淺談PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )監控中的應用

　　一、前言：

　　以太網(wǎng)供電(PoE)標準正式頒布到現在短短數年時(shí)間，全球各地的企業(yè)都開(kāi)始迫不及待地采用這項新興技術(shù)。一項調查結果表明，從2004到2008年的4年間，采用PoE技術(shù)的供電設備復合年增長(cháng)率已超過(guò)33%。2008年全球采用PoE技術(shù)的受電設備(Powered Devices, PD)市場(chǎng)突破了52億美元，年復合增長(cháng)率高達38%。隨著(zhù)全球安全市場(chǎng)的增長(cháng)，用戶(hù)逐步開(kāi)始考慮在現有以太網(wǎng)絡(luò )架構之上盡可能地布置一些網(wǎng)絡(luò )安全攝像機及其他一些網(wǎng)絡(luò )安全設備?；赑oE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )監控設備也已經(jīng)越來(lái)越被用戶(hù)所接受并且得到了快速的發(fā)展。自2010年中國安防行業(yè)網(wǎng)絡(luò )高清化浪潮被掀起，PoE技術(shù)成為網(wǎng)絡(luò )攝像機相較于模擬攝像機的一個(gè)重要優(yōu)勢點(diǎn)，同時(shí)能省去配置電源線(xiàn)的時(shí)間與金錢(qián)，使整個(gè)裝置系統的成本明顯降低。極大的推動(dòng)了安防行業(yè)IP化進(jìn)程。

　　隨著(zhù)以太網(wǎng)的廣泛應用,目前全球均普遍采用RJ-45網(wǎng)絡(luò )插座，因此各種PoE設備都具備相容性。PoE不需要更改以太網(wǎng)線(xiàn)路的纜線(xiàn)架構即可運作，所以采用PoE系統不但節省成本易于布線(xiàn)安裝還具備了遠程通電、斷電的能力,從而很好的解決了網(wǎng)絡(luò )攝像機所需的電源難題,將在未來(lái)安防監控領(lǐng)域的發(fā)展中起到非常重要的作用。

　　二、PoE在網(wǎng)絡(luò )監控中的主要應用

　　近年來(lái)，由于社會(huì )經(jīng)濟和信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，國家各行業(yè)對視頻監控產(chǎn)生了前所未有的需求。應用領(lǐng)域越來(lái)越廣，除了金融、政府、交通等特殊行業(yè)外，社區、酒店公共場(chǎng)所、工廠(chǎng)和商場(chǎng)都已應用或正在實(shí)施數字監控。規模和輻射區域越來(lái)越大。典型的例子是 “平安中國”項目，其項目范圍涉及到了整個(gè)城市，攝像頭達到上萬(wàn)個(gè)。而視頻監控產(chǎn)品也從本地的DVR方式向IP Camera網(wǎng)絡(luò )發(fā)展。

　　但是，網(wǎng)絡(luò )視頻監控設備的安裝卻受到環(huán)境的制約，嚴重影響了網(wǎng)絡(luò )視頻監控的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò )視頻監控所用網(wǎng)絡(luò )攝像頭除了需要通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)來(lái)傳輸視頻信號外，還必須全天候為其提供足夠的電力。在實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )出現因為無(wú)法提供穩定的電源，而不得不重新設計攝像頭的安裝地點(diǎn)的情況，而重新設計安裝地點(diǎn)可能會(huì )導致出現監控死角，使安防監控失去意義。

　　通常情況下，正常工作的網(wǎng)絡(luò )攝像機需要外接兩根線(xiàn)，一根網(wǎng)線(xiàn)，一根電線(xiàn)。而以下情況會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )監控鏡頭無(wú)法安裝：

　　1、攝像頭安裝位置無(wú)電源。

　　2、攝像頭安裝的位置有電源，但卻是照明電源，無(wú)法提供全天候供電。

　　以上導致網(wǎng)絡(luò )攝像機無(wú)法安裝的情況，均發(fā)生在網(wǎng)絡(luò )攝像機的供電問(wèn)題上。要想使網(wǎng)絡(luò )攝像機在預計地點(diǎn)正確安裝，就必須解決網(wǎng)絡(luò )攝像機的供電問(wèn)題。既然不能正常提供電力，就應該考慮使用網(wǎng)線(xiàn)來(lái)給攝像機供電，畢竟部署一條網(wǎng)線(xiàn)比部署一條強電線(xiàn)要容易的多，而且如果使用網(wǎng)線(xiàn)供電，只要數據交換機端的電力不中斷，網(wǎng)絡(luò )攝像機就可以正常工作。使用網(wǎng)線(xiàn)給網(wǎng)絡(luò )攝像機供電，可以歸納為以下兩種情況：

