تاثیر طول کابل روی کیفیت تصویر دوربین مداربسته

خیلیها درمورد طول کابل شبکه (Ethernet) و استاندارد مسافت UTP که برای اتصال دوربینهای مدار بسته در سیستم نظارت تصویری از نظر تئوری 100 متر است کنجکاو هستند تا بدانند عدد واقعی چقدر است. جدا از این مسافت، دوست داشتیم بدانیم که مسافت بر روی کیفیت تصویر،نویز و اختلالات تصویری دوربین مدار بسته چقدر اثر گذار خواهد بود. اینکه اگر دوربین مدار بسته با کابلی 150 متری به شبکه متصل باشد آیا تصویر خواهد داد و اگر تصویری داشتیم چه فرقی با حالت استاندارد وجود خواهد داشت.

شرایط آزمایش

برای کابلهای Cat5e و Cat 6 از 90 متر تا 300 متر به بررسی ارتباط پرداختیم و اتصالات بدون رابط و بطور مستقیم در هر انتها به دستگاهها متصل شدند.

• بررسی دوربین مداربسته: اول امتحان کردیم که آیا دوربین مدار بسته در اتصال به سوئیچ Ping مناسب و مطمئنی از طریق سوئیچ و دسترسی تحت وب دارد یا خیر. دوربینهایی که مورد بررسی قرار گرفتند شامل دوربین مدار بسته 720P، دوربین مدار بسته 1080P، دوربین مدار بسته 4 مگاپیکسلی و مدلهای معمول، PTZ با یا بدون IR و با پروتکلهای 802.3af و 802.3at بودند.
• بررسی لپتاپ : مرحله بعدی دو لپتاپ را با کابلی بطولهای مختلف بهم وصل کردیم تا ببینیم سرعت انتقال و ارتباط به چه شکل خواهد بود و از طریق نرم افزار iPerf مورد ارزیابی قرار دادیم.
• بررسی PoE: نهایتا میزان ولتاژ و مصرف برق(وات) را بوسیله تستر PoE در هر دو سمت کابلها بررسی می کنیم تا ببینیم که آیا PoE در تمام فواصل و شرایط بخوبی از پس طول کابل بر می آید یا نه؟

کارکرد کابل Cat 6 (کابل زرد در تصویر زیر) و کابل Cat 5e (کابل آبی) در شرایط و فواصل مختلف با توجه به استاندارد دسته بندیهایشان مورد بررسی قرار گرفتند(23 AWG در مقابل 24 AWG).

نکات مهمی

موقع آزمایش استاندارد 90 متر به نکات جالبی رسیدیم:

• جریان تصویری خوب و ثابتی در فاصله 150 متری در دوربینهای مداربسته مختلف با مشخصات متفاوت تجربه کردیم.
• بعضی از دوبینهای مداربسته در فاصله حدودی 210 متر هم خوب کار می کردند.
• کیفیت تصویر و ارسال داده ها در فاصله هایی بیش از حد تعیین شده استاندارد در دوسمت کابل بسیار خوب بود و همانطوری بود که در تئوری استاندارد تعیین شده است.
• انرژی الکتریکی تا فاصله 300 متر بوسیله PoE بخوبی تامین می شد ولی سیگنال داده ای وجود نداشت.
• هر دو کابل Cat 5e و Cat 6 تقریبا در بررسیهای ما یکسان عمل کردند و تفاوت ویژه یا خاصی بینشان در فواصل مختلف دیده نشد.

مشخصات استاندارد چیست؟

در استانداردی با نام TIA/EIA-568 که برای کابلهای شبکه تعیین شده است فاصله کمتر از 100 متر (تقریبا 330 فوت) بهترین حالت و قابل قبول است. این اندازه 100 متر، درواقع به دو بخش تقسیم و در نظر گرفته می شود. بخش 90 متری را برای اتصال کابل از Patch Panel تا دستگاه و بخش 10 متری باقی مانده را برای اتصالات Patch Panel در نظر می گیرند اما در صورتی که کابلها بصورت مستقیم وصل شوند همان 100 متر معیار خواهد بود.

اکیدا توصیه می کنیم که از این استاندارد TIA/EIA پیروی کنید و اتصالات و ارتباطات کابلی بین دستگاهها را به همین 100 متر محدود نمایید.

در بررسیها بیشتر سعی کردیم حداکثر مسافت ممکن برای ارسال داده و انرژی از طریق کابل شبکه را آزمایش کنیم اما با زیر پا گذاشتن استاندارد موجود احتمال بروز مشکل در شرایط مختلف وجود خواهد داشت. در مسافتهای بیش از 100 متر بررسی پایداری ارتباط یا اصطحلاک و مسائل مرتبط دیگر را بررسی نکرده ایم تا بخوبی همه موارد را در نظر گرفته باشیم.

