Передатчик видеосигнала по витой паре своими руками

Содержание
  1. Передача видеоинформации и питания IP-камер на большие расстояния по витой паре и коаксиалу Современное положение дел
  2. Увеличение дальности передачи Ethernet + PoE по витой паре
  3. «Суррогатный» метод подачи Ethernet + PoE
  4. Коаксиальный кабель и витая пара в передаче видеосигнала
  5. Возврат коаксиальных кабелей
  6. Передача Ehternet + PoE по коаксиальному кабелю
  7. Пример технической реализации передачи цифрового потока по коаксиальному кабелю
  8. Заключение
  9. Передача видео по витой паре — технические особенности и тенденции развития
  10. Преимущества и недостатки
  11. Структура сети передачи видеоинформации
  12. Передача электропитания по витой паре
  13. Выводы
  14. Видеонаблюдение по витой паре: принцип передачи сигнала, приемники и передатчики, типы, категории UPT, преимущества
  15. Видеонаблюдение по витой паре: Принцип передачи видеосигнала
  16. Видеонаблюдение по витой паре: Приемники и передатчики
  17. Видеонаблюдение по витой паре: Типы кабеля
  18. Категории UPT
  19. Преимущества использования витой пары в видеонаблюдении

Передача видеоинформации и питания IP-камер на большие расстояния по витой паре и коаксиалу Современное положение дел

Николай Чура
Технический консультант компании «Фирма «Видеоскан»

Появление IP-видеонаблюдения было ознаменовано надеждами, что все заботы по передаче изображения возьмет на себя «Ее величество Сеть». Надо просто взять камеру и подключить ее к цифровой сети, а дальше весь мир перед твоими ногами. Потом уже выяснилось, что лучше всего иметь отдельную сеть для видео, по крайней мере, для отдельного охраняемого объекта. Но типовая сетевая структура на кабелях «витая пара» предполагает максимальную дальность сегмента 100 м. А это даже несколько меньше типовых коаксиальных линий на относительно низкокачественных комбинированных кабелях КВК-2 и КВК-3.

Здесь, в дополнение ко всему, если забыть о комбинированных кабелях с проводами питания, существенным достоинством можно считать возможность подачи питания PoE. Причем в этом случае, учитывая интеллектуальность источника питания PoE, от инсталлятора требуется только правильно смонтировать (обжать) разъемы. К сожалению, пресловутая многоканальность IP-систем по одному кабелю появляется только после первого узла сети, выполненного на переключателе (Switch) или маршрутизаторе (Router).

Увеличение дальности передачи Ethernet + PoE по витой паре

В настоящее время различными компаниями предлагается широкий выбор оборудования для поэтапного увеличения дальности передачи Ethernet + PoE с дискретом в 100 м. В таком случае поступающее питание используется в этих устройствах (удлинителях Ethernet + PoE) для восстановления уровня сигнала и питания до номинального значения. Естественно, на это тратится часть передаваемой питающей мощности. Сейчас базовым стандартом уже можно считать систему PoE+ с выходной мощностью 25,5 Вт. В табл. 1 приведены примерные значения увеличения дальности передачи и доступной мощности при каскадном применении подобных устройств для одного из производителей.

Предлагаются и приемо-передающие комплекты с использованием технологии сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии VDSL (Very-high Data Rate Digital Subscriber Line). В этом случае передача видеосигнала может осуществляться единым шлейфом до 3000 м. В качестве кабельной линии могут использоваться витые пары (UTP/FTP, телефонная сеть), коаксиальный кабель и даже любые двухпроводные линии, включая питающие сети.

Для примера в табл. 2 приведены средние значения скоростей передачи удлинителей Ethernet по витой паре телефонного кабеля.

Однако подобные системы могут обеспечить одновременную передачу PoE не более чем на 500 м.

Конечно, несколько увеличить дальность подачи питания PoE можно увеличением напряжения с 48 до 56 В (предельное значение безопасности 60 В). Что касается информационного сигнала, простое увеличение дальности при сохранении типовых технических решений неизбежно приводит и к падению скорости передачи. Это и показано в табл. 2.

