Варианты построения IP сетей на большие расстояния, организация питания видеокамер по РоЕ. Настройка антенны в режим Client. Беспроводной интернет для дачи

Бывают ситуации, когда нужно подключить камеру видеонаблюдения на большое расстояние. Передача цифрового сигнала для ip-камер, как правило происходит по неэкранированной витой паре. Он состоит из одного или нескольких пар медных проводников в цветной изоляции. Если говорить про провод, то он стандартный, сетевой пятой категории UTP, в народе «витая пара».

Витая пара подключается к сетевому интерфейсу c разъемом rj45. Один конец подключается к камере, другой к оборудованию, роутеру или коммутатору.

Как же подключить ip-камеру на большое расстояние?

Дело в том, что у неэкранированной витой пары, есть ограничение — расстояние в сто метров, cогласно стандарту IEEE 802.3u, то есть длина кабеля не должна превышать 100 м.

Это связано прежде всего с тем, что в этом отрезке провода корректно работает half duplex (определение коллизий) принятый для сетей Ethernet на основе витой пары. Здесь нужно немного погрузиться в теорию, а именно модели взаимодействия OSI. Кадры перемещаются со скоростью света. Если длина будет больше 100 м, то они не успеют достичь конца провода. Пакеты будут теряться.

Способы преодоления расстояния 100 метров

Выделим способы преодоления расстояния 100 метров:

• • При подключении ip-камеры использовать более качественную витую пару, а именно UTP без меди, это позволит увеличить длину до 150 м;
  • Использовать специальный коммутатор с увеличенной дальностью связи. До 250 м. Обычно такие устройства используются для ip-видеонаблюдения.

1. падение пропускной способности до 10 Мбит/c;
2. не соответствует стандарту IEEE;
3. зависимость от вендора оборудования. IP камеры и свитч должны быть одного производителя.

1. простейший способ увеличить дистанцию;
2. не требует разрывать линию;
3. передача данных и питание.

1. к каждому устройству требует подведения питания:
2. требует разрывать линию.

1. простая и понятная схема;
2. сохранения пропускной способности;
3. передача данных и питания.

Медиаконвертер — это устройство, передает информацию из одной среды в другую. Позволяет соединять оптиволоконные соединения.

Медиаконверторы их еще называют преобразователей среды можно разделить на два вида:

Смотрим видео подключение ip-камеры на дистанции свыше ста метров.

При организации системы видеонаблюдения часто возникает необходимость осуществлять контроль объекта на значительном удалении от него. Среди таких объектов можно выделить следующие типы:

• территориально удаленные и не имеющие прямой линии связи с пунктом наблюдения (загородные дома, дачи, гаражи и т.п.);
• контроль больших территорий или протяженных периметров с возможностью установки на объекте камер видеонаблюдения и коммуникационных сетей передачи сигнала.

В первом варианте рекомендуется применение интернет технологий , в том числе беспроводных способов связи. Во втором – допускается использование кабельных линий передачи сигнала в сочетании с оборудованием для его усиления.

Существует несколько способов решения поставленной задачи.

При сравнительно небольшом расстоянии до контролируемого объекта до 500 м и невозможности установки видеокамер непосредственно на нем наиболее широкое использование получили камеры видеонаблюдения с высоким разрешением или объективами с изменяемым фокусным расстоянием.

Внимание! Для применения такого технического решения необходимы качественные ширококанальные линии связи.

Пример необходимости использования такой аппаратуры – организация видеонаблюдения за автомобилем, который находится на неохраняемой стоянке возле дома. Использование внешних камер видеонаблюдения установленных на стоянке затруднительно, так как они подвергнутся порче в первую очередь.

Установка обычных камер видеонаблюдения на большом расстоянии малоэффективна, так как даст только размытое изображение силуэта злоумышленника. В этом случае единственным выходом является использование корпусных камер высокого разрешения совместимых с длиннофокусными объективами.

КАМЕРЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ НА БОЛЬШОМ РАССТОЯНИИ

При выборе камеры видеонаблюдения на значительные расстояния необходимо принимать во внимание следующие параметры:

• расстояние эффективного обнаружения камерой объекта видеонаблюдения;
• оптимальная дальность распознания (обычно это лицо или номера автомобилей);
• расстояние передачи сигнала.

Первые два пункта определяют эксплуатационные параметры объектива, его фокусное расстояние и разрешающую способность самой камеры. Теоретически при использовании длиннофокусных объективов любая совместимая корпусная камера видеонаблюдения способна распознать объект на расстоянии в несколько сотен метров.

Для этого необходима оптика, стоимость которой запредельна для большинства пользователей, а угол обзора будет мал настолько, что настройка камеры будет проблемной без использования дополнительной специализированной аппаратуры.

К длиннофокусным объективам относятся оптические приборы, у которых величина фокусного расстояния больше чем диагональ матрицы. К примеру, для наиболее распространенного типа матриц 1/3˝ длиннофокусными будут считаться объективы с фокусным расстоянием более 6 мм.

Существуют длиннофокусные объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Такие устройства чаще всего применяются в камерах видеонаблюдения из-за простоты настройки и доступной цены. В этом классе необходимо особо выделить зеркально-линзовые, у которых отсутствуют хроматические аберрации изображения.

Объективы с переменным фокусным расстоянием – трансфокаторы можно условно разделить на 4 класса.

№	Матрица камеры	Кратность	Фокусное расстояние
1	1/3˝	10-20	5-50
2	1/4˝	10-36	3-130
3	1/2˝	1/3˝ 10-20	5-300
4	1/2˝	1/3˝ 20-50	10-100

Основные технические характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе сочетания объектив + камера:

• размер изображения, которое формирует матрица – оптический формат;
• фокусное расстояние (определяет вертикальный и горизонтальный угол зрения);
• частотно-контрастная и спектральная характеристики;
• разрешающая способность;
• уровень вносимых геометрических искажений.

