Power over Coaxial (PoC) – standard przesyłu sygnału wizyjnego i zasilania przewodem koncentrycznym

Power over Coaxial (PoC) to technologia pozwalająca na jednoczesne przesyłanie zasilania oraz analogowego sygnału wizyjnego w wysokiej rozdzielczości i sterowania OSD za pomocą pojedynczego przewodu koncentrycznego na dystansie nawet do 400 m.

Pierwsze ustalenia dotyczące standaryzacji przesyłu sygnału wideo i zasilania pojedynczym przewodem koncentrycznym poczyniono podczas konferencji „Power systems for coaxial cable”. Odbyła się ona w 1994 roku w Instytucie Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) w Vancouver. Do dnia dzisiejszego technologia PoC nie doczekała się jednak ustandaryzowania.

W technologi PoE urządzenia różnych producentów są ze sobą kompatybilne. Podłączenie kamery jednego producenta do switcha lub rejestratora innego producenta nie powoduje problemów z prawidłowym działaniem instalacji. W przypadku urządzeń bazujących na rozwiązaniu PoC kompatybilność występuje przeważnie pomiędzy urządzeniami tego samego producenta. Podłączenie urządzeń różnych producentów może powodować problemy z ich prawidłowym działaniem lub doprowadzić do ich uszkodzenia.

Pierwsze urządzenia (będące w sprzedaży do dziś), pozwalające na przesył sygnałów wideo, audio i alarmowego w kierunku do rejestratora oraz zasilania w kierunku do kamery, a także sterowania (RS-485) w obie strony, powstały już na przełomie 2004 i 2005 roku. Umożliwiają one transmisję przewodem RG-59 na odległość do 300 m. Jednak przesyłany sygnał wideo jest tylko w jakości SD.

Na chwilę obecną (IV kwartał 2017 roku) kompleksowe rozwiązania (kamery i rejestratory) oparte o technologię PoC dla sygnału wideo w jakości Full HD lub wyższej wdrożyła tylko firma Hikvision.
Producent we wrześniu 2016 roku opatentował, a w 2017 roku wprowadził na rynek rozwiązania, które pozwalają przesyłać zasilanie, sterowanie OSD oraz sygnał w jakości nawet 4K/UHD. Zasięg transmisji wynosi do 200 m – zależy od rodzaju zastosowanych w instalacji przewodów, rozdzielczości przesyłanego sygnału i wersji PoC. Do sprzedaży trafiły dwa typy urządzeń z tą technologią. Wykorzystywana jest nomenklatura ze standardów PoE 802.3. W urządzeniach w wersji PoC.af moc wyjściową zasilania określono na poziomie 6 W, PoC.at gwarantuje natomiast 12 W.
Inni producenci, m.in. Dahua, są na etapie wdrażania własnych rozwiązań PoC. Ich urządzenia mają trafić do sprzedaży na początku 2018 roku.

Dodatkowo na rynku dostępne są rozwiązania PoC dedykowane do standardowych rejestratorów i kamer (rys. 2).

Zasada działania PoC jest oparta na różnicy pomiędzy sygnałem wideo (prąd zmienny) a zasilaniem (prąd stały). Większość kamer jest zasilana prądem stałym; bezpośrednie podłączenie zasilacza do przewodu transmitującego sygnał wizyjny doprowadziłoby do uszkodzenia elektroniki.

Ujmując w dużym uproszczeniu, problem rozwiązano, wykorzystując do tego właściwości dwóch podstawowych elementów elektronicznych biernych – cewki i kondensatora. Dla prądu stałego cewka jest w stanie zwarcia, kondensator natomiast stanowi przerwę w obwodzie. Dla prądu zmiennego sytuacja jest odwrotna: cewka działa jak izolator, a kondensator jest w stanie zwarcia. Powyższe rozwiązanie jest teoretyczne i stanowi tylko podstawę do budowy bardziej skomplikowanych układów realizujących zadanie odseparowania zasilania od sygnału wideo. Schematycznie zostało to przedstawione na rysunku (rys. 3).

Rys. 3. Separacja zasilania (DC) od sygnału wideo (AC) za pomocą kondensatora i cewki

Urządzenia PoC zostały zaprojektowane w taki sposób, by zarówno w kamerze, jak i w rejestratorze (oraz w zestawie transmiterów) znalazły się układy dostosowane do transmisji analogowego sygnału wizyjnego oraz do blokowania przepływu prądu stałego dla toru wideo. W układzie zasilającym prąd zmienny jest blokowany, a prąd stały – przepuszczany. Przykładowy schemat budowy układu kamera – rejestrator w technologii PoC przedstawiono na grafice (rys. 4).

Rejestratory czołowych producentów wyposażone w funkcję zasilania kamer po przewodzie koncentrycznym mają zaimplementowane zabezpieczenia. Chronią one przed uszkodzeniem urządzenia nieposiadające funkcji PoC – następuje automatyczna identyfikacja rodzaju podłączonego urządzenia. Jeśli kompatybilność kamery z technologią PoC nie zostanie stwierdzona, rejestrator natychmiast odcina zasilanie. Dzieje się tak również w przypadku, gdy w obwodzie wykryte zostanie zwarcie. Pozwala to zminimalizować uszkodzenia tak w urządzeniach końcowych, jak i w rejestratorze.

Głównymi zaletami zastosowania technologii PoC podczas wykonywania instalacji CCTV są:

- oszczędność czasu potrzebnego na przygotowanie projektu i jego realizację;
- obniżenie kosztów związanych z robocizną oraz z wykorzystanymi materiałami: z instalacji wyeliminowane zostają zasilacze kamer, przewody zasilające oraz wiążące się z tym wszelkiego rodzaju złącza i gniazda;
– redukcja liczby przewodów o połowę, a w konsekwencji oszczędność miejsca;
– technologia PoC może być zastosowana również podczas unowocześniania starej, analogowej instalacji;
– ze względu na mniejsze tłumienie przewodu koncentrycznego, w porównaniu z przewodami UTP, technologia PoC pozwala na przesył sygnału i zasilania na odległość trzykrotnie większą niż w przypadku technologii PoE;
– stosowanie jednego, centralnego źródła zasilania powoduje, że urządzenia są mniej podatne na zakłócenia i uszkodzenia powodowane niestabilnością parametrów zasilania z sieci energetycznej.

Na obecnym etapie rozwoju technologi PoC podstawową wadą jest brak kompatybilności pomiędzy rozwiązaniami różnych producentów.