Технология Power over Coaxial (PoC): история создания, преимуществаиспользования

11 Сентябрь 2019

Большедворов Александр Александрович, генеральный директор ТД «Большой Брат»

При выборе камер для установки на объекте инсталлятор обращает внимание не только на характеристики изображения, но и на нюансы построения системы и дальнейшего обслуживания. Именно поэтому многие отдают предпочтение IP-камерам за простоту подключения по технологии Plug and Play c использованием питания по тому же кабелю (Power over Ethernet, PoE). PoE, пожалуй, самый используемый метод для питания IP-камер на данный момент. Причиной тому является удобство построения системы, безопасность питания и простота в обслуживании.

К сожалению, IP-решения подходят не всем заказчикам. Порой уже существует старая аналоговая система, задачу модернизации которой ставят перед инсталлятором, или имеются ограничения в бюджете. В таком случае работать приходится с коаксиальным кабелем. Однако до недавнего времени о технологии питания по коаксиальному кабелю Power over Coaxial (PoC) можно было забыть. Это технология, которая поддерживает одновременную передачу мощности, аналогового видеосигнала высокого разрешения и сигнала управления OSD по коаксиальному кабелю на расстоянии до 400 м.

Первые положения о стандартизации видеосигнала и передачи питания по коаксиальному кабелю были представлены на конференции «Системы электропитания для коаксиального кабеля» в Институте инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) в 1994 году в Ванкувере, Канада.

Первые шаги для передачи видео, аудио и сигналов тревоги на видеорегистратор, питание к камере и сигналы управления (RS-485) в обоих направлениях были разработаны на рубеже 2004/2005 годов. Устройства позволяли осуществлять передачу видеосигнала высокой частоты (стандарт видео HD-SDI) на расстояние до 300 м посредством кабеля RG-59. Данный стандарт не получил большого распространения из-за высоких требованийк кабелю и высокой цены решения.

В 2014 году появился ряд стандартов видео высоко разрешения, получивших широкое распространение в сфере видеонаблюдения благодаря сопоставимому с IP-камерами разрешению, невысокойцене и относительно невысоким (по сравнению с технологией HD-SDI) требованиям к кабелю. Практически одновременнораспространились слухи о возможностивнедрения технологии передачи питанияпо одному кабелю с видео и телеметрией.

Но первые действующие образцы были показаны лишь 2 года спустя компанией Hikvision. Причина, по которой не удавалось выпустить решение на рынок, проста на первый взгляд — необходимо было решить проблему в фильтрации видеосигнала и питания устройства.

Рис. 1. 1 — камера; 2 — DVR; 3 — коаксиальный кабель; 4 — контроллер питания; 5 — источник питания

Принцип действия PoC основан на различии между видеосигналом (переменным током) и питанием (постоянным током). Большинство камер работает с постоянным током 12 В, прямое подключение источника питания к кабелю, передающему видеосигнал, повредит электронику. Чтобы этого избежать, необходимо на обоих концах соединяющего кабеля установить фильтр, способный пропускать сигнал и не пропускать ток и наоборот. При этом необходимо избежать любых влияний на сигнал, например, при скачках потребления устройств (включение ИК-подсветки, подогрева и т.п.). Качество видео должно оставаться высоким и стабильным.

Проблема была решена с использованием двух базовых пассивных электронных компонентов — катушки и конденсатора. Для постоянного тока конденсатор создает сопротивление, и ток идет на катушку. Для переменного тока (сигнала видео) он обратный: конденсатор имеет нулевое сопротивление и пропускает сигнал.

Иными словами, конструкция устройств PoC позволяет как камерам, так и видеорегистраторам включать в себя платы, передающие аналоговый видеосигнал и предотвращающие поток постоянного тока на видеовход устройства.В системе электропитания переменныйток/сигнал блокируется и постоянныйток пропускается.

Решение является основой для разработки других сложных систем, отделяющих мощность от видеосигнала. На рисунке 2 показана схема решения: мощность (DC), отделенная от видеосигнала (AC) сиспользованием конденсатора и катушки.

Рис. 2. Схема решения: мощность (DC), отделенная от видеосигнала (AC) с использованием кон-
денсатора и катушки

После получения возможности передать питание на камеру необходимо было защитить устройства, не оснащенные модулями PoC. Для этого производители установили дополнительные схемы, и подключенные устройства стали распознаваться автоматически. Если совместимость камеры с технологией PoC не может быть определена, видеорегистратор отключает питание. Питание также отключается, если в системе обнаружено короткое замыкание, чтобы предотвратить повреждение как конечных устройств, таки регистратора.

Все описанное выше позволило реализовать технологию Power Over Coaxial (PoC) для аналогового оборудования высокого разрешения. Теперь вы можете подключить камеру к регистратору, используя технологию PoC, без необходимости дополнительных кабелей и внешних блоков питания, а система сама определит тип подключения, передаст питание, и мы получим изображение высокой четкости. При этом расстояние передачи питания и сигнала достигает до 300 м (на кабеле RG-6).

Какие плюсы несет нам эта технология?

Первое и самое очевидное — снижение затрат на кабельные трассы: вместо двух кабелей можно использовать лишь один. При этом снижается также и общий объем проводов.

Второе — безопасность питания, технология имеет стандарт, схожий с PoE 802.3at (подача питания с контролем приема), при этом используется аналогичное напряжение питания 48 В. Система PоCимеет функцию защиты от перегрузки потоку, то есть выходной ток модуля питания контролируется в реальном временичерез падение напряжения на резисторе.Когда выходной ток слишком велик, подача электропитания может быть отключена вовремя для защиты всей системы.

Третье — удобство. Система работает по технологии Plug and Play, можно не подбирать отдельный блок питания, а в случае необходимости мы можем удалено перезагрузить не только видеорегистратор, но и всю систему в целом. Также из-за более низкого затухания коаксиального кабеля по сравнению с кабелями UTP, технология PoC позволяет передавать сигналы и питание в три раза дальше, чемстандартные устройства PoE.

Какие проблемы?

Система питания PoC пока не стандартизирована, как следствие, отсутствует совместимость между решениями, предлагаемыми разными производителями. Подобное мы проходили со стандартами видео, в итоге, все пришло к мультиформатности.

Второй проблемой является чуть большая стоимость устройств и громоздкость PoC модулей питания, что не всегда позволяет уместить его в компактную камеру, но это тоже вопрос времени.

Выводы

PoC — решение, которое ожидали многие инсталляторы. Уверен, что за этой технологией будущее. Многие производители со временем примут ее как стандарт PoE и будут оснащать все камеры унифицированными модулями, а инсталляторы забудут как страшный сон процесс подбора и выбора блока питания.

Информация и фото с https://algoritm.org/arch/arch.php?id=93&a=2276