Питание по Ethernet при организации IP-видеонаблюдения
Сколько энергии потребляют ваши системы видеонаблюдения? Много ли электроэнергии используют видеокамеры наблюдения? Во сколько обходится использование камеры видеонаблюдения?
Сколько ватт расходуется камерами безопасности?
В спецификациях некоторых камер видеонаблюдения указано значение потребляемой мощности. В спецификациях других камер указана только информация об источнике питания, например, 12 VDC/500 mA. Вы можете самостоятельно определить потребление энергии (мощности) видеокамеры наблюдения, умножив напряжение на силу тока в амперах - в данном примере получится 6 Вт.
Потребляемая мощность камер видеонаблюдения с различными функциями, такими как ИК-подсветка или, к примеру, панорамирование, будет отличаться от энергопотребления видеокамер наблюдения без этих функций, приблизительно на 2-4 Вт.
Кроме того, PoE камеры видеонаблюдения (которые получают питание через Ethernet) могут потребовать использования инжектора PoE, который немного прибавит в потреблении энергии. Совет - тщательно выбирайте PoE свитч, оценив максимальную потребляемую мощность каждого устройства и их количество.
В общем и целом, видеокамеры наблюдения, как аналоговые, так и IP-видеокамеры PoE, не являются энергоемкими, как другие устройства, такие как компьютеры или тостеры; для работы им нужно очень мало электроэнергии.
Сколько энергии потребляет видеорегистратор?
Видеорегистраторы потребляют немного больше энергии, чем видеокамеры безопасности. Например, один из видеорегистраторов Hikvision использует 40 Вт максимум, один из видеорегистраторов Dahua потребляет 60 Вт.
Как сократить расходы на эксплуатацию видеокамер и систем видеонаблюдения
Определенные типы камер видеонаблюдения и их количество, время осуществления мониторинга и температура окружающей среды, в которой они функционируют, могут в конечном итоге привести к росту вашего счета за электроэнергию.
Поэтому важно предпринять некоторые меры для снижения потребления энергии, например, выбирать надежные видеокамеры и системы безопасности, качественные кабели, а также настроить параметры своих камер для экономии энергии с помощью установки активации только после обнаружения движения.
Вывод
Несмотря на то, что система видеонаблюдения потребляет лишь небольшую часть энергии в вашем доме или офисе, шаг на пути к более экологичному способу жизни не только сократит расходы на энергию, но и в долгосрочной перспективе сократит выбросы углекислого газа.
Какой источник питания PoE подходит для питания IP-камер?
PoE (Power over Ethernet) - технология, позволяющая передавать питание и данные через один Ethernet кабель. Требуется всего лишь соединить устройство, выдающее PoE, с устройством потребляющим питание по PoE, через сетевой разъем RJ-45. На первый взгляд кажется все просто и понятно, но как показала практика, не все вещи очевидны.
Начнем с того, что есть "умное PoE" под стандартами 802.3af, 802.3at, 802.3bt, а есть пассивное PoE (Passive PoE) без привязки к стандартам. Основное отличие стандартов 802.3af&at состоит в том, что устройства, обеспечивающие подачу питания с PoE 802.3at могут подавать питание в два раза большей мощности по одному кабелю Ethernet. Внедрение нового стандарта PoE стандарта 802.3bt удваивает и, возможно, даже утраивает количество мощности, которое отправляется на конечные устройства. Стандарт 802.3bt используется в основном для питания мощных устройств, например PTZ IP-камер с обогревом или мощной ИК подсветкой. Этот новый мощный стандарт позволяет другим устройствам предлагать мощность PoE выше доступных в настоящее время режимов, обеспечивает еще большую мощность для устройств, значительно сможет помочь расширению базы приложений PoE. Инженеры, стремящиеся обеспечить простоту, такие как питание и данные вместе, могут полагаться на питание через Ethernet. Это позволит снизить затраты на установку, связанные с установкой отдельных линий.
Устройства с PoE 802.3at способны обеспечить не больше 30Вт на порт, а устройства с PoE 802.3af — не больше 15.4Вт на порт, стандарт 802.3bt имеет максимально передаваемую мощность до 90Вт. Однако, при передаче некоторая часть мощности всегда теряется, и чем длиннее кабель, тем больше потери.
