP видеокамера поворотная

Айпи камеры видеонаблюдения часто называют сетевыми, потому что они фиксируют видео в цифровом формате и используют для трансляции компьютерную сеть, передавая данные через узлы локальной компьютерной сети конечному пользователю на огромные расстояния. Современные IP камеры имеют высокое разрешение и оснащены различными дополнительными функциями:

• перевод изображения в нужный формат;
• масштабирование;
• наклон;
• панорамирование;
• интеллектуальный анализ изображения, в частности распознавание лиц;
• обнаружение движения;
• аудио слежение;
• автоматические оповещения.

Сетевые устройства отличаются по типу исполнения

• Корпусные – имеют герметичный кожух, предохраняющий от влияния внешней среды.
• Корпусные мультимедийные – устанавливаются внутри помещения, снабжены микрофоном и разъемом под флеш-карту.
• Купольные – обеспечивают обзор 360°, обычно устанавливаются в помещении на потолке, бывают и уличные устройства.
• Поворотные – применяются для слежения за объектом, меняют угол обзора, снабжены зумом.
• Цилиндрические – универсальны, устанавливаются внутри и снаружи.

Первая IP видеокамера была создана в 1996 году. Она имела разрешение всего 0,3 Мп и на то время не могла соперничать с аналоговыми системами.

Для чего это нужно?

Как писал поэт Владимир Маяковский: «Если звезды зажигаются, значит это кому-нибудь нужно». Ниже приводятся преимущества использования данной технологии.

Подключение устройств в труднодоступных местах

Например, на рабочем месте пользователя предусмотрены только две розетки: для монитора и системного блока. Часто такие требования возникают не из-за ошибки в планировании, а диктуются отраслевыми, региональными и другим стандартами ИТ-безопасности, пожарной безопасности, охраны труда и так далее.

Другой пример — если видеокамера или точка доступа закреплена под потолком, туда бывает сложно протянуть ещё и провод питания.

Управление по питанию

Вторая польза заключается в том, что PoE позволяет управлять устройством по питанию, например, временно отключать, включать или выполнять перезапуск (при зависании, обновлении или другой необходимости).

Это удобно, если приходится работать удалённо, или, когда устройства находятся в труднодоступных местах.

Особенно это полезно при работе с точками доступа, которые могут находиться на значительном расстоянии или вообще скрыты где-нибудь над фальшь-потолком.

Примечание. Практически все современные точки доступа от Zyxel поддерживают PoE
и в том числе новые модели с поддержкой Wi-Fi 6: как самые «бюджетные» так и более продвинутые и

Рисунок 1. Двухдиапазонная точка доступа 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.

Упрощение обслуживания

Помимо удобства эксплуатации, применение PoE позволяет снять головную боль в плане закупки и ремонта адаптеров питания, обеспечения пользователей розетками, например, через приобретение PDU (проще говоря, «переносок-разветвителей). Меньше узлов — меньше точек отказа — меньше звонков в техподдержку.

Электробезопасность

Кто бы что ни говорил, а 220 Вольт — это много. Это больно бьёт, это убивает. А вот 57 вольт, что является максимумом для PoE — тоже неприятно опасно, но уже не так сильно. В некоторых организациях для того, чтобы сисадмин выполнял работу ещё и электрика — нужен специальный допуск. Регламентируется это всё теми же отраслевыми и региональными стандартами. А с PoE — ничего такого отродясь не знали. Слаботочка — она и есть слаботочка.

Эстетика

Техническому персоналу что в первую очередь нужно? Лишь бы работало. Но некоторым особенно продвинутым «товарищам» нужно, чтобы это было еще и «красиво». Например, чтобы «лишние» провода не свисали. Или чтобы всё одного цвета было. А PoE избавляет от этих самый «лишних» проводников. Особенно чувствительны к этому разного рода проверяющие, комиссии и «большое начальство».

Какие требования к кабелю?

Для подключения при питании через PoE используется витая пара не ниже cat.5e.

Важно. Проводники должны быть медными, а не омедненными, толщиной не менее 0,51 мм (24 AWG)

Сопротивление в проводниках не должно превышать 9,38Ом/100 м.

Обычно на практике рекомендуют не использовать кабели длиной более 75м, хотя стандарты 802.3af и 802.3at говорят о поддержке 100м. В случае с Passive PoE практические рекомендации носят ещё более пессимистичный характер — реальная длина кабеля для нормальной работы не должна превышать 60м.

Однако специальные коммутаторы, например, управляемые могут поддерживать устройства на расстоянии 250м при скорости 10Mb/s.

