Die Verwendung von Glasfasern hat sich in den letzten zehn Jahren stark ausgeweitet. Es ist einfacher, wirtschaftlicher und ermöglicht größere Entfernungen beim Entwerfen eines Netzwerks für IP-Kameras. Glasfaserkabel sind eine kostengünstige Lösung, die normalerweise in Überwachungssystemen verwendet wird, insbesondere in IP-Kamerasystemen, wo ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk dringend benötigt wird, um eine Überwachung in Echtzeit rund um die Uhr an 365 Tagen zu gewährleisten. Da die Glasfaserkabel eine Geschwindigkeit von mindestens 1 Gbps haben, können sie die Übertragung von Signalen über Entfernungen in Kilometern ermöglichen.
Es kann Informationen in der gleichen Zeit mit einem höheren Durchsatz als Kupferdrähte übertragen. Und die Übertragungsgeschwindigkeit von Glasfaser könnte 10 Gbit/s oder mehr erreichen. Es erleidet nur 3 % Signalverlust über eine Entfernung von mehr als 100 Metern im Vergleich zu 94 % bei einer PoE-Verkabelung. Durch die Bereitstellung einer Entfernung von bis zu zwei Meilen können Sie die geografische Grenze der PoE-Übertragung mit einem einzigen Zug problemlos überwinden. Und seine enorme Bandbreite kann problemlos die Videoausgabe jeder IP-Kamera unterstützen. Darüber hinaus können aufgrund seiner geringen Dämpfung und Immunität gegenüber EMI oder RFI die maximale Betriebszeit und Details erhalten bleiben, was für unternehmenskritische Anwendungen äußerst wichtig ist. Ein häufiges Problem bei der Bereitstellung eines Glasfasernetzwerks besteht jedoch darin, dass, da das Glasfaserkabel kein elektrisches Signal überträgt, häufig eine zusätzliche Stromquelle erforderlich ist, um die Kameras mit Strom zu versorgen.
Die Installation neuer elektrischer Infrastrukturen kann jedoch eine enorme Investition sein. Sie müssen einen erfahrenen Elektriker beauftragen, um die Steckdose zu verdrahten und zu installieren, wenn Ihr Verständnis und Ihre Fähigkeiten für die Arbeit nicht ausreichen. Die Frage lautet: „Gibt es eine Methode, um leistungsstarke Glasfaserverbindungen mit geringer Latenz mit einer Niederspannungs-Gleichstromverbindung in einem einzigen System zu kombinieren?“ In diesem Artikel stellen wir verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau eines Power-over-Fiber-Netzwerksystems für Ihre IP-Kameras und andere Anwendungen vor, bei denen Remote-Stromversorgung und Netzwerkkonnektivität erforderlich sind.
Was ist Power-over-Fiber-System?
Power over Fiber (PoF) ist ein neuartiges Stromversorgungssystem, das Glasfasern verwendet, um elektrische und elektronische Geräte aus der Ferne mit Strom zu versorgen. Der Einsatz der PoF-Technologie hilft Ihnen nicht nur, die Entfernungsbegrenzung herkömmlicher Kupferkabel zu überwinden, sondern bietet auch eine vollständige Stromversorgungs- und Datenlösungsplattform für IP-Geräte. Glasfaserverbindungen sind ein ausgezeichneter Ersatz für CAT-Kabelsysteme in Ferninstallationen, wenn die Entfernung zwischen zwei Netzwerkgeräten die maximale Übertragungsentfernung von Ethernet-Kabeln überschreitet. Darüber hinaus können die Installations- und Arbeitskosten erheblich reduziert werden, indem Strom und Daten gleichzeitig an die Powered Devices (PD) wie IP-Kameras, Wireless Access Points und intelligente Sensoren geliefert werden. Und es gibt grundsätzlich drei Möglichkeiten, Strom über Glasfaser zu liefern: 1) Verwendung eines PoE-Medienkonverters; 2) Verlegen von Stromkabeln parallel zu Glasfaserkabeln; 3) Einsatz eines photovoltaischen Stromrichters.
