Технология Power over Coaxial (PoC): история создания, преимущества использования

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 требований к 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, невысокой цене и относительно невысоким (по сравнению с технологией HD-SDI) требованиям к кабелю. Практически одновременно распространились слухи о возможности внедрения технологии передачи питания по 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 переменный ток/сигнал блокируется и постоянный ток 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) с использованием 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, так и 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 PоC имеет функцию защиты от перегрузки по току, то есть выходной ток модуля питания контролируется в реальном времени через 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, чем стандартные 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.