ПЕРЕДАЧА ВИДЕОСИГНАЛА НА БОЛЬШИЕ РАССТОЯНИЯ

При передаче видеосигнала на большие дистанции необходимо обратить внимание на защищенность канала связи. Необходимо учитывать следующие факторы:

1. Количество необходимых линий связи с удаленным объектом и особенности маршрута;

2. Максимально допустимая протяженность линий передачи для каждого конкретного типа кабеля (UTP – витая пара, коаксиал, оптоволокно);

3. Электромагнитная обстановка на маршруте и объекте – индустриальные помехи, наличие высоковольтных линий электропередач, частота гроз и т.п.;

4. Необходимость передачи ив одном магистральном кабеле сигналов других типов;

5. Климатические условия – температурный режим, частота и сила гроз, возможность обледенения кабелей и т.п.;

6. Организация энергоснабжения удаленных устройств – локально или дистанционно.

Существуют несколько способов передачи видеосигнала без искажения на значительные расстояния.

Несимметричная линия связи.

Применяется для передачи аналогового сигнала по коаксиальному кабелю. Дальность передачи качественного сигнала без усилителей до 300 м. Для такого типа передачи характерно быстрое частотно зависимое затухание сигнала в кабеле.

Рекомендуется использовать коаксиал с большим диаметром центральной жилы и изоляции. Некоторые аналоговые камеры видеонаблюдения имеют встроенный корректирующий усилитель, который увеличивает дальность передачи до 500 м. К примеру, HD-CVI камера HAC-HFW2200D, передающая изображение в качестве Full HD на расстояние до 500 м при условии использования кабеля РК-75-4-1.

Основными недостатками несимметричных линий являются:

• высокая стоимость кабеля;
• сложность заземления;
• плохая помехозащищенность;
• большой коэффициент затухания сигнала.

Симметричная линия.

Используется кабель витая пара (UTP) для передачи аналогового или цифрового видеосигнала. Без дополнительных устройств усиления и фильтрации сигнала дальность передачи составляет до 100 м. Для увеличения дальности используется различная аппаратура:

• пассивные устройства устанавливаются на передающей стороне возле камеры видеонаблюдения, увеличивают дальность передачи до 500 м;
• активные устройства с выходным напряжением до 3 в увеличивают дальность передачи до 1000 м;
• активные устройства с выходным напряжением до 18 в увеличивают дальность передачи до 2000 м.

К особенности использования симметричных линий на дальние дистанции можно отнести необходимость проведения технически сложных комплексов по защите линии от наведенных напряжений, которые могут вывести оборудование из строя.

ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ НА РАССТОЯНИИ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ

На данный момент существует два наиболее распространенных способа передачи видеосигнала на большие дистанции:

• облачное видеонаблюдение (VSaaS технология);

Основные различия для пользователя между этими двумя технологиями видеонаблюдения не существенны. В обоих случаях для удаленного управления системой видеонаблюдения на объекте необходим доступ к сети интернет. Подключение может осуществляться по кабельному каналу, выделенному провайдером или при помощи GSM модема через мобильного оператора.

Суть обеих технологий заключается в перенесении основных функций видеорегистратора системы видеонаблюдения в виртуальное пространство. На удаленном сервере могут не только храниться большие объемы видеоархива, но и осуществляться аналитическая обработка поступающей информации: распознание лиц и номеров автомобилей, рассылка тревожных сообщений при активации программного детектора движения камеры видеонаблюдения и т.д.

Большинство этих функций доступны только при условии оплаты расширенного клиентского доступа, но и тех возможностей, которые предоставляются бесплатно достаточно для создания небольшой, но эффективной системы удаленного видеонаблюдения.

Некоторые облачные сервисы совместимы только с камерами определенного производителя.

Самые популярные облачные сервисы видеонаблюдения:

• IVideon;
• NOVIcloud;
• YouLook;
• CamDrive;
• IPeye;
• CpaceCam только для камер компании RVi;
• Ezviz только для камер видеонаблюдения производителя Hikvision.

Наиболее эффективна кабельная передача сигнала в системах видеонаблюдения на расстояния больше 2000 м через оптоволоконные линии. Но их высокая стоимость делает такой способ недоступным для большинства частных потребителей.

© 2010-2019 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов

Однако если требуется передать wifi на 500 метров, 1 или несколько километров - тут уж подручными средствами, нужна серьезная беспроводная сеть в профессиональной среде именуемая «точка-точка».

Передача wifi на большие расстояния: топология беспроводной сети и основные моменты

Существует два основных типа топологии беспроводной сети:

• Точка – точка (PtP)
• Точка – многоточка (PtMP)

• На рисунке зеленым цветом изображен тип соединения точка-точка (PtP).
• Голубым цветом обозначены соединения типа точка-многоточка (PtMP).

Мы более подробно разберем настройку PtP варианта и оборудования, которое используется в таком случае.

Рассмотрим два варианта настройки беспроводного соединения на большом расстоянии.

Вариант 1 - настройка беспроводного моста на расстояние 1 - 3 км

Вариант 2 - настройка беспроводного моста на расстояние 10 км и более

Зачем делить, а не объединить в общую тему? Все просто – тип, стоимость и интерфейсы оборудования отличаются существенно. Если расстояние, на которое вам нужно передать трафик до 1 км – нет смысла брать оборудование на 10 км и переплачивать за него.

Перед настройкой Wi-Fi моста хочется обратить внимание на то, что между точкой «А» (где находится антенна передатчик) и точкой «Б» (где находится антенна приемник) обязательно должна быть прямая видимость! Кроме того, должны соблюдаться некие требования для зоны Френеля. Что такое зона Френеля?

