Dopasowanie impedancyjne jest krytyczne – każde zagniecenie kabla powoduje odbicia fali.
W systemach CCTV stosuje się głównie RG59 (cieńszy) i RG6 (grubszy, mniejsze tłumienie).
Tłumienie i zjawiska falowe w miedzi
6 / 32
Tłumienie (Attenuation): Spadek amplitudy sygnału wraz z odległością i częstotliwością.
Sygnały HD (np. 4MP) wymagają szerszego pasma (do 40-50 MHz), co skraca zasięg.
Zjawisko naskórkowości (Skin Effect): prąd o wysokiej częstotliwości płynie tylko po powierzchni żyły.
Kable typu CCA (Copper Clad Aluminum) są niezalecane w profesjonalnym CCTV ze względu na wysoką rezystancję DC.
Niedopasowanie na złączach BNC powoduje powstanie fali stojącej i utratę ostrości obrazu.
PoC (Power over Coax) - zasilanie i sygnał
7 / 32
Technologia przesyłu zasilania DC wraz z sygnałem wideo po jednym kablu koncentrycznym.
Działa na zasadzie separacji napięciowej: sygnał wideo (AC wysokiej częstotliwości) i zasilanie DC przesyłane są jednocześnie tym samym kablem.
Wymaga dedykowanych rejestratorów z wbudowanym inserterem mocy i kamer z odbiornikiem PoC.
Bezpieczeństwo: system sprawdza impedancję przed podaniem pełnego napięcia (ochrona przed zwarciem).
Zasięg zasilania PoC jest zazwyczaj mniejszy niż zasięg sygnału wideo (spadek napięcia na kablu).
Zalety i wady systemów koncentrycznych
8 / 32
Zalety: Brak opóźnień (Real-time), łatwa modernizacja starych systemów, niskie koszty urządzeń końcowych.
Wady: Brak skalowalności (gwiazda), trudniejsza diagnostyka przy dużych systemach, mniejsza odporność na zakłócenia EMI.
Brak standardowej integracji z sieciami LAN bez dodatkowych enkoderów.
Ograniczona możliwość przesyłu wielu strumieni danych po jednym kablu (poza rozwiązaniami typu MUX).
Mimo to, w małych instalacjach (domy, małe sklepy) systemy analogowe HD są nadal bardzo popularne.
Sieci IP w monitoringu: warstwa fizyczna
9 / 32
Sieci IP opierają się na modelu OSI, gdzie warstwa fizyczna to najczęściej skrętka (UTP) lub światłowód.
Wideo przesyłane jest w postaci ramek Ethernet i pakietów IP.
Możliwość przesyłu wielu kamer po jednym kablu (Trunking / Agregacja).
Systemy IP są domyślnie skalowalne – dodanie kamery to kwestia wolnego portu w switchu.
Wykorzystanie istniejącej infrastruktury biurowej (VLAN) dla oszczędności kosztów okablowania.
Standardy Ethernet w CCTV (10/100/1000)
10 / 32
Fast Ethernet (100Base-TX): Standard dla pojedynczych kamer IP w trybie podglądu. Przepustowość 100 Mbps wystarczy dla jednej kamery 4K, ale przy wielu kamerach wymagany jest Gigabit Ethernet.
Gigabit Ethernet (1000Base-T): Stosowany na łączach między switchami (Uplink) i do rejestratorów (NVR).
Zasięg standardowy: 100 metrów. Powyżej tej odległości wymagane aktywne regeneratory lub światłowód.
Autonegocjacja: Switch i kamera muszą uzgodnić najszybszą wspólną prędkość pracy.
W CCTV krytyczny jest parametr Throughput (przepustowość rzeczywista) switcha.
Skrętka komputerowa: parametry i kategorie
11 / 32
Kat. 5e: Standard minimum, wspiera 1 Gbps, pasmo do 100 MHz.
Kat. 6 / 6a: Pasmo do 500 MHz, lepsza odporność na przesłuchy (Crosstalk), zalecana przy PoE wysokiej mocy.
Ekranowanie jest kluczowe w halach przemysłowych, aby chronić pakiety danych przed EMI.
Ważne: Dla poprawnego PoE wymagane są żyły 100% miedzi (CU), a nie stalowe miedziowane (CCS).
Topologie sieciowe: gwiazda vs kaskada
12 / 32
Gwiazda: Każda kamera do centralnego switcha. Najbardziej niezawodna, łatwa diagnostyka.
Kaskada: Switche łączone szeregowo. Oszczędność kabla, ale ryzyko "wąskiego gardła" (Bottleneck) na ostatnim ogniwie.
Topologia pierścienia (Ring): Wykorzystuje protokoły STP/ERPS dla redundancji. Przerwanie kabla nie powoduje utraty wizji.
W dużych systemach stosuje się model 3-warstwowy: Access, Distribution, Core.
Kluczowe jest zapewnienie odpowiedniego pasma Uplink (np. 10Gbps przy setkach kamer).
