PoE камера по проводу на 250 метров — это возможно

Свой дом позволяет провести массу экспериментов и опытным путем добиться интересных результатов: например, я снизил потребление электроэнергии за счет солнечной электростанции, снизил количество грибников вокруг дома, благодаря установленным камерам видеонаблюдения, и испытал массу техники и технологий. Пришло время поставить IP-камеры по периметру участка, но я столкнулся с проблемой — до дальней камеры длина провода составит более 150м. Ставить по пути свитчи- это тянуть еще один кабель с питанием, чего очень не хотелось делать. Решение было найдено и я о нем расскажу ниже.

В соответствии со стандартом ANSI/TIA/EIA для медного кабеля категории 5е максимальная длина кабеля сегмента составляет 100 метров. Если требуются более далёкие расстояния, необходимо использовать активные аппаратные средства, такие как повторитель или коммутатор. В случае малого офиса или дома таких дистанций достичь сложно, а вот если компания расположилась на нескольких этажах большого здания или дом большой и надо охватить большею площадь, то расстояния могут быть заметно больше 100 метров. Тут мы уже сталкиваемся с нюансами помех от наведенного ЭДС и затуханием сигнала. В офисе такая задача легко решается 19 дюймовым боксом под потолком, куда будет заведен дальний сегмент сети, но когда надо подключить в дальнем углу всего несколько точек, экономически целесообразнее дотянуть несколько проводов до главного коммутатора. То же самое с камерами системы видеонаблюдения: на дальних точках моего участка дистанция кабеля будет достигать 120‑170 метров, то есть либо придется примерно на середине пути ставить свитч и к нему тянуть дополнительное питание, либо…

Вот тут я и хочу сказать о новинке, с которой столкнулся недавно - Zyxel GS1350-26HP. У меня уже стоят камеры с PoE питанием, кроме того у меня используется LTE роутер с PoE питанием. Вполне логично было бы камеры на дальних углах забора поставить с питанием по PoE. С учетом всей подключенной инфраструктуры дома, у меня уже сейчас занято 20 портов Ethernet, поэтому я выбрал коммутатор на 24 (плюс 2 комбо порта Ethernet/SFP) порта. Кратко изложу технические спецификации моей модели, чтобы не пришлось заходить на сайт производителя.

Спецификации:

Общее число портов: 26

100/1000 Мбит/сек: 24

Gigabit combo (RJ-45/SFP): 2

Конфигурируемый расширенный диапазон портов: 16

Портов PoE: 24

Общий бюджет PoE (Ватт): 325

Стандарт PoE: 802.3af/at

Switching capacity (Гбит/сек): 52

Forwarding rate (Мбит/сек): 38,7

Буфер пакетов (байт): 525 тыс.

Таблица MAC-адресов: 8 тыс.

Максимальное энергопотребление (Ватт): 449

Размер (ШxГxВ) (мм): 441 x 270 x 44

Вес (кг): 3,58

Защита портов Ethernet от скачков напряжения: 4КВ

Защита блока питания от скачков напряжения: Line-GND: 4КВ

Защита блока питания от скачков напряжения: Line-Line: 2 КВ

Защита портов Ethernet от статического разряда (воздух/контакт): 15 КВ / 8 КВ

Акустический шум при +25°C (dBA): 40,1

Останавливаться на типовых возможностях этого смарт-коммутатора особого смысла нет, так как функциональность подобных устройств во многом схожа, а упор конкретно этой серии сделан на работу в системе видеонаблюдения.

Поскольку этот девайс изначально создавался для видеонаблюдения, то в нем сразу учтены многие пожелания владельцев таких систем. К примеру, питание на камеры подается непрерывно: даже во время обновления прошивки коммутатора или его перезагрузке. То есть камеры продолжают работать всегда, пока коммутатор подключен к питанию. Кроме того, он имеет встроенный watchdog, который по LLDP или по Ping проверяет доступность камеры, и если оная не отвечает, то он перезагружает сам порт, отключая только на нем питание и включая его заново. Таким образом, будет перезагружена только одна камера, а остальная система продолжит функционировать без перебоев.