　　1、網(wǎng)絡(luò )攝像機支持IEEE802.3af\IEEE802.3at協(xié)議，可以直接使用PoE供電設備通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)給網(wǎng)絡(luò )攝像機供電。

　　2、網(wǎng)絡(luò )攝像機不支持IEEE802.3af\IEEE802.3at 協(xié)議，不能直接使用POE設備供電。這時(shí)需要用到另外一種配套設備——PoE分離線(xiàn)或者PoE分離器。它的作用可以將集成有電力的網(wǎng)線(xiàn)分離成純數據網(wǎng)線(xiàn)和電源線(xiàn)。這樣就可完成數據與電源分離，達到一根網(wǎng)線(xiàn)即傳輸了數據又提供電源。

　　如下圖所示：

　　三、解析PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機

　　PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機是利用PoE技術(shù)來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )視頻監控的網(wǎng)絡(luò )攝像機，它擁有PoE受電設備端的功能，利用以太網(wǎng)供電的供電端設備(PSE)提供的直流電,通過(guò)雙絞線(xiàn)傳輸至受電端(PD)。PoE功能在若干年以后毫無(wú)疑問(wèn)會(huì )是攝像機的必備功能，網(wǎng)絡(luò )攝像機的引進(jìn)PoE功能極大的靈活了網(wǎng)絡(luò )攝像機的供電需求，既可以就地取電，也可以通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)取電，布局的時(shí)候不再受傳統的電力線(xiàn)取電點(diǎn)的制約，可以隨意移動(dòng)和變更攝像點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都具備極大的優(yōu)勢。伴隨著(zhù)光網(wǎng)視等PoE產(chǎn)品廠(chǎng)商的大力投入PoE技術(shù)開(kāi)發(fā)、培育市場(chǎng)，PoE產(chǎn)品在性能上逐步升級，在價(jià)格上逐步平民化，PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機的用量成倍增長(cháng)。安防行業(yè)已經(jīng)逐步走進(jìn)無(wú)PoE不高清的“以太網(wǎng)供電PoE時(shí)代”

　　跟普通網(wǎng)絡(luò )攝像機相比，PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機具有以下優(yōu)點(diǎn)：除了從以太網(wǎng)電纜為連接設備提供通用供電支持外，PoE降低了投資開(kāi)支，從而降低了在統一IP基礎設施中整合入上電設備的總部署成本。PoE免除了為終端設備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設備相關(guān)的電源插座成本。它還可在部署本地交流電源較為困難的場(chǎng)所安裝網(wǎng)絡(luò )連接設備，從而提供了更大的靈活性。我們在實(shí)際運用中也可以將PoE 網(wǎng)絡(luò )攝像機中的受電端從攝像機中剝離出來(lái)，分成普通的網(wǎng)絡(luò )攝像機加PoE分離器(光網(wǎng)視型號：PD3101)或者PoE分離線(xiàn)(光網(wǎng)視型號：PD3201)。前端同樣有提供PoE供電的以太網(wǎng)交換機(光網(wǎng)視常用型號：POE31004P)，后端配置PoE分離器或者PoE分離線(xiàn)，將雙絞線(xiàn)傳輸過(guò)來(lái)的直流電源轉換給網(wǎng)絡(luò )攝像機，提供網(wǎng)絡(luò )攝像機的工作電源。因為受電模塊具有支持功率識別電路的功能，在我們使用智能PoE交換機供電的時(shí)候，節能的優(yōu)點(diǎn)體現的更加明顯。

　　下表列出了在具體工程應用中PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機與普通網(wǎng)絡(luò )攝像機的對比效果。

　　四、PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )監控中應用的優(yōu)勢

　　安防行業(yè)應用PoE組網(wǎng)主要有簡(jiǎn)化布線(xiàn)、節能靈活、安全方便等優(yōu)勢。眾所周知，一般的網(wǎng)絡(luò )攝像機除了需要通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)來(lái)傳輸視頻信號外，還必須全天候為其提供足夠的電力。而在現實(shí)施工中，經(jīng)常會(huì )出現因為無(wú)法提供穩定的電源，而不得不重新設計攝像頭的安裝地點(diǎn)的情況。如此一來(lái)，重新設計安裝地點(diǎn)額可能會(huì )導致出現監控死角，使監控失去意義。

　　1、靈活性，PoE只需要安裝和支持一條電纜，簡(jiǎn)單而且節省空間，并且設備可隨意移動(dòng);

　　2、節約成本，視頻監控攝像機等，都需要安裝在難以部署AC電源的地方，PoE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時(shí)間，節省了費用和時(shí)間;

　　3、供電智能化，DC電源像數據傳輸一樣，PoE可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議(SNMP)來(lái)監督和控制設備;

　　4、消除供電安全隱患，PoE供電端設備只會(huì )為需要供電的設備供電，只有連接了需要供電的設備，以太網(wǎng)電纜才會(huì )有電壓存在，因而消除了線(xiàn)路上漏電的風(fēng)險;

　　5、集中供電優(yōu)勢，一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設備在斷電時(shí)的供電;

　　6、設備兼容性?xún)?yōu)勢，用戶(hù)可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò )上混用原有設備和PoE設備，這些設備能夠與現有以太網(wǎng)電纜共存;

　　7、使網(wǎng)絡(luò )設備便于管理，當遠端設備與網(wǎng)絡(luò )相連后，能夠遠程控制、重配或重設;

　　8、在網(wǎng)絡(luò )攝像機局域網(wǎng)中，PoE可以簡(jiǎn)化測試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。

　　五、PoE在網(wǎng)絡(luò )監控中的發(fā)展趨勢

　　1 、IEEE 802.3af標準是目前的國際標準主要應用

　　該標準規定可以通過(guò)RJ45接口向受電設備提供功率高達13W、48V的電源，這就允許設備使用與傳輸數據一致的電纜提供或吸收功率。標準中規定了兩個(gè)可選電源實(shí)體的功能及電氣特性：即受電設備(Power Device，or PD)和供電設備(Power Sourcing Equipment，or PSE)，該標準可向下兼容。較早的PoE設備不會(huì )與IEEE802.3af 標準相沖突，有效功率級還將有望面向未來(lái)的應用。

　　IEEE 802.3af PoE 標準允許設計師通過(guò)以太網(wǎng)電纜為用電設備(PD)提供高達12.95W 的電力，同時(shí)符合安全特低電壓(SELV)要求。根據IEEE 802.3af標準，PD可按所需功率分為四個(gè)不同的級別。Class 1 設備需要的工作功率為0.44～3.84W，Class 2 設備需要的工作功率介于3.85W 和6.49W之間，Class 3設備的功率范圍則介于6.5～12.95W之間。設計師可以根據功率要求將他們的設備指定為特定的級別。低成本解決方案可以使用一般的

　　默認級別指定(Class 0)，表示PD需要的工作功率介于0.44～12.95W的工作功率。

　　作為通過(guò)以太網(wǎng)電纜輸電的IEEE工業(yè)標準，以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)的發(fā)展勢頭十分強勁。這一新興技術(shù)通過(guò)傳輸以太網(wǎng)數據的CAT-5電纜進(jìn)行供電，可以簡(jiǎn)化用電設備(PD)的安裝和部署。這些設備包括無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、監控攝像機、智能終端、智能傳感器和VoIP電話(huà)等。

　　由于IEEE802.3af標準的功率都在13W以下，但是實(shí)際應用過(guò)程中需要用到更大功率的終端，例如含有全方位云臺、變焦鏡頭的攝像機、大功率的高速球型攝像機等它們的功率大都30W以上，所以為將進(jìn)一步提高信道的供電能力，IEEE802.3at標準將功率由現在的12.95W提高到30W以上，深圳市光網(wǎng)視科技甚至將以太網(wǎng)供電的端口功率做到了60W以上，深圳光網(wǎng)視科技2012年實(shí)現了單端口60W，2013年實(shí)現了單端口95W等超高功率的以太網(wǎng)供電功能，擴大了PoE在安防領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化方面以及智能終端和工業(yè)化智能監控等方面的應用范圍。

　　2 、IEEE 802.3at標準發(fā)展迅猛

　　目前PoE業(yè)界所采用的標準IEEE 802.3 af應用還是占據主要部分，只能向功率在13W以下的受電設備供電。雖然能夠滿(mǎn)足傳統的IP電話(huà)以及網(wǎng)絡(luò )攝像頭的需求，但隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)雙波段接入、視頻電話(huà)、PTZ視頻監控系統(可變焦帶云臺的攝像機)、智能終端、遠處辦公設備等高功率應用的出現，原有的IEEE802.3af標準13W的供電功率顯然不能滿(mǎn)足需求，為此，IEEE在2005年開(kāi)始開(kāi)發(fā)新的PoE標準IEEE802.3at(PoE Plus)以提升PoE可傳送的電力。

