ПЕРЕДАЧА ВИДЕОСИГНАЛА ПО ВИТОЙ ПАРЕ

Рекомендации по выбору оборудования
февраль 2009 г.

А. Кисельков, Е. Кочетков

НПО «Защита информации»

Способ передачи видеосигнала по витой паре на дистанции 500…2000 м при сравнении с коаксиальным кабелем дает следующие преимущества:

• Передача по витой паре лучше защищает видеосигнал от внешних электромагнитных помех за счет перевивки проводов в паре. Эта особенность витой пары, а также использование симметричных передатчиков и приемников видеосигнала, позволяет обеспечить качество изображения, значительно менее зависимое от длины линии связи и внешней электромагнитной обстановки. Особенно успешно подавляются магнитные составляющие внешних полей в низкочастотной области спектра видеосигнала. Подробнее см. статью «Причины искажения видеоизображения».
• Применение экранированных витых пар с заземлением экрана позволяет существенно уменьшить влияние электрической составляющей внешнего электромагнитного поля.
• Использование витой пары позволяет по одному многопарному кабелю одновременно передавать разнотипные сигналы (видео, звук, телеметрию), причем количество передаваемых сигналов по одному кабелю ограничивается только количеством витых пар в кабеле.
• Способ передачи изображения по витой паре позволяет существенно снизить финансовые расходы при оборудовании объектов системами видеонаблюдения. Чем протяженнее линии связи и больше количество видеокамер в системе наблюдения, тем выше экономия.

К сожалению, способ передачи по витой паре имеет не только достоинства, но и ограничения:

• Значительные частотные  потери и фазовые искажения в спектре передаваемого видеосигнала. Например, при передаче на расстояние 2 км сигнал частотой 4 МГц ослабляется на 80-120 дБ в зависимости от используемой марки витой пары. Компенсация таких потерь приводит к значительному усложнению и удорожанию как передатчиков, так и приемников.
• Использование многопарных кабелей при передаче видеосигнала на дистанции 1-2 км приводит к сращиванию отдельных кусков кабеля. Для сохранения постоянного волнового сопротивления при разводке линии связи потребуются кабели с близкими параметрами (сечением проводников, диаметром изоляции, направлением и шагом завивки пар).

Передача видеосигнала на дистанции 1…2 км накладывает следующие основные требования на применяемую витую пару:

• Вне помещения и на промышленных объектах необходимо использовать только экранированную витую пару с обязательным заземлением экрана. Подробнее см. статью «Основные причины выхода из строя систем видеонаблюдения».
• Для уменьшения затухания видеосигнала на дистанциях 1…2 км проводники витой пары должны быть из меди ø0,4…0,5 мм. Кабели витой пары с омеднёнными стальными проводниками (например, «полевой кабель» П-274М) лучше не применять из-за потерь более 80 дБ/км в верхней области спектра видеосигнала. Использование витой пары с большим затуханием в области высоких частот приводит к искажениям видеоизображения в виде потери четкости, цвета, искажения по строкам.
• Волновое сопротивление витой пары может составлять величину в пределах 100-150 Ом. Несогласованное волновое сопротивление на большой дистанции приводит к повторам изображения.

Выпускаемая НПО «Защита информации» аппаратура рассчитана на применение распространенного отечественного телефонного кабеля ТППЭП. При некотором уменьшении (до 30%) максимальной дистанции линии связи можно использовать экранированные кабели структурированных систем связи (компьютерную витую пару) марок КВП, НВП и др. Следует также отметить, что телефонный кабель ТППЭП имеет значительно более прочную конструкцию, чем компьютерный и изначально предназначен для внешней прокладки. Ориентировочные электрические параметры некоторых распространенных типов кабелей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Неэкранированные витые пары допускается использовать в качестве линий связи только при отсутствии сильных внешних электромагнитных полей и на короткие дистанции.

При использовании импортных кабелей витой пары UTP, FTP, STP и т.д. следует обращать внимание на маркировку AWG диаметра проводников и процентное содержание меди в проводниках кабеля. Удельное сопротивление медных проводников в импортных кабелях с маркировкой AWG приведено в табл. 2.

