Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

РоС как асимметричный ответ РоЕ

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

РоС как асимметричный ответ РоЕ

Традиционный подход к электропитанию аналоговых систем видеонаблюдения (CCTV) через сигнальный кабель зачастую сопровождается рядом проблем. Среди них выход из строя телекамер (вызвано необходимостью повышать напряжение источника питания при больших потерях на подводящих проводах) и трудность разделения постоянного питающего напряжения и видеосигнала. Оптимальным решением для систем CCTV, а также HD-SDI может быть электропитание по технологии РоС
Николай Чура
Технический консультант ООО "Система СБ"

Технологию РоС (подача питания на телекамеру по коаксиальному кабелю) можно рассматривать как некое противопоставление или попытку выравнивания преимуществ современного флагмана видеонаблюдения - IP-систем с поддержкой РоЕ и традиционной CCTV. Важнейшая отличительная черта РоЕ заключается в использовании единого кабеля для сигнала и питающего напряжения. Правда, это является аргументом только для пользователя, который не отдает себе отчета, что кабель многожильный и для питания, за редким исключением, задействуются отдельные свободные жилы. Практически по принципу передачи РоЕ мало отличается от применения комбинированного кабеля в CCTV, если только не считать сильным недостатком раздельные разъемы сигнала и питания. Стандартное питание камер почти всех систем видеонаблюдения составляет 1 2 В или, реже, 24 В (последнее особенно характерно для поворотных купольных моделей). Незначительность сечения проводов витых пар, а это, как правило, диаметр 0,41 мм (сечение 0,13 кв. мм) или 0,51 мм (сечение 0,2 кв. мм), для передачи сколько-нибудь значительной мощности вынуждает переходить на более высокое питающее напряжение и использовать в камере преобразование DC-DC из высокого постоянного напряжения в низкое номинальное.

Преимущества РоЕ для IР-видеонаблюдения

Согласно стандарту IEEE 802.3af, в РоЕ формируется постоянный ток до 400 мА с номинальным напряжением 48 В (от 36 до 57 В) через две пары проводников в четырехпарном кабеле витая пара для обеспечения максимальной мощности до 15,4 Вт. Стандарт IEEE 802.3at-2009, известный также как РоЕ+ (или РоЕ plus), предусматривает увеличение подачи мощности до 25,5 Вт. Видно, что в базовом варианте стандарта с одной парой проводников доступная мощность весьма незначительна и не превышает 8 Вт, особенно если ориентироваться на камеры с серьезным подогревом для крайнего севера (и юга соответственно). С другой стороны, при максимальном потреблении по каждому каналу могут возникнуть проблемы с дополнительным энергопотреблением, охлаждением и, следовательно, стоимостью сетевого оборудования.

На самом деле, главным достоинством системы питания РоЕ является не столько единство кабеля и разъема, сколько интеллектуальность этой системы. Данный интерфейс обеспечивает контроль наличия питающего входа, отсутствие короткого замыкания, целостности линии, контроля потребления и т.д., то есть снимает с пользователя "электротехнические заботы".

Питание CCTV через сигнальный кабель

Питание телекамер CCTV через сигнальный кабель было известно давно и довольно широко применялось в специальной технике. В камерах наблюдения по безопасности подобные технические решения встречались уже лет 10-12 назад. Можно сказать, задолго до появления IP-видеонаблюдения. Но эти модели были не слишком востребованы, особенно после появления комбинированных кабелей с проводами питания и коаксиальной жилой и даже с экранированным проводом для звукового сигнала.

В те давние времена камеры видеонаблюдения были простыми, в основном черно-белыми и без встроенной ИК-подсветки. Соответственно потребляли они незначительную мощность. Технология компактных преобразователей DC-DC также находилась в зачаточном состоянии. Это вынуждало производителей использовать простую передачу рабочего тока на номинальном или большем напряжении, с учетом падения напряжения на кабеле. Естественно с разделением фильтрами постоянной составляющей и видеосигнала.

Примерно к такой же технологии можно отнести многие современные согласующие устройства, предлагаемые как российскими, так и зарубежными производителями. Это, несмотря на довольно высокое выходное напряжение (18-38 В), подтверждается примерным равенством исходящего (при высоком напряжении) и входящего для телекамеры тока. Другим подтверждением является необходимая регулировка данного напряжения при различной длине линии. Для подобной технологии характерны высокие потери, практически уходящие на нагрев линии, которые при больших потреблениях (более 1 А) и дальностях (более 300-400 м) могут достигать 50-60 Вт.

Кстати, повышение напряжения источника при больших потерях на подводящих проводах стало в наше время весьма "популярным и печальным" выходом из положения. Недостаточное сечение проводов и использование общего источника на группу камер вынуждает поднимать выходное напряжение, ориентируясь на максимально удаленную камеру. Это часто приводит к выходу из строя ближайших камер от перенапряжения И это при отдельных проводах питания.

Решение проблем CCTV/HD-SDI

Наиболее оптимальным решением для камер CCTV а может быть, и для камер HD-SDI является технология, аналогичная РоЕ. То есть переход для передачи электроэнергии на более высокое напряжение, естественно с меньшим током (и соответственно меньшими потерями) и последующим преобразованием DC-DC в рабочее напряжение 1 2 В. Именно так работают современные системы РоС.