PoE-Medienkonverter: Injizieren Sie PoE-Strom in die Glasfaserverbindung
Das Power-over-Fiber-System vereinfacht die Installation, Stromversorgung und Kommunikation von Netzwerkgeräten erheblich. Und einer der direktesten Wege ist die Bereitstellung eines PoE-Medienkonverters, um die PoE-Leistung in die Glasfaserverbindung einzuspeisen. Es ist vielseitig und flexibel und kann die Funktionalität zu einem erschwinglichen Preis maximieren. Es ermöglicht Ihnen, Ihre bestehenden Kabelstrukturen neu zu gestalten und Ihr Netzwerk über seine derzeitigen Möglichkeiten hinaus zu erweitern, um eine schnelle und robuste Netzwerkgeschwindigkeit zu unterstützen. Fastcabling hat einen wasserdichten, industrietauglichen, gehärteten PoE-Medienkonverter (IP67) auf den Markt gebracht, mit dem Sie die IP-Kameras über große Entfernungen mit hervorragender Zuverlässigkeit installieren können. Er entspricht den PoE+-Standards und kann eine maximale Leistung von 30 W für ein 100 Meter entferntes PD bereitstellen.
PoE-Medienkonverter können nicht nur verwendet werden, um eine Ethernet-zu-Glasfaser-Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Medien (z. B. Glasfaserkabel und Twisted Pair) herzustellen, sondern auch als Power Sourcing Equipment (PSE) fungieren, um das angeschlossene PD mit Strom zu versorgen. Wie andere Glasfaser-Medienkonverter wurde er entwickelt, um die elektrischen Signale, die in herkömmlichen ungeschirmten Twisted-Pair-Kabeln (UTP) verwendet werden, in die optischen Signale umzuwandeln, die in Glasfaserkabeln verwendet werden. Und seine Funktionen mit hoher Bandbreite tragen dazu bei, ein reibungsloses Videostreaming (4K, 60 fps mit sehr geringer Komprimierung) und hochauflösende Aufzeichnungen über große Entfernungen aufrechtzuerhalten. Der PoE-Medienkonverter bietet eine effektive Möglichkeit, die Übertragungsdistanz mit leistungsstarker Datenvernetzung und unterbrechungsfreier Stromversorgung auf bis zu 10 Kilometer zu verlängern.
Wie verwende ich einen PoE-Medienkonverter?
Der PoE-Medienkonverter ist ein Plug-and-Play-Netzwerkgerät, das einfach entfernt und verschoben werden kann, ohne das gesamte System offline zu schalten. Jeder PoE-Medienkonverter verfügt über einen DC- oder AC-Eingang, einen Glasfaseranschluss und einen PoE-Ausgang. Das Glasfaserkabel kann über große Entfernungen vom zentralen Switch zum PoE-Medienkonverter geführt werden. Und je nachdem, wie sie Daten übertragen, können die PoE-Medienkonverter entweder Single-Mode oder Multi-Mode sein. Im Singlemode-PoE-Medienkonverter können Lichtsignale nur in eine Richtung übertragen werden, was die Dämpfung stark reduziert, während der Multimode-PoE-Medienkonverter Daten in zwei oder mehr Richtungen übertragen kann, aber eine höhere Lichtstreuung und Authentifizierungsraten erzeugt .
Darüber hinaus arbeitet der PoE-Medienkonverter häufig mit einem SFP-Modul, um eine Glasfaser-zu-Kupfer-Konvertierung zu realisieren. Der Small Form-Factor Pluggable (SFP) ist ein kompakter, Hot-Swap-fähiger Transceiver, der für Datenkommunikationsanwendungen über Glasfaser oder Kupfer verwendet wird, um eine nahtlose Umwandlung von Ethernet-Signalen in optische Signale zu ermöglichen. SFP-Module unterstützen Singlemode- und Multimode-Fasern bei einer Netzwerkreichweite von 1 km bis 100 km. Die SFP-Module werden hauptsächlich anhand ihrer Geschwindigkeitsfähigkeiten klassifiziert. Die meisten SFP-Module können mindestens eine Netzwerkgeschwindigkeit von 1 Gigabit unterstützen.