Таблица 2

НПО «Защита информации» производит несколько типов приборов передачи видеосигнала по витой паре. Приведем условную классификацию аппаратуры по ее основному назначению:

1. Передатчики
2. Приёмники
3. Приёмопередатчики
4. Грозозащита
5. Прочее оборудование

1. Передатчики видеосигнала по витой паре

Более подробно конструкция передатчиков описана в статье «Особенности передатчиков видеоизображения по витой паре». Передатчики можно условно разделить на следующие группы:

1.1. Герметизированные видеопередатчики Si-112T; Si-113T; Si-115T; Si-174T

Предназначены для совместной работы с малогабаритными уличными видеокамерами (типа МВК-16, МВК-18 и их аналогами).

Передатчики данной группы имеют следующие характерные особенности:

• формируют питание видеокамеры 12 В/0,2 А;
• обеспечивают гальваническую развязку в цепи видеосигнала и питания;
• обеспечивают многоступенчатую защиту видеокамеры от перенапряжений и грозовых разрядов по цепям питания и передачи видеоизображения;
• могут эксплуатироваться вне помещения при температуре от -40°С до +40°С;
• имеют герметизированный корпус с уровнем защиты IP65.

Одноканальные передатчики Si-112T; Si-113T; Si-115T отличаются между собой дистанцией передаваемого изображения (см. табл. 3).
Четырехканальный передатчик Si-174T имеет аналогичные технические характеристики прибору Si-115T.

Особенности прибора Si-174T:

• 4 независимых канала передачи видеосигнала на дистанцию до 1000 м;
• 4 независимых источника питания видеокамер с напряжением 12/14 В. Расстояние между видеокамерой и передатчиком Si-174T может составлять величину до 300 м.

Таблица 3

Примечания:

1. Все передатчики, кроме Si-170M/F, имеют гальваническую развязку (видеотрансформатор) по цепи передачи видеосигнала.
2. Все передатчики, кроме Si-116T, Si-116TB, Si-170M/F, имеют защиту видеокамер от перенапряжений, грозовых разрядов, импульсивных наводок и помех по цепям электропитания и линии передачи видеосигнала с отдельной клеммой заземления.
3. Передатчики Si-116T, Si-116 TB, Si-170M/F имеют схему ограничения дифференциальных помех, наведенных на линию передачи видеосигнала.
4. Модули термокожуха Si-161A, Si-161i, Si-162, Si-162i, Si-163i управляют термонагревателем кожуха.
5. Модуль термокожуха Si-161i осуществляет предварительный прогрев видеокамеры при низкой температуре окружающей среды до подачи на нее напряжения питания (безаварийное включение видеокамеры).
6. Передатчики Si-112T, Si-113T, Si-161A, Si-161i активные, с предварительной коррекцией АЧХ. Si-112T предназначен для работы на дистанции не менее 1000 м и не более 2000 м (для кабеля ТПП0,5). Si-113T, Si-161A, Si-161i предназначены для работы на дистанции не менее 300 м и не более 1500 м.
7. Дистанции передачи видеоизображения для приемников других производителей могут отличаться от значений, указанных в таблице.

1.2. Модули термокожуха видеокамеры Si-161А, Si-161i, Si-162, Si-162i, Si-163i

Предназначены для работы со стандартными видеокамерами в составе термокожухов типа SVS26, SVS32 или аналогичных.

Передатчики Si-161А и Si-162 имеют следующие особенности:

• формируют питание видеокамеры 12 В/0,3 А;
• управляют термонагревателем кожуха;
• обеспечивают многоступенчатую защиту видеокамеры от перенапряжений и грозовых разрядов по цепям питания и передачи видеоизображения;
• обеспечивают гальваническую развязку в цепи видеосигнала;
• монтаж без пайки на штатные места в термокожухе.

Модули Si-161А и Si-162 отличаются между собой дистанцией передаваемого изображения (см. табл. 3).
Модуль Si-162i отличается от модуля Si-162 увеличенным  током питания видеокамеры 0,62 А ном/0,8 А макс.

