Danh mục sản phẩm

Công nghệ cấp nguồn qua cáp sợi quang

Công nghệ cấp nguồn qua cáp sợi quang thực hư thế nào?

Yêu cầu băng thông và nguồn điện ngày càng cao của các camera giám sát hiện nay đòi hỏi một công nghệ cáp mới hơn ra đời.
Camera độ phân giải cao đang ngày càng phổ biến và có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh cho nhiều khu vực như bệnh viện, trường đại học… Sự phát triển của camera cũng dẫn đến những thay đổi lớn trong hệ thống cáp kết nối. Với nhu cầu băng thông và nguồn công suất cao để cung cấp cho từng camera khi triển khai trong một khu vực có diện tích lớn, đòi hỏi nhiều thiết bị hỗ trợ, điều này đồng nghĩa chi phí đầu tư sẽ tăng lên rất cao.

Bài viết này xem xét các công nghệ đang thay đổi nhanh chóng trong lĩnh vực camera giám sát, những tác động đến hệ thống cáp kết nối và xu hướng ứng dụng hệ thống cáp “hybrid” hỗ trợ triển khai camera trong tương lai.

Nhu cầu giám sát an ninh đang tăng
Theo nghiên cứu từ Transparency Market Research, nhu cầu về các hệ thống giám sát an ninh đang tăng mạnh, dự kiến sẽ đạt gần 40 tỷ USD vào năm 2020. Tương tự, website securitysales.com dự đoán thị trường sẽ tăng lên 42 tỷ USD vào năm 2019, với tỷ lệ tăng trưởng giám sát an ninh trên nền tảng IP tăng 24,2 % mỗi năm trong giai đoạn 2013-2019.
Tuy đây chỉ là những con số ước tính, nhưng tất cả các tổ chức uy tín đều dự đoán mức tăng trưởng liên tục về nhu cầu thiết bị giám sát. Những yếu tố dẫn đến xu hướng này bao gồm: nhu cầu an ninh trước đe dọa của chủ nghĩa khủng bố, phòng chống tội phạm và bạo lực, sự phổ biến của xu hướng kết nối mạng (Internet of Things) và các ứng dụng quảng cáo thương mại. Ví dụ khi bước vào một trung tâm thương mại, hệ thống quản lý của trung tâm sẽ “nhận diện” và cung cấp các quảng cáo phù hợp với thói quen mua sắm của từng khách hàng.

Công nghệ camera đang thay đổi
Camera analog và camera độ phân giải thấp từng phổ biến rộng rãi trong quá khứ, nhưng chất lượng hình ảnh ở độ phân giải 920H hay thấp hơn lại cách quá xa so với tiêu chuẩn thấp nhất là 720p của làn sóng camera độ phân giải cao đang dần chiếm lĩnh thị trường hiện nay.
Độ phân giải cao đáp ứng tốt hơn trong lĩnh vực an ninh, cho phép người giám sát thấy được những vật thể nhỏ như biển số xe và các yếu tố khác một cách rõ ràng. Trước đây, camera HD thường hỗ trợ độ phân giải 720p hay 1080p. Nhưng với sự ra đời của tiêu chuẩn 4K đã tăng độ phân giải camera HD lên đến 3840x2160, hay còn gọi là chuẩn 2160p. Các nhà sản xuất camera vẫn đang liên tục thử nghiệm chuẩn 8K để một lần nữa gia tăng gấp đôi độ phân giải hình ảnh.
Camera 4K đang tạo ra những bước tiến lớn trong việc giám sát hình ảnh, giúp bao quát một vùng rộng lớn mà vẫn có thể cung cấp chi tiết về các đối tượng nhờ khả năng phóng to hình ảnh mà không bị “vỡ”. Ví dụ, camera đặt ở trung tâm thành phố có thể chụp lại rõ ràng một biển số xe ở cách đó hơn 3 km.
Ngoài ra, người dùng có thể thắt chặt toàn bộ hệ thống an ninh bằng cách trang bị thêm các phần mềm phân tích hình ảnh thu được. Ví dụ, phần mềm sẽ giúp nhận dạng nhanh khuôn mặt của kẻ xâm nhập bất hợp pháp và gửi cảnh báo đến đội ngũ giám sát hay đội bảo vệ.
Dĩ nhiên, độ phân giải cao cũng đi đôi với lượng băng thông lớn. Camera thế hệ trước có thể sử dụng cáp đồng trục do độ phân giải thấp chỉ yêu cầu băng thông nhỏ. Nhưng với độ phân giải 4K, băng thông tối thiểu phải đạt 15 Mbit/giây và đi kèm với chuẩn nén hình ảnh mới nhất. Ngoài ra, khi bạn triển khai hệ thống camera trên khuôn viên lớn với số lượng hàng chục hoặc hàng trăm camera, nhu cầu băng thông tiêu thụ sẽ tăng nhanh theo cấp số cộng.

