Использование IP-камер с PoE-коммутаторами ZyXEL

Приведите пример использования IP-камер в локальной сети, используя PoE-коммутаторы ZyXEL


Эта статья содержит рекомендации о том, как использовать IP-камеры в локальной сети, используя PoE-коммутаторы ZyXEL.

Также из статьи вы узнаете о том, как настроить коммутаторы и устранить возможные проблемы.

Мы будем предполагать, что сервис с применением IP-камер развертывается для малых и средних предприятий, и использует одноадресную (unicast) рассылку трафика, вместо многоадресной (multicast). Взаимодействие между IP-камерой и сервером будет строго в том же домене 2-го уровня и не будет маршрутизироваться другими шлюзами.

 
Реализация PoE в коммутаторах ZyXEL
 
При использовании PoE в сети, нужно учитывать следующие характеристики:
  • Поддерживаемый стандарт PoE питающего устройства (PSE; power sourcing equipment; источник питания) и класс питаемого устройства (PD; powered device; запитываемое устройство);
  • Бюджет мощности;
  • Тип и длина кабеля Ethernet.

Названия моделей коммутаторов ZyXEL, которые заканчиваются на символы "Р" или "HP", указывают на то, что это коммутаторы с поддержкой технологии PoE.
Символ "Р" в названии модели означает поддержку только стандарта 802.3af. Стандарт IEEE 802.3af определяет полномочия питаемых устройств класса 0, 1, 2 и 3. Максимальная потребляемая мощность этих устройств не должна превышать 15 Вт.
Модель c cимволом "HP" указывает на поддержку стандарта 802.3at. Эти модели могут запитывать устройства класса 0, 1, 2, 3 и 4.
 
Ниже приведены типы классов PoE и соответствующих им диапазонов мощности:

 

Class

Current Range (mA)

Power Range (W)

Allocated Power by Class

0

0-4

0.44-12.94

15.4

1

9-12

0.44-3.84

4

2

17-20

3.84-6.49

7

3

26-30

6.49-12.95

15.4

4

36-44

12.95-25.50

30

 

Питающее устройство (PSE) не может обеспечить неограниченное количество энергии для подключения к нему запитываемых устройств (PD). PSE имеет определенное максимальное количество энергии, которое оно может распространять на всех своих портах. Это называется общая потребляемая мощность или бюджет мощности. Бюджет мощности отличается для разных моделей PoE-коммутаторов. Обязательно обращайтесь к спецификации (datasheet) PoE-коммутаторов. Каждое питаемое устройство (PD) будет требовать и потреблять какую-то часть бюджета мощности коммутатора. Когда не будет хватать мощности, PoE-коммутатор начнет выполнять приоритезацию портов и определять какое PD должен оставаться с включенным питанием, а какое будет отключено.
PoE-коммутаторы ZyXEL име.т два режима работы PoE: Classification (режим классификации) и Consumption (режим потребления).
Эти два режима имеют разный алгоритм управления питанием. В этой статье мы далее рассмотрим более подробно эти режимы.
 
Кабель Ethernet также является важной характеристикой при реализации PoE. Использование прямого или перекрещенного кабеля не должно влиять на распределение PoE. Все современные устройства поддерживают передачу электричества по сигнальным проводам (контактам) — 1, 2, 3 и 6. Кабель Ethernet не должен превышать длину в 100 метров. Это максимальная длина для обеспечения надежной передачи данных.
 
Современные IP-камеры имеют различные функции для реализации конкретных задач.
Самый важный параметр для PoE-коммутатора — сколько мощности IP-камера будет потреблять. Вот некоторые особенности, которые следует учитывать:
PTZ (Pan-Tilt-Zoom): Эта функция позволяет использовать камеру вертикально или горизонтально. Эта функция также позволяет вашей камере использовать зуммирование для настройки фокуса. Что поможет оптимально настроить видимую область системы наблюдения.
IR (Infrared): Эта функция также называется night-vision (функция ночного видения). Камера позволяет выполнять запись видео в полной темноте или  условиях недостаточной освещенности. Как правило, это достигается использованием инфракрасного диапазона электромагнитного излучения.
HD (High Definition): Камеры высокой четкости — это как правило камера, которая может обеспечить качество видео более 1 мегапикселя. Сегодня большинство IP-камер могут обеспечить разрешение по крайней мере 1 мегапиксель. При необходимости обратитесь к спецификации IP-камеры и найдите показатель её максимального разрешения.
Motion Sensor: Датчик движения — позволяет IP-камере использовать автоматический фокус на движущемся объекте в кадре. Эта функция подходит для наблюдения за дорогой или шоссе.
Audio: Эта функция позволяет вашей IP-камере не только записывать поток видео-трафика, но записывать и аудио-трафик. Ваша IP-камера должна иметь микрофон, прикрепленный или встроенный.
Heater/Fan: Этот дополнительная функция IP-камеры позволяет сохранять работоспособность в экстремальных погодных условиях. Но, обращаем ваше внимание, что активный нагреватель или вентилятор будет способствовать увеличению энергопотребления камеры.
 
PoE-инжекторы
 
PoE-инжекторы, в отличие от PoE-коммутаторов, имеют только один порт, зарезервированный для подачи PoE. Один конец инжектора PoE используется только для данных, в то время как другой конец для передачи данных и питания. PoE-инжектор сам должен быть подключен к электрической розетке.
 
Вот два обстоятельства, когда PoE-инжектор предпочтительнее PoE-коммутатора:
 
1. Когда PoE-коммутатор больше не имеет достаточной мощности, оставшейся на подключение новых PD. Установка PoE-инжектора будет более выгодным, чем установка другого PoE-коммутатора.
 
2. Когда недостаточно длины Ethernet-кабеля от PoE-коммутатора до питаемого устройства (PD). Кроме того, доступ к кабелям Ethernet бывает иногда затруднен и замена кабеля в таком здании становится крайне неудобной. В этом случае вы можете установить PoE-инжектор между PoE-коммутатором и PD. Тем не менее, обращаем ваше внимание, что PoE-инжектор не выступает в качестве ретранслятора сигнала. Таким образом, общая длина кабеля Ethernet от PoE-коммутатора до PD не должна превышать 100 метров.
 
Статус PoE в веб-интерфейсе коммутатора
 
Посмотреть статус PoE через веб-интерфейс коммутатора можно на странице Basic Setting > PoE Setup > PoE Status.
Она содержит информацию о статусе и параметрах PoE вашего коммутатора и PD. Вы можете использовать эту страницу для определения остаточной мощности вашего PoE-коммутатора и для определения энергии, которую потребляет каждый PD на текущий момент времени.
 
PoE Mode: Это текущий режим работы PoE вашего коммутатора.
Total Power (W): Это общая максимальная мощность в ваттах, которую может обеспечить коммутатор на всех портах.
Consuming Power (W): Это общая мощность в ваттах, которую коммутатор в текущий момент времени использует на всех своих портах.
Allocated Power (W): Это общая максимальная мощность в ваттах, которую администратор настроил на всех портах коммутатора. Это относится только к режиму потребления (Consumption).
Remaining Power (W): Это оставшаяся общая мощность, в ваттах, которую коммутатор имеет в наличии. Этот показатель рассчитывается как Total Power минус Consuming Power.
State: Статус, указывает, был ли включен порт для PoE или нет.
Class: Указывает PoE-класс, к которому принадлежит PD (питаемое устройство). Может быть класс 0, 1, 2, 3 или 4.
PD Priority: Показывает настроенный приоритет PoE для данного порта. Может быть указан низкий (Low), высокий (High) или критический (Critical) приоритет.
Consuming Power (mW): Показывает, сколько мощности, в милливаттах, на конкретном порту потребляет устройство (PD) в режиме реального времени.
Max Power (mW): Показывает максимальную мощность, в милливаттах, установленную для данного порта. Это относится только к режиму потребления (Consumption).
Max Current (mA): Показывает, какая сила тока, в миллиамперах, подается на порт.
 
Страница PoE Setup доступна в меню Basic Setting > PoE Setup > PoE Setup.
 
PoE Mode: Выбор режима работы PoE — Classification или Consumption. Более подробное описание этих режимов вы найдете ниже.
PD: Означает, был ли сконфигурирован порт для использования питания PoE или нет. Это важный параметр, чтобы избежать несанкционированного подключения PD к коммутатору.
PD Priority: Показывает приоритет порта. При превышении мощности бюджета PoE, порт с наименьшим приоритетом будет отключен в первую очередь. Если приоритеты одинаковые, коммутатор будет отключать порт с большим номером.
Power-Up: Решение ZyXEL для питания устройств PD. Каждый режим использует различные критерии для подачи питания. Если по умолчанию опция не включена для вашего PD, попробуйте изменить её в следующем порядке: 802.3at > 802.3af > Legacy > Pre-802.3at.
802.3af: Порт использует стандарт IEEE 802.3af.
Legacy: На порт подается питание, используя алгоритм пикового значения тока. Подобный режим может использоваться “устаревшими” устройствами PD, которые потребляют более 15Вт при включении. Этот режим позволит им включиться.
Pre-802.3at: Порт коммутатора будет предоставлять питание PoE, если средняя потребляемая мощность  PD (питаемое устройство) будет находиться ниже пикового значения.
802.3at: Порт использует стандарт IEEE 802.3at.
Max Power (mW): Позволяет настроить ограничение для максимальной мощности, подаваемой на порт. Если запросы от устройства PD для питания превосходят это значение, питание на PD не будет включено.
 
