Подключение IP-камеры на расстоянии больше 100 м

Установка системы видеонаблюдения в своей основе предусматривает удаленный контроль, и практически всегда на объектах проектировщики упираются в ограничение по использованию UTP линий связи. Ограничение это подразумевает использование кабельных линий длиннее чем 100 метров. Конечно, эта цифра не может носить какое-то точное определение: ну нигде не написано, что IP-видеокамера не будет работать на расстоянии 101 метра. Это рекомендуемая длина линии для построения Ethernet сети, и это предписано стандартом IEEE 802.3U. Конечно, тут подразумевается организация при использовании достаточно хорошего кабеля «витая пара». Например, обмедненная стальная жила, используемая сейчас в дешевых UTP-кабелях, может отказаться работать и на меньшем расстоянии, чем 100 метров. На таком кабеле хорошее видеонаблюдение не построишь, так что в статье мы будем подразумевать, что везде у нас кабель достаточно хорошего качества – он полностью медный, экранированный и имеет жилы диаметром не менее 0,5 мм.

Сетевые каскады

Как мы понимаем, удаление видеокамер на 100 метров — это абстрактная величина, то есть таким высказыванием мы подразумеваем удаление видеокамеры от места контроля или записи видеоинформации. Однако никто не мешает нам сделать два каскада с промежуточным коммутатором. Например, так:

От места контроля, который на схеме обозначен как ноутбук, до коммутатора связь уже может быть 100 метров, но и после коммутатора мы будем иметь запас еще на 100 метров до видеокамер. И вот таким простым решением мы удлиняем локальную сеть в два раза.

Таких каскадов с коммутацией мы можем иметь до трех или четырех – более не рекомендуется. Конечно, коммутаторам нужно иметь напряжение питания, но здесь условия по питанию реализовать гораздо проще. К коммутационным приборам оно может быть подведено от разных сетевых источников, а если источник один и уже с напряжением, нужным непосредственно коммутаторам, проектировщики могут увеличить сечение провода, тем самым увеличив длину питающей сети. А вот с витой парой такой «фокус» не пройдет: стандартные жилы UTP – это 0,5 мм и ни миллиметром больше.

Но тут есть один нюанс: если IP-видеокамеры будут питаться по технологии PoE (Power over Ethernet), то тут действует закон «последней мили», то есть последних 100 метров. Если сказать по-другому, вся цепочка из нескольких коммутационных устройств не обязана поддерживать PoE, а вот крайний коммутатор, к которому уже непосредственно подключены видеокамеры, поддержку PoE иметь должен. Этот вариант является наиболее бюджетным и может использовать промежуточные коммутаторы более дешевые, те, которые не поддерживают PoE. Это сказано, если только к промежуточным коммутаторам не подключены устройства с Power over Ethernet.

PoE-удлинители

Установка системы видеонаблюдения на расстояние более 100 метров может использовать вариант и без коммутаторов. Для этого можно применять так называемые PoE-экстендеры. По своей сути это удлинитель, у которого принцип действия похож на принцип коммутатора. Разница в том, что сигналы с камер в коммутаторе смешиваются, объединяются, разделяются с прописанными для них маршрутами. А вот экстендер выполняет роль одноканального передатчика и работает с одним потоком данных, хотя в этом потоке может быть и создано их несколько другими устройствами. В общем, что он принял, то и передал. Но у него есть важное предназначение: он еще и удлинитель PoE, который оптимизирует сигналы по витой паре. Выпускаются, конечно, и многопортовые экстендеры, но они менее распространены, так как гибкость установки видеокамер подразумевает все же разнос, и привязка к определенному месту не всегда выгодна. Также не рекомендуется строить сеть из более двух экстендеров, расположенных на линии одной IP-видеокамеры. А выглядит схема построения с несколькими многопортовыми и однопортовыми устройствами примерно так:

Как видим из схемы, можно создать линии связи до 500 метров при использовании PoE-сплиттеров и удлинителей. Но тут также следует обратить внимание, что удлинители выпускаются в двух вариантах: с питанием по этой же технологии и с внешним питанием. Внешнее питание также делится на два типа: со встроенными блоками, которые работают непосредственно от энергосетей, и блоками внешними. Какие устройства выбрать, зависит от объекта и целесообразности протяжки отдельных линий питания. Здесь советов как таковых быть не может без ознакомления с местом установки.

