Каким должен быть идеальный уличный PoE-коммутатор?

Что сегодня может предложить рынок сетевого оборудования для построения сетей уличного видеонаблюдения? Какое решение лучше удовлетворит данную потребность — термошкаф или уличный коммутатор? Это только малая часть вопросов, которые возникают у заказчиков и интеграторов при решении задач организации уличного видеонаблюдения на крупных (и не только) объектах.

С каждым годом повышается планка требований к безопасности крупных инфраструктурных объектов (железные дороги, аэропорты, стадионы, скоростные магистрали, морские и речные порты, предприятия промышленности и т.д.).

Это находит отражение не только в ТЗ конкретных заказчиков систем видеонаблюдения, но и закрепляется на государственном уровне, в ряде постановлений Правительства РФ (к примеру, о транспортной и туристической безопасности).

Растут требования к системам видеонаблюдения объектов критической инфраструктуры, это высокая четкость камер, надежность, устойчивость к отказам, наличие интеллектуальных функций, различные классы защиты в зависимости от условий эксплуатации.

Заказчику нужно готовое и надежное решение, максимально отвечающее всем предъявляемым требованиям. Ключевым фактором выбора конкретной модели оборудования становится не столько его стоимость, сколько техническая возможность решать поставленные задачи.

Какой он, идеальный коммутатор? Чтобы ответить на этот вопрос, постараемся определить важнейшие характеристики, которыми коммутатор должен обладать.

Материал корпуса

Самое главное заключается в слове "уличный". Уличный коммутатор обязательно должен иметь корпус, который будет устойчив к осадкам, солнечному воздействию, температурным перепадам. Соответственно, класс защиты уличного коммутатора должен быть не менее IP66.

Сразу возникает вопрос: из какого материала он должен быть — металла или пластика? У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Поэтому выбор варианта исполнения прежде всего зависит от требований конкретного проекта организации видеонаблюдения. Интегратор должен решить, что для него важнее в каждом конкретном случае.

Например, металл в отличие от пластика по умолчанию более вандалоустойчив, но, с другой стороны, потенциально подвержен коррозии. Особенно это критично на объектах морской и речной инфраструктуры.

Поэтому при организации видеонаблюдения в порту оптимально выбрать корпус из качественного технополимера или армированного поликарбоната с высокой степенью защиты — IK10. Сегодняшние технологии позволяют производить корпуса из таких материалов, которым не страшны ни низкие, ни высокие температуры, ни их перепады, ни УФ-лучи и любые сезонные осадки. При этом вопрос с риском коррозии корпуса будет закрыт раз и навсегда.

Защита от перенапряжений

Кроме самого корпуса, температурному воздействию подвергается элементная база, на которой построены уличный коммутатор и его источник питания. Задача обеспечения надежной работы в неблагоприятной среде решается двумя способами:

1. использованием при проектировании коммутатора только индустриальной элементной базы с расширенным температурным диапазоном;
2. с помощью систем локального подогрева и охлаждения АКБ (в случае, если они входят в состав коммутатора).

Летом к осадкам и перепаду температур добавляются грозы. Как гласит статистика:

• во время сильной грозы в умеренных широтах России за один час отмечается до 500 молний;
• сила тока в разряде молнии достигает 10—500 тыс. ампер, а напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт;
• в центральных регионах России грозовая интенсивность составляет 50 часов в год, при этом молния воздействует на 1 кв. км местности два раза в год, а для южных регионов на 1 кв. км — пять раз в год.

Исходя из этих данных, для создания идеального уличного коммутатора обязательно требуется применить комплекс мер по надежной защите от импульсных перенапряжений уличного коммутатора, всех его портов и источника питания.

Поддержка РоЕ

Как известно, на сегодняшний день существует три стандарта РоЕ:

• IEEE 802.3af;
• IEEE 802.3at;
• IEEE 802.3bt.

Все они позволяют использовать для передачи питания совместно с передаваемыми данными две или четыре витых пары. Новый стандарт IEEE 802.3bt (принят 27 сентября 2017 г.) обеспечивает повышение мощности запитываемого устройства почти в шесть раз по сравнению с исходным стандартом PoE и почти в три раза по сравнению с PoE+. Это открывает новые возможности применения питания по Ethernet, в том числе и в системах IP-видеонаблюдения.

Таблица. Значения мощности по стандартам

Из таблицы мы видим, что стандартом также определяется максимальная мощность, доступная питаемому устройству. Так, при напряжении 48 В она составляет 15,4 Вт, а с учетом активных потерь в кабеле при максимальной длине линии Ethernet остается 12,95 Вт.

Значит, идеальный коммутатор должен поддерживать все существующие на сегодня стандарты PoE и такие источники питания, которые обеспечат бюджет по PoE, исходя из максимальной мощности питаемого устройства и количества портов.

Выбор в пользу оптики на крупных объектах

Сложности в реализации уличных систем видеонаблюдения сопряжены не только с климатическими условиями, но зачастую и с масштабами объектов. К примеру, протяженность периметра аэропорта может достигать нескольких километров. На большинстве серьезных предприятий, кроме защиты периметра, также стоит задача оснащения системами видеонаблюдения и объектов внутри периметра.