На рис. 2 приведен подобный комплект, обеспечивающий передачу Ethernet + PoE на 500 м (витая пара/коаксиальный кабель); 200 м (телефонный/силовой кабель); 1000 м (без подачи питания PoE). Рисунок показывает это комплект с двух сторон.

Вышепредставленные устройства предлагаются по ценам в 50–100 долларов за устройство при каскадном методе увеличения дальности передачи Ethernet + PoE. Для комплектов технологии VDSL цена лежит в пределах 180–220 долларов.

«Суррогатный» метод подачи Ethernet + PoE

В заключение рассмотрения методов передачи Ethernet + PoE по витым парам хочется упомянуть «эксклюзивный» способ использования IP-камер, все еще распространенный на постсоветском пространстве. По всей видимости, он распространен, поскольку не перевились еще на этой территории «автомото-велофото-телерадио-монтеры». Часто потребитель, «обольщенный» рекламой, безусловно желает использовать IP-камеру и одновременно не желает оплачивать дополнительные расходы на PoE. В этом случае две свободные пары UTP-кабеля выводятся из кабеля и по ним на камеру напрямую подается типовое питание 12 В. Такая незатейливая технология, совершенно недоступная «забугорным» специалистам, позволяет обеспечить успешную передачу цифрового видеосигнала и питания на дальность до 100 м, что и требуется для типовой IP-технологии.

Это утверждение основано на допустимости снижения питания камеры на 1,5–2 В, погонном сопротивлении типовой витой пары с диаметром жил 0,5 мм и сдвоенными проводами в 4,3 Ом/100м. Потребляемый ток камеры при этом не должен превышать 200 мА. Естественно, в этом случае невозможен какой-либо серьезный подогрев камеры или мощная ИК-подсветка.

Коаксиальный кабель и витая пара в передаче видеосигнала

Многие годы и даже десятилетия коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом был практически безальтернативным средством для трансляции видеосигнала в системах видеонаблюдения. В последние 10–15 лет для передачи стандартного композитного видеосигнала достаточно широкое применение нашла витая пара. Можно сказать, что это несколько поколебало монополию коаксиального кабеля, чемму способствовало широкое распространение типовых кабелей UTP/FTP для цифровых структурированных сетей, снижение их стоимости и рост доступности. Существенным преимуществом этого метода является симметричность сигнала, а следовательно высокая помехозащищенность, особенно на низких, наиболее информационных частотах видеосигнала. Данный метод нашел широкое применение на промышленных объектах с большими длинами кабелей и обилием электромагнитных полей. И это несмотря на обязательное применение корректирующего и симметрирующего приемопередающего оборудования, а также неизбежного обилия артефактов от коррекции. Вместе с тем коаксиальный кабель до сих пор можно считать наиболее высококачественным средством передачи видеосигнала ввиду широкополосности и максимальной линейности амплитудочастотных и фазочастотных характеристик.

Читайте также:  Приколы для школы на 1 апреля своими руками

Только появление IP-систем наблюдения однозначно исключило коаксиальный кабель из списка интересов разработчиков и инсталляторов этих систем. К этому времени коаксиальные цифровые кабельные сети (10BASE5/10BASE2) с волновым сопротивление 50 Ом уже были прочно забыты.

Возврат коаксиальных кабелей

Попытка реабилитации «чести и достоинства» коаксиальных систем произошла при появлении видеонаблюдения на основе стандарта HD-SDI, а затем повторилась с появлением аналоговых HD-стандартов – AHD, HD-TVI и HD-CVI. Оживление интереса шло под флагом замены оборудования на HD-формат с использованием существующих коаксиальных кабельных сетей действующих систем видеонаблюдения. Такая замена обещала дополнительную прибыль от модернизации существующих объектов. Подобные надежды практически не оправдались в основном по причине низкого качества существующих систем, где из экономии часто применялись комбинированные кабели уровня КВК-2 и КВТ-2, а иногда и уровня экранированных проводов класса ШЭГС 2/4.