PoE (802.3af) - fundament nowoczesnego CCTV
13 / 32
Power over Ethernet: Zasilanie urządzeń końcowych przez pary danych skrętki.
Napięcie robocze: ok. 48V DC (zakres 44-57V).
Standard 802.3af: Dostarcza do 15.4W na port (realnie ok. 13W po uwzględnieniu strat na kablu).
Wystarcza dla standardowych kamer kopułkowych i tubowych.
System jest inteligentny – negocjuje moc (Handshake) przed jej podaniem.
PoE+ (802.3at) i PoE++ (802.3bt)
14 / 32
PoE+ (802.3at): Do 30W na port. Niezbędne dla kamer z silnymi oświetlaczami IR lub grzałkami.
PoE++ (802.3bt): Do 60W lub 90W na port. Wykorzystuje wszystkie 4 pary skrętki.
Standard bt jest dedykowany dla kamer szybkoobrotowych PTZ z dalekosiężnym IR i laserem.
Ważne: Straty na rezystancji kabla zamieniają się w ciepło – przy dużych wiązkach kabli wymagana jest wentylacja.
Zawsze sprawdzaj klasę PoE urządzenia (Class 0-8).
Standard
Moc wyjściowa
Moc u odbiornika
Wykorzystane pary
802.3af (PoE)
15.4 W
12.95 W
2
802.3at (PoE+)
30.0 W
25.5 W
2
802.3bt (PoE++)
60-90 W
51-71 W
4
Zarządzanie budżetem mocy PoE
15 / 32
Switch PoE ma określoną sumaryczną wydajność zasilacza (np. 380W).
Suma maksymalnych poborów wszystkich kamer nie może przekroczyć tego budżetu.
Problem: Kamery PTZ pobierają więcej mocy podczas ruchu lub w nocy (włączony IR).
Profesjonalne switche pozwalają na ustawianie priorytetów zasilania (najważniejsze kamery nie zostaną wyłączone).
Zaleca się zachowanie 20% marginesu bezpieczeństwa w budżecie mocy.
Extendery i transmisja Long-Range PoE
16 / 32
Standardowe 100m to często za mało. Rozwiązania:
Extendery PoE: Aktywne urządzenia zasilane z linii PoE, regenerujące sygnał o kolejne 100m.
Tryb E-PoE / Long-Range: Zmniejszenie prędkości do 10 Mbps przy jednoczesnym zwiększeniu napięcia. Pozwala na zasięg do 250-800 metrów po skrętce.
Kluczowe przy 10 Mbps: Sprawdź czy bitrate kamery (np. przy H.265) nie przekracza tej wartości.
Dla bardzo dużych dystansów jedynym stabilnym rozwiązaniem pozostaje światłowód.
EoC (Ethernet over Coax) - transformacja
17 / 32
Urządzenia pozwalające na przesyłanie pakietów IP oraz zasilania PoE po kablu koncentrycznym 75 Ω.
Idealne przy modernizacji: zostawiamy stare kable, wymieniamy tylko kamery i rejestrator na IP.
Wykorzystuje standardy HomePlug lub technologię G.hn do modulacji danych.
Zasięgi mogą sięgać 500-1000 metrów, co jest przewagą nad skrętką.
Wymaga konwerterów Master (przy switchu) i Slave (przy kamerze).
Światłowody: zasięgi i moduły SFP
18 / 32
Transmisja światłowodowa jest całkowicie odporna na zakłócenia elektromagnetyczne i wyładowania atmosferyczne.
Multi-mode (MM): Krótsze dystanse (do 550m-2km). Tańsze nadajniki (LED/VCSEL).
Single-mode (SM): Długie dystanse (10km - 80km). Wymaga precyzyjnych laserów.
Moduły SFP (Small Form-factor Pluggable): Wkładki pozwalające na elastyczną zmianę medium w switchu.
W CCTV światłowód to standard dla magistrali łączących budynki i kamery obwodowe na ogrodzeniach.
Protokoły warstwy transportowej: TCP vs UDP
19 / 32
TCP (Transmission Control Protocol): Zapewnia potwierdzenie odbioru każdego pakietu. Jeśli ramka zginie, jest retransmitowana. Powoduje to przycięcia obrazu przy słabych łączach, ale gwarantuje integralność.
UDP (User Datagram Protocol): Transmisja bez potwierdzeń. Szybsza, mniejszy narzut (Overhead). Jeśli pakiet zginie – widzimy chwilowy artefakt (pikselozę), ale obraz płynie dalej bez opóźnień.
W monitoringu "na żywo" preferowany jest UDP, przy zapisie na NVR często stosuje się TCP.
RTSP (Real Time Streaming Protocol): Standardowy protokół sterowania strumieniem wideo.
Multicast i optymalizacja ruchu w sieci
20 / 32
Unicast: Kamera wysyła oddzielny strumień do każdego odbiorcy (np. do NVR i do 5 stacji podglądu). Powoduje to zapchanie procesora kamery.