Еще одной проблемой при реализации питания по сигнальному кабелю всегда была трудность разделения постоянного питающего напряжения и видеосигнала. Причина - специфичность видеосигнала, имеющего очень широкий спектр. Он простирается от очень низких частот (кадровые синхроимпульсы - 50 Гц) до весьма высоких (4-6 МГц), характеризующих детальность изображения В первом приближении можно считать граничную частоту спектра CCTV в мегагерцах равную количеству сотен ТВЛ горизонтального разрешения.


Для борьбы с данной проблемой в современных системах РоС используется метод передачи видеосигнала на несущей частоте около 10 МГц, с ЧМ(ГМ)-модуляцией этой частоты видеосигналом. ЧМ-модуляция применяется как один из самых помехоустойчивых и качественных вариантов аналоговой передачи информации. Структурная схема системы РоС представлена на рис. 1.

Пример реализации РоС-системы

В системе РoС используются типовые микросхемы ЧМ-модулятора-демодулятора (LA72910V-D), работающие на частотах 11,5-13,5 МГц с максимальной девиацией до 2 МГц. Устройство в режиме модулятора устанавливается в телекамере или в специальном РоС-трансмиттере. Там же располагается преобразователь постоянного напряжения 48 В в постоянное напряжение 12 В Двойная амплитуда выходного ЧМ-модулированного сигнала - до 1 В на частоте 11,5 МГц. Внешний вид согласующего устройства для типовой CCTV-телекамеры представлен на рис. 2.


На приемном конце коаксиального кабеля, у регистратора, устанавливается РоС-ресивер в одноканальном,четырехканальном или восьмиканальном варианте. Два последних варианта имеют собственное питание от промышленной сети 220 В. Одноканальный вариант требует внешнего питания 43-53 В постоянного тока В ресиверах устанавливаются ЧМ-демодуляторы по числу принимаемых каналов. Максимальная амплитуда видеосигнала - до 1,5 В Производитель заявляет некоторое снижение разрешения в сравнении с аналогичной типовой камерой. Но это снижение не превышает 5-8%. Внешний вид одноканального ресивера, или приемного устройства приведен на рис. 3.


Четырехканальное устройство с собственным сетевым блоком питания показано на рис. 4.


Подобный комплект обеспечивает передачу питания 36 Вт и высококачественную помехозащищенную передачу композитного сигнала на дальность до 300 м при использовании кабеля 5C-HFBT. Это популярный за рубежом коаксиальный кабель уровня RG-6. Для кабеля корейского производства заявлены потери на 10 МГц в 2 дБ/100 м, активное сопротивление "жила + оплетка" - 41,6 Ом/км. К сожалению, у других производителей встречаются варианты со стальной омедненной или луженой проволокой и обилием алюминиевых экранов.

Главным достоинством системы питания РоЕ является не столько единство кабеля и разъема, сколько интеллектуальность отой системы. РоЕ обеспечивает контроль наличия питающего входа, отсутствие короткого замыкания, целостности линии, контроля потребления, то есть снимает с пользователя "электротехнические заботы"

В этом случае потери на высоких частотах могут быть сравнимы, но погонное активное сопротивление может оказаться значительно выше.

Среди российских аналогов можно спокойно ориентироваться на кабели RG-6 (PK75-4, РК75-4,8). По высокочастотным потерям могут использоваться и аналоги RG-59 (РК75-3,7) Правда, необходимо оценить потребляемую мощность камеры и уточнить потери питания на активном сопротивлении кабеля, которые не должны превышать 8-9 В.

Достоинства РоС-систем

Как ни странно, основным достоинством технологии РоСдля систем CCTV является трансляция видеосигнала на относительно высокой частоте с частотной модуляцией. Нельзя сказать, что это новая технология. Некоторые российские производители применяли стандартные узлы от бытовой телевизионной техники для передачи изображения и звука в одном канале питания. Но в данном случае использовался вещательный стандарт передачи изображения амплитудной модуляцией. Такой метод, к сожалению, сильно подвержен влиянию помех. С другой стороны, используемые несущие частоты были довольно велики, что приводило к большим потерям в кабельной линии и уменьшению длины передачи. В технологии РоС несущая частота выбрана практически равной частоте нормирования потерь в коаксиальном кабеле - 10 МГц. Вместе с тем на этой частоте коаксиальный кабель уже достаточно защищен экраном, а плотность промышленных электромагнитных помех здесь уже значительно меньше.

Короче говоря, технология РоС предлагает в аналоговой системе обеспечить качественную и защищенную от помех передачу композитных видеосигналов одновременно с питающим напряжением. При этом исключаются паразитные пролезания из канала в канал по питающим проводам и общим источникам питания В результате применения частотной модуляции с большой девиацией помехозащищенность приближается к цифровым системам IP и HD-SDI.

Технология РоС предлагает в аналоговой системе обеспечить качественную и защищенную от помех передачу композитных видеосигналов одновременно с питающим напряжением

Сегодня на рынке изобилует оборудование для передачи и уплотнения различных сигналов - как для видеонаблюдения, так и для мультимедийных задач. Однако сознательно выбрать подходящее весьма сложно, поскольку не сообщается о технических параметрах и примененных технологиях. Информации лишь о том, какой сигнал (композитный, VGA, HDMI и т.д.), по какому кабелю и на какую дальность передается, достаточно только для решения бытовых задач, но не более.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #3, 2013
Посещений: 8745


  Автор
Чура Н.И.

Чура Н.И.

Технический консультант ООО "Система СБ" и ООО "Микровидео /Группа".

Всего статей:  57

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций