PoE және IP камералары үшін қандай UTP кабелін таңдау керек: санат, мыс, AWG және сызық ұзындығы

Қысқа жауап: санаттан не маңыздырақ

IP-камераны PoE арқылы тұрақты қуатпен қамтамасыз ету үшін негізгі параметр — кабель санаты емес, өткізгіштің кедергісі. Камера ток тұтынады, ал желі кедергісі неғұрлым жоғары болса, кернеудің төмендеуі мен қызуы соғұрлым көп болады. Мыс өткізгіштері AWG23 (диаметрі 0,573 мм) кабелінің бір өткізгішінің 100 метрге кедергісі шамамен 6,7 Ом, AWG24 (0,511 мм) — шамамен 8,4 Ом. Мыспен қапталған алюминий (CCA) бірдей диаметрде мыспен салыстырғанда шамамен 55% жоғары кедергі береді және PoE үшін жарамсыз.

Мыс өткізгіштері AWG24 бар Cat5e 80–90 метрге дейінгі желілерде 30 Вт (PoE+) дейінгі қуаттағы IP-камералардың көпшілігіне жеткілікті. Қуатты PTZ-камералар, ұзындығы 80 метрден асатын желілер немесе PoE++ (60–100 Вт) қуаты үшін AWG23 өткізгіштері бар Cat6 қолданылады. Нақты таңдау камера қуатымен, трасса ұзындығымен және PoE стандартымен анықталады.

PoE стандарттары және камералардың қуаты

IEEE 802.3af стандарты (PoE) қуат көзі жабдығының портына 15,4 Вт-қа дейін және құрылғыда 12,95 Вт-қа дейін қамтамасыз етеді. Ток — жұпқа 350 мА-ға дейін. Бұл қыздырусыз куполды IP-камералардың көпшілігіне жеткілікті. IEEE 802.3at стандарты (PoE+) қуатты көз портына 30 Вт-қа және құрылғыда 25,5 Вт-қа дейін арттырады, ток — жұпқа 600 мА-ға дейін. PoE+ ИК-жарықтандыруы, қыздыруы немесе моторизацияланған объективі бар камералар үшін қажет.

IEEE 802.3bt стандарты (PoE++ / 4PPoE) екі түрде болады. Type 3 көз портына 60 Вт-қа дейін және құрылғыда 51 Вт-қа дейін, Type 4 — көз портына 100 Вт-қа дейін және құрылғыда 71,3 Вт-қа дейін қамтамасыз етеді. Type 4-те ток барлық төрт жұпты пайдаланғанда жұпқа 860 мА-ға жетеді. PoE++ қыздыруы бар қуатты PTZ-камералар, көпфункционалды камералар және суық климаттағы қыздыруы бар құрылғылар үшін қолданылады.

Барлық PoE стандарттары үшін арнаның максималды ұзындығы — 100 метр. Бұл шектеу екі шетіндегі патч-кордтарды қамтиды. Тұрақты желі (қабырғадағы кабель) 90 метрден аспауы керек. Егер ИК-жарықтандыру қосылғанда камера қайта іске қосылса, бұл құрылғыдағы кернеудің жеткіліксіздігінің белгісі. Себебі — жоғары желі кедергісінен немесе тым ұзын трассадан болатын шамадан тыс кернеу төмендеуі.

IP-камералар үшін Cat5e немесе Cat6

Cat5e 100 МГц-ке дейінгі жиіліктерге сертификатталған және 100 метр толық ұзындықта 1 Гбит/с таратады. Битрейті 8–16 Мбит/с болатын 4K IP-камера үшін Cat5e өткізу қабілеті жеткіліктіден де артық. Камера гигабиттік арнаның тіпті оннан бір бөлігін де пайдаланбайды. Cat6 артықшылығы — орталық жұп бөлгішінің арқасында төмен әлсіреу және жақсырақ кедергіге төзімділік. Электромагниттік кедергілер жағдайындағы желілер үшін Cat6 артық.