　　新標準于2009年正式發(fā)布,稱(chēng)為Power-over-Ethernet Plus (PoEP) IEEE 802.3at，它將功率要求高于12.95W的設備定義為Class 4(該級別在IEEE 802.3af中有描述，但留作將來(lái)使用)，可將功率水平擴展到25W或更高。由于能夠支持更高的功率水平，這一新標準會(huì )將PoE應用很容易擴展到新的領(lǐng)域，例如WLAN(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))、銷(xiāo)售點(diǎn)終端設備、交換機以及傾斜式/變焦式/云臺式監控攝像機。

　　IEEE802.3at (PoEP)標準中最引人注目的一個(gè)新變化將是，它能夠以比現有標準更詳盡的細節來(lái)控制功率分布。兼容802.3af標準的PSE識別PD的級別后，只需提供級別定義所允許的最大功率即可。IEEE802.3at系統通電后，符合標準的PSE將能夠使用Level-2 軟件與每個(gè)PD 進(jìn)行通信，以確定峰值和平均功率要求。這一新功能將允許設計師根據功率預算來(lái)設計PoE兼容系統，并使系統總功率能力更接近于系統負載要求。峰值負載功率和高電流持續時(shí)間之間還可以建立通信(例如，攝像機推拉電機具有較高的短時(shí)電流要求)。不過(guò)，新標準尚未對這種Level-2通信進(jìn)行完整定義。由于新標準是向下兼容IEEE802.3af標準的，因此面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是，PSE如何判斷與之相連的是IEEE802.3af兼容PD還是新的IEEE802.3at兼容PD(以及PD如何對PSE做出類(lèi)似的判斷)。為了解決此問(wèn)題，IEEE802.3at標準將使用與IEEE802.3af中相同的特征來(lái)指示PoE兼容PD，但這樣會(huì )在分級階段增加第二次電壓脈沖，以便指示PSE的IEEE802.3at兼容狀態(tài)。IEEE802.3at兼容PD將檢測到第二次電壓脈沖，并判斷它們已連接至IEEE802.3at兼容PSE。由于分級周期持續時(shí)間符合 IEEE802.3af時(shí)間限制，因此與當前IEEE802.3af標準兼容的PD會(huì )將第二次脈沖僅視為初始查詢(xún)和響應的一部分。

　　3 、IEEE802.3af與IEEE802.3at的對比：

　　與IEEE802.3af相比，IEEE802.3at可輸出2倍以上的電力，每個(gè)端口的輸出功率可在30W以上，因此可大幅拓寬PoE的應用領(lǐng)域。表1為IEEE802.3af與IEEE802.3at的對比。

　　PoE 技術(shù)的機遇與挑戰：

　　PoE目前尚面臨一些挑戰，如PoE技術(shù)可讓受電設備從每個(gè)端口獲得30W以上的功率，但不是每個(gè)端口的受電設備都需要30W 的功率，因此，如何準確的感測每個(gè)受電設備的需要是一個(gè)很重要的問(wèn)題，否則可能對受電設備造成損壞或對網(wǎng)絡(luò )基礎設施形成不安全因素。此外，由于電纜通常被匝成電纜束, 并置于配線(xiàn)柜中，因此線(xiàn)纜束的散熱問(wèn)題則需要考慮。而成本問(wèn)題則是PoE面臨的又一挑戰，特別是對PD制造商而言，在產(chǎn)品中加入PoE技術(shù)就意味著(zhù)增加成本。

　　另外標準的五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)有四對雙絞線(xiàn)，但是在l0MBASE-T和100MBASE-T 中只用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法，應用空閑腳供電時(shí)，4、5腳連接為正極，7、8 腳連接為負極。應用數據腳供電時(shí)，將DC 電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn)，不影響數據的傳輸。在這種方式下線(xiàn)對1、2 和線(xiàn)對3、6 可以為任意極性。目前的標準不允許同時(shí)應用以上兩種情況。電源提供設備PSE 只能提供一種用法，而電源應用設備PD必須能夠同時(shí)適應多種情況。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )監控設備向大功率供電發(fā)展的趨勢，深圳市光網(wǎng)視科技成功解決并實(shí)現了采用四對雙絞線(xiàn)全部支持供電，通過(guò)提高電源的載流量來(lái)增加供電功率,以解決設備對大功率供電的需求。

　　六、PoE在網(wǎng)絡(luò )監控中的市場(chǎng)機遇

　　PoE技術(shù)將網(wǎng)絡(luò )攝像機部署靈活、擴展方便的優(yōu)勢發(fā)揮到了極致，然而國內的PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機的市場(chǎng)狀況并不樂(lè )觀(guān)，只占整體監控市場(chǎng)的較少的份額，這其中的緣由又從何說(shuō)起呢?

