Power over Coaxial (PoC) – πρότυπο μετάδοσης οπτικού σήματος και τροφοδοσίας με ομοαξονικό καλώδιο

Η Power over Coaxial (PoC) είναι μια τεχνολογία που επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση ισχύος και αναλογικού οπτικού σήματος σε υψηλή ανάλυση και έλεγχο OSD με τη βοήθεια μονού ομοαξονικού καλωδίου σε απόσταση μέχρι και 400 m.

Τα πρώτα ευρήματα που αφορούν την τυποποίηση της μετάδοσης του οπτικού σήματος και της τροφοδοσίας με μονό ομοαξονικό καλώδιο παρουσιάστηκαν κατά τη διάρκεια του συνεδρίου "Power systems for coaxial cable". Το συνέδριο αυτό έλαβε χώρα το 1994 στο Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE) στο Βανκούβερ. Μέχρι σήμερα η τεχνολογία PoC δεν έχει ακόμη τυποποιηθεί.

Στην τεχνολογία PoE οι συσκευές από διαφόρους κατασκευαστές είναι συμβατές μεταξύ τους. Η σύνδεση κάμερας ενός κατασκευαστή σε switch ή σε καταγραφικό διαφορετικού κατασκευαστή δεν προκαλεί προβλήματα στην ορθή λειτουργία της εγκατάστασης. Στην περίπτωση συσκευών που βασίζονται στην λύση PoC, η συμβατότητα ισχύει συνήθως μεταξύ συσκευών του ίδιου κατασκευαστή. Η σύνδεση συσκευών από διαφορετικούς κατασκευαστές, ενδέχεται να προκαλέσει προβλήματα στην λειτουργία τους και να οδηγήσει σε βλάβη.

Οι πρώτες συσκευές (οι οποίες βρίσκονται προς πώληση μέχρι και σήμερα), που επιτρέπουν την μετάδοση σημάτων οπτικών, ηχητικών και συναγερμού προς την κατεύθυνση του καταγραφικού, καθώς και την τροφοδοσία προς την κάμερα, όπως και τον έλεγχο (RS-485) και στις δυο κατευθύνσεις, δημιουργήθηκαν ήδη στα τέλη του 2004 με αρχές 2005. Αυτές επιτρέπουν την μετάδοση με καλώδιο RG-59 σε απόσταση έως και 300 μέτρα. Ωστόσο, το μεταδιδόμενο οπτικό σήμα είναι μόνο σε ποιότητα SD.

Επί του παρόντος (το τέταρτο τρίμηνο του 2017) ολοκληρωμένες λύσεις (κάμερες και καταγραφικά) που βασίζονται στην τεχνολογία PoC για σήμα βίντεο σε ποιότητα Full HD ή υψηλότερη, εφάρμοσε μόνο η εταιρεία Hikvision.
Ο κατασκευαστής τον Σεπτέμβριο του 2016 κατοχύρωσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και το 2017 εισήγαγε στην αγορά λύσεις που επιτρέπουν την μεταφορά ενέργειας, τον έλεγχο OSD καθώς και σήμα σε ποιότητα ακόμη και 4K/UHD. Το εύρος μετάδοσης είναι έως 200 m – εξαρτάται από τον τύπο των καλωδίων στην εγκατάσταση, την ανάλυση του μεταδιδόμενου σήματος και την έκδοση του PoC. Προς πώληση στην αγορά βρέθηκαν δύο τύποι συσκευών με αυτή την τεχνολογία. Χρησιμοποιείται η ονοματολογία των προτύπων PoE 802.3. Σε συσκευές έκδοσης PoC.af η ισχύς εξόδου ορίζεται σε 6 W, PoC.at εξασφαλίζει ωστόσο 12 W.
Άλλοι κατασκευαστές, μεταξύ άλλων η Dahua, βρίσκονται στο στάδιο εφαρμογής των δικών τους λύσεων PoC. Οι συσκευές τους αναμένεται να είναι διαθέσιμες προς πώληση στις αρχές του 2018.

Επιπλέον, διατίθενται στην αγορά λύσεις PoC αφιερωμένες για τυπικά καταγραφικά και κάμερες (εικ. 2).

Η αρχή λειτουργίας του PoC βασίζεται στη διαφορά μεταξύ του σήματος βίντεο (εναλλασσόμενο ρεύμα) και της τροφοδοσίας (συνεχές ρεύμα). Η περισσότερες κάμερες τροφοδοτούνται με συνεχές ρεύμα· η απευθείας σύνδεση του τροφοδοτικού στο καλώδιο μετάδοσης οπτικού σήματος θα οδηγούσε σε ηλεκτρονική βλάβη.