Представим себе воображаемую прямую цилиндрическую трубу (на рисунке закрашено серым), в центрах отверстий которой с обеих сторон установлены антенна «А» и антенна «Б». Внутреннее пространство трубы - это и есть зона Френеля. Для хорошего сигнала и стабильного соединения в этой «трубе» не должно быть никаких сторонних объектов, таких как: дома, деревья, линии электропередач и прочие сооружения.

Радиус зоны Френеля (параметр R на картинке) зависит от расстояния между антеннами (параметр S+D на картинке) и радиочастоты на которой они работают (в основном используется оборудование 2,4 ГГц и 5 ГГц диапазонов). Чем больше расстояние, тем больше радиус. Рассчитывается зона Френеля по формуле:

• R – Радиус зоны Френеля, м
• S и D – Расстояние от антенн до наивысшей точки, препятствия, км
• f – Частота, ГГц

Но не пугайтесь. Существует масса интернет ресурсов, где эти расчёты автоматизированы, стоит ввести в любом поисковике запрос - онлайн калькулятор зоны Френеля и вы попадете на страничку, где только нужно будет ввести расстояние между пунктами «А» и «Б», а также частоту, на которой работает оборудование, нажать кнопку расчёт и калькулятор выдаст вам готовый результат.

Много текста? Переходим к практике.

Как передать wifi на расстоянии 1 км?

Вариант 1: радиомост на 1 - 7 км.

Для постройки моста нам понадобятся две самые простые беспроводные точки доступа. Хорошим вариантом будет TP-Link TL-WA5110G. Чем она так примечательна? Мощность передатчика у данной модели точки доступа (далее ТД) составляет 26 dBm, которая в разы превышает мощность любой другой ТД для домашнего использования. Оборудование снято с производства, но, если удастся найти рабочий б/у экземпляр – смело покупайте.

Для радиомоста нам понадобятся 2 ТД. Одну настраиваем как обычную точку доступа, а другую как клиент.

Пример настроек ТД передатчика

• SSID. Название сети устанавливаем по желанию, можно не менять стандартное
• Region. Регион особой роли не играет
• Channel. Канал желательно выбирать от 6 и выше, так на «высоких» каналах d 2,4 ГГц эфир менее зашумлен
• Power. Мощность передатчика для начала устанавливаем на максимум, т. е. 26 dBm и ставим галочку Enable High Power Mode.
• Mode. Режим устанавливаем 54Mbps (802.11g), так как другой в списке имеет меньшую пропускную способность.

Пример настроек ТД приемника

Переводим ТД в режим клиента.

SSID прописываем то же что и на первом устройстве (можно так же нажать на кнопку Survey внизу страницы, там увидим список доступных для подключения устройств и нажимаем Connect).

Не забываем установить разные IP адреса на обеих ТД (Раздел Network)!

С штатными антеннами устройства уверенно соединяются на расстоянии 1 км по прямой видимости.

Если заменить штатную круговую антенну на направленную (см. рисунок ниже) – можно существенно увеличить дальность связи.

Но в этом случае придется применить переходник (пигтейл) c разъема N-type на RP-SMA, который установлен в ТД.

В такой комплектации с обеих сторон, точки покажут стабильную работу на расстоянии 7 км.

Минус этого варианта только один – в случае, если эфир сильно зашумлен, то антенна будет улавливать и усиливать все помехи в округе, что негативно скажется на качестве канала, возможны потери пакетов, а то и вовсе обрывы связи, но можно поэкспериментировать с другими антеннами, у которых диаграмма направленности имеет более узкий луч и меньше «боковых лепестков».

Возможно так же использование конструкции на открытом воздухе, но нужно саму ТД поместить в герметический бокс. Пигтейл можно вывести через кабельный ввод, уплотнив отверстие сырой резиной или морозостойким силиконом.

Итог по комплекту «Вариант 1»

Конфигурация вполне работоспособная и имеет право на жизнь. Дешевизна компонентов (б/у вариант) позволяет отдать предпочтение именно ему, если к беспроводному мосту не предъявлено повышенных требований стабильности и пропускная способность в 8-12 Мбит/с устраивает. Полный такой б/у комплект оборудования для обеих сторон можно приобрести примерно за 50$. Особенно оправдано использование, когда некоторые компоненты уже есть в наличии или достались бесплатно. С внешними антеннами можно использовать не только TP-Link TL-WA5110G, а любые точки доступа со съемной внешней антенной и подходящим коннектором.

Из минусов – сложность монтажа и компоновки неподготовленному пользователю. Несколько разъёмных соединений, качество которых может существенно повлиять на уровень сигнала.

Как передать WiFi на 5 км. и более?

Вариант 2. Переходим к «тяжелой артиллерии»

Если вам нужен варианте посерьезней – следующая часть статьи именно для вас.

Компания Ubiquiti широко известна своей продукцией для постройки беспроводных соединений. Так же бренд выпускает оборудования для «умных» домов, камеры видеонаблюдения и многое другое, но первым что приходит на ум, когда слышишь Ubiquiti – это несомненно Wi-Fi оборудование.

Не будем рассказывать о всей линейке оборудования, а выберем лишь то что нам нужно.

Краткое описание оборудования

Строить мост будем на оборудовании NanoBrige M5 или NanoBeam M5.

• NanoBrige M5 снят с производства, но его все еще можно найти у некоторых дилеров, а б/у варианта вообще полным полно.
• NanoBeam M5 – это новая разработка, она схожа с предыдущей моделью, но в ней уже совсем другая начинка. Более быстрый процессор Atheros MIPS 74KC, больше оперативной памяти, теперь на борту уже 64 МБ ОЗУ. Коэффициент усиления внешней антенны увеличился. Форма излучателя изменилась. Так же в лучшую сторону изменилась сама конструкция. Монтаж производится еще проще и быстрее.