Модуль Si-161i имеет аналогичные технические характеристики и дополнительные функциональные возможности:

• предварительный прогрев видеокамеры после включения электросети при отрицательных температурах;
• формирование питания видеокамеры 12 В при токе до 0,8 А.

Модуль Si-163i имеет аналогичные технические характеристики и дополнительные функциональные возможности:

• диапазон питающих напряжений модуля (100-240) В, (47-400) Гц;
• формирование питания видеокамеры 12 В при токе до 0,7 А.

Свободный объём для видеокамеры в стандартном термокожухе можно определить по следующей методике.
Основной параметр (длина средней части корпуса) термокожуха как отечественного «SVS», так и зарубежного «ULTRAK», «COMPUTAR» производства указан производителем в названии серии кожуха. Например: кожух «SVS» серии 260 имеет длину L₁ средней части корпуса 260 мм; кожух «ULTRAK» серии 300 имеет длину L₁=300 мм (см. рис.1). SVS выпускает кожуха 260 и 320 серий. «ULTRAK» выпускает кожуха 220,260,300 и 320 серий.

Модуль термокожуха устанавливается на штатные места крепления кожуха, которые находятся на расстоянии L₂=20 мм от крышки корпуса с гермовыводами (см. рис. 2). Различные типы модулей термокожуха имеют разный габаритный размер между центром крепления и краем модулей L₃, который приводится в паспорте на модули и составляет для Si-161A - 50 мм, для Si-161i – 70 мм, для Si-162 – 50 мм., для Si-163i – 70 мм.
Максимальная длина L₄ разъёма BNC вместе с частью кабеля подключения модуля к видеокамере не более 45мм. Таким образом, «свободная» длина L₅ для видеокамеры с объективом определяется по формуле:
L₅= L₁- L₂ - L₃- L₄ (мм),
где    L₁ – длина средней части корпуса термокожуха, соответствует названию серии;
L₂=20 мм;
L₃ – установочный габаритный размер модуля термокожуха;
L₄ = 45 мм;
или:
L₅=L₁-115 (мм) для модуля Si-161A;
L₅=L₁-135 (мм) для модуля Si-161i;
L₅=L₁-115 (мм) для модуля Si-162;
L₅=L₁-115 (мм) для модуля Si-162i;
L₅=L₁-135 (мм) для модуля Si-163i.
Максимальная ширина корпуса видеокамеры может составлять 70 мм, а высота 65 мм.

1.3. Малогабаритные видеопередатчики Si-116T, Si-116TВ

Передатчик Si-116T монтируется непосредственно на любую стандартную видеокамеру с помощью BNC-разъёма. Обеспечивает гальваническую развязку и простейшую защиту видеокамеры от импульсных помех («искрозащиту»). Не требует электропитания (пассивный). Параметры приведены в табл. 3. Передатчик Si-116TB подключается к видеокамере с помощью клеммной колодки, остальные характеристики – аналогичные.

1.4. Передатчики Si-162B, Si-162Bi, Si-163Bi

Передатчики конструктивно выполнены в виде плат, аналогично Si-162, Si-162i.

Функциональные отличия:

• подключение к видеокамере осуществляется с помощью клеммных колодок;
• отсутствуют цепи управления нагревателем термокожуха.

2. Приёмники видеосигнала по витой паре

НПО «Защита информации» выпускает три приемника по витой паре Si-116RM/F, Si-118R и Si-192. Приёмники отличаются между собой количеством каналов, регулировкой параметров и цепями грозозащиты. Дистанция передачи изображения по кабелю витой пары определяется типом используемого передатчика и параметрами кабеля (см. табл. 3).

2.1. Одноканальный приемник Si-116RM

Отличается:

• миниатюрной конструкцией, позволяющей устанавливать его непосредственно на видеооборудование (квадратор, регистратор и т.  д.);
• плавной регулировкой контрастности и четкости изображения;
• питанием от нестабилизированного источника 11-18 В.

Модификация приемника Si-116RF предназначена для монтажа в разрыв кабельной линии связи.