　　安防監控市場(chǎng)到目前為止發(fā)展大致分了三個(gè)階段: 模擬化技術(shù)、數字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)(IP技術(shù))。在三個(gè)階段中，最初是以模擬信號和設備為特征的CCTV(Closed Circuit Television，閉路電視監控)系統，采用VCR(Video Cassette Recorders)存儲監控數據;到數字化或部分數字化監控系統中以DVR(Digital Video Recorder)或具有網(wǎng)絡(luò )功能的NVR(Network DVR)存儲監控數據;再到現在蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò )化視頻監控系統(IP監控系統)，采用更新的存儲技術(shù)(DAS、NAS、IP SAN或FC SAN等)存儲監控數據。這是監控系統走過(guò)的三步發(fā)展之路，也是監控數據存儲的三個(gè)不同時(shí)代。

　　客觀(guān)地說(shuō)，雖然目前的模擬化與數字技術(shù)局限性十分明顯，網(wǎng)絡(luò )化的安防技術(shù)應用的日益廣泛和深入，也是必然的發(fā)展趨勢，但模擬化技術(shù)與數字技術(shù)在市場(chǎng)中仍占據較大比重。因此從整體監控市場(chǎng)角度來(lái)看，網(wǎng)絡(luò )監控的市場(chǎng)比重還不高，因此，隸屬與網(wǎng)絡(luò )監控系統的PoE攝像機市場(chǎng)相對也不活躍。從技術(shù)角度來(lái)看，網(wǎng)絡(luò )監控市場(chǎng)雖然經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，國內PoE技術(shù)從非標準走向標準，從非智能走向智能，供電功率也不再局限于IEEE802.3af和IEEE802.3at標準規范，光網(wǎng)視科技分別在2012年、2013年已推出成熟的60W和95W的智能PoE產(chǎn)品，更高的網(wǎng)絡(luò )攝像機均可納入PoE供電系統，通過(guò)光纖通信技術(shù)的引進(jìn)，更促使PoE產(chǎn)品組網(wǎng)的靈活性。當然從廣大工程商的認可程度來(lái)看，PoE網(wǎng)絡(luò )攝像機雖然有諸多優(yōu)勢，但畢竟同傳統網(wǎng)絡(luò )攝像機在施工時(shí)存在諸多不同，如PoE的應用規范、終端設備功率的選型配套等，需要將PoE的應用技術(shù)更好的傳授到一線(xiàn)的安防工程師那里。另外，目前PoE市場(chǎng)中還混有一部分非標準PoE產(chǎn)品，魚(yú)目混雜，非標準PoE產(chǎn)品的應用嚴重傷害了安防工程商對PoE的熱情，加深工程商對PoE技術(shù)的懷疑和不認可，為此光網(wǎng)視科技通過(guò)百城會(huì )活動(dòng)走向全國各城市開(kāi)展PoE技術(shù)培訓，只有掃清PoE技術(shù)的應用障礙和誤區，才能讓廣大網(wǎng)絡(luò )監控用戶(hù)真正享受到PoE技術(shù)所帶來(lái)的美好體驗。

　　隨著(zhù)PoE技術(shù)的發(fā)展，能提供電源的功率逐步增大，信號傳輸帶寬更高，網(wǎng)絡(luò )視頻監控將以PoE供電方式將逐漸被更多消費者喜愛(ài)，各監控產(chǎn)品供應商也都推出了PoE產(chǎn)品，深圳光網(wǎng)視科技有限公司作為安防傳輸產(chǎn)品領(lǐng)先者，也將繼續自己的開(kāi)發(fā)之路，推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的市場(chǎng)需要，相信以PoE技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò )監控產(chǎn)品會(huì )逐步成為市場(chǎng)的主流。

　　原文鏈接：http://www.onv.com.cn /cn/news/show_353.html

　　關(guān)鍵詞：PoE技術(shù)網(wǎng)絡(luò )監控POE交換機網(wǎng)絡(luò )攝像機

　　光網(wǎng)視官方微信平臺二維碼，掃一掃更精彩