Нестандартное оборудование

Под нестандартным оборудованием подразумевается такое, где удлинить линии передачи видео стает возможным при использовании устройств, поддерживающих по заявлению производителя большие расстояния. Это оборудование является нестандартным и не соответствует предписаниям IEEE 802.3U по длине соединительных трасс. Такие решения уже должны содержать какие-либо усилители видеосигнала и PoE. Согласуются такие устройства достаточно плохо, и для наиболее приемлемого результата увеличение линии должно содержать оборудование одного производителя. Даже важно не только то, что одного, а то, что линейка одного бренда должна содержать предназначенные им устройства для «дальнобойного» построения сети. То есть видеокамера и, например, коммутатор должны быть представлены парой для организации удлинения линий. С помощью такого способа производители обещают увеличение до 500 метров одним UTP, без промежуточных устройств. Но на практике расстояние значительно меньше для достижения стабильной работы. И еще можно сказать, что скорость передачи данных для достижения больших расстояний одним «куском» витой пары ограничивается и в реальности не может быть выше 5 Мбит/с. Картинка для представления:

Установка системы видеонаблюдения без дополнительного оборудования – это, конечно же, хорошо, но тут стоит помнить, что вы жертвуете скоростью и, соответственно, качеством изображения.

Удлиняем линии передачи видеоданных с помощью преобразователей

Тут подразумевается «перегон» в другой стандарт. Это могут быть:

• преобразователи,
• оптоволоконные линии,
• радиоканалы.

Начнем с различных преобразователей. Такое оборудование работает в основном на принципе высокочастотных устройств модуляции и предназначено для передачи информации по далекому от структуры UTP-кабелю. Теоретически можно передать видеоизображение и по арматуре или одному проводу электросети. Конечно, так никто не делает, хотя и есть такие технологии. Устройства для преобразования и передачи в других частотах называются медиаконвертеры.

Не вдаваясь в технические подробности конвертации видеопотока в передаваемый и преобразование его обратно в читаемый, можно сказать, что эта технология хорошо себя зарекомендовала в видеонаблюдении. Например, передача по коаксиальному кабелю используется очень часто и передается по нему совсем не аналоговый сигнал, как считают многие, а преобразованный для наименьших потерь цифровой, для этого и частоты подобраны соответствующие. Конвертеры видеопотока бывают разными и производителями заявляется длина линии передачи данных до нескольких километров. Единственное правило: оборудование также необходимо использовать одного производителя. Это позволит получить максимальную отдачу от линий к камерам видеонаблюдения. Кстати, хотя частоты более-менее должны приводиться к одним параметрам, такие устройства у разных брендов имеют различные частотные амплитуды. Как ни банально звучит, это всего лишь нечестная борьба с конкурентами на рынке. Выглядит такое построение сети видеонаблюдения так:

Технология передачи цифровых данных может предусматривать и передачу питающих напряжений. Эта технология называется PoC (Power over Coaxial), подробнее о ней можно прочитать в соответствующей статье на сайте.

Далее следуют линии конвертирования видеоданных в световой поток. Конечно же, это оптоволоконные преобразователи. Принцип у них похож на передачу по коаксиальному кабелю, то есть медиаконвертер осуществляет преобразование линии Ethernet из витой пары в оптоволокно, кроме того, он использует волновое уплотнение (WDM), чем достигается одновременная передача и прием по одному оптическому волокну.

Оптика позволяет передавать видеопоток на значительные расстояния и достигает нескольких десятков километров. Оптоволокно менее подвержено нападениям вандалов, так как не представляет для воров материальной ценности. Но есть и недостатки: для сварки оптоволокна необходимо специальное оборудование, а для разовой прокладки его приобретение экономически невыгодно. Сами сварочные аппараты представляют собой сложные устройства со встроенными компьютерами, предназначенными для анализа места сварки и оценки пропускной способности оптики. Вот так выглядят оптические медиаконвертеры:

Ну и все чаще используется радиоканал для осуществления передачи видео на большие расстояния, например, по протоколу Wi-Fi. Только его в обычном понимании все же недостаточно для дальнего сопряжения устройств, поскольку IP-видеокамеры с Wi-Fi на «борту» ограничены практически теми же ста метрами. Тут приходят на выручку узконаправленные Wi-Fi мосты. Они позволяют передавать медиаданные до сотен километров и не привязаны к какому-либо монтажу прокладки кабельной продукции (ну если только совсем чуть-чуть, рядом с оконечными устройствами).