Die für die Installation erforderlichen Geräte sind ein Glasfaser-Switch, ein PoE-Medienkonverter, zwei BiDi-SFP-Module, eine IP-Kamera, ein Glasfaserkabel und ein Ethernet-Kabel. Zuerst müssen Sie ein BiDi-SFP-Modul in den SFP-Port des PoE-Medienkonverters und ein weiteres SFP-Modul in den Glasfaser-Switch stecken. Verbinden Sie dann den PoE-Medienkonverter und den Glasfaser-Switch mit dem Glasfaserkabel. Stecken Sie als Nächstes ein Ethernet-Kabel in den RJ45-Port des PoE-Medienkonverters und verbinden Sie das andere Ende des Kabels mit der IP-Kamera. Da die IP-Kameras oft an verschiedenen Orten verstreut sind, können Sie außerdem mehrere PoE-Medienkonverter verketten, um die Anzahl der verwendeten Kabel zu reduzieren, um eine Hop-to-Hop-Glasfaserverbindung entlang von Parkplätzen, Bahngleisen oder zu erstellen Autobahnen. Sie können auch eine redundante Glasfaserverbindung erstellen, indem Sie den letzten Medienkonverter zurück zum zentralen Switch in einer Token Ring-Konfiguration verdrahten, um Paketkollisionen zu reduzieren und Datenverluste über große Entfernungen zu minimieren. Selbst wenn also eine Glasfaserverbindung abgeschaltet wird, sendet die IP-Kamera das Video weiterhin an die Failover-Glasfaserverbindung.
Wie wird der PoE-Medienkonverter mit Strom versorgt, wenn keine lokale Stromquelle vorhanden ist?
Mit dem Solarstromsystem können Sie eine Kamera an abgelegenen Orten installieren, was äußerst hilfreich für Anwendungen wie Öl und Gas, Baustellen, Parkplätze, abgelegene Tore und Ranches ist, wo kein Strom vorhanden ist. Dies sind die grundlegenden Komponenten, die Sie benötigen, um Ihre Überwachungskamera mit Solarenergie zu betreiben: ein Solarpanel, einen Solarladeregler und einen Akku. Platzieren Sie das Solarpanel an einem Ort, an dem es nicht im Schatten steht, da die Beschattung selbst eines kleinen Teils des Panels zu einer geringen Stromerzeugung führen kann. Um herauszufinden, wie viel Energie Ihr Solarpanel produzieren kann, müssen Sie die Anzahl der Spitzenstunden des Sonnenlichts an Ihrem Standort kennen. Und Sie benötigen einen Solarladeregler, um die in die Batterie ein- und austretende Ladungsmenge zu steuern und die optimale Leistung der Batterie zu regulieren. Fastcabling hat einen 10-A-Solarladeregler auf den Markt gebracht, mit dem Sie ein solarbetriebenes Netzwerk an abgelegenen Orten einrichten können. Es kann mit einer 12-24-V-Batterie betrieben werden, um die elektrischen Lasten über große Entfernungen mit Strom zu versorgen. Es verfügt über ein lüfterloses Design, das in einem wasserdichten, robusten Metallgehäuse nach IP68 abgedeckt ist und einen großen Betriebstemperaturbereich von -30 ℃ bis 70 ℃ bietet. Da die gesamte für den Betrieb der IP-Kameras erforderliche Energie aus dem Akku gezogen wird, stellen Sie sicher, dass der von Ihnen verwendete Akku über eine große Speicherkapazität verfügt und über eine Schnellladefunktion für kontinuierliche Überwachung und Aufzeichnung verfügt.
Strom parallel mit Glasfaser senden
Für geschäftskritische Anwendungen wie IP-Überwachungskameras ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung unerlässlich, um die Überwachung bestimmter Orte rund um die Uhr zu gewährleisten. Aber wie wir bereits erwähnt haben, ist an schwer zugänglichen Stellen die Wahrscheinlichkeit größer, dass nicht immer Strom vorhanden ist. In diesem Szenario muss der Strom von der Zentrale zum gewünschten Ort geführt werden. Um die Remote-Kameras mit Strom zu versorgen, können Sie ein separates Stromkabel parallel zu einem Glasfaserkabel verlegen, um Strom und Daten gleichzeitig an die Edge-Geräte zu übertragen. Die Trennung von Daten und Strom ermöglicht es dem Kupferkabel, Strom mit weniger Leistungsverlust und Spannungsabfall über größere Entfernungen an den höheren Ausgang zu liefern. Angesichts der technischen Schwierigkeiten im realen Einsatz ist eine solche Lösung jedoch für eine Entfernung von weniger als 2 Kilometern günstiger.