Passive PoE – это существенно удешевленный аналог стандартов 802.3af,802.3at и 802.3bt. 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.
Сегодня Power over Ethernet эффективно использует более 100 миллионов конечных устройств, которые развертываются в различных приложениях, включая IP-телефоны или беспроводные точки доступа. Если ваша IP-камера или IP-телефон поддерживает 802.3af, то вы можете смело использовать инжектор как 802.3af так и 802.3at, 802.3bt. (Говоря про инжектор, речь идет про источник питания), потому что инжектор не выдаст больше, чем может взять IP-камера, а значит устройство не сгорит.
Но если у вас PTZ IP-камера, с потреблением свыше 15.4Вт, то 802.3af вам уже не подойдет, нужен только 802.3at или 802.3bt источник питания. Ключевые особенности PoE 802.3af, 802.3at и 802.3bt
Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество - безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит. (чего нельзя сказать о пассивном PoE).
Гарантированная передача питания и видеоданных для IP-камер на 100 метров. Достигается за счет того, что напряжение источника питания (коммутатор или инжектор) в диапазоне от 44 до 57В и приемник питания (т.е камера) способна принимать питание в таком диапазоне. Диапазон достаточно большой, это говорит о том, что если напряжение в кабеле просело на большом расстоянии, то камера всё равно получит питание и будет работать.
Два типа передачи данных и питания. Для IP-камер с PoE 802.3af&at используется только 4 жилы, т.е питание идет по тем же парам что и данные. Для 802.3bt используются все 8 пар. Источник питания (инжектор или коммутатор PoE) может использовать один из вариантов на свое усмотрение, но IP-камера, согласно стандарту 802.3af, 802.3at может принять питание как от варианта № 1 так и от варианта № 2 (см.ниже), что позволяет подключить две IP-камеры на один 4х парный кабель UTP.
Контроль и управление питанием PoE 802.3af, 802.3at,802.3bt
Поскольку данный вид PoE "умный" то его можно контролировать с помощью управляемых коммутаторов или инжекторов. Управление примитивное, но очень эффективное, например удаленное отключение питания, с последующим включением, что перезагрузит питаемое устройство, или например перезагрузка питания по расписанию (управляемые инжекторы). Также можно контролировать мощность подачи питания, мониторить уровень потребления питания устройством.
Удлинение кабельной линии. 802.3af&at&bt позволяет использовать PoE удлинители.
Например у вас задача подключить IP-камеру на расстоянии в 300 метров от коммутатора или инжектора PoE. Кажется, что это невозможно, ведь Ethernet работает на 100 метров, а питание для камеры вообще просядет в минимум уже через 100м. Но! Технологии развиваются и на помощь приходят PoE удлинители которые позволяют через каждые 100 метров ставить репитер (PEXT), который получает питание PoE 802.3af&at&bt и отдает его дальше вместе с данными. По сути, как коммутатор, только на один порт.
Теперь это все легко и просто!
Где используется PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt
Недостатки PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt
Сами по себе стандарты недостатков не имеют, но инжекторы и коммутаторы, которые выдают питание 802.3af&at&bt стоят дороже, чем обычный блок питания, или пассивный инжектор PoE.
Пассивное PoE
По большому счету, пассивное PoE это просто передача питания по свободным парам.
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.
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 совместимый инжектор, его напряжение 48В DC. PI-154-1passive 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 (PI-154-1passive) Советуем: PoE коммутаторы PUS и PoE инжекторы PI
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.
Питание по Ethernet при организации IP-видеонаблюдения
Параметры выбора и использования питания по Ethernet с IP-камерами:
сравнение питания по Ethernet (PoE) с питанием от низковольтных источников,
когда использовать PoE, а когда не следует,
классы PoE,
сравнение 802.3af с 802.3at и 802.3bt,
нестандартные реализации PoE,
запасные пары в кабеле UTP,
ограничения по расстоянию,
удлинители PoE,
сравнение энергопотребления со спецификацией,
расчет потребления энергии,
PoE через коммутатор, промежуточный инжектор или сетевой видеорегистратор.
СравнениеPoE и электропитания от низковольтных источников
Для работы всем видеокамерам требуется электропитание.