PoE در مسافت 300 متری

در بررسی انجام شده فهمیدیم که کارایی PoE حتی بیش از 300 متر کابل هم (بیش از 1 حلقه کابل) تا حدودی حفظ می شود. با اتصال یک تستر فاصله PoE بر روی کابل برای بررسی مسافت تا دوربین مدار بسته دیدیم که انرژی الکتریکی تامینی با مشخصات PoE 44-57VDC دقیقا برابر با همان انرژی خواهد بود که دوربین مدار بسته را در مسافت نزدیک قادر به کار می نماید و درواقع عملا عین استاندارد بود.

توجه کنید که دستگاه نامبرده شده PoE بشکلی طراحی شده است که با افزایش ولتاژ در مسافتهای بیشتر کابل بتوانند بین 44 ولت تا 57 ولت جریان مستقیم(DC) را برای جبران کاهش ولتاژ در انتهای کابل تامین نماید. بنابراین همانطور که در تئوری گفتیم در عمل هم میزان ولتاژی که در فاصله 100 متری برای دوربین مدار بسته درحد 48 ولت تامین شد در فاصله 300 متری بر روی تستر عدد ولتاژ بالاتر 54 ولت را نشان داد. در جدول زیر نتایج مختلف را مشاهده می کنید:

درواقع با توجه به ولتاژ و توان الکتریکی تامینی PoE می توان اتصالی تا 300 متر را در نظر داشت اما بدلیل تداخلات و عدم تمرکز سیسگنالهای داده ارتباط بی معنی خواهد بود. شبکه ارتباطی بیش از 240 متر را پشتیبانی نمی کند و بنابراین PoE هم محدودیت داده ها را باید بپذیرد.

داشتن تصویر در طول کابلی با 214 متر!

با کمال تعجب در کابلی بطول 214 متر(700 فوت) توانستیم تصویری مناسب داشته باشیم. دوربین مدار بسته ای که مورد آزمایش قرار گرفت از برند Hikvision با 4 مگاپیکسل رزولوشن از نوع Bullet بنام DS-2CD2042WD-I بود که در ادامه می توانید تصاویرش را مشاهده نمایید.

کیفیت تصاویر در این فاصله(214 متر) با فواصل کوتاهتری که مطابق استاندارد تعریف شده هستند تقریبا کیفیتی یکسان دارد که در تصاویر مشهود است. در فاصله 214 متری هیچگونه افت نرخ فریم تصویر، تخریب پیکسلی یا مسائلی از این دست در طول روز یا تاریکی شب نداشتیم.

البته آزمایش ما تنها بر روی یک دوربین مداربسته انجام شد اما بر روی بقیه دوربینها حداکثر تا 180 متر تصویر داشتیم. بعلاوه در دوربینهای مدار بسته با رزولوشنها و نرخ فریم تصویر بالاتر بیشتر با مشکل روبرو بودیم و تقریبا علت آنهم بخشی به محدود شدن پهنای باند بدلیل طول بالای کابلها بر می گردد.

اتصال مطمئن دوربینهای مداربسته تحت شبکه (IP) با کابلی 150 متری

نکته مهم این است که دوربینهای مدار بسته 720P، 1080P، 4MP، PTZ ، IR با پروتکل 803.3af و 802.3at را با کابلی بطول 150 متر مورد بررسی قرار دادیم. تمام دوربینهای مداربسته بخوبی در این فاصله حتی بدون کوچکترین حذف پکیجی در Ping و یا تاثیر بر روی کیفیت تصویر، خروجی ویدئویی داشتند.

اتصال PC به PC

توانستیم با کابلی بطول 240 متر دو سیستم کامپیوتر دسکتاپ را بوسیله کابلهای Cat 5e و Cat 6 بدون هیچ مشکلی در Ping یا ارسال و جابجایی داده ها بیکدیگر وصل کنیم. البته سرعت انتقال محدود و در حد 9 مگابیت بر ثانیه بود اما پایدار و بدون مشکل صورت گرفت.

تفاوتی بین دو کابل Cat 5e و Cat 6 وجود نداشت

با اینکه در کابل Cat 6 طول و پهنای باند بالاتری پشتیبانی می شود اما بازهم بین دو کابل در آزمایشات تفاوتی ندیدیم. البته در بعضی موارد در کابل Cat 5e شاهد میزان کمی افت پکیج در Ping در مسافت بیش از 180 متر بودیم که در Cat 6 میزان کمتری بچشم می خورد.