Warum nicht ein gespeistes Glasfaserkabel wählen?
Das gespeiste Glasfaserkabel kombiniert Strom und Glasfaser in einem einzigen Kabel, das in einen standardmäßigen elektrischen Kabelkanal passt. Es kann in vielen Anwendungen wie drahtlosen Infrastrukturen, WiFi-Hotspots und Überwachungssystemen installiert werden. Mit der gespeisten Glasfaserkabellösung können Sie zuverlässige Glasfasersignale zu und von Geräten an die Kamera mit Niederspannungs-Gleichstrom von einer zentralen Quelle oder einer Backup-USV liefern. Das aktive Glasfaserkabel ermöglicht den Anschluss einer beliebigen Anzahl entfernter PDs (z. B. IP-Kameras), ohne dass neue Kabelkanäle und sperrige zusätzliche Kabelwege erforderlich sind. Die Kupferleiter für die Stromversorgung können typischerweise zwischen 12 und 20 AWG liegen. Mit größeren Leitern kann das aktive Glasfaserkabel mehr Leistung über größere Entfernungen transportieren, um bis zu 20-30 Geräte gleichzeitig zu betreiben. Aber wenn Sie nur 1 oder 2 Kameras am Rand mit Strom versorgen müssen, können Sie ruhig eine mit einem kleineren Leiter wählen. Und die Übertragungsdistanz eines aktiven Glasfaserkabels kann bis zu 30-mal länger sein als die eines CAT-Kabels. Obwohl Hybridkabel die Installationszeit verdoppeln, besteht ihr größter Nachteil darin, dass Sie bei einem Faserbruch das gesamte System herunterfahren müssen, um es zu reparieren, was die Ausfallzeit des Netzwerks erheblich verlängert. Darüber hinaus verlieren Sie viel Leichtbauvorteil, Störfestigkeit und so weiter. Und das aktive Glasfaserkabel ist in der Einheit pro Meter teurer. Viele Leute kaufen eine Kiste mit Glasfaser- und Kupferdrähten, nehmen sie gleichzeitig heraus und zahlen weniger, und sie sind nicht so einfach zu installieren. Sie sind schwerer zu ziehen und Mikrobiegungen ausgesetzt, da Kupfer und Glasfaser unterschiedliche Zugfestigkeiten unterstützen, während das Ziehen eines separaten Kabels für die Stromversorgung viel einfacher ist, es durch eine Leitung zu ziehen.
Mischen von Glasfaser- und Stromleitungen in Luftinstallationen
Für den Antennenbau müssen Sie die Glasfaser-Luftkabel (speziell für die Installation von Außenanlagen entwickelt) zwischen Stangen verdrahten, indem Sie sie mit einem dünnen Draht an einem Drahtseil-Tragestrang festzurren. Der Bau neuer Masten ist jedoch kostspielig und geografisch herausfordernd, was nur für professionelle, groß angelegte Netzwerkinstallationen empfohlen wird. Bei der Installation von Glasfaserkabeln in der Nähe von Stromleitungen und zur Bewältigung extremer Wetterbedingungen wie Wind, Eis und Schnee im Außenbereich sollten Sie All-Dielectric Self Supporting (ADSS)-Kabel verwenden, die eine hervorragende Beständigkeit gegen Elektrizität aufweisen. ADSS-Kabel sind so ausgelegt, dass sie sehr hohen Zugbelastungen standhalten, sodass sie mit großen Spannweiten zwischen den Stützen installiert werden können, in einigen Fällen bis zu 1 km. Da sie auf Hochspannungsleitungen platziert werden können, können die vorhandenen Masten wiederverwendet werden, was dazu beiträgt, die Kosten zu senken und den Einsatz zu beschleunigen, da keine neuen Masten installiert werden müssen. Wind kann jedoch ein ernstes Problem sein, da Vibrationen langfristig zu potenziellen Schäden führen können. Dies lässt sich jedoch leicht durch den Einbau von Antivibrationsdämpfern lösen.