Оба девайса позиционируются дистрибьюторами как оборудование для расстояний на 5 км, но на практике запускались линки на 20 км и более с очень хорошими показателями стабильности и пропускной способностью на таком расстоянии свыше 120 Мбит/с по Wi-Fi.

Ниже представлены сами антенны для передачи wifi на большие расстояния.

Перейдем к настройке

Настроив сетевой интерфейс вашего ПК, ноутбука под сеть 192.168.1.0/24 и подключив оборудование по следующей схеме – можем приступать к настройке.

Если у вас оборудование новое, так сказать, «с коробки», то после ввода в адресной строке браузера 192.168.1.20 и нажав переход – мы должны попасть на страницу авторизации, она выглядит следующим образом:

Стандартный логин/пароль для входа ubnt/ubnt

Если по каким-то причинам вы не попадаете на страницу авторизации или стандартные логин/пароль не подходят – скорей всего у вас оборудование, которое было ранее кем-то настроено.

Его можно сбросить к заводским настройкам, нажав на кнопку Reset, которая находится на излучателе, возле разъема RJ-45

Здесь отображается вся основная информация о состоянии устройства.

Все нужные нам настройки находится на вкладках WIRELESS и NETWORK.

Настройка антенны в режим AP

На картинке отмечены важные пункты, которые необходимо настроить.

Коротко описание выделенных пунктов:

• Wireless Mode – Режим работы. Выбираем в каком режиме работает устройство
• Access Point – точка доступа (раздающая Wi-Fi)
• Station – устройство, которое будет подключаться к Access Point
• SSID – Название беспроводной сети. Будет отображаться при поиске сети
• Channel Width – Ширина канала. Чем больше значение – тем больше пропускная способность, но тем ниже стабильность канала. Если расстояние небольшое и зона Френеля чистая – смело ставим 40 MHz
• Frequency, MHz – Рабочая частота. Выбираем внимательно, так как при выборе частоты, которая занята другим устройством, находящимся в поле радио видимости – будем наблюдать ухудшение качества сигнала.
• Output Power – Исходящая мощность. При расстоянии между AP и Client 10 км или менее – рекомендуется понизить мощность передатчика до 19 – 20 dBm
• Security – Безопасность. Точно так же как и в настройках роутера – парольная защита беспроводного соединения. Может незначительно влиять на производительность сети, но рекомендуется включать, желательно WPA2-AES режим.

После изменения всех нужных параметров жмем кнопку Change внизу страницы, а после, в появившейся вверху строке, кнопку Apply. Только в таком случае настройки будут изменены!

Настройка антенны в режим Client

Здесь практически все то же самое, только отличается режим работы.

Важный момент! Если в поле Frequency Scan List, MHz поставить галочку и прописать частоту, настроенную на Access Point, соединение будет происходить намного быстрее, так как клиент не будет перебирать все каналы диапазона, а будет сканировать только указанную в скан листе частоту.

Как поймать wifi на большом расстоянии: настройка сети

Переходим на вкладку NETWORK. Тут все предельно понятно.

На что следует обратить внимание на этой вкладке – это пункт Network Mode. Если из выпадающего списка выбрать режим Router – появится возможность поднять DHCP сервер как на беспроводном, так и на проводном интерфейсе. Можно настроить PPPoE соединение, пробросить порты, включить/отключить NAT – то есть стандартный функционал роутера.

Ура! Беспроводный мост настроен

Остается смонтировать антенны на свои места. Излучатели антенн должны смотреть четко друг в друга. Далее дожидаться, пока на вкладке MAIN появится шкала уровня сигнала. Смотрите пункты AirMax Quality и AirMax Capacity чем их значение больше – тем лучше.

Показательными являются параметры Noise Floor и Transmit CCQ.

Noise Floor – Показывает на сколько зашумлен эфир. Чем больше числовое значение с знаком минус – тем меньше помех собирает антенна.

Transmit CCQ – Качество передачи. Значение должно стремиться к 100%. Чем больше – тем лучше.

После юстировки антенн, когда мы добились наилучших показателей, можно пользоваться сетью.

Различные вспомогательные утилиты можно найти в правом верхнем углу интерфейса – это выпадающее меню с названием Tools.

С помощью находящейся там утилиты Speed Test можно протестировать скорость беспроводной линии

Итог по комплекту «Вариант 2»

Вариант бесспорно лучший. Антенны NanoBridge M5 можно смонтировать на трубостойку имея при себе из инструмента только гаечный ключ на 10. В сравнении с Вариантом 1 – намного большая пропускная способность, стабильная связь и помехозащищенный протокол.
Из минусов – тоже один – цена. Две ТД NanoBeam M5 стоят на сегодняшний день порядка 180 -190$. Цена двух б/у NanoBridge M5 – около 100 - 120$

Думайте сами, решайте сами…. Иметь или не иметь….

30.07.2018, 22:05

Мальцев Владимир Владимирович, ведущий инженер поддержки проектировщиков компании «Видеомакс»

Вопрос, которому посвящена статья, регулярно возникает при проектировании линий связи для систем IP-видеонаблюдения. Особенно он актуален при подключении уличных IP-камер.

Сразу уточним, что речь идет не просто о каких-то расстояниях между оборудованием, а о конкретной задаче подключения IP-камеры к порту коммутатора при удалении ее свыше 100 м.

Вопрос о максимальном расстоянии такого подключения возникает при проектировании уличного видеонаблюдения, когда требуется разместить камеры на фасадах зданий, вдоль периметра и т.д. Размеры объектов и, соответственно, расстояния от серверного оборудования до камер могут достигать нескольких км - максимальная же длина «медной» линии связи не может быть более 100 м. Естественно, встает вопрос - как спроектировать подключение к камере, удаленной от коммутатора более чем на 100 м?