PoE үшін маңыздысы санат емес, өткізгіштің көлденең қимасы. Cat6 көбіне AWG23 өткізгіштерімен, Cat5e — AWG24-пен шығарылады. Қалыңырақ өткізгіш кернеу төмендеуі мен қызуды азайтады. Егер ұзын желі немесе қуатты камера үшін Cat5e AWG24 және Cat6 AWG23 арасында таңдасаңыз, AWG23 бар Cat6 ең жақсы нәтиже береді. Санаттардың негізгі салыстыруы UTP Cat5e немесе Cat6: нені таңдау керек материалында қарастырылған.

Мыс Cu және CCA

Мыспен қапталған алюминий (CCA, Copper Clad Aluminium) — жұқа мыс қаптамасы бар алюминий өзегі. Мыстың меншікті кедергісі — 0,01724 Ом·мм²/м, алюминийдің — шамамен 0,028 Ом·мм²/м. AWG24 мыс өткізгішінің сызықтық кедергісі шамамен 0,188 Ом/м, CCA үшін — 0,280–0,330 Ом/м. 1,5–1,7 есе айырмашылық PoE кезінде кернеу төмендеуі мен қызуға тікелей әсер етеді.

Бірдей ток кезінде CCA мысқа қарағанда тезірек және қаттырақ қызады. Зерттеулер CCA-дағы бастапқы температура көтерілуі бірдей ток кезінде мыс өткізгішке қарағанда екі есе жоғары болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл қызып кету және оқшаулаудың зақымдалу қаупін тудырады. PoE жабдығын өндірушілер CCA-ны ұсынбайды. PoE+ және PoE++ үшін CCA кабеліне тыйым салынған. Мыс кабель тұрақты қуат, төмен кернеу төмендеуі және 25 жылдан астам қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді. Егжей-тегжейлі салыстыру UTP мыс немесе мыспен қапталған CCA: нені таңдау керек материалында.

AWG23 және AWG24

AWG (American Wire Gauge) — сым диаметрін таңбалаудың американдық жүйесі. Сан неғұрлым кіші болса, өткізгіш соғұрлым қалың. AWG23 — диаметрі 0,573 мм, көлденең қима ауданы 0,258 мм². AWG24 — диаметрі 0,511 мм, ауданы 0,205 мм². Қимадағы айырмашылық — шамамен 26%. AWG23 бір өткізгішінің 100 метрге кедергісі — шамамен 6,7 Ом, AWG24 — шамамен 8,4 Ом. Жұптың екі өткізгішінің 100 метрге кедергісі: AWG23 — шамамен 13,4 Ом, AWG24 — шамамен 16,8 Ом.

PoE үшін бұл 100 метрлік желіде қуаты 25 Вт камерамен (ток шамамен 0,5 А) AWG24 жұбында кернеу төмендеуі шамамен 8,4 В, AWG23-те — шамамен 6,7 В болатынын білдіреді. Көзде 48 В болғанда камераға AWG24 кезінде 39,6 В, AWG23 кезінде 41,3 В жетеді. Жұмыс диапазоны 44–57 В камера AWG24-те іске қосылмауы мүмкін. AWG23 қор береді. Тогы 0,86 А-ға дейінгі PoE++ үшін айырмашылық одан да айтарлықтай. AWG23 және AWG24 арасындағы таңдау AWG23 немесе AWG24: витая параның қандай калибрін таңдау керек материалында қарастырылған.

Желі ұзындығының қуат беруге әсері

Желідегі кернеу төмендеуі ұзындыққа және өткізгіш кедергісіне пропорционал. Формула: ΔU = I × R_шлейф × L, мұндағы I — ток, А; R_шлейф — жұп шлейфінің кедергісі, Ом/м; L — желі ұзындығы, м. AWG24 кабелі үшін R_шлейф ≈ 0,168 Ом/м, AWG23 үшін — ≈ 0,134 Ом/м.