Die Installation von Luft-Glasfaserkabeln ist kompliziert und sehr zeitaufwändig, daher müssen Sie sicherstellen, dass Sie über eine gut ausgebildete Crew verfügen. Vor der Installation müssen Sie den Kabelweg so planen, dass der Weg frei von Hindernissen wie Abspannleinen und Bäumen ist. Selbsttragende Kabel wie ADSS benötigen während der Antenneninstallation keinen Tragstrang. Sie können ADSS-Kabel entweder mit der Technik der beweglichen Rolle oder der stationären Rolle verlegen. Die Endmasten können nicht nur als Ankerpunkte für einen Tragstrang am Anfangs- und Endpunkt eines Glasfaserkabels dienen, sondern auch als Stützen fungieren. Sie können das Tragseil mit Sackgassenbeschlägen, die die Zugbelastung der Spannweite aufrechterhalten, an Sackgassenstangen befestigen. Außerdem hat Fastcabling eine aktualisierte Version der Fiber Termination Box eingeführt, die sowohl Glasfaser- als auch Power-Management unterstützt, um gleichzeitig Strom und Daten an die IP-Kameras zu liefern. Eingekapselt in ein robustes Metallgehäuse (IP68-zertifiziert und schlagfest) ist es mit mehreren LC-Faseradaptern ausgestattet, um die Glasfaserkabel ordentlich zu ordnen. Eine abnehmbare Spleißkassette ist ebenfalls vorhanden, um verschmolzene Fasern aufzunehmen. Darüber hinaus ist die Ausgangsleistung vollständig handhabbar, um verschiedene Größen von Stromkabeln aufzunehmen.
Kann ich Glasfaser im selben Kabelkanal mit Strom verlegen?
Es ist bekannt, dass das Datenkabel nicht ratsam ist, dieselbe Leitung mit dem Stromkabel zu teilen, um unnötige Datenübertragungsstörungen zu vermeiden. Bei Glasfaserkabeln und Stromkabeln gibt es jedoch keine Interferenzprobleme, solange die Faser nicht metallisch bedeckt ist. Da Glasfaser Lichtwellen zur Datenübertragung verwendet, haben die elektromagnetischen Felder von Stromkabeln keinen Einfluss auf Signale innerhalb der Glasfaser. Aber es gibt noch eine andere Sorge, die Sie berücksichtigen müssen. Glasfaserkabel werden leicht beschädigt und sind nicht besonders hitzebeständig. Wenn sie also extremen Temperaturen ausgesetzt sind, lässt ihre Leistung nach. Es ist normal, dass die Stromkabel überhitzen, da Drähte keine perfekten Leiter sind. Wenn ein elektrischer Strom durch ein Stromkabel fließt, trifft er auf einen Gleichstromwiderstand, der Wärme erzeugt. Es ist möglich, dass ein Fehler an den Stromkabeln Ihre Glasfaser beschädigt. Andere Arten von Leitern (Stromkabel) könnten einige der Faserleiter sowie den Biegeradius für Faserkabel beschädigen. Ein weiteres Problem ist die Durchschlagsfestigkeit des Glasfaserkabels. Elektrische Hochspannungskabel können mehr oder weniger Ströme in den Mänteln herkömmlicher Glasfaserkabel induzieren und diese vorzeitig brechen lassen. Daher ist es vom Standpunkt der Installation und Wartung wahrscheinlich vorzuziehen, Glasfaser und Strom in verschiedenen Leitungen zu verteilen.
Wandeln Sie Lichtsignale mit einem Photovoltaik-Konverter in Strom um
Der Photovoltaik-Konverter ist ein High-End-Gerät, das verwendet wird, um Licht (Laser) in Elektrizität umzuwandeln, um Strom von Punkt A nach Punkt B zu liefern, ohne dass Leiter dazwischen liegen. Dadurch wird verhindert, dass Installateure separate Daten- und Strompfade zu jedem erforderlichen Standort führen. Nichtleitende Faserkabel (auf Basis von Glasfasern oder Kunststoffen) können dort verlegt werden, wo hohe elektrische Spannungen auftreten. Und während des normalen Betriebs wird das Laserlicht vollständig in der Faser eingeschlossen, und es besteht keine Gefahr für Personen in der Nähe. Und Sie können viele Probleme im herkömmlichen elektrischen System beseitigen, wie z. B. die Erdung in einer Meeresumgebung. Diese Lösung eliminiert die Möglichkeit von Explosionen und Lecks, und da sie immun gegen Blitzschlag, Feuchtigkeit und extreme Temperaturen ist, wird der Einsatz von Außenkameras auch unter widrigen Bedingungen sicherer. Es besteht keine Gefahr, dass Blitzeinschläge über das Kabel auf die angeschlossenen Kameras übertragen werden. Darüber hinaus können Interferenzen wie Übersprechen, EMI sowie elektrische und magnetische Felder ebenfalls erheblich reduziert werden.
Wie funktioniert der Photovoltaik-Stromrichter?
Die Grundkonfiguration des PoF-Systems umfasst drei Schlüsselkomponenten: Lichtquelle, Glasfaserkabel und Photovoltaik-Leistungswandler. Es ist in der Lage, einen entfernten Standort mit echtem isoliertem Strom zu versorgen, indem es Laserlicht am Leistungssender verwendet, und die Sendereinheit enthält zwei Hochleistungs-Laserdioden und einen Faserempfänger für die Signalrückkopplung. Auf der Empfängerseite verfügt die PoF-Empfängerkarte über mindestens einen Glasfaser-ST-Photovoltaik-Leistungswandler und einen Glasfaser-ST-Sender. Wenn das Licht durch ein Glasfaserkabel gesendet wird und zu den entfernten Geräten wandert, wandelt der photovoltaische Stromwandler/Empfänger den Laser wieder in Strom um, der so ist, wie es am entfernten Ort benötigt wird. Das Remote-Location-Gerät setzt Superkondensatoren ein, um sicherzustellen, dass die ferngespeisten Geräte wie die IP-Kameras mit einer gleichmäßigen und konstanten Spannung versorgt werden. Die PoF-Empfängerkarte sendet auch ein optisches Signal an die Leistungsübertragungseinheit zur Spannungsüberwachung im Falle eines Ausfalls der Glasfaserkontinuität. Und heutzutage ist es in der Lage, bei geringem Stromverbrauch bis zu 30 bis 60 Watt Leistung an die ferngesteuerten Kameras zu senden.
Wie installiere ich den Photovoltaik-Konverter?
Für die Installation benötigen Sie einen Glasfaserkabelpfad zwischen Sender und Empfänger und eine sofortige Stromquelle für die Stromversorgung des Senders. Der Sender zeigt einen Alarmzustand an, wenn der DC-Ausgang der Empfängerkarte ausgeschaltet ist. Wenn Probleme auftreten, überprüft es alle Kupfer- und Glasfaserverbindungen sowie Signal- und Spannungspegel. Sie müssen ein Glasfaserkabel an den Sender anschließen und das Gerät an die Stromversorgung anschließen. Und verbinden Sie den Sender mit einem Alarm, sodass Sie auch bei ausgeschaltetem Gerät sofort eine Benachrichtigung erhalten können. Setzen Sie dann die Empfängerkarte über die Kartenführungsschienen und den Halteclip in das Kartengehäuse ein. Für Anwendungen mit höherer Leistung oder Spannung wie PTZ-Kameras können die Empfängerkarten in Reihe oder parallel geschaltet werden, um die Energie zu erhöhen. Verbinden Sie als nächstes den Sender und den Empfänger mit der Glasfaserverbindung. Achten Sie darauf, dass das Glasfaserkabel direkt von der Sendereinheit an die Empfängerkarte angeschlossen werden muss, ohne Patches oder Spleiße dazwischen. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Sender nicht ausgeschaltet wird, bis das gesamte System eingerichtet ist. Schließen Sie dann die Stromversorgung an die PoF-Empfängerkarte an. Nach dem Aufladen liefert die Empfängerkarte eine Spannung an die angeschlossene Last, und selbst wenn die Verbindung zum Sender unterbrochen wird, kann sie noch 3 Minuten lang mit Strom versorgt werden.