Существует немало способов решения это задачи. Далее мы рассмотрим их по порядку, постараемся выявить «плюсы» и «минусы» и попробовать очертить границы применимости. Еще раз уточним, что мы говорим не о построении какого-то фрагмента локальной сети, а конкретно о соединении IP-камер с коммутатором.

Экскурс в историю

Откуда вообще взялись эти пресловутые «100 метров»? Дело в том, что все существующие на сегодняшний день IP-камеры могут работать только в сетях стандарта Ethernet. В частности, порты подключения IP-камер поддерживают на канальном уровне модели OSI стандарты IEEE 802.3i (10Base-Т) и IEEE 802.3u (100Base-Т/100Base-ТХ). И, согласно спецификациям этих стандартов, максимальная длина одной линии - кабеля между двумя активными устройствами - не должна превышать 100 м (включая патч-корды). Это объясняется, прежде всего, разного рода неизбежными ухудшениями сигнала, возрастающими по мере увеличения длины кабеля: затухание сигнала в кабеле, перекрестные наводки, внешние наводки, фазовые дрожания и т.д. Ну а теперь давайте представим себя на месте проектировщика, вычерчивающего очередную линию от коммутатора до IP-камеры и обнаружившего, что расстояние по старому доброму «медному» Ethernet-кабелю превышает 100 м. И что теперь с этим делать?

Подключение с нарушением стандарта

А почему бы и нет? Найдется немало монтажников, которые расскажут о подключении камеры кабелем на 100, 120, 150 и т.д. метров, после чего «все нормально было». И, в общем, ничего удивительного в этом нет - характеристики любого серийно выпускаемого оборудования колеблются в некоторых, разрешенных стандартами и ТУ производителя допусках и при счастливом стечении обстоятельств могут «приподнять» электрические параметры получившейся линии связи. Ограничение в 100 м вообще-то является довольно искусственным - с точки зрения теории ничто не мешает идеально изготовленному оборудованию (камера, коммутатор, кабели) работать на длине кабеля в несколько сотен метров. Но тут нужно понимать, что примеры такой «нормальной» работы - не более чем случайность. И при возникновении любых проблем первое, на что укажут вендоры или аудиторы - несоблюдение стандартов.

Так что такой вариант годен для обсуждения в «курилках», для домашних экспериментов, но не более того.

«Дальнобойные» коммутаторы

Вариант одновременно и простой, и не очень. Простота заключается в том, что у производителя IP-камер могут быть в ассортименте коммутаторы, у которых заявлено подключение камер по кабелям длиною более 100 м (рис. 1).

Рис. 1. Коммутатор с расширенной дальностью подключения

И получается, что в проект достаточно заложить соответствующие коммутаторы и камеры, после чего вопрос с расстоянием считать решенным. Преимущество налицо:

• увеличение дальности до 250 м.

Недостатки же в том, что:

• ассортимент подобных изделий невелик;
• не рекомендуется использовать оборудование от разных производителей, т.е. привязка к конкретному бренду;
• пропускная способность линии связи будет снижена до 10 Мбит/с.

Обращаем внимание: увеличение длины линии свыше 100 м не является каким-то новым стандартом или новой технологией! Нередко это всего лишь результат опыта по подключению оборудования высококачественным кабелем при ограничении скорости в 10 Мбит/с (напомним, что изначально 10BASE-T разрабатывался для кабеля т.н. 3 категории - Cat.3).

В результате имеем весьма узкую область применения таких изделий: с камерами либо небольшой разрешающей способности (порядка 1 Мпикс), либо невысокой скорости передачи видео (1–2 к/с). Что ж, может быть, кому-то достаточно и этого. И если поставщик гарантирует работоспособность такого варианта и готов помогать с настройкой и эксплуатацией, то можно применить для задач наблюдения со «скромными» требованиями к изображению.

«Станции пересадки» (промежуточные коммутаторы)

Идея проста: если нельзя использовать один длинный кабель, то используем несколько коротких, соединенных через промежуточные коммутаторы. В таких случаях иногда используют термин «цепочка».

Перечислим преимущества и недостатки. Начнем с преимуществ:

• пропускная способность не зависит от расстояния;
• допустимо большое количество промежуточных коммутаторов.

И недостатки такого подхода:

• требуется организовать питание каждого из промежуточных коммутаторов;
• требуется место для установки каждого промежуточного коммутатора (что не всегда возможно);
• увеличивается стоимость решения пропорционально количеству дополнительных коммутаторов, необходимых для формирования линии связи;
• ухудшается надежность системы - любое активное оборудование имеет свойство время от времени выходить из строя.

Да, таким образом действительно можно обеспечить надежную передачу данных, но придется потратиться на дополнительные коммутаторы, их установку, подведение питания к каждому из них и пр. Это наглядно видно из рисунка 2. Такой вариант может быть применим в небольших системах видеонаблюдения, с небольшим трафиком, при условии, что уже есть места, где можно расположить коммутаторы и без особых усилий подать на них питание. И если в помещении чаще всего нет сложностей с подводом питания, то вне помещений это может стать большой проблемой. Специально рекомендовать вариант с промежуточными коммутаторами мы не станем, т.к. есть более удобное, более простое, ну и более красивое решение, о котором идет речь дальше.

Рис. 2. Подключение IP-камеры через промежуточные коммутаторы

«Удлинители» (экстендеры)

Можно сказать, что это предыдущий вариант, оптимизированный и предназначенный для подключения одного достаточно далеко расположенного устройства. Экстендер (от англ. «extender»), по сути, является этаким сильно упрощенным коммутатором - только с одним входом и одним выходом (рис. 3). Питание может требоваться от внешнего источника питания (т.е. к месту установки экстендера нужно подводить линию питания), но большинство экстендеров работают по PoE. Фактически использование экстендеров с внешним питанием ничем не отличается от варианта с промежуточными коммутаторами - и далее говорим только об экстендерах, питающихся по PoE.

