對于終端而言,不需要考慮室內的市電取電問題,只要通過RJ45標準接口就能輕松實現供電,從而實現成本的降低、方便的控制和布線工程的簡化。本文將通過對POE標準在當前相關行業的具體應用與案例,來一起探討POE的技術發展與在安防中的應用等相關問題。
PoE的技術標準和適用范圍
PoE(PoweroverEthernet,以太網供電)是一種局域網技術,由10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT、10Broad36100BaseT、100BaseT4和100BaseX等標準通過雙絞線向受電設備提供直流功率,可以有效地解決IP電話、無線AP、安防攝像機等終端的集中式電源供電,目前已在在企業與工業中得到廣泛的應用。
POE的技術標準集中體現在IEEE802.3.af和IEEE802.3at。IEEE802.3af標準是2003年6月由思科公司主導修訂并由以太網供電委員會發布的《IEEE802.3af標準載波監聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)介質訪問控制協議和物理層規范》(修正版本《通過介質相關界面(MDI)供電給受電終端設備DTE》)。在市場應用過程中,出現了功率更高的IEEE802.3at標準。
802.3af最典型的應用是在具備符合電壓12V,功率在12W以下的網絡攝像機上。目前網絡攝像機按接口可分為兩種:一種已使用有POE接口的模塊,另一種未使用此模塊,但兩者都能通過POE交換機解決此問題。前者可直接使用POE交換機,后者可以在終端處使用分離器將POE交換機的網線分為信號和電壓,間接用在攝像機上,較好的解決了此問題。分離器是作為過渡中的一種解決方法,不過隨著POE的模塊成本降低,技術成熟后,將由前者代替后者。
此外,由于市場應用范圍的不斷擴大,更高功率的標準也在制定之中,例如,云臺攝像機功率達30W、筆記本電腦的功率在80W左右,有了更高功率的標準,就能讓終端的使用更便捷,成本更低。
安防行業應用增多,POE前景廣闊
近幾年,帶POE接口的網絡攝像機的市場份額在高速增長,2008年北京奧運會和2010年上海世博會的召開,以及“平安城市”建設的逐漸深入,網絡攝像機在市場上的地位也將會越來越高。據統計,從05年到09年網絡攝像機市場成幾何級增長,到2010年6月,已經增加了數十倍。目前網絡攝像機僅占攝像機市場3%左右,業內人士預估,截止2015年網絡攝像機市場份額有望達到50%。網絡攝像機份額如果增大,用到POE交換機的比例也會隨之加大,三年內,中國POE市場將達到三億人民幣。
安防行業的網絡攝像機上使用POE標準的產品獨具代表性,其以安裝方便、配置簡單、網絡結構簡單、圖像質量好等特點,逐漸被市場所認可,因此具備高速發展的潛質,應當引起攝像機行業人士的高度關注。
POE的應用范圍
整體上看,POE的應用范圍主要可以從低功率和高功率兩個方面來看。
1、低功率應用范圍。
無線AP、IP電話、IP網絡攝像頭等基于IP的終端產品,其功率需求一般不超過12W,這也是目前PoE交換機應用的最主要領域。
通過部署PoE技術,解決了無線AP難以在天花板通風層供電的問題、IP電話因偶發事件斷電的問題、IP網絡攝像機需要從外部獲得電源供應的問題等。并且通過PoE交換機本身的QoS、VLAN、ACL等功能,滿足網絡對優先級分配、延時、抖動、安全、數據隔離等的要求。
2、高功率應用范圍。
除了傳統應用領域,PoE交換機在安全防護、建筑控制、零售、娛樂和RFID及其他新興市場也有較大的應用,如PoE煙霧探測器、POS機信息終端、PTZ攝影機,甚至是WiMax基站等。通過支持IEEE802.3af標準及IEEE802.3at草案,PoE交換機可支持更大的端口功率,獲得更大的應用前景。[page]
POE在安防應用中的優勢
簡單的說,POE供電具有以下幾方面的優勢:
·POE只需要安裝和支持一條電纜,簡單而且節省空間,并且設備可隨意移動;
·節約成本,許多帶電設備,例如視頻監視攝像機等,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間,節省了費用和時間;
·像數據傳輸一樣,POE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制該設備;
·POE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,以太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險;
·一個單一的UPS就可以提供相關所有設備在斷電時的供電;