Рисунок 3. Иллюстрация работы Extended Range.

Использование переменного или постоянного тока для питания видеокамер наблюдения.

Когда-то между Тесла и Эдисоном была война токов. Но наша история не про это))).

Переменный ток в видеонаблюдении используются для питания камер, которые находят на более дальних дистанция от источника питания.

Переменное напряжение 24В 50Гц чаще всего применяется в традиционных купольных камерах, которые имеют достаточно высокое потребление из-за встроенных электродвигателей, вентиляторов и нагревателей. Такие камеры достаточно дороги  и наличие встроенного источника питания незаметно на фоне общей цены. Из напряжения 24В 50Гц достаточно просто получить внутри кожуха постоянное напряжение необходимого качества, при этом оно удовлетворяет требованиям электробезопасности. Хотя остаются в силе факторы дороговизны резервирования питания и электрических наводок от переменного напряжения 50Гц.

Переменное напряжение 220В 50Гц часто используется для питания корпусных камер, размещаемых в термокожухах, имеющих встроенные преобразователи питания. Хотя есть и камеры, на которые непосредственно подаётся 220В, т.е. блок питания встроен в камеру. Такое решение безусловно имеет некоторые плюсы, главный на мой взгляд — это то, что с такими напряжениями не шутят, и разработчики системы волей-неволей вынуждены закладывать нормальные провода электропитания, не экономя на меди. Ну это скорее психологический фактор, а минусов хватает.

Постоянное напряжение 12В подаётся непосредственно на камеры видеонаблюдения, не имеющие трансформаторной развязки от линии питания как в случае с переменным напряжением, то удалённые уличные камеры больше подвержены воздействию наведённых напряжений от атмосферных разрядов (молний). Здесь в полный рост встают вопросы грозозащиты.

Стандарты подключения

Пассивный РoE-инжектор

При покупке обращают внимание на стандарт, по которому происходит подключение камеры РоЕ. Распространены три типа:

Распространены три типа:

1. IEEE 802.3af (Рое) – характеризуется передачей постоянного тока номинальным напряжением 48 В. В зависимости от состава оборудования параметр может изменяться от 36 до 57 В. Максимальная сила тока 400 мА, а мощность не должна превышать 15,4 Вт на каждый канал. Для передачи используются обе свободные от передачи сигнала пары.
2. IEEE 802.3at-2009 (Рое+) поддерживает питание устройств мощностью до 25,5 Вт. В этом случае напряжение для камер наблюдения поступает также по 2 парам проводов.
3. IEEE 802.3bt (Рое++ или 4РРоЕ) — новый стандарт, использующий для подачи тока все 4 пары проводов кабеля UTP пятой категории. Максимальная мощность приёмника 90 Вт.

Каждый из этих стандартов является активным – при подключении проходят все операции: подключение, определение класса, подача напряжения и отключение.

Ну и напоследок ответ на вопрос: какие устройства выбрать?

Выбор питающего устройства

Когда говорят о выборе устройства-источника для питания PoE, имеют в виду end-span, и обычно это коммутатор. Коммутатор — самый используемый вариант, они применяются и в IP телефонии, и видеонаблюдении, и при развешивании точек доступа, и при расстановке всевозможных датчиков охранных систем, контроллеров СКУД и так далее.

Тут важно учитывать несколько факторов:

1. Совместимость сверху вниз. То есть более современное устройство, поддерживающее последний стандарт IEEE 802.3bt может использоваться для подключения и питания более старых устройств. А вот наоборот — нет.
2. Удаленность PD (питаемых устройств). Помимо длины, которая есть «здесь и сейчас», стоит задуматься о будущем. Например, если будет расширяться складская территория, или намечается переезд офиса. Лучше заложить некоторый запас характеристик «на перспективу».
3. Управление устройствами. Помимо варианта ««зайти» на коммутатор и вручную выключить-включить питание», существуют и другие возможности управления, например, с использованием протокола LLDP для видеокамер.
4. Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) и других вредных факторов.

У Zyxel есть коммутаторы, которые советуют всем указанным выше требованиям. Это модели новой серии GS1350. Мы уже писали о них ранее Данная серия изначально позиционировалась как «Смарт-управляемые коммутаторы для систем видеонаблюдения» Однако они без проблем применяются и для других случаев, например, для питания телефонов, точек доступа и других устройств с PoE.

Рисунок 4. Специализированный управляемый коммутатор PoE GS1350-26HP.

Неуправляемые коммутаторы серии GS1300 также являются неплохим выбором. Подборку специализированных коммутаторов от Zyxel можно посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 5. Модельный ряд управляемых и неуправляемых коммутаторов с поддержкой PoE от Zyxel.