Nhu cầu băng thông và nguồn điện
Ngoài nhu cầu băng thông tiêu thụ, camera còn đòi hỏi một nguồn điện ổn định để duy trì hoạt động. Điều này đôi lúc cũng là vấn đề không nhỏ. Ví dụ: một trường học triển khai camera và lắp đặt trên các trụ chiếu sáng, nhưng trụ chiếu sáng thường chỉ được cấp điện vào ban đêm, dẫn đến camera không thể giám sát 24/24 theo yêu cầu
Các nhà tích hợp hệ thống (SI) đề xuất giải pháp sử dụng một bộ lưu điện (UPS) đặt gần đó để đảm bảo cấp nguồn cho camera. Biện pháp này khả thi, nhưng chi phí bảo dưỡng lại tăng cao.
Tổ chức IEEE đã phê chuẩn chấp nhận PoE (Power over Ethernet) là tiêu chuẩn vừa cấp nguồn và truyền tín hiệu trên cùng một sợi cáp Ethernet. Các chuẩn như 802.3af (PoE) hay 802.3at (PoE Plus) đều giải thích cách thức nguồn điện và dữ liệu truyền đi trong khoảng cách dưới
100 mét trên hệ thống cáp đồng đôi xoắn. PoE thật sự là giải pháp hữu ích và an toàn hơn so với truyền nguồn điện một chiều (DC) ở khoảng cách khá xa như vậy.
Việc triển khai camera trong khuôn viên rộng lớn đồng nghĩa cần lắp đặt nhiều điểm trung chuyển khoảng cách dưới 100 mét để phù hợp với tiêu chuẩn PoE. Nếu dữ liệu và nguồn điện có thể truyền đi ở khoảng cách xa hơn sẽ giúp giảm các điểm trung chuyển, từ đó tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành. Do đó, các nhà thi công có xu hướng triển khai hệ thống sợi quang để kết nối giữa đầu ghi và camera. Cáp quang đơn-mốt có băng thông gần như không giới hạn, đủ đảm bảo chất lượng hình ảnh ở độ phân giải 4K hay 8K và khoảng cách truyển tải lên đến hàng dặm. Cáp quang đa-mốt, đặc biệt là cáp OM3 và OM4 đảm bảo khoảng cách truyền tải hàng trăm mét và được sử dụng nhiều nhất.

Hệ thống cấp nguồn trên sợi quang
Vậy cáp quang là lựa chọn tuyệt vời để phục vụ truyền tải dữ liệu ở khoảng cách xa, nhưng còn nguồn điện để duy trì hoạt động camera thì thế nào?
Hệ thống cấp nguồn trên sợi quang (Powered Fiber Cable Systems – PFCS) có thể giải quyết nhu cầu năng lượng cũng như sự cần thiết phải truyền tải dữ liệu bằng cáp sợi quang. PFCS là tập hợp của:

  • Một thiết bị đóng vai trò vừa kết nối quang vừa cấp nguồn.
  • Cáp sợi quang đơn-mốt hay đa-mốt có tích hợp dây dẫn điện (cáp “hybrid”)
  • Một thiết bị đầu cuối và được cắm vào camera.

Trong hệ thống cấp nguồn qua sợi quang, mỗi sợi có khả năng cấp nguồn cho bất kỳ thiết bị ở khoảng cách lên đến 3 km, gấp 30 lần so với tiêu chuẩn PoE. Ở vị trí đặt camera, một bộ chuyển đổi quang điện tích hợp chip xử lý sẽ cung cấp nguồn theo chuẩn PoE hay PoE Plus tùy theo nhu cầu.

Với giải pháp PFCS, việc triển khai camera trở nên đơn giản: chỉ cần sử dụng một sợi cáp dài vừa có khả năng truyền tải dữ liệu, vừa cấp nguồn cho camera ở bất kỳ vị trí nào. Nhờ đó, các camera có thể được đặt chính xác tại các vị trí quan sát tốt nhất, chứ không phải ở những nơi có sẵn nguồn điện. Cáp truyền dẫn cũng có thể được đi trong máng cáp tương tự cáp Ethernet và cáp sợi quang thông thường.


Ngoài ra, giải pháp PFCS tiết kiệm rất nhiều chi phí so với giải pháp truyền thống, cung cấp nguồn và băng thông trên từng loại cáp riêng biệt. Trong một dự án sân gôn phía nam Florida, ban đầu hệ thống mạng và điện cung cấp cho 36 camera được thiết kế riêng biệt, cấp nguồn bằng cáp điện và dữ liệu bằng cáp sợi quang. Chi phí đầu tư dự đoán là 981.000 USD. Tuy nhiên, khi triển khai bằng PFCS, chi phí chỉ còn 839.000 USD, tiết kiệm được 142.000 USD, tức khoảng 14.5 % so với dự toán ban đầu

Kết luận 
Độ phân giải camera ngày càng tăng nhanh, hiện nay là 4K và sẽ chạm ngưỡng 8K trong tương lai gần. Cáp đồng đôi xoắn hay các thế hệ thấp hơn như cáp đồng trục sẽ không còn đủ đáp ứng nhu cầu cả về băng thông lẫn nguồn điện cho các camera đời mới. Giải pháp PFCS với khả năng cấp nguồn và truyền dữ liệu băng thông lớn ở khoảng cách lên đến 3 km sẽ là lựa chọn lý tưởng giúp người dùng cắt giảm chi phí triển khai, chi phí vận hành và bảo dưỡng, đồng thời đơn giản hóa việc lắp đặt thêm camera về sau.