А там, где большие дистанции, там и наведенная ЭДС от молний или попутных кабелей. Начнем со второго: порты имеют защиту от скачков напряжения до 4 киловольт и защиту от статического разряда воздух/контакт 15/8 КВ.

Гораздо интереснее с бюджетом питания по PoE: в обычном режиме с дистанциями до 100 м происходит питание автоматически. Если увеличивается дистанция вплоть до 250 метров, то необходимо в ручном режиме поставить в соответствующем пункте меню галочку напротив "Extended Range". Это переведет режим работы порта в 10 Мбит/с Full Duplex и обеспечит питание по порту до 15 Вт.

Хочу практики!

Пора приступать к экспериментам. У меня уже есть установленная камера с PoE-питанием Milesight MS-C2973-PB. Это купольная уличная камера с потреблением до 5 Вт при ИК-подсветке и вдвое меньшим потреблением днем.

Вторая камера - Vimtag B5, еще не смонтирована, и она имеет собственный адаптер питания на 12В 1,5А. Вот с ними я и буду проводить эксперименты.

Для своих испытаний я выбрал качественный провод из меди, а не омедненного алюминия, с сечением жилы 0,52 мм. Кабель российского производства для прокладки внутри помещений - Neonate U/UTP CAT5e PVC 4x2x0.52. Для уличного использования стоит брать кабель с другой оплеткой, которая более стойкая к ультрафиолету. Простой способ отличить хороший кабель от плохого-по весу. К примеру, бухта этого кабеля весит более 11 кг. А кабель конкурента почти на 2 кг легче.

Первый эксперимент буду проводить с полной бухтой кабеля, размотав ее и равномерно разложив по полу в большой комнате. Смотанный кабель образует катушку, что не лучшим образом сказывается на сигнале. Итак, 305 метров кабеля обжаты. Начнем!

Первым делом включаем галочку “Extended Range” в соответствующем поле меню коммутатора. Подключаем уличную камеру Milesight через бочонок. Сама камера уже подключена проводом 20м. Таким образом получаем 325 метров+соединение. Камера получила питание и даже иногда проскакивал пинг, но дистанция слишком велика и помех слишком много. Камера Vimtag тоже не смогла подключиться к сети и получить видео, а равно и зайти на web-интерфейс, не удалось.

Тогда я урезал кабель до гарантированных производителем 250м и сделал второй заход. На этот раз у меня получилась дистанция 270 м (помним, что 20 метров уже смонтированы до камеры Milesight) и на этот раз камера инициировалась. Меню коммутатора показывает соединение и потерю пакетов, но это не сказалось на картинке и возможности зайти в меню камеры. Камера Vimtag B5 также инициировалась без проблем и видео пошло с нормальным качеством.

Подведение итогов

Для передачи видео в отличном качестве с разрешением 1920х1080 точек, 25 кадров в секунду и кодеком H.264 достаточно битрейта до 4-5 Мбит/с. То есть выделенной полосы в 10 Мбит/с при дистанции до 250 метров хватит с избытком. Кроме того, уличная купольная камера потребляет 6 Вт, в то время как на каждый порт выделяется до 15 Вт, то есть питания тоже с запасом. Мой эксперимент показал, что на обычном кабеле без экранирования, даже с промежуточным соединением через «бочонок» можно достичь 270 метров. Полагаю, что с экранированным кабелем эту дистанцию можно увеличить.

Тут надо отметить, что коммутатор, помимо хорошего бюджета питания PoE, имеет защиту не только на БП, но и на Ethernet портах, что убережет технику от наведенного разряда во время гроз. Для этого потребуется обеспечить качественное заземление техники, о чем отдельно упоминается в инструкции.

Готов ответить на все вопросы, а если будет интересно, то могу сделать проверку на достижение максимальной дистанции с экранированным кабелем.