Выбор устройства-потребителя

Обычно при выборе конечных устройств ориентируются на их потребительские характеристики, например, на качество картинки при выборе видеокамеры, поддержке Wi-Fi стандартов при выборе точек доступа и так далее.

Однако электропитание также накладывает свой отпечаток. Имеет смысл учитывать следующие факторы:

1. Экономичность устройства.
2. Возможности управления.
3. Цена и качество.

Важно! Несмотря на заявленную совместимость сверху вниз не стоит 100% уповать на эту возможность. В хорошем проекте источник питания и потребители должны поддерживать один стандарт, желательно самый актуальный, иметь полную совместимость, приобретаться в расчёте на использование новых технологий, например, Wi-Fi 6

Переделка целого куска инфраструктуры, гордо именуемая «модернизацией», чаще всего обходится дороже, чем некоторые дополнительные затраты на этапе внедрения.

Точка доступа Level One WAP-0009 и POE-инжектор Level One POI-2000

Рассмотрим работу POE-оборудования на примере точки доступа Level One WAP-0009. Это точка доступа SOHO-класса для использования в доме или малом офисе. Level One WAP-0009 поддерживает стандарты беспроводной связи IEEE 802.11b/g и может обеспечивать скорость соединения по Wi-Fi до 54 Мбит/с.

Характеристики Level One WAP-0009

• Стандарт IEEE 802.11b/g

• Частота 2.400 — 2.4835 ГГц

• Скорость передачи данных:

  • до 54 Мбит/с (6/9/12/18/24/36/48/54) в сетях 802.11g

  • до 11 Мбит/с (1/2/5.5/11) в сетях 802.11b

• Защита

  • WEP 64/128-бит

  • WPA-PSK

  • WPA2 (AES Encryption)

  • Контроль по MAC адресу

• Отсоединяемая антенна

• Сигнал передатчика 18 дБ

• Один сетевой порт 10/100 Mbps Auto-MDIX RJ45 с поддержкой функции POE

• Режимы работы:

  • AP

  • Station

  • Repeater

  • Bridge

• Размеры 127x96x30 мм

Эта точка доступа интересна ещё и тем, что она поддерживает протоколы WPA2 и WEP 128-bit, а так же режим работы Bridge и фильтрацию по MAC-адресу. Что интересно, Level One WAP-0009 поставляется без блока питания, но его можно купить отдельно, если вы не захотите использовать PoE сети.

Точка доступа WAP-0009 имеет серебристый корпус, выполненный в дизайне, характерном для всей линейки сетевого оборудования Level One. На лицевой стороне расположены индикаторы PWR, WLAN и LAN.

С обратной стороны корпуса установлены гнездо питания — если ваша сеть не будет поддерживать PoE, можете подобрать блок питания для точки доступа на рынке. Точка доступа имеет только один сетевой порт RJ45, как видите, он точно такой же, как и на другом сетевом оборудовании. технология PoE не вносит изменения в конструктив порта. Слева от антенны в углублении находится кнопка «Reset».

Для работы сетевой точки доступа WAP-0009 нам потребуется PoE инжектор Level One POI-2000.

Это низкоуровневое устройство, которое не требует установки драйверов. Оно подключается в разрез сетевого кабеля и к розетке питания 110-220 В. На входе инжектор имеет обычный Ethernet, а на выходе уже сигнал, интегрированный с питанием.

Стандарты

Технология передачи напряжения с poe появилась относительно недавно. Ее разработали для подачи питания коммутирующим устройствам, обладающих своим ip, установленным по стандартам IEEE. Питание ip камеры через poe может осуществляться с помощью следующих устройств:

1. рое инжектор. Назначение — подача напряжения в сеть Ethernet для организации питания прибора;
2. сплиттер. Назначение — выделение из потока постоянного напряжения. Чаще это 12 В. Помогает питать приборы, в которых отсутствует поддержка PoE;
3. удлинители Назначение — увеличения расстояния, на которое передается информация и напряжение по Ethernet. Это оптимальное решение, если ip камера находится далеко —можно увеличить линию на 100-200 метров. У удлинителей нет своего питания, они забирают часть передаваемой мощности.

Причина — применение высокочастотных трансформаторов. Напряжение поступает на центральные отводы и не влияет на высокочастотные сигналы. Реализация питания по витой паре зависит от распиновки.

пример распиновки

Многие люди, не знающие что такое poe, интересуются, почему не сжигаются порты приборов, не поддерживающих данную технологию. Соединение устройств происходит так. Оба из них, передающее и получающее, при соединении проходят согласование. Устанавливается, можно ли использовать технологию, а также определяется класс устройства, принимающего напряжение.

