Power over Ethernet (PoE) – Ποια τα οφέλη της τεχνολογίας που άλλαξε τη δομή των έργων ασφάλειας

Δεν είναι υπερβολή να ισχυριστούμε ότι η ωρίμανση της τεχνολογίας PoE (Power over Ethernet) άλλαξε τα δεδομένα σε ότι αφορά τα τεχνολογικά έργα βίντεο-επιτήρησης, συναγερμού και των άλλων τομέων των συστημάτων ασφάλειας. Για αυτό και αξίζει μια ακόμα αναφορά, αποτυπώνοντας την ορολογία, τις εξελίξεις και τα πλεονεκτήματα που τη συνοδεύουν.

Του Νέστορα Πεχλιβανίδη

Η τεχνολογία PoE(Power over Ethernet) είναι γνωστή για περισσότερο από 20 χρόνια πλέον,  ενώ βρίσκει ευρεία χρήση σε διάφορες εφαρμογές ασφάλειας και επιτήρησης. Ωστόσο, η έκδοση του προτύπου που καθιερώθηκε για πρώτη φορά το 2003, άλλαξε τα δεδομένα και δημιούργησε νέες δυνατότητες σε βαθμό που οι επαγγελματίες στο τομέα της ασφάλειας να είναι σε θέση να βρίσκουν συνεχώς νέες εφαρμογές για τις κάμερες ασφάλειας και ευρύτερα τις συσκευές ασφάλειας με δυνατότητα PoE.

Το πρότυπο PoE προσφέρει τη δυνατότητα στους τεχνικούς να συνδέουν, να διαμορφώνουν, αλλά και να ενσωματώνουν συσκευές σε κεντρικά συστήματα, χωρίς να χρειάζονται επιπλέον γνώσεις και χωρίς επιπλέον καλώδια, καθώς αυτό του Ethernet είναι αρκετό για τη μεταφορά δεδομένων αλλά και ισχύος ταυτόχρονα. Αυτό σαφώς μεταφράζεται σε εξοικονόμηση κόστους, ενώ μειώνεται σημαντικά και ο χρόνος εγκατάστασης λόγω μειωμένης καλωδίωσης, καθιστώντας μάλιστα πιο εύκολη την αναβάθμιση και την επέκταση ενός ήδη υπάρχοντος δικτύου καμερών επιτήρησης.

Το πρότυπο επικυρώθηκε επίσημα από το φορέα IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) το 2003 με τον κωδικό τυποποίησης 802.3af και επέτρεπε τη μεταφορά τροφοδοσίας από το καλώδιο ethernet, σε μία κάμερα ή άλλη PoE συσκευή, ως και 12,95W. Στο επόμενο πρότυπο, που παρουσιάστηκε ως 802.3at, η ικανότητα μεταφοράς ισχύος του καλωδίου σχεδόν διπλασιάστηκε, φτάνοντας στα 25,5W.

Στην αγορά σήμερα, υπάρχουν διαθέσιμες συσκευές επέκτασης για την αύξηση της απόστασης μετάδοσης της ηλεκτρικής ισχύος σε ένα δίκτυο PoE, προσφέροντας μία λύση για τοπικές ανάγκες ενέργειας. Άλλωστε είναι εφικτό, αυτές οι συσκευές επέκτασης να συνδεθούν μεταξύ τους ώστε να αυξηθεί η εμβέλεια παροχής ενέργειας και να τροφοδοτούνται ακόμα  και τα  πιο απομακρυσμένα σημεία.

Βέβαια, η εν λόγω τεχνολογία μπορεί να δώσει ακόμα περισσότερα, εάν χρησιμοποιηθεί σωστά. Η προσφορά της δεν περιορίζεται μόνο στις κάμερες, καθώς επεκτείνεται και στον φωτισμό, την ψηφιακή σήμανση, τον έλεγχο πρόσβασης, τους αποκωδικοποιητές, τις οθόνες δημόσιας προβολής και αλλού.

Τα πρότυπα έχουν εξελιχθεί αρκετά και μπορούν πλέον να υποστηρίξουν υψηλότερες ταχύτητες δικτύου, ως και 10GB ενώ συνάμα προσφέρουν περισσότερη διαθέσιμη ισχύ. Μάλιστα, πολλές εταιρίες προσπαθούν να συμβαδίσουν με αυτές τις εξελίξεις ώστε να  επωφεληθούν τα μέγιστα από κάθε τεχνολογικό άλμα.