Заметим, что экстендеры можно подключать друг за другом (рис. 4). Как и коммутаторы.

Как видно из рисунков 4 и 5, экстендер размещается не реже чем через каждые 100 м «медного» Ethernet (причины этого - в начале статьи): проектировщику достаточно выбрать место установки и герметичную коробку для размещения экстендера внутри (в случае уличной установки).

Рис. 3. Подключение IP-камеры через экстендер

Рис. 4. Подключение IP-камеры через несколько экстендеров

Рис. 5. Увеличение длины линии на специализированном оборудовании (правый столбец)

В итоге имеем неоспоримые «плюсы»:

• увеличение расстояния без потери пропускной способности;
• передача не только данных, но и питания;
• простота подключения и использования.

«Минусы» такого решения тоже есть:

• использование части передаваемой по PoE энергии для питания самого экстендера. Камера требует 15 Ватт? Значит, коммутатор должен отдавать все 30, т.к. часть заберет экстендер;
• количество экстендеров в «цепочке» ограничено отдаваемой на порт по PoE мощностью, потреблением питания экстендерами и требованиями к питанию со стороны камеры.

Соотнесение потребляемой мощности камеры и экстендеров в данном варианте подключения является ключевым вопросом для проектировщиков.

Обратим внимание, что некоторые IP-камеры (большей частью - поворотные управляемые) потребляют мощность до 60 Ватт, т.е. максимум, что могут отдавать современные PoE-коммутаторы и PoE-инжекторы. Использовать экстендеры с такими камерами невозможно.

Ряд производителей IP-камер имеют в линейке не только экстендеры, но и PoE-инжекторы, специально спроектированные выдавать в линию PoE с «запасом» для возможного подключения экстендера (рис. 5). Это может помочь в случаях, когда мощность стандартного PoE-коммутатора или инжектора недостаточна для питания и камеры, и экстендера.

В общем, неплохой вариант для не самых «прожорливых» камер в случае, когда дальность линии ненамного превышает границу в 100 м - и его смело можно рекомендовать к применению.

Приемники- передатчики, преобразователи, модуляторы, …

Такого рода оборудование начало применяться еще в эпоху господства аналогового видеонаблюдения. Специалисты помнят надежные и недорогие преобразователи коаксиала в витую пару. В наши дни производители переориентировались на IP-технологии, Ethernet и PoE, общий же подход остался прежним… Итак, берется пара устройств - передатчик и приемник. Передатчик ставится рядом с камерой, приемник - рядом с коммутатором. Линия связи между передатчиком и приемником может быть как «витая пара», так и коаксиальный кабель (рис. 6).

Рис. 6. Подключение IP-камеры через приемник и передатчик с поддержкой PoE

Отдельные модели приемников-передатчиков поддерживают питание по PoE и передачу питания на камеру. Именно такие устройства нас интересуют для систем видеонаблюдения

Существует немало оборудования такого рода: с разной максимальной дальностью, для разного типа кабеля и т.д. Наиболее широко декларируемое применение - это использование существующей кабельной инфраструктуры в случае замены аналоговой системы видеонаблюдения на IP, т.к. может использовать уже проложенные аналоговые кабели. Но на практике же состояние уже имеющихся кабелей не позволяет применять такого типа приемники-передатчики: за годы эксплуатации в кабелях могут появиться внутренние изломы, может нарушиться изоляция, да и сам кабель изначально может не отвечать как требуемым (со стороны приемников-передатчиков), так и заявленным электрическим характеристикам (быть бракованным, проще говоря). Так что считаем, что линию все равно надо прокладывать заново и переходим к «плюсам» и «минусам».

Преимущества такого способа:

• возможность использования имеющейся кабельной структуры;
• меньшее (по сравнению с экстендерами) потребление передаваемой по PoE мощности;
• реально использовать кабель длиной в несколько сотен метров;
• передача как сигнала, так и питания.

Недостатков, к сожалению, тоже хватает:

• несовместимость между собой устройств разных марок в паре «приемник - передатчик» (нет единых стандартов);
• пропускная способность зависит от расстояния;
• максимальная передаваемая мощность питания зависит от расстояния.

И еще один момент, который является следствием большой длины кабеля, - влияние помех, наводок, статического электричества гораздо более ощутимо, чем при разделении линии на 100-метровые сегменты. Как минимум, стоит задуматься о защищенности линии связи.

Обращаем внимание: большинство производителей комплектов «приемник и передатчик» настоятельно рекомендуют дополнительно устанавливать устройства грозозащиты, специально разработанные для работы с такими комплектами (подробнее о грозозащите - в статье «Грозозащита Ethernet для IP-видеонаблюдения» на нашем сайте).

В итоге мы имеем вариант, который действительно позволяет преодолеть 100-метровое ограничение и может быть рекомендован в случаях, когда оборудования можно установить только непосредственно рядом с коммутатором и IP-камерой (и невозможно установить где-то «на линии»). Однако проектировщику обязательно нужно будет уточнить пропускную способность и передаваемую приемо-передатчиками мощность на камеру (PoE) для каждого конкретного случая применения - для конкретной длины кабеля.

В принципе, на этом «медную» часть статьи можно и закончить. Да! Мы не рассказали про передачу через RS-422/RS-485, про использование SHDSL- и VDSL-оборудования, про передачу данных по силовым линиям и прочую экзотику, так как считаем, что принципиально такие виды связи мало чем отличаются от использования комплектов «приемник-передатчик». Ну, разве что применением стандартизированных протоколов, что позволяет не привязываться к конкретной марке оборудования, уменьшить влияние помех и зависимость от качества кабельной инфраструктуры.

