Power over Ethernet: Distanzen in der digitalen Videoüberwachung überbrücken

Die immer weiter voranschreitende Migration von analoger auf digitale Übertragungstechnik in der Videoüberwachung lässt bei Kritikern der neuen Technologie oftmals die Frage nach möglichen Schwachstellen ­auftauchen. So wird auch der Aspekt der vermeintlich limitierten Distanz zwischen IP-Kamera und Netzwerk immer wieder zum Thema gemacht. Doch der Fortschritt und die Entwicklung im Rahmen der ­digitalen Videoüberwachung ­haben auch vor dieser Herausforderung ­keinen Halt gemacht. Ein Überblick von Andreas Fieberg, Digital Data Communications.

Innerhalb der vergangenen drei Jahre wurden zwei Technologien stetig und intensiv vorangetrieben, die heute bereits Installateuren und Gesamtlösungsanbietern vollständig und einsatzbereit zur Verfügung stehen. Hierbei handelt es sich um VDSL2+ sowie die High-Power-over-Ethernet-Methode.

VDSL2
VDSL ist eine DSL-Technik, die wesentlich höhere Datenübertragungsraten über gebräuchliche Telefonleitungen liefert als bspw. ADSL oder ADSL2+. Wie alle DSL-Techniken benutzt auch VDSL für das letzte Stück der Übertragungsstrecke zum Kunden eine Kupferleitung, obwohl immer wieder fälschlicherweise von der Verwendung von Glasfasern die Rede ist. In der digitalen Videoüberwachung erlauben VDSL2-Konverter es, eine Distanz von bis zu zwei Kilometern zu überbrücken. Sie sind im Hinblick auf die Übertragung von Audio-/Video-Daten entwickelt und im Sinne einer möglichst geringen Latenzzeit optimiert worden. Im Bereich von bis zu 300 m stehen 60MBit/s als Download und 100MBit/s als Upload zur Verfügung. Diese Reichweite deckt die Lieferung von bis zu vier Video-Live-Streams von Megapixel-Kameras ab.

High Power over Ethernet
Power over Ethernet (PoE) ist eine Technologie, die Daten- und Stromübertragung über ein Ethernet-Netzwerk ermöglicht. IP-Telefone, Wireless LAN Access Points, IP-Kameras und andere Netzwerkgeräte beziehen somit ihren Strom über Cat.5-Ethernet-Kabel. PoE ist ein international gültiger und etablierter Standard zur ökonomischen Stromversorgung. Einfach ausgedrückt, werden die Kabel des Ethernet-Netzwerkes dazu verwendet, den Strom zum Endgerät zu übertragen. Eine lokale Stromversorgung (durch ein Netzteil) ist somit nicht mehr notwendig.
Wenn die PoE-Technologie in ein bestehendes Netzwerk integriert werden soll, sind die bereits getätigten Investitionen in die Hardware nicht vergebens. Eine kostengünstige Lösung ist hier der Einsatz von PoE-MidSpan-Hubs. Diese werden zwischen Nicht-PoE-Switches und PoE-PD-Geräten eingesetzt, um bis zu 15.4W/30W pro Port zur Verfügung zu stellen. Somit kann der Administrator PoE-Geräte wie VoIP-Telefone, Wireless Access Points oder Netzwerk-Kameras nutzen, ohne die Netzwerkinfrastruktur zu verändern. Im Innenbereich ist es verhältnismäßig einfach, ein PoE-Netzwerk zu installieren, innerhalb dessen die 100-Meter-Spezifikation eingehalten wird. Im Außenbereich und in Einsatzgebieten wie Fabriken, Flughäfen, Park- oder Lagerhäusern sind die Entfernungen zumeist größer als 100 m. In diesem Falle benötigen Anwender PoE-Repeater, um die zu überbrückende Distanz zu erhöhen und eine Installation am richtigen Ort zu ermöglichen. Dabei ist zu beachten, dass die PoE-Repeater selbst auch Energie benötigen, so dass sichergestellt sein muss, genügend Energie für das PoE-PD-Gerät zur Verfügung zu haben. Sind diese Voraussetzungen gegeben, können bis zu 700 m problemlos überbrückt werden. Der Vorteil: Es sind keinerlei zusätzliche Installationen von Stromleitungen mehr notwendig. Das bedeutet für den Anwender eine wesentlich kürzere Implementierungszeit sowie eine damit einhergehende Kostenersparnis.

Vorteile
Angewendet auf die digitale Videoüberwachung lassen sich also gegenüber der analogen Technologie folgende Vorteile feststellen: Die digitale Variante der Videoüberwachung ist schnell, flexibel einsetzbar und skalierbar. So können über ein Netzwerk mehrere Kameras angeschlossen und verschiedene Objekte zeitgleich überwacht werden. Die Verwendung eines einzigen Kabels zur Daten- und Stromübertragung reduziert Kosten, die durch die Installation weiterer elektrischer Verkabelung, Steckdosen usw. entstehen würden.

Zum Vergleich erlaubt es die analoge Vorgehensweise nicht, mehrere Kameras über ein Kabel zu betreiben. Jedes weitere Gerät müsste über ein neu zu verlegendes Kabel angeschlossen werden. Darüber hinaus werden Folgekosten bei der Verwendung von PoE vermieden. PoE ist zudem ein international gültiger Standard, so dass herstellerübergreifende Kompatibilität gewährleistet ist. Durch den Einsatz von PoE-Splittern können auch Geräte ohne PoE-Funktion von diesem Feature profitieren. Um Schaden an den Geräten zu vermeiden, wird eine Vielzahl an Sicherheitsmechanismen in der Spezifikation definiert, u. a. Überspannungsschutz, Unterspannung und Fehlerschutz.

Managebare PoE-Switches bieten Netzwerkadministratoren erweiterte Überwachungs- und Kontrollmöglichkeiten. Anwender können via Remote die Stromversorgung aktivieren oder deaktivieren. Dies kann unter anderem dazu verwendet werden, im Falle von Fehlern das betreffende Gerät neu zu starten oder aber via Zeitplan die generelle Funktion der PoE-Geräte festzulegen. Einmal digitalisiert, ist die Qualität der Bilder nicht mehr distanzabhängig. Eine Kostenersparnis erfolgt demnach durch weniger Kabel (Strom bei PoE) und die Ausnutzung der teilweise vorhandenen Infrastruktur (VDSL2 über Telefondraht). Insbesondere innerhalb älterer Industrieanlagen sind zwar Telefonleitungen vorhanden, allerdings zumeist keine Ethernet-Verkabelung. Die Lösung hier lautet VDSL2-Konverter, die diese Lücke effizient schließen.