Қуаты 25 Вт камера үшін есептеу мысалы (PoE+, ток 0,5 А):

• Желі 50 м, AWG24: ΔU = 0,5 × 0,168 × 50 = 4,2 В. Камерадағы кернеу: 48 − 4,2 = 43,8 В.
• Желі 100 м, AWG24: ΔU = 0,5 × 0,168 × 100 = 8,4 В. Камерадағы кернеу: 48 − 8,4 = 39,6 В.
• Желі 100 м, AWG23: ΔU = 0,5 × 0,134 × 100 = 6,7 В. Камерадағы кернеу: 48 − 6,7 = 41,3 В.

IEEE 802.3at стандарты құрылғыдағы кернеу PoE+ үшін кемінде 42,5 В және PoE үшін 41,1 В болуын талап етеді. 39,6 В кезінде камера тұрақсыз жұмыс істеуі немесе ИК-жарықтандыру қосылғанда қайта іске қосылуы мүмкін. Ұзын желілер мен қуатты камералар үшін кернеу төмендеуі бойынша қор қажет. Бұл PoE үшін AWG23 және мыс өткізгіштердің таңдалуының негізгі себебі. Орнату ережелері мен ұзындық шектеулері UTP кабелін орнату: іште, сыртта, жерде және троста орнату нормалары материалында сипатталған.

Кесте: сценарийлер және ұсынылатын кабель

Барлық сценарийлерде тек мыс кабель қолданылады. CCA PoE үшін ұсынылмайды және PoE+ және PoE++ үшін тыйым салынған. Сыртқы кабель орнату шарттарына қарай таңдалады: UTP indoor немесе outdoor.

Практикалық мысалдар

1-мысал. Камераға дейінгі қысқа желі.

Куполды IP-камера 12 Вт (PoE, ток 0,25 А), желі 30 м. AWG24 үшін кернеу төмендеуін есептеу: ΔU = 0,25 × 0,168 × 30 = 1,26 В. Камерадағы кернеу: 48 − 1,26 = 46,7 В. Қор жеткілікті. Cat5e AWG24 жарамды. Кабель ішке орнатылған, ішкі қабық.

2-мысал. Ұзын трасса.

Сыртқы камера 25 Вт (PoE+, ток 0,5 А), желі 90 м. AWG24 үшін: ΔU = 0,5 × 0,168 × 90 = 7,56 В, кернеу 40,4 В — минимум 42,5 В-тан төмен. AWG23 үшін: ΔU = 0,5 × 0,134 × 90 = 6,03 В, кернеу 41,97 В — шекте. AWG23 кабелі және қор қажет. Cat6 AWG23 outdoor қолданылады.

3-мысал. Қуатты PTZ-камера.

PTZ-камера 60 Вт (PoE++ Type 3, 48 В кезінде ток 0,86 А), желі 60 м. AWG23 үшін: ΔU = 0,86 × 0,134 × 60 = 6,9 В, кернеу 41,1 В — PoE үшін ең аз рұқсат етілген. Қор қажет: ұзындықты қысқарту немесе кедергісі одан да төмен кабельді пайдалану. Cat6 AWG23 қолданылады, желі 50 м-ге қысқартылады немесе аралық коммутатор пайдаланылады.

4-мысал. Көшедегі сыртқы камера.

Камера 15 Вт (PoE), желі 40 м, фасад бойымен орнату. Қара полиэтилен қабықты және гидрофобты толтырғышы бар Cat5e AWG23 outdoor қолданылады. Есептеу: ΔU = 0,35 × 0,134 × 40 = 1,88 В, кернеу 46,1 В. Қор жеткілікті. Ішкі кабель сыртта пайдалануға жарамсыз.

Сыртқы камералар үшін кабель таңдау

Сыртқа орнату үшін ультракүлгінге төзімді қара полиэтилен қабықты outdoor кабель қолданылады. ПВХ немесе LSZH-тен жасалған ішкі қабық күн астында бір-екі маусымда бұзылады. Сыртқы кабельде қабық зақымдалғанда ылғалдың кабель бойымен таралуын болдырмайтын гидрофобты толтырғыш жиі болады. Тіректерге және аспаға орнату үшін кіріктірілген тасымалдаушы сымы бар кабель қолданылады.

Найзағай кернеуінің асқынуы және электромагниттік кедергілер жағдайында сыртқы камералар үшін экрандалған FTP немесе STP кабелі қолданылады. Экрандау желіні кедергілерден қорғайды және разрядтар кезінде жабдықтың зақымдалу қаупін азайтады. Сыртта пайдалану үшін UTP және FTP арасында таңдағанда орнату шарттары ескеріледі: UTP немесе FTP: қандай витая пара кабелін таңдау керек. Витая параның түрлері мен сипаттамалары бойынша жалпы нұсқаулық UTP кабель: түрлері, сипаттамалары және таңдау материалында берілген.

Жиі кездесетін қателер

Ұзын PoE үшін CCA пайдалану. CCA кабелінің кедергісі мыстан 55% жоғары. Ұзын желіде кернеу төмендеуі рұқсат етілген мәннен асады, камера қажетті қуатты алмайды және қайта іске қосылады. PoE+ және PoE++ үшін CCA тыйым салынған.

Қуатты камера үшін тым жұқа өткізгіш (AWG24). Қыздыруы бар PTZ-камера немесе қуатты ИК-жарықтандыруы бар камера үшін ток 0,6–0,86 А жетеді. AWG24 кезінде кернеу төмендеуі рұқсат етілген мәннен асады, камера тұрақсыз жұмыс істейді. AWG23 немесе желіні қысқарту қажет.

Дұрыс емес сыртқы қабық. Сыртта орнатылған ПВХ қабықты ішкі кабель ультракүлгін және ылғал әсерінен бұзылады. Бір-екі маусымнан кейін қабық жарылады, оқшаулау ашылады, желі істен шығады. Сыртта пайдалану үшін қара полиэтиленді outdoor кабель қолданылады.

Кернеу төмендеуі бойынша қоры жоқ желі. Номиналды ток бойынша қорсыз есептеу жүктеме шыңында (ИК-жарықтандыру қосылуы, қыздырғыш жұмысы) камерадағы кернеудің минимумнан төмен түсуіне әкеледі. Камера қайта іске қосылады. Кернеу бойынша 5–10% қор қосу қажет.

100 метрлік ұзындық шегін елемеу. Ethernet арнасы патч-кордтарды қоса алғанда 100 метрден аспауы керек. Егер тұрақты желі 90 метр және әр ұшында патч-кордтар 5 метр болса, жалпы ұзындық 100 метр. Бұдан асу пакеттердің жоғалуына және тұрақсыз жұмысқа әкеледі.

Жиі қойылатын сұрақтар

PoE камерасы үшін Cat5e пайдалануға бола ма?

Иә, мыс өткізгіштері бар Cat5e 80 метрге дейінгі желілерде 25–30 Вт дейінгі IP-камералардың көпшілігіне жарамды. Қуатты камералар мен ұзын трассалар үшін AWG23 өткізгіштері бар Cat6 артық. Ең бастысы — мыс өткізгіштер, CCA емес.

ИК-жарықтандыру қосылғанда камера неге қайта іске қосылады?

ИК-жарықтандыру қосылғанда камераның ток тұтынуы күрт артады. Егер желі кедергісі жоғары болса (CCA, жұқа AWG24 өткізгіш, ұзын ұзындық), кернеу төмендеуі артады және камерадағы кернеу минимумнан төмен түседі. Камера қайта іске қосылады. Шешім — мыс AWG23 өткізгіштері бар кабель, желіні қысқарту немесе қуаттырақ PoE көзіне ауыстыру.

100 метрден астам PoE+ үшін AWG24 жеткілікті ме?

100 метрлік желіде ток 0,5 А дейінгі PoE+ үшін AWG24 шамамен 8,4 В кернеу төмендеуін береді. Камерадағы кернеу 39,6 В — минимум 42,5 В-тан төмен. Камера іске қосылмауы мүмкін. 100 метрден астам PoE+ үшін AWG23 қолданылады.

Сыртқы камера үшін экрандалған кабель қажет пе?

Сыртта пайдалану үшін экрандалған FTP немесе STP кабелі ұсынылады. Экрандау найзағай кернеуінің асқынуынан және электромагниттік кедергілерден қорғайды. Егер камера кедергі көздерінен алыс орнатылса және найзағай белсенділігі төмен болса, UTP outdoor пайдалануға болады. Қауіпті аймақтар үшін талаптар бөлек.

Қыздыруы бар PTZ-камера үшін қандай кабель таңдау керек?

60 Вт және одан жоғары қыздыруы бар PTZ-камера үшін мыс AWG23 өткізгіштері бар Cat6 қолданылады. Ток 0,86 А жетуі мүмкін. 50 метрге дейінгі желіде AWG23 қолайлы кернеу төмендеуін қамтамасыз етеді. 50 метрден ұзын желілер үшін аралық коммутатор немесе трассаны қысқарту ұсынылады.

Дереккөздер

• IEEE 802.3af-2003 “Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications — Amendment: Data Terminal Equipment (DTE) Power via Media Dependent Interface (MDI)” — қолданыста — IEEE — PoE стандарты, қуаты 15,4 Вт, ток 350 мА.
• IEEE 802.3at-2009 “Information technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications — Amendment 3: Data Terminal Equipment (DTE) Power via the Media Dependent Interface (MDI) Enhancements” — қолданыста — IEEE — PoE+ стандарты, қуаты 30 Вт, ток 600 мА.
• IEEE 802.3bt-2018 “IEEE Standard for Ethernet — Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs” — қолданыста — IEEE — PoE++ стандарты, Type 3 және Type 4, қуаты 60 және 100 Вт, ток 860 мА-ға дейін.
• Fluke Networks. “Tips to Identify Copper Clad Aluminium (CCA) Cables” — техникалық мақала — flukenetworks.com — алюминий кедергісі мыстан 55% жоғары, PoE кезінде CCA қызуы.
• Siemon. “The Impact of Copper Clad Aluminium (CCA) Conductors in Balanced Pair Cables” — техникалық есеп — siemon.com — бірдей ток кезінде CCA температурасының көтерілуі мысқа қарағанда екі есе жоғары.
• Trassir. “Cabling Recommendations for PoE” — техникалық нұсқаулық — confluence.trassir.com — ұсынымдар: кемінде Cat5e, артық Cat6, ұзындығы 80 м дейін, тек мыс өткізгіштер, сыртқа — HDPE.
• ANSI/TIA-568.2-D “Balanced Twisted-Pair Telecommunications Cabling and Components Standard” — қолданыста — TIA TR-42 комитеті — арна ұзындығының шегі 100 м, тұрақты желі 90 м.
• KazKabel. “UTP мыс немесе мыспен қапталған CCA: нені таңдау керек” — практикалық нұсқаулық — kazkabel.kz — мыс пен CCA салыстыру, кедергі, қызу, қолдану.
• KazKabel. “AWG23 немесе AWG24: витая параның қандай калибрін таңдау керек” — техникалық мақала — kazkabel.kz — AWG23 және AWG24 диаметрі, қимасы, кедергісі.
• KazKabel. “UTP Cat5e немесе Cat6: нені таңдау керек” — техникалық мақала — kazkabel.kz — санаттар айырмашылығы, жиілік диапазоны, жылдамдық.
• KazKabel. “UTP indoor немесе outdoor: көше мен үй үшін қандай кабель қажет” — практикалық нұсқаулық — kazkabel.kz — сыртқы орнату үшін қабық таңдау.
• KazKabel. “UTP кабель: түрлері, сипаттамалары және таңдау” — толық нұсқаулық — kazkabel.kz — құрылымы, санаттары, нормативтік база.