Казалось бы - раз есть проблемы с «медью», так переходи на другие среды! Наиболее очевидными решениями будут «оптика» и «радиоканал».

Оптические линии связи

Этот способ пользуется все большей популярностью. Оборудование, работающее с оптическими линиями связи, может обеспечить длину линии связи в несколько десятков километров! Способ же построения линии связи показан на рисунке 7.

Рис. 7. Подключение IP-камеры по оптоволокну

Наверняка сразу вспоминается вариант с приемниками/передатчиками по «меди». Да, медиаконвертер можно считать разновидностью таких устройств. Вместо медиаконвертера можно использовать коммутатор с SFP-модулем, и даже найти камеру с возможностью установки SFP-модуля и подключать «оптику» напрямую.

Преимущества очевидны:

• высокая пропуская способность, не зависящая от расстояния;
• нечувствителен к помехам и наводкам от электромагнитного воздействия;
• огромный ассортимент оборудования, кабельной продукции и аксессуаров.

Недостатки тоже есть, однако их критичность снижается со временем в связи с широким распространением оптоволоконных технологий:

• требуется специализированное оборудование для монтажа и тестирования;
• требуется более высокий уровень квалификации проектировщика и инсталлятора;
• невозможно передать питание.

На ценовую сторону вопроса, думаем, можно не обращать особого внимания. Да, сами по себе кабели дороже «медных», но итоговая стоимость «оптической» системы может быть даже ниже стоимости системы, построенной целиком на «меди» (с учетом стоимости экстендеров, передатчиков, промежуточных коммутаторов и аксессуаров к ним), особенно если сравнивать линии одинаковой пропускной способности.

Радиоканал

Помимо сопоставимой с «оптикой» дальностью этот вариант обладает еще одним преимуществом - для передачи сигнала вообще никакие кабели не нужны (рис. 8). Нередко, кстати, радиоканальный вариант является единственным, безальтернативным вариантом. Пропускная способность при этом составляет от 11 до 54 Мбит/с, что вполне позволяет пропустить «живое» мегапиксельное видео.

Рис. 8. Подключение IP-камеры по радиоканалу

Перейдем к преимуществам и недостаткам.

Итак, преимущества:

• длина линии до нескольких десятков километров;
• оборудование стандартизировано;
• не требуется прокладка магистрального кабеля.

И, соответственно, недостатки:

• требуется прямая видимость между антеннами;
• пропускная способность ниже, чем у «медного» Ethernet;
• высокая чувствительность к помехам и наличию других сетей радиосвязи (работающих в этом же диапазоне).

Как видим, задача построения длинной линии связи с камерой, отстоящей от коммутатора на большом расстоянии, может успешно решаться разными способами. Какой же способ выбрать? Думаем, что выбор зависит, прежде всего, от требуемой дальности (при этом не забываем про питание камеры и размер потока). Отсюда советы:

1. Если от коммутатора до камеры от 200 до 300 м, то сначала рассмотреть вариант с PoE-экстендерами.

2. Если от коммутатора до камеры расстояние от 300 до 600 м, то начать стоит с поиска подходящей пары приемника и передатчика по «витой паре» или коаксиальному кабелю.

3. Если же расстояние более 600 м, то прежде всего следует изучить вариант с «оптикой».

4. Если кабель вообще невозможно проложить - смотрим радиоканальное оборудование.

И еще раз скажем: всегда! В любом случае! В любом варианте! Обязательно уточнить пропускную способность получающейся линии и (для PoE-оборудования) получение/потребление питания камерой, коммутатором и выбранным оборудованием связи.

Тушение распыленной водой горючих материалов с произвольным начальным распределением температуры / Совершенствование нормативных правовых актов для оперативного реагирования сил и средств МЧС России на пожары и чрезвычайные ситуации / Оценка целесообразности применения и проблемы создания образцов автономных беспилотных воздушных судов для проведения мониторинга и разведки в зонах ЧС

С вступлением новых межгосударственных стандартов на приборы пожарные, а потом, как следствие, новых сводов правил, вся практика проектирования изменится. ЗКПС будет точкой отсчета во всей логике работы систем противопожарной защиты. И теперь эти ЗКПС необходимо каким-то образом увязать с зонами противопожарной защиты, к которым относятся зоны оповещения, пожаротушения и/или противодымной вентиляции. Необходимо в своде правил по проектированию предусмотреть обязательность отражения в проектной документации не только алгоритмов этого взаимодействия, но и условия активации исполнительных устройств.

• Все объекты, подлежащие оснащению системами противопожарной защиты (СПЗ), проходят три стадии: проектирование, реализация (монтажные и пуско-наладочные работы), обслуживание. Есть очень плохой вариант для заказчика - эти три стадии выполняются разными компаниями. Такое бывает очень часто, так как заказчик сам выбирает проектировщика, чтобы быстрее получить спецификации и оценить затраты на СПЗ в том числе. С точки зрения реализации - заказчик выбирает генерального подрядчика, который в свою очередь, выбирает себе подрядчика на СПЗ. Ну а обслуживать это все приходится компании, которая, к примеру, обслуживает данный бизнес-центр. Автор в статье показал основные минусы при данном подходе на всех стадиях: проектирования, монтажа и обслуживания систем СПЗ. И дал свои рекомендации.

Передача цифрового сигнала от IP видеокамер к серверу (или коммутатору) происходит по стандартному кабелю UTP 5-ой категории или так называемой витой паре. Кроме того, популярная сегодня, технология Power over Ethernet (PoE) позволяет запитывать видеонаблюдения за счет подачи постоянного напряжения питания вместе с данными по стандартной неэкранированной витой паре. Витая пара подключается к сетевому устройству через порт RJ-45, а питание подается от питающего оборудования, например от коммутатора PoE или от промежуточного инжектора PoE.