Με απλά λόγια, το πρόβλημα επιλύθηκε χρησιμοποιώντας δυο απλά ηλεκτρονικά παθητικά στοιχεία – πηνίο και πυκνωτή. Για το συνεχές ρεύμα το πηνίο βρίσκεται σε κατάσταση βραχυκυκλώματος, ενώ ο πυκνωτής αποτελεί το κενό στο κύκλωμα. Για το εναλλασσόμενο ρεύμα η κατάσταση είναι αντίστροφη: το πηνίο λειτουργεί ως απομονωτής και πυκνωτής είναι βραχυκυκλωμένος. Η παραπάνω λύση είναι θεωρητική και αποτελεί μόνο τη βάση για την κατασκευή περισσότερο πολύπλοκων κυκλωμάτων εκτελώντας την αρχή διαχωρισμού τροφοδοσίας και σήματος βίντεο. Αυτό παρουσιάζεται σχηματικά στο σχήμα (εικ. 3).

Εικ. 3. Διαχωρισμός τροφοδοσίας (DC) από το σήμα βίντεο (AC) με τη χρήση πυκνωτή και πηνίου

Οι συσκευές PoC έχουν σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε τα κυκλώματα που βρίσκονται τόσο στην κάμερα όσο και στο καταγραφικό (καθώς και στο σύστημα αναμεταδοτών) να είναι προσαρμοσμένα για την μετάδοση αναλογικού οπτικού σήματος και για να εμποδίζουν την ροή του συνεχούς ρεύματος για την γραμμή βίντεο. Στο κύκλωμα τροφοδοσίας το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι μπλοκαρισμένο, ενώ το συνεχές ρεύμα - διέρχεται. Το παράδειγμα διαγράμματος κατασκευής ενός κυκλώματος κάμερας – καταγραφικού σε τεχνολογία PoC εμφανίζεται στο γράφημα (εικ. 4).

Τα καταγραφικά των κορυφαίων κατασκευαστών που διαθέτουν λειτουργία τροφοδοσίας καμερών με ομοαξονικό καλώδιο έχουν εφαρμοσμένα συστήματα προστασίας. Αυτά προστατεύουν από βλάβες τις συσκευές που δεν διαθέτουν λειτουργία PoC – ακολουθεί αυτόματη αναγνώριση του είδους της συνδεδεμένης συσκευής. Εάν η συμβατότητα της κάμερας με την τεχνολογία PoC δεν μπορεί να καθοριστεί, το καταγραφικό διακόπτει άμεσα την παροχή ρεύματος. Αυτό συμβαίνει επίσης όταν στο κύκλωμα ανιχνεύεται κάποιο βραχυκύκλωμα. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η ελαχιστοποίηση τυχών ζημιών τόσο στις τερματικές συσκευές, όσο και στο καταγραφικό.

Τα κύρια πλεονεκτήματα χρήσης της τεχνολογίας PoC κατά την εκτέλεση μιας εγκατάστασης CCTV είναι τα εξής:

- εξοικονόμηση χρόνου που απαιτείται για την προετοιμασία του έργου και την υλοποίησή του·
- μείωση του κόστους εργασίας και των χρησιμοποιούμενων υλικών: από την εγκατάσταση εξαλείφονται τροφοδοτικά των καμερών, καλώδια τροφοδοσίας, και σχετικά με αυτά βύσματα και πρίζες·
– μείωση κατά το ήμισυ του αριθμού των καλωδίων και κατά συνέπεια εξοικονόμηση χώρου·
– η τεχνολογία PoC μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί κατά την αναβάθμιση του παλιού, αναλογικού συστήματος·
– λόγω της μικρότερης εξασθένησης του ομοαξονικού καλωδίου σε σχέση με τα καλώδια UTP, η τεχνολογία PoC επιτρέπει την μετάδοση του σήματος και την τροφοδοσία σε απόσταση τρεις φορές μεγαλύτερη από την τεχνολογία PoE·
– η χρήση μιας κεντρικής πηγής τροφοδοσίας κάνει τις συσκευές να είναι λιγότερο επιρρεπείς σε παρεμβολές και βλάβες που προκαλούνται από την αστάθεια των παραμέτρων τροφοδοσίας ρεύματος από το ηλεκτρικό δίκτυο.

Στο σημερινό στάδιο ανάπτυξης της τεχνολογίας PoC το βασικό μειονέκτημα είναι η απουσία συμβατότητας μεταξύ λύσεων από διαφορετικούς κατασκευαστές.