Передача Ehternet + PoE по коаксиальному кабелю

По всей видимости, аналогичные резоны послужили основанием создания оборудования для передачи Ethernet + PoE по коаксиальному кабелю. Кроме того, применяя кабель высокого качества, можно увеличить дальность передачи до 1 км. Во всяком случае, лучшие образцы это обещают.

Комплекты для передачи Ethernet + PoE по коаксиальному кабелю до 1000 м некоторых производителей практически не представлены на российском рынке из-за высокой цены. Кроме того, передача PoE до 12 Вт и битрейтом в 75–90 Мбит/с (при физическом пределе в 200 Мбит/с) реализуется по кабелю 5C-HFBT. Хотя его класс определен как RG6, на самом деле из отечественных кабелей ему уступает даже «безусловный» RG6-кабель РК75-4,8-321, во всяком случае, по погонному активному сопротивлению в 4 Ом/100 м против 3,3 Ом/100 м. Возросшие потери на активном сопротивлении кабеля могут сократить дальность передачи при максимальной потребляемой мощности.

Устройств, передающих цифровые данные (Ethernet) по коаксиальному кабелю, предлагается достаточно много. От пассивных комплектов с дальностью до 200 м (но со скоростью лишь 10 Мбит/с) до активных устройств с дальностью предачи до 2000 м при скорости от 20 до 50 Мбит/с. Естественно, максимальная скорость обеспечивается на меньшей дальности (до 300 м). В основном подобные активные изделия работают по технологии VDSL.

Устройств, обеспечивающих передачу Ethernet совместно с PoE, а следовательно и удлинение линии коаксиальным кабелем, предлагается существенно меньше.

Один из доступных комплектов, обеспечивающих подобную передачу по коаксиальному кабелю RG11 на дальность 250 м и кабелю RG6 – на 180 м, представлен на рис. 3. Максимальная скорость передачи до 200 Мбит/с, полный дуплекс. Максимальная мощность передачи PoE – 18 Вт. Питание комплекта производится также от источника PoE.

Комплект другого производителя обеспечивает похожие характеристики. Дальность передачи по коаксиальному кабелю уже до 500 м, однако со скоростью до 47 Мбит/с. Максимальная мощность передачи питания до 12 Вт. Питание передатчика и приемника осуществляется от PoE.

Пример технической реализации передачи цифрового потока по коаксиальному кабелю

Для передачи цифровых данных по коаксиальной линии обычно используется цифро-аналоговое преобразование с последующим усилением, частотной коррекцией и обратным аналого-цифровым преобразованием.

При прохождении аналогового сигнала через кабель его высокочастотные составляющие затухают больше, чем низкочастотные, в результате чего принятые данные могут оказаться искаженными. Для коррекции аналогового сигнала используется технология выравнивания спектра (Multi-Rate Аdaptive Еqualization), позволяющая восстановить сигнал на приемной стороне, обеспечив тем самым корректный прием данных. На рис. 4 представлена структура подобной обработки для передачи цифровых данных по коаксиальному кабелю. Подобная технология используется для передачи аналогового HD.

Заключение

Из приведенного материала видно, что в настоящее время вполне возможно вдвое и даже впятеро удлинить сетевой сегмент до IP-видеокамеры с использованием как типовой витой пары, так и коаксиального кабеля. Естественно, для этого потребуются дополнительные средства.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #2, 2018

Источник

Передача видео по витой паре — технические особенности и тенденции развития

До недавнего времени передачи сигнала от видеокамер к монитору и видеорегистратору осуществляются исключительно коаксиальным кабелем. На данный момент существуют технически более совершенные альтернативы — оптоволокно и витая пара. Использование оптоволокна является идеальным с точки зрения передачи информации.