Сравнение режимов PoE
 
PoE-коммутаторы ZyXEL поддерживают два режима PoE: Classification (режим классификации) и Consumption (режим потребления). Основное различие между этими режимами в том, какой алгортм управления питанием будет использовать коммутатор — путем установления лимитов или резервирования мощности, т.е. сколько энергии устройство может выдавать на порт.
 
Режим Classification
 
В режиме классификации PoE-коммутатор резервирует мощность автоматически после определения класса питаемого устройства (PD) и не учитывает фактическую мощность потребления PD.

Class

Current Range (mA)

Power Range (W)

Allocated Power by Class

0

0-4

0.44-12.94

15.4

1

9-12

0.44-3.84

4

2

17-20

3.84-6.49

7

3

26-30

6.49-12.95

15.4

4

36-44

12.95-25.50

30

 

Если к PoE-коммутатору подключается устройство PD класса 0, коммутатор выделяет 15,4 Вт на этом порту. Преимущество этого алгоритма в том, что PD может сначала запрашивать низкую мощность, а во время фактического использования, потребляемая мощность может подняться до максимальной мощности, указанной в таблице выше. В режиме classification mode коммутатор гарантирует, что при подключении нового PD (питаемое устройство) – оно будет отключено, если его запрашиваемый бюджет мощности превысит суммарную максимальную мощность на текущий момент.
 
Рассмотрим сценарий:
 
Первоначально три устройства класса 0 и одно класса 4 подключены к коммутатору PoE. Их общая потребляемая мощность будет до 76,2 Вт. Помните, что в режиме классификации, мощность резервируется по классу, а не по фактической мощности потребляется. В нашем примере коммутатор имеет бюджет мощности 80 Вт. Оставшаяся мощность PoE составляет 3,8 Вт. Так что же произойдет, если мы подключим еще одно устройство класса 4?
 
Подключив еще одно устройство класса 4 произойдет превышение мощности бюджета коммутатора. В этом случае коммутатору необходимо определить, на каком порту отключить PoE. Это решение будет принято по приоритету порта (по степени важности — Critical (критический) > High (высокий) > Low (низкий)). Порты с низкими приоритетами PoE будут отключаться первыми. Если два порта имеют одинаковый приоритет, порт с более высоким номером будет отключен. В нашем примере порты 1, 3 и 5 имеют одинаковый приоритет Low, поэтому будет отключено PoE на порту 5. Оставшаяся мощность теперь составит 3,8 Вт.
 
Режим Consumption
 
В режиме потребления, администраторы могут вручную настроить максимальную мощность PoE, которую необходимо выделить на порт. В отличие от режима классификации, в режиме потребления есть две причины, по которой будут отключены запитываемые устройства PD: первая, когда израсходован весь бюджет мощности, и вторая, когда PD начинает потребление энергии за пределами настроенной максимальной мощности.
 
Рассмотрим данный пример. Обратите внимание, что бюджет мощности для коммутатора составляет 80 Вт. На этот раз, у нас есть четыре устройства класса 0 и три устройства класса 4. Обратите внимание, что в режиме потребления, бюджет мощности удерживается по фактической мощности, потребляемой PD, а не резервируется по классу устройств PD. В этой топологии, общая потребляемая мощность составляет всего 65,8 Вт. Это означает, что в режиме потребления, остается еще 14,2 Вт доступной мощности.
 
Теперь, рассмотрим сценарий 1:
 
Обратимся к таблице, которая приведена в описании режима классификации. Потребляемая мощность устройства имеет диапазон в соответствии с классом. Это означает, что потребление мощности не всегда стабильно. В сценарии 1, потребляемая мощность устройства класса 4 выросла до 20,1 Вт. Что превышает максимальный предел мощности, настроенной администратором. Из-за этого, коммутатор должен отключить PoE на порту 6.
 
Теперь, рассмотрим сценарий 2:
 
На этот раз, бюджет мощности достиг своего предела 80 Вт. Теперь коммутатор должен отключить PoE на каком-то порту. В нашем примере, порт 3 имеет самый низкий приоритет (Low) и наивысший номер порта, и в результате именно этот порт будет отключен.
 
Настройка PoE через веб-интерфейс коммутатора
 
Теперь приведем пример настройки указанной выше топологии, используя веб-конфигуратор (GUI) коммутатора. Так как эта статья предназначена для использования IP-камер в локальной сети, будем считать, что порты с IP-камерами должны иметь самый высокий приоритет.
Поскольку имеются два режима для настройки PoE, мы предемонстрируем два варианта настройки — в режиме классификации и режиме потребления.
 