Multicast: Kamera wysyła tylko jeden strumień, a switch (używając IGMP Snooping) powiela go tylko tam, gdzie jest potrzebny.
Niezbędne w dużych centrach monitoringu (VMS), gdzie wiele osób ogląda tę samą kamerę jednocześnie.
Wymaga switchy zarządzalnych warstwy L2/L3 wspierających IGMP.
Pozwala na znaczną oszczędność pasma w sieci szkieletowej.
ONVIF - standard interoperacyjności
21 / 32
Open Network Video Interface Forum: Globalny standard komunikacji urządzeń IP różnych producentów.
Zapewnia ujednolicone API do: wykrywania urządzeń, przesyłu wideo, sterowania PTZ i analityki.
Dzięki ONVIF kamera producenta A może współpracować z rejestratorem producenta B.
Standard bazuje na protokołach sieciowych: XML, SOAP, RTP/RTSP, HTTP.
Obecnie niemal każda profesjonalna kamera IP wspiera co najmniej jeden profil ONVIF.
Profile ONVIF: S, G, T, M i ich zastosowanie
22 / 32
Profil S (Streaming): Podstawowy profil dla przesyłu wideo i sterowania PTZ.
Profil G (Storage): Obsługa zapisu na kartach SD w kamerze i pobierania nagrań.
Profil T (Advanced): Wsparcie dla kompresji H.265, przesyłu dwukierunkowego audio i zdarzeń (Events).
Profil M (Metadata): Standard dla analityki AI (metadane obiektów: klasyfikacja - człowiek/pojazd, tablice rejestracyjne LPR, twarze, geolokalizacja). Umożliwia wysyłanie metadanych zamiast pełnego strumienia wideo.
Ważne: Zarówno kamera jak i rejestrator muszą wspierać ten sam profil, aby funkcje działały poprawnie.
Metody kompresji obrazu: H.264 vs H.265
23 / 32
H.264 (MPEG-4 AVC): Standardowa kompresja, dobra kompatybilność, wysokie zapotrzebowanie na pasmo przy wysokich rozdzielczościach.
H.265 (HEVC): Następca H.264. Oferuje taką samą jakość obrazu przy 50% mniejszym zapotrzebowaniu na bitrate i przestrzeń dyskową.
Kluczowe dla systemów 4K i 8K – bez H.265 koszt dysków twardych byłby nieakceptowalny.
Wymaga większej mocy obliczeniowej procesora (DSP) w kamerze i rejestratorze do dekompresji.
Bitrate: VBR, CBR i Smart Codec
24 / 32
CBR (Constant Bitrate): Stała zajętość łącza. Łatwe planowanie sieci, ale mniejsza jakość przy dynamicznych scenach.
VBR (Variable Bitrate): Zmienna zajętość. Kamera wysyła więcej danych, gdy w kadrze jest ruch, i mniej, gdy obraz jest statyczny. Oszczędza miejsce na dysku.
Smart Codec (H.264+/H.265+): Technologie producentów (Hikvision, Dahua) analizujące tło i obiekty ruchome. Tło jest kompresowane mocniej, a obiekty zachowują detale.
W nocy szum matrycy może być błędnie interpretowany jako ruch, co drastycznie zwiększa bitrate VBR (wymagana redukcja szumów DNR).
Opóźnienia (Latency) i ich wpływ na PTZ
25 / 32
Opóźnienie to czas od przechwycenia obrazu przez przetwornik do wyświetlenia na monitorze.
Składniki: czas ekspozycji, czas kompresji, transport sieciowy, buforowanie, dekompresja.
W systemach IP typowe opóźnienie to 100-300 ms. Powyżej 500 ms sterowanie kamerami PTZ staje się niemożliwe (efekt "przestrzeliwania" celu).
Systemy analogowe HD mają latency bliskie 0 ms.
Optymalizacja: Wyłączenie filtrów wideo w kamerze, użycie szybkich stacji roboczych z akceleracją GPU.
Bezpieczeństwo: VLAN i separacja ruchu
26 / 32
Kamery CCTV nigdy nie powinny znajdować się w tej samej sieci logicznej co komputery biurowe.
VLAN (Virtual LAN): Izolacja ruchu kamer na poziomie switcha.
Zapobiega to podsłuchiwaniu strumieni oraz chroni przed atakami typu Broadcast Storm.
QoS (Quality of Service): Nadawanie wyższego priorytetu pakietom wideo, aby nie gubiły się przy obciążeniu sieci przez inne dane.
Fizyczne odseparowanie sieci CCTV (osobne switche i kable) to najlepsza praktyka w obiektach o wysokim znaczeniu.
Cyberbezpieczeństwo: certyfikaty i hardening
27 / 32
Kamery IP to urządzenia brzegowe (IoT) podatne na ataki (np. Mirai botnet).