Стоимость кабеля, сложность подключения и необходимость использования специализированной аппаратуры делает применение такого варианта целесообразным только на особо ответственных участках или при передаче видеосигнала на сверхдальние расстояния от 5 до 50 км. Таким образом, наиболее перспективной технологией передачи видеосигнала является передача видео по витой паре.

Читайте также:  Нарядные прически на длинные волосы своими руками

Кабель UTP cat 5e предназначен для передачи коммуникационных и видеосигналов. Он состоит из восьми переплетенных проводников, каждый из которых находится в собственной изоляции. Все четыре пары переплетенных проводников находится в дополнительной изоляции. Для возможности прокладки кабеля по воздушной линии внутри добавлена полимерная капроновая нить. Такая внутренняя структура значительно снижает влияние электромагнитных помех и внешних наводок от других электроприборов высокой мощности.

Также уменьшается индуктивная связь между проводниками. Внешняя защитная изоляция может быть изготовлена из поливинилхлорида, полипропилена, тефлона или ячеистого вспененного полиэтилена. Также существует отдельный тип атмосферостойкой защиты для кабеля, который может использоваться для прокладки снаружи помещений.

Толщина проводника может варьироваться в широких диапазонах, а общая толщина кабеля может доходить до 5-9 мм. В зависимости от наличия дополнительных слоев защиты — экрана из фольги (на все проводники или каждую пару в отдельности), полимерной плёнки, экрана из медной оплетки.

ВАЖНО! В зависимости от шага и плотности переплета такому кабелю присваивается определенная категория. Наиболее оптимальным вариантом для систем видеонаблюдения являются различные модификации 5 категории.

Преимущества и недостатки

Как правило, говоря о преимуществах, сравнивают кабели UTP и Coaxial:

ВАЖНО! При использовании Ethernet в качестве средства передачи видеоинформации, необходимо помнить о пропускной способности кабеля и о необходимости зарезервировать определенный объем канала для передачи обычных коммуникационных сигналов между ПК.

Технические ограничения использования:

Структура сети передачи видеоинформации

В случае, если расстояние между видеокамерой и записывающим устройством невелико, а вся аппаратура находится внутри здания, можно обойтись без дополнительных усилителей и заземляющих приспособлений. В этом случае передача осуществляется по обычному патч-корду длиной 150-200 м. Если дальность передачи информации превышает 150м, то часть кабеля должна проходить вне зданий, и сеть приобретает следующую структуру:

Передача электропитания по витой паре

Технология РоЕ, разработанная и стандартизированная в 2000-х годах, осуществляет передачу электроэнергии удаленному устройству с использованием кабеля витая пара UTP Cat 5e. В современных устройствах применяются стандарты IEEE 802.3af (стандарт 2003 года) и IEEE 802.3at (разработан и внедрен в 2009 году). Для ее применения видеокамера и видеорегистратор должны поддерживать данную технологию. Аппаратура разделена на несколько классов в зависимости от количества потребляемой удаленными устройствами электроэнергии:

Преимущества применения технологии РоЕ в видео сетях основанных на витой паре очевидны:

Выводы

Системы видеонаблюдения основанные на передаче сигнала по витой паре и в дальнейшем будут оставаться наиболее актуальными как в техническом, так и в финансовом смысле, при условии использования IP видеоаппаратуры.

Источник

Видеонаблюдение по витой паре: принцип передачи сигнала, приемники и передатчики, типы, категории UPT, преимущества

Видеонаблюдение по витой паре – что это такое и с чем его едят? Витая пара – это кабель, в котором каждый проводник индивидуально изолирован, а их пары скручены, с определенным числом витков на единицу длинны. Скручивание осуществляют для уменьшения влияния внешних и перекрестных (внутренних) наводок.

Кабель применяется во многих отраслях производства и строительства, в том числе и при монтаже сетей видеонаблюдения.

Благодаря специальным устройствам-переходникам его можно использовать для передачи сигнала как с цифровых IP камер, так и с аналоговых устройств.

Видеонаблюдение по витой паре: Принцип передачи видеосигнала

Входящий композитный видеосигнал, поступающий на витую пару, является однополярным и несимметричным.