Για παράδειγμα, το PoE+, μπορεί να παρέχει ισχύ ως και 25,5W μέσω καλωδίου Ethernet Cat5, ενώ αντίστοιχα το πρότυπο PoE προσφέρει μόλις 15,4W. Αυτή η αύξηση στην ισχύ, μπορεί να προσφέρει επαρκή ενέργεια ώστε να λειτουργήσουν θερμαντικοί μηχανισμοί που βρίσκονται εντός του πλαισίου της κάμερας προκειμένου αυτή να παραμένει λειτουργική και σε ένα ψυχρό περιβάλλον. Τo PoE+ μπορεί επιπλέον να τροφοδοτήσει τα ενσωματωμένα LED υπερύθρων μιας κάμερας ώστε αυτή να προσφέρει καλύτερη εστίαση απομακρυσμένων αντικειμένων και ως εκ τούτου,  καλύτερης ποιότητας εικόνες νυχτερινής λήψης.

Ορολογία

Δύο είναι οι όροι που συναντάμε πιο συχνά και σχετίζονται με τη τεχνολογία Power over Ethernet:

• Εξοπλισμός παροχής ισχύος (Power Sourcing Equipment-PSE). Για παράδειγμα, PoE switches. Πρόκειται για συσκευές που μπορούν να τραβήξουν ως και 15,4W, αλλά αξίζει να σημειωθεί πως δεν μπορούν να μεταφέρουν το αντίστοιχο ποσό ισχύος, καθώς παρουσιάζονται απώλειες κατά μήκος του καλωδίου, γι’ αυτό άλλωστε και μία κάμερα θα λάβει 12,95W. Παρεμπιπτόντως, στην αγορά υπάρχουν NVR με ενσωματωμένα switch PoE, τα οποία οι τεχνικοί μπορούν να αξιοποιήσουν για την τροφοδοσία των καμερών.
• Εξοπλισμός κατανάλωσης ισχύος (Powered Devices-PD). Ουσιαστικά πρόκειται για τερματικές συσκευές που μόνο καταναλώνουν αλλά δεν μεταφέρουν ισχύ, όπως π.χ οι κάμερες, τα μεγάφωνα, τα συμπληρωματικά φώτα, οι ελεγκτές I/O.

Αξίζει να σημειωθεί πως υπάρχουν κάμερες που μπορούν να χαρακτηριστούν ως PSE αλλά και ως PD, αφού μπορούν να λειτουργήσουν σαν τερματικές συσκευές, αλλά και ως συσκευές επέκτασης PoE σε περίπτωση αναβάθμισης του δικτύου καμερών.

Κατά την σχεδίαση ενός συστήματος, πρέπει να μελετηθούν επισταμένα τα τεχνικά φυλλάδια των συσκευών. Αν υπάρχει αναφορά για ‘’12,95W’’, τότε αυτός ο αριθμός από μόνος του, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των απαιτήσεων συνολικής ισχύος, καθότι αν υπάρχει switch των 36 ή 48 θυρών, η συνολική κατανάλωση θα ανέρχεται στα 48×12,95W, τουτέστιν, 621W σύνολο. Αν από την άλλη έχουμε ξανά switch 48 θυρών με ισχύ 15,4W ανά θύρα, τότε η συνολική καταναλισκόμενη  ισχύς φτάνει τα 739W. Αυτή η διαφορά των 118W, πρακτικά σημαίνει πως κάποιες συσκευές δεν θα λαμβάνουν επαρκή τροφοδοσία. Είναι λοιπόν πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε ποιες είναι οι ανάγκες ισχύος του switch.
Αξίζει να αναφέρουμε επίσης, πως ακόμα κι αν ένα switch μπορεί να προσφέρει PoE+, πιθανότατα δεν θα το κάνει σε κάθε θύρα. Ως εκ τούτου, πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη η κατανάλωση κάθε κάμερας, αλλά και κάθε συσκευής, και αφού πραγματοποιηθούν οι κατάλληλοι υπολογισμοί, μόνο τότε θα διασφαλιστεί πως ένα switch μπορεί να υποστηρίξει της απαιτήσεις του δικτύου σας.

Πώς πρέπει να αξιοποιηθεί ο συνδυασμός PoE και IP

Ας υποθέσουμε πως ένα αεροδρόμιο πρέπει να αυξήσει τους περιμετρικούς αισθητήρες του συστήματος ασφάλειας και να αναβαθμίσει το δίκτυο βιντεοεπιτήρησης. Ή ένα εκπαιδευτικό ίδρυμα  χρειάζεται να επεκτείνει το σύστημα βίντεο-επιτήρησης που διαθέτει, για να προσφέρει καλύτερη κάλυψη στους χώρους του ή στην πανεπιστημιούπολη, παρέχοντας παράλληλα βελτιωμένη πρόσβαση Wi-Fi, ή τέλος ένα εργοστάσιο που για λόγους ασφάλειας, πρέπει να εγκαταστήσει κουτιά κλήσεων έκτακτης ανάγκης και σύστημα κάλυψης βίντεο σε όλους τους εκτεταμένους χώρους στάθμευσης.

Μέχρι πρόσφατα όλες οι παραπάνω  περιπτώσεις απαιτούσαν μία εκτεταμένη επέμβαση και ένα πρόσθετο κατασκευαστικό έργο για την εγκατάσταση μονάδων ισχύος, καλωδίων επικοινωνίας και του απαραίτητου ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Επιπλέον, οι τεχνικοί έπρεπε να αντιμετωπίσουν και περιορισμούς στη μετάδοση των δεδομένων λόγω μεγάλων αποστάσεων.
Σήμερα όμως,  η εξέλιξη των καμερών αλλά και άλλων τερματικών συσκευών δικτύου, μείωσε τις ανάγκες ισχύος σε αυτά τα τερματικά, ενώ πρόσφερε μία σειρά από εισόδους για ρεύμα συνεχούς τάσης βελτιώνοντας στο σύνολο τις δυνατότητες δικτύωσης. Το πάντρεμα αυτών των εξελίξεων με τις δυνατότητες του PoE+, που υποστηρίζει μεταφορά μεγαλύτερης ισχύος, έχει δώσει σε οργανισμούς όπως αναφέρθηκαν νωρίτερα, νέες επιλογές και δυνατότητες για την επίτευξη πιο προκλητικών στόχων ασφάλειας.

Απαιτήσεις τροφοδοσίας και συνδεσιμότητας IP

Όπως έγινε φανερό από τα παραπάνω παραδείγματα, προκειμένου να επιτευχθούν οι στόχοι μιας οργανωμένης δομής ασφάλειας, σήμερα προσφέρεται μεγάλη γκάμα τερματικών ηλεκτρονικών συσκευών, με κυριότερο παράδειγμα τις κάμερες βιντεοεπιτήρησης. Όμως δεν πρέπει  να περιοριζόμαστε μόνο σε αυτές, καθώς με μια ευρύτερη οπτική θα αντιληφθούμε πως σε μια ολιστική λύση ασφάλειας, εντάσσονται και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές, όπως τα σημεία πρόσβασης Wi-Fi, οι αισθητήρες κίνησης και πληρότητας, συσκευές αναγνώρισης καρτών, συσκευές επικοινωνίας έκτακτης ανάγκης.

Όλες οι προαναφερόμενες συσκευές μπορούν να αποτελέσουν μέρος μιας λύσης ασφάλειας και όλες ταυτόχρονα εμφανίζουν ένα κοινό σημείο: για να λειτουργήσουν χρειάζονται επαρκή ισχύ και συνδεσιμότητα δικτύου. Αυτός άλλωστε είναι και ο λόγος που τα πρότυπα PoE είναι τελικά τόσο σημαντικά, διότι επέτρεψαν στους κατασκευαστές να σχεδιάσουν και να παράξουν μία γκάμα τερματικών συσκευών οι οποίες μπορούν να τροφοδοτηθούν με ισχύ από μια ενιαία καλωδιακή σύνδεση η οποία ταυτόχρονα μπορεί να μεταφέρει και δεδομένα  δικτύου.