Согласно стандарту IEEE 802.3af обеспечивается постоянный ток до 400 мА с номинальным напряжением 48 В (от 36 до 57 В) через две пары проводников в четырёхпарном кабеле для обеспечения максимальной мощности 15 Вт. За счет высокого напряжения уменьшаются токи, текущие по кабелю UTP, и поэтому нет нужды в дорогом кабеле с большим сечением проводника.

Технология PoE обеспечивает гибкое и удобное средство питания устройств, которые расположены в отдалённых местах, и позволяет сэкономить на стоимости кабеля, а также за счет устранения расходов и трудностей, связанных с прямым соединением различных устройств по проводам. Препятствие, которое возникает при внедрении PoE, да и предачи IP сигнала в целом - это ограничение на расстояние, связанное с применением витой пары. Согласно стандарту Ethernet для кабеля категории 5e, максимальная длина сегмента кабеля - 100 метров, причем применение инжекторов и сплиттеров PoE не даёт возможность увеличить это расстояние.

Как же преодолеть это ограничение в 100 метров? Есть несколько решениий этой задачи.

1. Использовать качественный , который позоляет организовать сегмент сети с расстоянием до 150 метров.
2. Применять PoE коммутаторы, которые могут передавать сигнал и питание на расстояние до 200м. Например последние модели или
3. С помощью , можно увеличивать расстояние передачи по витой паре практически неограниченно, так как они включаются каскадно.
4. Медиаконверы (преобразователей среды) позволят использовать коаксиальный кабель и передавать сигнал , или оптический кабель, с помощью которого можно прокинуть сеть на десятки киллометров.
5. Передать цифровой видеосигнал с помощью беспроводной технологии WI-FI. Современное оборудование позволяет передавать радиосигнал на расстояние до 20 км. Например недорогая уличная точка доступа осуществляет передачу видеосигнал от IP камер на растояние 5-7 км.

Это эффективныые способы преодолеть ограничения постандартному расстоянию в 100м, а при использовании медиаконверторов и пропускной способности, характерные для витой пары.

Медиаконверторы делятся на несколько видов, самые популярные из них 2:

1. Медиаконверторы, позволяющие передавать видеосигнал по коаксиальному кабелю

2. Медиаконверторы, использующие оптоволокно.

Первый тип конверторов можно использовать когда нужно передать сигнал на расстояние до 400 метров. Примером таких конверторов может служить устройство (передача Ethernet сигнала на расстояние 400 м).

Такие устройства предназначены для увеличения дистанции передачи IP-сигнала на расстояние до 2 км по коаксиальному кабелю (RG59U, РК-75-4). Устройства работают в дуплексном режиме передачи данных. Предназначены для подключения IP-устройств, в том числе IP-камер, IP-видеосерверов и видеорегистраторов. Комплекты состоят из активного приемника и передатчика, блок питания - в комплекте. Эти медиаконверторы хорошо подходят для перехода на систему цифрового IP-видеонаблюдения, позволяя использовать унаследованную коаксиальную разводку аналоговой системы при подключении новых цифровых видеокамер. При этом стоимость этих устройств сейчас снизилась до разумных пределов - от 2700 до 5300 рублей за комплект (июнь 2014 года)

Оптические медиаконверторы способны передавать сигнал на гораздо большие расстояния (до 20 км.) Примером оптического медиаконвертера может служить устройство прозводства компании Форт-Телеком.

Медиаконвертер FC-1 осуществляет преобразование линии Ethernet 10/100 из витой пары в оптоволокно, кроме того он использует волновое уплотнение (WDM), чем достигается одновременная передача и прием по одному оптическому волокну.

Для подключения необходимо использовать одномодовый оптический кабель с SC разъемом. Максимальноt расстояние передачи сигнала до 20 км.

Медиаконвертор FC-1 выполнен в промышленном исполнении и неприхотлив к условиям эксплуатации. Рабочий диапазон температур составляет от -5 до +50. При необходимости использовать уличный вариант преобразования медь/оптика необходимо использовать всепогодный коммутатор с оптическим выходом , который позволяет не только подключить к оптике 4 уличные IP камеры, но и питать их по сигнальному кабелю (PoE).

Широкий диапазон питающих напряжений медиаконвертора от +9В до +27В удобен для подключения к низковольтовым системам электропитания с резервированием от АКБ. Защита от нарушения полярности питающего напряжения делают устройство надежным и простым в монтаже.

Устройство поддерживает функцию LLCF (Link Loss Carry Forward). Суть функции заключается в том, что, если произойдет обрыв оптического кабеля, то на медном порту пропадет Link.

Медиаконвертер FC-1 поддерживают функцию LLR (Link Loss Return). При включенной функции LLR медиаконвертер отключает передатчик оптического порта, если приемник не получает сигнала. Эти функции позволяют мгновенно получить информацию при возникновении проблем связи и обеспечить эффективное решение для контроля за сетью с возможностью автоматического резервирования.

Такой IP удлинитель гораздо эффективнее и экономичнее, нежели передавать видеосигнал с IP камер по коаксиальному кабелю. Стоимость такого медиаконвертора менее 4000 рублей. А при использовании промышленного медиаконвертора дистанцию передачи видеосигнала с IP камер можно увеличить до 120 км.

Таким образом, ограничение длины линии Ethernet в 100 метров можно преодолеть и строить системы IP видеонаблюдения периметров и удаленных объектов на растоянии до 120 км. Передача аналогового видеосигнала на такие расстояния без применения дорогой вещательной аппаратуры невозможно. И, в результате, медиаконверторы привносят еще одно преимущество IP камер и систем IP видеонаблюдения в целом.

P.S. Есть еще одна возможность передать видеосигнал Full HD на расстояние до 500 метров по коаксиальному кабелю - использовать .