Технология «питание по Ethernet» (PoE) подразумевает использование одного кабеля для подключения камеры к сети передачи данных и к источнику питания. До появления технологии PoE подключение камер к электропитанию, в большинстве случаев, подразумевало использование отдельных низковольтных источников и отдельной проводки для подвода питания. Технология PoE устраняет необходимость в использовании второго кабеля и источника питания.
Более того, что касается источников питания низкого напряжения, по разным оценкам на обеспечении питания технология PoE позволяет сэкономить от $10 до $30 на каждую камеру.
PoE применяется почти всегда
Технология PoE поддерживается и используется практически всеми профессиональными IP-камерами и оборудованием видеонаблюдения.
Исключения, когдаPoE не применяется
Есть несколько исключений, когда технология PoE с IP-камерами не применяется. Чаще всего это происходит в случае оптоволоконной или беспроводной транспортной сети, где питание обеспечивается от местного высоковольтного источника. Кроме того, в случае питания от солнечных батарей, при непосредственном подключении к батареям может использоваться более низкое напряжение.
В действительности, на сегодняшний день многие бюджетные сетевые камеры поддерживают только PoE, создавая проблемы материально-технического обеспечения в таких пограничных случаях, где требуется низковольтное питание.
ТипыPoE
PoE определяется следующими стандартами IEEE:
802.3af, «стандартное» PoE, используется более чем для 90% всех IP-камер, обеспечивается мощность до 15,4 Вт,
802.3at, «высокое» PoE, используется небольшой частью IP-камер, которым требуется мощность в диапазоне от 15,4 Вт до 30 Вт. Чаще всего поддержка 802.3at требуется при использовании PTZ-камер или камер со встроенными обогревателями / вентиляторами.
802.3bt в настоящее время проектируется, предусматривается возможность PoE обеспечивать мощность 100 Вт, что превышает требования почти всех IP-камер.
КлассыPoE
PoE также можно разделить на классы, которые сегментируют и более точно определяют энергопотребление устройств. В следующей таблице представлена сводка типов и классов PoE, применяемого в видеонаблюдении.
PoE тип/класс
Максимальная мощность источника
Максимальная мощность на камере (через 100м)
Использование
802.3af (нет класса)
15,4 Вт
0,44 - 12,95 Вт
внутр./наружн. камеры
802.3af (класс 1)
4,0 Вт
0,44 – 3,84 Вт
редко
802.3af (класс 2)
7,0 Вт
3,84 – 6,49 Вт
редко
802.3af (класс 3)
15,4 Вт
6,49 – 12,95 Вт
наиболее часто
802.3at (класс 4) PoE+, High PoE
30 Вт
12,95 – 25,5 Вт
PTZ камеры, кожухи с обогревом
Формальная спецификация PoE должна содержать как тип, так и класс, но это требование обычно игнорируется. Чаще всего PoE определяется как «802.3af» без указания класса, это значит, что источник обеспечивает питание где-то в диапазоне от 0,44 до 15,4 Вт.
Указание класса ограничивает минимальную и максимальную обеспечиваемую мощность. Например, если указывается питание 802.3af, класс 2, это значит, что максимально возможная мощность составляет 7,0 Вт.
Несмотря на то, что знание номенклатуры типа и класса важно, большинство современных источников питания и устройств PoE не имеют класса, и такое обозначение становится более редким.
802.3bt на горизонте
Ожидается, что в 2017 г. будет принят еще более солидный класс PoE (802.3bt), находящийся в настоящее время в стадии проекта и ранней разработки. Этот проект предлагает вариант PoE, способный обеспечить мощность 100 Вт на источнике за счет использования всех четырех пар кабеля соответствующей категории, более подробная информация об этом содержится в следующем разделе. Хотя перспектива увеличения мощности более чем в два раза по сравнению с 802.3at и вызывает повышенный интерес, ее использование для оборудования систем видеонаблюдения может оказаться ненужным.
Наиболее вероятной областью применения 802.3bt являются осветительные системы, устройства управления с электроприводами, системы безопасности, мощные промышленные датчики. Для успешной работы большинства камер сетевого видеонаблюдения достаточно менее 10 Вт.
Нестандартные реализацииPoE
Не все PoE-устройства используют стандарт 802.3at/af. В системах видеонаблюдения существуют отдельные частные реализации этой основной идеи, отличающиеся напряжением или мощностью. Если для изделия PoE конкретно не указано соответствие стандарту 802.3af/at, могут возникнуть проблемы из-за несовместимости.
В некоторых случаях частные реализации PoE работают согласно стандартам, но с заниженными функциональными возможностями. Стандарт 802.3af/at использует пассивный формат, в котором питание обеспечивается по неиспользуемым парам, но имеется возможность обеспечения питания и в активном формате по парам, используемым для передачи данных.
Один пример: некоторые версии продуктов Ubiquiti используют PoE напряжением 24 В постоянного тока, а не 48 В постоянного тока, которое соответствует стандарту. Хотя в действительности для питания и используется Ethernet-кабель, но подаваться оно должно с помощью нестандартного PoE-инжектора.
Сравнение альтернативыA и альтернативыB
Итак, как работает PoE? Чтобы ответить на этот вопрос нужно внимательнее взглянуть на типовой разъем RJ-45/8P8C и UTP-кабель. Из приведенной далее таблицы следует, что из восьми проводов в кабеле категории 5/5e/6 обычно используются только четыре. Остальные четыре остаются неиспользованными. В случае альтернативы А (пассивное PoE) питание подается по парам, используемым для передачи данных, в то время как в случае альтернативы B для подачи питания на подключенное устройство используются незадействованные провода. На следующей таблице приводится схема расположения выводов альтернативы B:
В случае альтернативы B, два вывода стандартного 8-контактного разъема используются для передачи данных, два – для получения данных, два – для подачи плюса постоянного тока, а оставшиеся два замыкают цепь, соединяя с минусом постоянного тока.
Однако большинство средств систем IP видеонаблюдения автоматически определяют, какие пары используются для подачи питания.
Несмотря на то, что расположение выводов зависит от стандартов кабельной проводки (например, TIA/EIA 568A или B), стандарты распространяются только на две пары, используемые для передачи данных, не затрагивая пары, используемые для подачи питания. Независимо от того, какой стандарт проводки используется, если источники питания и устройства соответствуют спецификации 802.3af/at, подключение питания выполняется одинаково.
Ограничения по расстоянию
PoE ограничивается теми же 100 м, что и сети Ethernet в целом. Сначала теряется качество передачи данных, и только потом характеристики питания опускаются ниже гарантируемых стандартами.
Некоторые производители приняли вариант питания, предусматривающий последовательное подключение ряда камер.
УдлинителиPoE
Для обеспечения питания на расстояниях, превышающих 100 м, используются удлинители PoE. Обычно они представляют собой пары адаптеров для каждой сетевой видеокамеры с подачей питания на стороне головного узла. С помощью удлинителей PoE можно обеспечивать питание на расстоянии 300 или даже 600 м.
Сравнение энергопотребленияPoE со спецификациями
Производители IP-камер, наряду с информацией о том, поддерживают ли их камеры PoE, указывают энергопотребление. Эта информация необходима, чтобы знать суммарную мощность, так как даже если все камеры относятся к «обычному» стандарту 802.3af PoE, энергопотребление может варьироваться в диапазоне от 2 до 15 Вт. По приблизительному подсчету фиксированные IP-камеры обычно потребляют около 4 - 7 Вт.
В спецификациях камер сетевого видеонаблюдения значения энергопотребления обычно указываются с запасом и превышают фактическое энергопотребление, это подтверждается проведенным тестированием IP-камер, поддерживающих PoE.
Расчет потребления энергии
Обычно несколько IP-камер получают питание от одного устройства. Таким образом, требуется знать потребности каждой камеры в энергии и суммировать их при объединении в одну систему.
В следующей таблице приводится пример расчета для 7 камер 3-х моделей.
Количество
Модель камеры
Энергопотребление PoE
Суммарное потребление
2
Axis Q1604
7 Вт
2 х 7 = 14 Вт
2
Bosch Starlight 7000 HD PTZ
24 Вт
2 х 24 = 48 Вт
3
Dahua HF3101N
6 Вт
3 х 6 = 18 Вт
Всего требуется 80 Вт, тип 802.3at
Требуемая общая мощность составляет 80 Вт, но не у всех камер тип PoE одинаков. В то время как камеры Axis и Dahua потребляют значительно меньше 15,4 Вт, обеспечиваемых 802.3af, для PTZ-камер Bosch требуется 24 Вт, что относит их в категорию PoE+/802.3at. По этой причине источник питания должен обеспечивать PoE+ как минимум на двух портах и общую мощность 80 Вт.
PoE через коммутатор, промежуточный инжектор или сетевой видеорегистратор.
PoE обычно обеспечивается одним из трех способов:
от сетевого коммутатора, поддерживающего PoE,
через модуль, последовательно подключенный к кабелю, который называется промежуточным инжектором,
от сетевого видеорегистратора со встроенным PoE-коммутатором.
Чаще всего для обеспечения PoE используется сетевой коммутатор. Промежуточный инжектор используется значительно реже, хотя в некоторых случаях он более предпочтителен, так как позволяет отделить работу и поддержку коммутатора от промежуточного инжектора / PoE.
Проблемы коммутаторов
Применение PoE расширяется во многих областях, найти коммутаторы, поддерживающие PoE, несложно.
Однако следует обратить внимание на то, что питание должно обеспечиваться на всех портах коммутатора. Зачастую, особенно в бюджетной и абонентской коммутационной аппаратуре, PoE обеспечивается не на всех, а только на одном порте или на половине из имеющихся портов:
Даже многие «профессиональные» коммутаторы обеспечивают только половину мощности, требующейся для полной поддержки 802.3af. Например, коммутаторы на 12 портов часто обеспечивают PoE суммарной мощностью 90 Вт, что составляет 7,5 Вт на порт. При подключении IP-камер ко всем 12 портам для их питания может потребоваться более 90 Вт. В таких случаях камеры могут беспорядочно отключаться, что может быть принято за их неисправность, хотя на самом деле это коммутатор отключает порты, так как не имеет достаточно энергии для питания всех камер. Некоторые коммутаторы премиум-класса предлагают «полное» PoE на всех портах. Для нашего примера с коммутатором на 12 портов необходимая мощность составит 180 Вт (15 Вт x 12).
Промежуточные инжекторы
Другая опция, промежуточные инжекторы, распространена менее широко, но может стать правильным выбором в тех случаях, когда требуются камеры, поддерживающие PoE, но уже существующая сеть не поддерживает PoE, или когда определенные требования PoE могут быть удовлетворены экономичнее, чем в случае приобретения более дорого оборудования.
Например, в приведенном выше примере с системой на 7 камер две из камер ставят перед коммутатором более высокие требования PoE+. С учетом цен может оказаться более выгодным сначала приобрести коммутатор, поддерживающий обычное (802.3af) PoE, а затем отдельно купить два промежуточных инжектора PoE+ для PTZ-камер. Такой ход позволит сэкономить несколько сотен, таким образом, имеет смысл рассматривать обе опции обеспечения PoE.
Сетевые видеорегистраторы
Некоторые сетевые видеорегистраторы имеют встроенные коммутаторы, поддерживающие PoE. Эта опция встречается и применяется наименее часто из трех упомянутых. Ее основным преимуществом является более простая установка, так как не требуется покупать отдельный коммутатор, поддерживающий PoE, и выполнять подключение к нему. Существуют те же сложности, что и в случае с обычными сетевыми коммутаторами: так же требуется проверять обеспечиваемую суммарную мощность, и так же обращать внимание на типы питания (PoE или PoE+ и т.д.) Еще одной сложностью является то, что сетевые видеорегистраторы со встроенным коммутатором могут поддерживать большее количество видеокамер, чем число портов у встроенного коммутатора этого видеорегистратора. Например, сетевой видеорегистратор может иметь встроенный коммутатор на 9 портов и при этом поддерживать 16 камер. Если требуется использование 16 камер, понадобится дополнительный коммутатор / источник PoE.
В случае видеорегистраторов со встроенными коммутаторами, поддерживающими PoE, основные опасения вызывают надежность и проведение обслуживания таких устройств. Однозначную оценку дать невозможно, так как эти устройства не используются достаточно широко и достаточно долго.