Вариант 1:
 
— Максимальная мощность на каждом порту должна быть настроена автоматически на основе класса устройств PD.
— IP-камеры не должны выключаться, даже если подключаются новые устройства PD к GS1920-24HP и если потребляемая мощность превышает бюджет питания.
 
Шаг 1: Перейдите к меню Basic Setting > PoE Setup > PoE Setup.
Шаг 2: Установите режим Classification. Максимальная мощность выделяется автоматически, при определении класса PD.
Шаг 3: Установите приоритет Critical в поле PD Priority на портах, к которым подключенны IP-камеры. Таким образом, устройства PD с более низким приоритетом всегда будут отключаться первыми, когда потребляемая мощность будет превышать бюджет питания.
 
Вариант 2:
 
— Вручную настройте максимальную мощность в поле Max Power на портах GS1920-24HP.
— Убедитесь, чтобы 250 Вт мощности всегда будут доступны для новых подключений PD.
— Убедитесь, что IP-камеры никогда не должны выключаться по каким-то другим причинам.
 
Шаг 1: Перейдите в меню Basic Setting > PoE Setup > PoE Setup.
Шаг 2: Выберите режим Consumption. Максимальная мощность будет выделяться на основе настроек администратора.
Шаг 3: Теперь нужно настроить, чтобы 250 Вт мощности всегда были доступны для будущих подключений PD. Давайте сначала вычислим, сколько энергии мы можем выделить на 7 устройств PD.
 
Total Power (375W) - зарезервированное питание для будущих подключений (250W) = мощность для текущих PD (125W).
 
Шаг 4: Выделите 125 Вт на устройства PD. Помните, что IP-камеры никогда не должны выключаться по каким-то другим причинам. Убедитесь, что IP-камеры класса 0 имеют максимальную мощность 15,4 Вт или 15400 мВт.
Шаг 5: С оставшимися 63.4 Вт мы можем распределить их поровну с остальными устройствами PD.
63.4Вт / 3 = 21.1Вт
Шаг 6: Порты с IP-камерами нужно настроить с наивысшим приоритетом.
 
Поиск и устранение неисправностей PoE
 
1. Проверьте состояние кабеля Ethernet.
— Убедитесь, что длина кабеля Ethernet не превышает 100 метров.
— Если PD не включается, попробуйте поменять кабель Ethernet на другой, заведомо рабочий, через который уже осуществлялось питание различных PD.
 
2. Попробуйте выполнить тестирование в изолированной среде. Т.е. когда к коммутатору будет подключено только одно PD во время тестирования.
 
3. Проверьте, какой режим PoE использует коммутатор. Помните, что режим Classification и Consumption работают по разному. Если режим PoE не включается на одном режиме, попробуйте поменять режим.
 
4. Убедитесь, что суммарная потребляемая мощность всех PD не выходит за пределы. В этом можно убедиться в меню Basic Setting > PoE Setup.
 
5. Используйте журнал событий в меню Management > Diagnostic > System Log для выяснения проблем:
PoE Overload Event: Событие означает, что PD просил больше энергии, чем настроено в поле Max Power на определенном порту в режиме Consumption.
PoE Power Management Event: Событие означает, что общая потребляемая мощность превысила общий бюджет.
PoE Short-Circuit Event: Событие означает, что подключенный PD может быть неисправен. Это событие может также означать, что PD использует старый стандарт и не поддерживает 802.3af/at.
Вы можете попробовать изменить параметр Power-Up в значение Legacy или Pre-802.3at на странице PoE Setup.
 
6. Посмотрите спецификацию на модель вашей IP-камеры. Некоторые модели IP-камер могут вызывать проблемы с энергопотреблением именно при запуске. Может происходить превышение бюджета PoE или перегрузка порта, когда коммутатор PoE настроен в режиме Сonsumption. Этот эффект можно наблюдать, когда несколько IP-камер включаются в одно и то же время, а после перезагрузки коммутатора, только некоторые из IP-камер включаются.
 
7. Всегда помните, что в PoE-коммутаторе ZyXEL должна быть установлена самая актуальная (последняя) версия микропрограммы.
 
8. Если у вас еще возникают проблемы с работой PoE и IP-камерами, а вы не уверены в ваших выводах, пожалуйста, свяжитесь с нашей службой технической поддержки и предоставьте следующую информацию:
  • Точную модель IP-камеры.
  • Технический информацию (Datasheet) по конкретной модели камеры.
  • Версия микропрограммы PoE-коммутатора ZyXEL.
  • Текущая конфигурация коммутатора ZyXEL.
  • Сетевая топология.
  • Скриншот страницы PoE Status при возникновении проблемы.
  • Журнал событий System Log, собранный через веб-конфигуратор или с помощью команды show logging в CLI.
 

KB-4626

Была ли эта статья полезной?
Пользователи, считающие этот материал полезным: 3 из 3

Комментарии

0 комментариев