С помощью специальных устройств, внешних или интегрированных в камеру, он преобразовывается в два симметрично противофазных сигнала.

Как и при передаче по коаксиальному кабелю видеосигнал с расстоянием слабеет, на него влияют электромагнитные излучения силовых кабелей и приборов, хоть и в меньшей мере.

С принимающей стороны линии ставится аппаратура, конвертирующая дифференцированный видеосигнал обратно. То есть на композитный вход устройства записи и/или отображения поступает композитный – аналоговый сигнал, усиленный и отфильтрованный от помех.


Уличное видеонаблюдение – это совокупность аппаратных и программных средств, которые используются вне помещения и обеспечивают мониторинг открытого пространства при любых климатических и погодных условиях.

Если говорить об эффективности скрытого видеонаблюдения, то она весьма высока. Современные технические средства позволяют руководителю компании видеть, чем занимаются его сотрудники на рабочих местах, даже находясь за сотни километров от офиса. Подробнее о системах скрытого видеонаблюдения читайте на нашем сайте.

Приемно-передающее оборудование, которое используют в сетях витой пары для видеонаблюдения, может быть пассивным и активным. Обычно для сетей с дальностью передачи до 600 м используются пассивные пары устройств, имеющие только согласующий трансформатор.

На таком расстоянии сигнал слабеет незначительно и качество видеозаписи не снижается.

Видеонаблюдение по витой паре: Приемники и передатчики


NV-653T

Активный, с усилителем, передатчик видеосигнала. Обеспечивает передачу качественного цветного и черно-белого изображения на расстояние до 1,6 км.

Имеет встроенную грозозащиту, переключатель диапазонов расстояния. Может использоваться как в паре с активным приемником, так и самостоятельно.

RA-CD
Активный приемник, подключение коаксиального кабеля и витой пары осуществляется под винт.Дальность связи с пассивными передатчиками до 500м с активными до 1200м без снижения качества изображения.
AL-208Пассивное устройство, которое можно использовать как для приема, так и для передачи видеосигнала. Дальность при использовании пары составляет до 350м.

При использовании в паре хотя бы одного активного устройства дальность передачи возрастает от 1000м до 2000м.

Видеонаблюдение по витой паре: Типы кабеля


Кабель витая пара, использующийся для видеонаблюдения, различают по наличию и виду экранирования скрученных пар.

Это может быть фольга из алюминия, полимерная пленка, заземленная оплетка из меди и стали.

UTP –незащищенный кабель, у которого полностью отсутствует экранирование. Покрыт ПХВ оболочкой.

FTP альтернативная маркировка F/UTP или S/STP – под ПВХ изоляцией есть экран из фольги, защищающий все 4 пары скруток.

STP альтернативная маркировка S/FTP – кабель защищен и экранирован. Каждая из 4 пар скруток защищена собственным экраном из фольги. Дополнительная медная или стальная оплетка располагается поверх всех пар, под внешней изоляцией.

SF/UTP – каждая отдельная скрутка не имеет индивидуальной защиты. Кабель защищен парой экранов – фольга, оплетка, общими для всех пар.

Под ПВХ изоляцией размещается неизолированный дренажный провод из металла. Его задача обеспечить контакт между частями экрана, если произойдет разделение вследствие излишнего перегиба или растяжения.

Каждый из представленных типов кабелей может иметь одножильную и многожильную структуру проводников. Применение одножильного кабеля не предусматривает непосредственного подключения к удаленным устройствам. Его используют для прокладки статичных сетей в коробах оканчивающихся розетками.

Многожильная витая пара лучше переносит скручивание и имеет меньший радиус допустимого изгиба. Но обладает большим коэффициентом затухания сигнала, благодаря чему не используется для подсоединения устройств находящихся на большом расстоянии.

Обычно используется для патчкордов, соединяющих устройства с розетками.

Толщина кабеля может составлять от 5 до 9 мм, это зависит от толщины жил, оплеток и внешней изоляции. Цвет внешней оболочки кабелей используемых внутри помещения белый или серый.

