IP kamerák áramellátása az UTP kábelen PoE technológiával

A PoE (Power over Ethernet) azt jelenti, hogy az IP kamerák áramellátását a számítógép-hálózati kábelen keresztül biztosítjuk. Erről szól szól ez a cikkünk.

Milyen problémát old meg a PoE?

Különösen kültéri IP kamerák esetén fordul elő gyakran, hogy a kamera telepítési helyén nem valósítható meg egyszerűen a tápegységének csatlakoztatása az elektromos hálózathoz.
Ezen a problémán segít a Power over Ethernet – röviden PoE – technológia, mely lehetővé teszi, hogy a kamerához csatlakozó számítógép-hálózati – csavart érpáras (UTP, FTP, STP) – kábelen vezessük el az IP kamera működtetéséhez szükséges áramot is.
Mielőtt rátérnénk a különböző megvalósítási módokra, tisztáznunk kell néhány dolgot:

• A kisebb IP kamerák jellemzően 5V-os egyenárammal működnek.
• A nagyobbak pedig leggyakrabban 12V-tal.
• Minél kisebb ez a feszültség, annál nagyobb a kábel adott hosszán jelentkező szállítási veszteség.

A gyakorlatban 5V-ot nem igen tudunk néhány méternél messzebbre vinni egy UTP kábelen, mert az alacsony feszültség miatt jelentkező magas veszteség következtében az IP kamera oldalán a feszültség olyan alacsonyra esik, ami már nem elegendő annak stabil működtetéséhez. A pontos elérhető távolság több mindentől is függ (pl. kábel ellenállása, a kamera érzékenysége a feszültségesésre), de 5V esetén már 3 méter felett is könnyen működésképtelenné válhat a kamera.
12V továbbítása esetén már nagyobb távolság érhető el, de 20 méter felett már ekkor is számíthatunk instabil működésre.

A PoE működése

Ennek a problémának a megoldása – és a különböző gyártók által használt különböző PoE feszültségértékek standardizálása – érdekében jött létre a 802.3af PoE szabvány.
Az ezt a szabványt megvalósító eszközök az UTP kábelen 48V-os feszültséget továbbítanak, mellyel már érdemleges veszteség nélkül érhető el akár 100 méteres távolság is. A fogadó oldalon az IP kamera (vagy bármely más PoE eszköz) a kábelről „levett” 48V-ot a saját működéséhez szükséges feszültséggé (pl 12V) alakítja. Tehát maguk az eszközök továbbra is az eredeti feszültségükön működnek, és csak az RJ45-ös hálózati kábel aljzatukon várnak 48V-ot, ha a normál tápcsatlakozójukon szeretnénk elektromossággal ellátni őket, akkor azon továbbra is a saját feszültségüket kell biztosítanunk.

PoE eszközök és felhasználásuk a gyakorlatban

1. Passzív PoE injektor és splitter pár

A legegyszerűbb, és legolcsóbb megoldás a passzív injektor és splitter használata. Az injektor segítségével feljuttathatod az IP kamerád tápellátására szánt feszültséget az UTP-kábelre, a kamera előtt pedig a splitterrel választhatod le onnan, így a kamerának nem kell PoE-snak lennie. A feljebb részletezett okokból csak rövid távolságokra használható.

Hagyományos kamera tápegység		Passzív PoE tápfeladó (injektor)		Csavart érpáras hálózati (UTP, FTP, STP) kábel		Passzív PoE tápleválasztó (splitter)		Nem-PoE-s IP kamera
	►		►		►		►
5V vagy 12V		5V vagy 12V		5V vagy 12V max 3m vagy 20m		5V vagy 12V		5V vagy 12V

2. PoE switch

Ha több PoE-s IP kamerából álló rendszered van, akkor legegyszerűbb egy PoE képes switch-re csatlakoztatnod őket, hiszen így egy csapásra megoldhatod az adat- és a táphálózatra kapcsolásukat is, és az így áthidalható távolság akár 100 méter is lehet. Egy PoE switch-et akkor hívunk „aktív PoE” –snak, ha képes felismerni, hogy a fogadó oldalon is egy PoE 802.af-et támogató eszköz található, és csak ebben az esetben bocsát az adott portjára áramot. Így egy aktív PoE switch-re például egy laptopot csatlakoztatva, a router nem próbálja azt táppal ellátni, egy PoE-s IP kamerát viszont igen. A „passzív PoE”-s switchek minden PoE portjukra mindig nyújtják a 48V-ot.

PoE switch		Csavart érpáras hálózati (UTP / FTP / STP) kábel		PoE-s IP kamera
	►		►
48V		48V max 100m		48V -> saját 12V

3. Aktív PoE injektoros tápegység PoE-s IP kamerákkal

Ez egy olyan tápegység, amely segítségével a 802.3af PoE szabványban rögzített 48V-ot bocsáthatod az UTP kábelre. Ha csak kis számú PoE-s IP kamerát kell ellátnod táppal, melyek számítógép-hálózathoz kapcsolása már megoldott (így nem lenne gazdaságos egy PoE switch beszerzése), akkor a következő infrastruktúrát tudod kiépíteni:

Aktív PoE injektoros tápegység		Csavart érpáras hálózati (UTP / FTP / STP) kábel		PoE-s IP kamera
	►		►
48V		48V max 100m		48V -> saját 12V

4. Aktív PoE injektoros tápegység és splitter, nem-PoE-s IP kamerákkal

Az aktív PoE splitter segítségével a 48V-ot „le tudod venni” az UTP kábelről, és azt a kamerád 5 vagy 12 Voltjára alakítani. Így ezzel a megoldással a nem PoE-kompatibilis kamerádat tudod nagy távolság esetén is ellátni árammal. Arra figyelni kell, hogy az aktív PoE splitter biztosan képes legyen az UTP kábelről érkező 48V-ot az IP kamerád által igényelt feszültségre (jellemzően 5V vagy 12V) konvertálni.

Aktív PoE injektoros tápegység, vagy PoE switch		Csavart érpáras hálózati (UTP / FTP / STP) kábel		Aktív PoE tápleválasztó (splitter)		Nem-PoE-s IP kamera
vagy	►		►		►
48V		48V max 100m		5V vagy 12V		5V vagy 12V