Габаритно-установочные размеры приборов
Si-105M/F, Si-106M/F, Si-116RM/F, Si-130M/F, Si-133M/F, Si-140M/F, Si-170M/F, Si-171M/F

2.2. Четырехканальный приемник Si-118R имеет следующие особенности:

• ступенчатую регулировку на 3 положения контрастности и четкости изображения в каждом канале;
• питается от электросети 220 В/50 Гц.

Приемники Si-116RM/F и Si-118R имеют на входе и выходе простые схемы «искрозащиты».

2.3. Двенадцатиканальный приемник Si-192 имеет:

• эффективную многоступенчатую схему защиты от перенапряжений, грозовых разрядов по электросети, входным и выходным цепям;
• ступенчатые регуляторы на 10 положений контрастности и четкости изображения в каждом канале;
• конструкцию 19".

3. Приёмопередатчики видеоизображения по витой паре Si-170M/F

Приборы предназначены для использования в системах видеонаблюдения как в качестве приемника, так и в качестве передатчика по неэкранированным парам проводов (типа UTP) в жилых домах и офисных зданиях.

Особенности:

• не требуют питающего напряжения;
• обеспечивают передачу изображения с разрешением 500 ТВЛ;
• устанавливаются непосредственно на оборудование или в разрыв линии связи.

Остальные параметры и дистанции передачи изображения приведены в табл. 3.

4. Приборы грозозащиты видеооборудования

Выше отмечалось, что все передатчики видеоизображения по витой паре, предназначенные для эксплуатации вне помещения или на промышленных объектах, оборудованы всеми необходимыми цепями защиты как по электросети, так и линиям связи с приёмниками и видеокамерами. Из приёмников видеоизображения наиболее эффективную защиту имеет Si-192. Для остального оборудования НПО «Защита информации» выпускает следующие приборы грозозащиты по витой паре:

• Si-145. Прибор обеспечивает защиту видеокамеры по электросети 220 В/50 Гц (модификация   24 В или 12 В), по видеосигналу и по телеметрии.
• Si-146. Прибор обеспечивает защиту оборудования по цепям видеосигнала в четырех каналах.
• Si-147. Прибор обеспечивает защиту оборудования по цепям видеосигнала и телеметрии в двух каналах.

5. Прочее оборудование передачи изображения по кабелю витой пары

5.1. Приёмопередатчик Si-171M/F

Предназначен для приема и передачи как видеосигнала, так и питающего видеокамеру напряжения по неэкранированным компьютерным витым парам проводов на расстояние до 200 м.

Особенности прибора:

• Простая установка. Витая пара подключается к приемопередатчику через компьютерный разъем RJ 45. Приборы монтируются или непосредственно на BNC разъемы видеооборудования или подключаются через кабель.
• Ток потребления подключаемых видеокамер до 300 мА.
• Для подключения одной видеокамеры используется 2-х парный или 4-х парный кабель UTP.

5.2. 8-ми канальный видеоприёмник Si-195

Прибор используется в многоканальных системах видеонаблюдения  и предназначен для обеспечения питанием 8-ми видеокамер и приема видеосигнала от них по неэкранированным витым парам проводов на дистанции до 200 м. Предназначен для обеспечения питанием 8-ми видеокамер и приема видеосигнала от них по неэкранированным витым парам проводов на дистанции до 200 м.

Область применения:

• Магазины
• Склады
• Офисные здания
• Жилые дома

Особенности прибора:

• Простая установка. Компьютерная неэкранированная витая пара (КВП, UTP) подключается к прибору через стандартные разъёмы RJ-45.
• В качестве передатчиков видеоизображения применяются приборы   Si-171M/F.
• Обеспечивается передача изображения и питания на дистанцию до 200 м при суммарном затухании видеосигнала менее 3 дБ и разрешении передаваемого изображения  500 ТВЛ.
• Используется  2-х парный или 4-х парный соединительный кабель марок КВП2 (UTP2), КВП4 (UTP4).
• Ток потребления подключаемых видеокамер до 200 мА.
• Плавная регулировка  напряжения  питания каждой видеокамеры от 12 В до 14 В. Пульсации по цепям  питания  менее 10 мВ.
• Габаритные размеры 2U.
• Защита от воздействия импульсных  помех по электросети ~220 В/50 Гц и по цепям питания видеокамер.
• Защита от перегрузки в каждом канале. Индикация перегрузки.
• Термозащита прибора

5.3. Приёмник видеоизображения Si-121RTP

Приемник предназначен для работы с видеокамерой  МВК-18КС и ее модификациями. Может эксплуатироваться со стандартной видеокамерой в комплекте с передатчиком Si-122T.