Оранжевый цвет внешнего покрытия означает использование негорючих материалов.

Такие кабеля при нагреве не выделяют дыма, их прокладка допускается возле воздуховодов вентиляции и кондиционерных систем.

Категории UPT


Международный стандарт ISO 11801 регламентирует производство UPT кабеля по 7 категориям. Категория 1 и 2 имеют частоту передачи сигнала 0,1 МГц и 1 МГц.

Используются исключительно для трансляции звука в телефонных коммуникациях или информации посредством модема. Категория 3 и 4 передают сигнал в полосе 16 МГц и 20 МГц и при скорости передачи данных, не превышающих 10 Мбит/с и 16 Мбит/с соответственно.

Категория 5 и 5е – устаревшие виды кабелей. Используемые диапазоны частот 100 МГц и 125 МГц дают возможность транслировать видео со скоростью от 100 до 1000 Мбит/с.

Кабель 5е более устойчив к наведенным электромагнитным воздействиям. Пригодны для трансляции видеосигнала с аналоговых камер.

Категория 6 и 6А – используется в перечне стандартов с 2008 года. Используемые диапазоны частот 250 МГц и 500 МГц. Применимы для прокладки скоростных и мегабитных локальных сетей. Подходящая витая пара для видеонаблюдения в системах с большим количеством цифровых камер, объединенных коммуникатором или концентратором.

Категория 7, учитывая, что согласно ISO 11801 в этом кабеле экранирована каждая пара и общая оплетка, фактически это S/FTP. Частота 600—700 МГц при скорости передачи до 100 Гбит/с.

Применять его в системах видеонаблюдения нецелесообразно из-за высокой стоимости и помех, которые может создать экранирование.

Преимущества использования витой пары в видеонаблюдении


Сети, построенные на витой паре, превосходят коаксиальные практически по всем показателям.

Дальность передачи.

На реальный коэффициент затухания сигнала в коаксиальном кабеле влияет множество параметров, начиная от производителя, площади сечения и температуры окружающей среды, и заканчивая годом выпуска кабеля и условиями его хранения, которые могут ухудшить эксплуатационные параметры в 1,5-2 раза.

На практике это может составлять от 0,5 дБ/м до 5 дБ/м.

Максимальный коэффициент затухания сигнала витой пары зависит от часто передаваемого сигнала и по стандарту ISO/IEC 11801 должен составлять.

Частота, МГц Затухание дБ/м
CAT4 CAT5 CAT6
1 0.022 0.02 0.029
10 0.0696 0.065 0.06
16 0.089 0.082 0.077
20 0.1 0.093 0.088
60 0.17 0.157
100 0.22 0.2
200 0.29

Помехи. Витая пара изначально была разработана для устойчивости к внешним и внутренним наводкам. В отличие от нее коаксиал представляет собой несимметричную линию очень чувствительную к электромагнитным полям.

Удобство монтажа. Хоть коаксиал более прочный, витая пара имеет меньший радиус изгиба и тоньше, что упрощает укладку в короба.

Параллельная передача. По витой паре можно подать видеосигнал 4х аналоговых камер, по коаксиалу только одной.


Используемые камеры видеонаблюдения с микрофоном не смогут обеспечить запись и передачу чистого звука.

При монтаже сети многоабонентских видеодомофонов наиболее удачны модульные системы. Их можно разделить на два типа: цифровые системы и системы прямого вызова. Подробнее о многоквартирном видеодомофоне для повышения коллективной безопасности читайте в этой статье.

Подача питания по тому же кабелю. Многие новые IP камеры выпускаются без специального выхода для подключения источника питания.

Электричество для работы они получают по витой паре, используя технологию POE (Power over Ethernet). Она включает в себя несколько стандартов передачи энергии.

Наиболее распространенными, на данный момент, являются стандарт 802.3af, передающий 15 Вт, и стандарт 802.3at передающий 24 Вт.

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector