принципы передачи видео по витой паре. почему витая пара лучше «коаксиала»?

[Admin]

Принципы передачи видео по витой паре. Почему витая пара лучше «коаксиала»?

«Принципы передачи видео по витой паре» - примерно такую тему предложили мне для написания небольшой статьи для технической.

Что может быть проще – стряхнуть пыль с наших старых статей в «Бизнес и Безопасность», поднять материалы прошлых семинаров, нарыть в интернете материалов по схожей тематике (благо их сейчас много и научных, и околонаучных), добавить ярких картинок, умных правильных формул – и дело сделано! Помогло бы? Не думаю.
Перед тем как приступить к выполнению этого задания, спрашиваю себя:
- Зачем клиентам (проектантам, инсталляторам, продавцам) знать принципы передачи видео по витой паре? Ради чистого знания? Нет! Говорить можно и должно только о том, что заказчик сможет использовать для своего удобства и выгоды.
Плюс это что-то должно быть предельно ясным и коротким, чтобы было и ребенку понятно. Это навело меня на мысль, а как бы я рассказал своему сыну о передаче видео по витой паре?

Если бы мой сын был монтажником…

Если бы мой сын был монтажником… или проектировал системы видеонаблюдения… или продавал их… мне бы пришлось рассказать ему о передаче видео по витой паре.
Здесь я буду говорить только о передаче аналогового видео, оставляя в стороне способы передачи цифрового сигнала. И так уж сложилось, что рассматривать передачу по витой паре я буду в контексте с передачей по коаксиалу. На отношении витая пара – коаксиал и будет построен весь рассказ.

1.ЧТО? Коаксиал был первым. Так исторически сложилось, что видео изначально передавали по коаксиальному кабелю. И практическое большинство видеокамер и систем регистрации «заточены» под этот кабель.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? Поэтому для передачи видео по витой паре нужны специальные приборы, которые согласуют камеры и регистраторы с новой линией передачи. Один прибор со стороны камеры – передатчик и один u1089 со стороны регистратора – приемник.

2. ЧТО? Витая пара – симметричная линия передачи. Витая пара состоит из двух свитых между собой проводников. Плюс и минус. Сигналы, которые распространяются по этим проводам зеркальное отражение друг друга, одинаковые с точностью до наоборот.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? И витая пара, и коаксиал одинаково подвержены внешним электромагнитным наводкам. На оба провода симметричной линии помеховый сигнал наводится одинаково, в то время как полезный сигнал в этих проводах перевернут друг относительно друга (один положительный, другой отрицательный). Устройствах приема и передачи по витой паре (к примеру Твисты) вычитают из положительного сигнала отрицательный. И выходит, что полезный сигнал удваивается, а помеха превращается в ноль.
При передаче по витой паре - внешние помехи не страшны!
Если же коаксиальная линия поймала наводку, избавиться от нее невозможно!

3. ЧТО? Высокая частота затухает сильнее. Видеосигнал – это комбинация частот в диапазоне от 20 Гц до 7 МГц. Высокие частоты отвечают за мелкие детали в кадре. Они же и определяют четкость и предельное разрешение картинки. Чем выше частота, тем она сильнее затухает при распространении по витой паре. Это же касается и коаксиала.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? Чтобы картинка на мониторе после передачи по витой паре не отличалась от картинки с видеокамеры, высокие частоты надо усиливать в большей степени, чем низкие. Или другими словами корректировать АЧХ кабеля. Приемопередатчики по витой паре еще называют усилители-корректоры. АЧХ приемопередатчика должна быть обратной к АЧХ кабеля.
Качество усилителя определяется тем, насколько точно он компенсирует АЧХ кабеля. Чем длиннее кабель, тем больше надо усиливать высокие частоты. Поэтому настройка усилителя – это установка перемычек в положение, которое соответствует конкретной длине кабеля. Ни больше, ни меньше. Всегда лучше, если настройка длины выполнена перемычками, а не подстроечными резисторами. Тогда ее можно просто установить по таблице длин.