Приемник имеет герметизированную конструкцию с уровнем защиты IP65.

Особенности приёмника:

• Передача видеоизображения от видеокамеры и напряжения питания  к видеокамере производится по одной витой паре проводов на расстояние до 600 м.
• Приёмник имеет многоступенчатую защиту от перенапряжений, импульсных помех, грозовых разрядов по цепи питания электросети и линии связи с МВК-18КС.
• Приёмник имеет защиту от КЗ в линии связи с видеокамерой и защиту от перегрева.

5.4. Многофункциональный приемопередатчик Si-122

Прибор предназначен для установки вне помещения, имеет герметизированную конструкцию IP65, температурный диапазон от -40°С до +40°С и эффективную схему грозозащиты по всем цепям. Прибор эксплуатируется со специализированной видеокамерой МВК-18КС или со стандартной видеокамерой и передатчиком Si-122T.

Особенности прибора:

• Передача видеосигнала от МВК к прибору Si-122 может осуществляться как по одной витой паре, так и по одному стандартному коаксиальному кабелю на расстояние до 1200 м. Передача электропитания от прибора к МВК происходит по той же витой паре (или коаксиальному кабелю), что и видеосигнал.
• Передача видеосигнала от прибора Si-122 к приёмному оборудованию осуществляется по витой паре или коаксиальному кабелю на расстояние до 1200 м.

5.5. 8-ми канальный приёмник видеоизображения Si-189

Предназначен для приёма видеосигнала и передачи по одним и тем же парам проводов на расстояние до 600 м. Прибор имеет 8 независимых каналов и используется в многоканальных системах видеонаблюдения со специализированными видеокамерами МВК-18КС или со стандартными видеокамерами и передатчиками Si-122Т.
Конструктивно приемник предназначен для установки в стандартную 19" стойку, но может монтироваться и автономно, например на стену. Высота корпуса приёмника 2U.

Особенности прибора:

• Независимая регулировка контрастности (чёткости) в каждом канале прибора.
• Защита от воздействия импульсных помех по электросети и линиям связи с видеокамерами.
• Защита от КЗ в каждом канале.
• Термозащита в каждом канале.

В заключение

При проектировании и монтаже системы видеонаблюдения:

Рекомендуется

• выбирать передатчик видеоизображения исходя из середины диапазона перекрываемого передатчиками. Так для кабеля ТППЭПх0,5 и дистанции 1500 м оптимальнее использовать передатчик Si-112Т, для дистанции 1000 м – Si-113Т или аналогичный (см. табл. 3), а для дистанции 500 м – Si-115Т или аналогичный;
• при монтаже стандартной видеокамеры в термокожух – изолировать корпус камеры от корпуса кожуха. Изолировать экран кабеля передачи видеоизображения от корпуса кожуха и цепей заземления кожуха;
• при кроссировании кабелей в монтажных коробках следует соединять между собой экраны всех кабелей;
• заземлять экран кабеля витой пары со стороны приёмника. Заземлять неиспользуемые витые пары;
• при использовании аппаратуры в условиях воздействия внешних электромагнитных полей большой энергии применять дополнительные защитные средства и мероприятия (внешнее экранирование, фильтрацию электропитания и т. д.);

Не рекомендуется

• применять соединительные кабели с сомнительными характеристиками (стальные, омедненные, с неизвестными параметрами и т. д.);
• для трансляции видеосигналов во встречном направлении использовать один кабель;
• применять разнородные по характеристикам кабели на одной трассе;
• для увеличения дистанции передачи видеосигнала осуществлять каскадирование передатчиков с гальванической развязкой и приемников.