Αυξάνοντας την εμβέλεια

Με βάση αυτά τα νέα πρότυπα, πάροχοι συστημάτων διαχείρισης ηλεκτρικής ενέργειας έχουν αναπτύξει τροφοδοτικά που είναι ικανά να παρέχουν μεγάλη ισχύ σε δίκτυα PoE. Συγκεκριμένα, υπάρχουν αναμεταδότες που μπορούν να αυξήσουν τη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων σε αποστάσεις μεγαλύτερες από ποτέ. Για παράδειγμα, ενώ η μέγιστη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων  για το κλασσικό καλώδιο Ethernet τύπου UTP, δεν έχει αλλάξει από τα τέλη της δεκαετίας του ’80, και παραμένει 100m,  έχουν γίνει μεγάλα βήματα στην αύξηση της εμβέλειας χρησιμοποιώντας καλώδια οπτικών ινών.  Οι ίνες μπορούν να προσφέρουν ακόμα μεγαλύτερες αποστάσεις μεταφοράς δεδομένων για συνδέσεις Ethernet 10/100/1000. Μάλιστα οπτικές ίνες που έχουν υποστεί επεξεργασία βελτίωσης με λέιζερ OM3 50 micron, για το πρότυπο PoE, προσφέρουν εμβέλεια ως και 550 μέτρα, σύμφωνα με το IEEE. Οι μεγαλύτερες αυτές αποστάσεις προσφέρονται για εγκατάσταση συστημάτων επιτήρησης και ασφάλειας σε ακόμα πιο απομακρυσμένες περιοχές χωρίς να απαιτείται τάση 120V.

Πλεονεκτήματα του συνδυασμού PoE και IP

Υπάρχουν αρκετά σημαντικά επιχειρηματικά και οργανωτικά οφέλη που πρέπει κάποιος να προσδοκά από την εν λόγω τεχνολογία. Πρώτον και κυριότερο αυτή η προσέγγιση προσφέρει πολύ μεγαλύτερη κάλυψη, παρέχοντας ασφάλεια ακόμα και σε απομακρυσμένους χώρους, ενώ παράλληλα μειώνει το κόστος εγκατάστασης. Επίσης, προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία στη δρομολόγηση της καλωδίωσης καθώς τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά των σύγχρονων καλωδίων επιτρέπουν τη δρομολόγηση γύρω από εμπόδια και την εκμετάλλευση βέλτιστων διαδρομών ακόμα κι αν αυτές δεν είναι οι συντομότερες. Επίσης, καμία από αυτές τις συσκευές δεν θα χρειαστεί τάση 120V για να λειτουργήσει.

Σημαντικό είναι πως με την χρήση ανθεκτικών switch PoE, τα οποίοι μπορούν να συνδεθούν σε ένα μονό σύνθετο-υβριδικό καλώδιο (περιλαμβάνει οπτικές ίνες και αγωγούς χαλκού), που μπορεί ταυτόχρονα να παρέχει  ισχύ, αλλά  και να μεταφέρει δεδομένα σε πολλαπλές τερματικές συσκευές, ακόμη και σε επιπλέον switch, ο εξοπλισμός και κατ΄ επέκταση το κόστος εγκατάστασης μπορούν να μειωθούν περαιτέρω.

Αξίζει να σημειωθεί πως αυτού του είδους η προσέγγιση έχει πρόσθετα οφέλη και αναφορικά με την παροχή ενέργειας, καθώς τα υποσυστήματα ασφάλειας με τις συσκευές τους, θα εξακολουθούν να τροφοδοτούνται από έναν κεντρικό σταθμό και ως εκ τούτου μπορούν να επωφεληθούν  από τα  UPS και τις εφεδρικές μπαταρίες του σταθμού. Ταυτόχρονα όμως η κεντρική διαχείριση της ενέργειας, προσφέρει τη δυνατότητα για απομακρυσμένη παρακολούθηση της ισχύος με απώτερο σκοπό των έλεγχο των συσκευών και την λήψη διορθωτικών μέτρων σε περίπτωση ανάγκης.

Εν κατακλείδι μπορούμε να πούμε πως ο συνδυασμός PoE και IP προσέφεραν νέες δυνατότητες και μία μεγάλη γκάμα ηλεκτρονικών συσκευών. Το τελικό αποτέλεσμα είναι η εκπληκτική ευελιξία στον σχεδιασμό συστημάτων και τη διαχείριση εγκαταστάσεων ενώ δεν μπορούμε  να παραβλέψουμε την σημαντική εξοικονόμηση κόστους.