4. ЧТО? Усилитель способен распознать и усилить сигнал лишь до тех пор, пока он не уменьшился до уровня шума.
Чем большее расстояние проходит видеосигнал по витой паре, тем меньше он становится из-за активного сопротивления линии.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? Можно передавать видео на большие расстояния… Без потери качества! Усилители Твист распознают и усиливают видеосигнал, даже когда он прошел большую длину по витой паре и уменьшился в 10 000 раз от своего номинального значения.
Применение новой технологии Твист22 с предельно низкими внутренними шумами позволило передавать видео на 2.5 километра. На 2х километрах реально получить качество картинки в 500 ТВЛ.
По линии с сечением жилы 0.5 мм можно передать сигнал на большее расстояние, чем по кабелю с жилой 0.4 мм.

5. ЧТО? Длинные линии – гигантские антенны! Линии длиной от сотни метров, по сути, являются гигантскими антеннами, которые способны ловить на себя электромагнитные импульсы высоких энергий. Причиной могут быть атмосферные явления, блуждающие потенциалы на поверхности Земли, рядом лежащие высоковольтные провода. Значения наведенных импульсов способны достигать до 5000 вольт.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? Приемопередатчик видео по витой паре ОБЯЗАН иметь встроенную грозозащиту на базе газового разрядника, способного выдержать такие напряжения.

6. ЧТО? Высокое подавление синфазной наводки. Электроника приемопередатчиков по витой паре обеспечивает дополнительное подавление внешней помехи, которая навелась на провода витой пары. В хороших усилителях это подавление может достигать 70Дб.
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? А это значит, что по соседним витым парам многопарного кабеля можно передавать независимые видеоканалы без взаимного влияния друг на друга. Можно и 50, и 100 сигналов положить рядом. Можно также рядом с видео передавать телеметрию по RS485 протоколу или телефонию, или Ethernet или даже питание 220В в непосредственной близости.
C экономической точки u1079 зрения, это значит еще одну простую вещь. По 1 кабелю витой пары (к примеру CAT5) можно передать 4 сигнала против 1 сигнала по коаксиалу. А метр витой пары нередко даже дешевле метра хорошего коаксиала. Плюс работы по прокладке 4х видеолиний по витой паре в 4 раза дешевле работ по прокладке 4х коаксиалов. И такая система банально занимает меньше места в серверной и по объекту. И если держать в голове закон Ома, то можно удаленно запитать камеру по витой паре.

7. ЧТО? Какой кабель хороший? На рынке большое количество витой пары от разных производителей, разной конструкции и соответственно с разными характеристиками. Что выбрать для качественной передачи видео?
ЗАЧЕМ ЭТО ЗНАТЬ? Нет хороших или плохих кабелей. Есть разные кабеля, в разную цену, под разные задачи. Единственное требование к кабелю - чтобы он был хоть как-то свит.
На объекте с предельно высоким уровнем электромагнитных помех (заводские цеха, непосредственна близость от радаров или искрящего оборудования, электросварка и т.д.) есть смысл применять экранированную витую пару. На других объектах неэкранированная справится не хуже. Для магистральной передачи лучше конечно применять многопарные кабеля типа ТППеП. Будет работать даже кабель полевой телеграфной связи П274М.
У разных кабелей разная АЧХ – значит при одной и той же коррекции усилителя они покажут немного разные длины.
Так настройка для UTP CAT5 на 1000м будет работать на FTP на длине 900м из-за дополнительной емкости между витой парой и экраном кабеля, а ТППеП с сечением 0.5 покажет 1200 м из-за большего сечения провода и меньшей межвитковой емкости (у ТППеП всего 1 виток на 10 см).

Если бы мой сын был монтажником… или проектантом … или продавцом он бы точно добавил сюда что-нибудь еще, очень важное от себя. Он бы с чем-то точно не согласился - и был бы прав.
Но он еще не монтажник… и не проектант… 1-й час ночи - и он уже крепко спит. Ему завтра в школу, в первый класс.

Александр Осипов,
технический директор
ООО «Компания ЭФ ЭФ»
02.09.2008