Логично, что при построении сетей на подобных объектах будет использоваться ВОЛС. Вот несколько преимуществ оптики:

1. Высокая пропускная способность.
2. Высокая надежность и помехоустойчивость системы. Волокно, будучи диэлектрическим проводником, нечувствительно к электромагнитным излучениям, не боится окисления и влаги.
3. Пожарная безопасность (пожароустойчивость). В отличие от других систем связи, ВОЛС может использоваться безо всяких ограничений на предприятиях повышенной опасности, в частности на нефтехимических производствах, благодаря отсутствию искрообразования.
4. Экономичность. Несмотря на то что создание оптических систем в силу своей сложности дороже, чем традиционных СКС, в общем итоге их владелец получает реальную экономическую выгоду. Оптическое волокно, которое изготавливается из кварца, стоит примерно в два раза дешевле медного кабеля, дополнительно при строительстве обширных систем можно сэкономить на усилителях. Если при использовании медной пары ретрансляторы нужно ставить через каждые несколько километров, то в ВОЛС это расстояние составляет не менее 100 км. При этом скорость, надежность и долговечность традиционных СКС значительно уступают оптике.
5. Срок службы волоконно-оптических линий — 25 лет.
6. Если сравнивать медный и оптический кабель, то при одной и той же пропускной способности второй будет весить примерно в четыре раза меньше, а его объем даже при использовании защитных оболочек будет в несколько раз меньше, чем у медного.
7. Перспективы. Использование волоконно-оптических линий связи позволяет легко наращивать вычислительные возможности локальных сетей благодаря установке более быстродействующего активного оборудования, причем без замены коммуникаций.

Из задач, стоящих при построении систем видеонаблюдения масштабных объектов, делаем вывод, что идеальный уличный коммутатор должен:

• иметь SFP-слоты в необходимом количестве для построения любых топологий сети;
• иметь возможность разварки оптики непосредственно в корпусе коммутатора (без использования дополнительных внешних кроссов);
• быть управляемым и поддерживать протоколы, позволяющие строить отказоустойчивые сети.

Обеспечение отказоустойчивости

Объекты критической инфраструктуры требуют от систем видеонаблюдения высокой стойкости к отказам. Напомню, отказоустойчивой является система, которая может сохранять свою работоспособность при отказе одного или нескольких компонентов и не имеет единой точки отказа, то есть такой точки, неработоспособность которой приводит к отказу системы в целом.

Таким образом, определив точки отказа (это сам коммутатор, линия электропитания и источник питания, встроенный в коммутатор), заключаем, что идеальный коммутатор может быть отказоустойчивым при наличии встроенного ИБП и дублированного источника питания. При обрыве питающей линии или скачка напряжения коммутатор перейдет на встроенный ИБП, а при отказе источника питания запитается от его дублера.

СПЕЦПРОЕКТ IP-премьеры

IP-камеры видеонаблюдения иногда зависают по разным причинам, следовательно идеальный коммутатор должен уметь перезагружать их. Необходимо иметь и ПО для мониторинга сети. Если его нет, то все принятые технические меры лишь отдалят отказ системы.

Термошкаф или уличный коммутатор?

И, наверное, остался самый важный вопрос: термошкаф или уличный коммутатор? Попробуем разобраться, выделив плюсы и минусы этих решений.

Преимущество термошкафа в его размере: он позволяет конфигурировать оборудование исходя из задач. Как говорится, любой каприз за ваши деньги. Но в этом и минус: такое решение не может быть серийным, а значит при запросе на несколько десятков таких шкафов срок их изготовления может измеряться месяцами. Внутренняя "солянка", как правило, состоит из оборудования разных вендоров, и держать его на складе весьма проблематично. Сложно спрогнозировать спрос на конкретное оборудование, а поставщики точно не будут замораживать его на своих складах без конкретных цифр и точных дат.

Уличный коммутационный термошкаф

Уличные коммутаторы, выпускаемые серийно, всегда в наличии на складах производителя, дилеров и партнеров. Это может быть сильным аргументом при выборе оборудования заказчиком на крупные объекты, где потребность в уличных коммутаторах исчисляется в 30 и более штук, а порой в 100 или 1000. И чем крупнее проектируемый объект, тем весомее аргумент крупносерийного выпуска применяемого оборудования.

Семь признаков идеального уличного PoE-коммутатора

Резюмируя, еще раз перечислим свойства идеального коммутатора:

1. Класс защиты IP66 и температурный режим работы от -60 до +75 °С.
2. Встроенная грозозащита по питанию и по всем PoE-портам.
3. Поддержка всех PoE-стандартов, необходимый бюджет PoE, соответствующий количеству портов и максимальной мощности питающего устройства.
4. Встроенный оптический кросс, SFP-слоты в необходимом количестве для построения любых топологий сети, управляемость, поддержка протоколов для построения отказоустойчивых сетей.
5. Резервирование по питанию, встроенный ИБП.
6. Дополнительные функции — перезагрузка камер, тестирование, мониторинг.
7. Серийное производство.

Остается только объединить все перечисленные свойства в готовое решение, именуемое "идеальный уличный PoE-коммутатор".

P.S. Конечно же, всегда найдется часть вновь возникающих или просто еще не учтенных нами потребностей, свойств или задач, связанных с особенностями объекта или желаниями заказчика. Они появляются вместе с развитием индустрии видеонаблюдения под влиянием новых технологий, факторов экономического и даже политического характера.

Идеал, увы, недостижим. Но в наших силах максимально к нему приблизиться.