Если поддержка отсутствует, физические параметры будут иными и напряжение в линию не станет поступать. Это защита при случайном подключении коммутаторов для ip видеонаблюдения, выполненного своими руками. Суть согласования — в провода подается напряжение 3-10 В, помогающее оценить характеристики оконечного устройства и сделать вывод, совместимо ли оно. Процесс длится не более 0,5 секунд.

Если параметры находятся в нужных пределах, устанавливается класс питания. В зависимости от подаваемой мощности poe коммутаторы для видеонаблюдения делятся на такие классы:

• 0 — 15,4 Вт;
• 1 — 4,5 Вт;
• 2 — 7 Вт;
• 3 — 15,4 Вт;
• 4 — 30 Вт.

Если в результате согласования выявится перегрузка тока, напряжение с провода снимается (за 0,5 секунды).

Комплекты видеонаблюдения для самостоятельной установки

Преимущества и недостатки

В заключение рассмотрим те плюсы и минусы, которые получает пользователь при покупке IP-камеры. Начнем с преимуществ:

• широкий масштаб системы, потому что одного кабеля достаточно для нескольких потоков;
• высокое качество изображения;
• присутствует комплекс цифровых и аппаратных возможностей для повышения качества итогового видеопотока;
• стабильность трансляции;
• защита потока, обеспечивающаяся шифрованием и кодировщиками;
• возможность системы обрабатывать тревожные сигналы;
• дистанционное управление с большинства мобильных устройств.

Таким образом, принцип работы IP камеры и цифровой сигнал не являются единственными преимуществами, ради которых их покупают.

В качестве же недостатков, как правило, выступают:

• цена: она значительно выше, однако в случае покупки целого набора, включающего в себя установку, настройку и саму камеру, ее покупка оправдана;
• светочувствительность в дешевых моделях низкая, что делает невозможным их использование на улице;
• обязательно сжатие потока на компьютерном клиенте, если отсутствует сетевой видеорегистратор;
• может быть взломана;
• при отсутствии соответствующих функций могут быть аппаратные зависания;
• требуется установка коммутаторов каждые сто метров или аналогичные усилители сигнала, так как есть ограничение на длину сегмента.

Однако на практике пользователь не всегда сталкивается со всеми проблемами. И даже в случае их возникновения всегда имеется решение, которое полностью оправдывает покупку именно IP-камеры, а не ее аналогового варианта.

Теперь, когда известно, что такое айпи камера и основные аспекты ее использования, можно сделать осознанный выбор в пользу конкретного варианта. Однако если есть возможность, то, прежде всего, рекомендуется проконсультироваться с профессионалами, они смогут рассказать о тех нюансах, учесть без опыта которые попросту невозможно.

А что делать, когда нужно подключить устройства без поддержки PoE, а розетки для адаптера электропитания не предусмотрено?

Для таких ситуаций служит Passive PoE с использованием PoE сплиттера.

В этом случае источник питания не опрашивает подключенное устройство и не согласовывает его мощность. Питание просто подается по свободным проводникам витой пары при помощи PoE сплиттера.

PoE сплиттер разделяет поступающий по витой паре сигнал на данные и питание (12В-24В). Таким образом становится возможным подать питание и интегрировать в существующую инфраструктуру устройство без поддержки PoE. При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать мощность источника питания, и его потребителя.

Стандарты PoE

Для новичков может возникнуть некоторая путаница. Существует 3 поколения
стандарта:

Первое поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) обеспечивает питание до 15,4 Вт постоянного тока для каждого подключенного устройства.

Второе поколение стандарт IEEE 802.3at, также называемое PoE+ может выдавать мощность до 30 Вт для каждого устройства. Данный стандарт используется для питания более «прожорливых» потребителей, например, камер видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и беспроводных точек доступа 11n.

Для простоты восприятия основные отличия сведены в таблицу:

Третье поколение описано стандартом IEEE 802.3bt.

Устройства, третьего поколения PoE позволяют обеспечить электропитание мощностью до 51 Вт по одному кабелю.

Примечание. Для питания устройств с использованием технологий стандарта IEEE 802.3bt. задействованы все восемь проводников кабеля современной витой пары (кат. 5 и выше), в то время как для первых двух поколений можно обойтись только четырьмя.

Если говорить о совместимости, то устройства PoE обратно совместимы — более мощное питающее устройство стандарта 802.3bt может использоваться для более старых потребителей PoE и PoE+ (802.3af, и 802.3at).