·用戶可以自動、安全地在網絡上混用原有設備和POE設備,這些設備能夠與現有以太網電纜共存;
·使網絡設備便于管理,當遠端設備與網絡相連后,能夠遠程控制、重配或重設;
·在無線局域網中,POE可以簡化射頻測試任務,接入點能夠被輕松地移動和接入。
回到安防領域,POE模塊化產品(具體指什么?有哪些產品形態?列舉一二)則主要有簡化布線、節能靈活、安全方便三大優勢。
第一,除了為連接設備提供通用供電支持外,POE模塊降低了在統一IP基礎設施中整合入上電設備的總部署成本。POE模塊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的電源插座成本。
第二,在部署本地交流電源較為困難的場所安裝網絡連接設備,從而提供了更大的靈活性。POE受電模塊具有支持功率識別電路的功能,在使用UPS供電的時候,節能的優點體現得更加明顯。
第三,當入侵者拖動物體時,它可以阻止因電路短路而造成監控攝像機無法工作的情況,利用PoE技術不間斷電源系統(UPS)安全性要高很多,一旦發生大規模電源故障,它可以保證較長時間的安全保護。在布線過程中,能夠減少信號之間的干擾。除了攝像機之外,得益于PoE技術,訪問控制系統、無線射頻識別追蹤(RFID)、生物識別、火警探測器以及其他安全設備市場都在不斷擴大。很多訪問控制設備提供商現在開始供應各種基于PoE技術的識別器、控制器以及快速響應鎖具等等產品。
POE交換機在安防行業的具體應用
POE在不同類型項目中的應用
·小型化安防中的應用:利用帶POE接口的光纖收發器給POE攝像機供電實例,由電腦管理和控制遠程的數據傳輸,可以較遠距離實現高速數據傳輸;
·中型安防項目的應用:如浙江某平安城市項目應用中,該項目需要實現由機房網絡對終端攝像機的管理與控制。由POE攝像機在離光纖收發器180米處相接,單纖單模的光纖信號在15公里處與機架式收發器相連接,通過光纖將信號接入到帶光口的百兆入口POE交換機中,然后接到機房控制中心的電腦等設備上,從而比較簡潔的解決了高清視頻的應用問題;
·較近距離項目中的應用:如(250米以內)POE+LRE延長技術組合的應用方案。一種是有POE受電口的攝像機,一種沒有通過分離器實現。該POE技術突破了傳統100米的限制,可以實現250米的供電距離。
從以上三個具體應用來看,將POE技術應用到安防項目中,布線簡潔、可以大幅減少安裝過程中的人工量,并卻從短距離數百米到數十公里,都能長遠搭配,降低了布線成本。[page]
數模混用
既然模擬技術和數字技術各有長短,那可不可以兩者共存,混合使用模擬技術與POE技術?這是近期在安防行業中出現的一種聲音。
工程商在涉及到布線過程時,會考慮工程的難易度與成本的問題。從目前來看,模擬技術在使用上最為成熟,設備本身的安全性很高,在結合數字信號時,可以將兩者優缺點結合起來,使兩者成本更低。例如在某個大項目中,并不要求所有都采用高清方案或數字方案,在關鍵的監控地點采用POE模塊化設計,在其余項目中選擇傳統的模擬方案,這樣可以有的放矢,更有效的降低成本。在過渡時期,數模混用是一種折衷的選擇。
POE的阻力和困局
POE的發展受到網絡環境、社會科技、行業發展等諸多因素的影響,因此它的發展態勢也不會是單一的直線。
第一,開發難度大。目前POE技術應用的規模還比較小,與傳統BNC接口的設備相比要復雜得多,POE在軟硬件方面還存在著較多的技術難題,需要大量的投入和市場的考驗。例如遠程端口接入軟件控制程序是否成熟、硬件芯片是否運行穩定等,與周邊配套設備的共享互聯也需要大量的技術積累和經驗、組網的方案也在考驗著工程師們。
第二,技術不完善。POE接口的交換機技術目前還不是很完善,還存在著功率損耗與過載功率分配不合理方面的問題,需要進一步攻克。網絡數據安全需要未雨綢繆,加強安全性的研究。
第三,部分標準尚未確立。以太網委員會目前制定的是802.3af標準,功率都在15W以下,但是實際應用過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。預計標準委員會今年發布新標準,將進一步提高信道的供電能力,將功率由現在的12.95W提高到30W,這也將擴大POE再安防領域的應用范圍。
第四,前期投入大,有一定風險。技術的積累與應用,生產線的重新布置,方案的制定都需要較大的資金投入。在市場不大的情況下,投入與產出具有不確定性,技術水平也存在一定制約,因此許多投資者在進入時比較謹慎。
結語
新技術的應用不會一帆風順,需要行業的共同努力。總的來說,POE的應用雖有阻力,但機遇大于挑戰。在技術方面日漸完善與深入,應用范圍也越來越寬廣。每一次技術的變革都會給行業帶來巨大的變化,變化就意味著商機。