Switch PoE camera là switch mạng vừa truyền dữ liệu vừa cấp điện cho camera IP qua một sợi cáp. Chọn đúng cần ba phép tính: tổng công suất, số cổng và băng thông. Bài này hướng dẫn từng phép tính để IT hoặc chủ doanh nghiệp tự kiểm tra đề xuất của nhà thầu cho hệ thống camera giám sát doanh nghiệp.
Tóm tắt nhanh
Số cổng PoE chưa nói lên gì, tổng công suất (PoE budget) mới quyết định switch nuôi được bao nhiêu camera. Vài chục camera chỉ tốn vài trăm Mbps, dung lượng ổ cứng đầu ghi mới là phần tốn kém. Nên chừa 20% công suất và cổng dự phòng, và đặt camera trên VLAN riêng khi dùng switch có quản lý.
Switch PoE camera là gì và camera IP cần bao nhiêu điện?
PoE (Power over Ethernet) là công nghệ truyền điện trên cáp mạng. Theo Wikipedia về Power over Ethernet, cáp Ethernet xoắn đôi có thể mang cả dữ liệu lẫn điện cho thiết bị như camera IP. Camera chỉ cần một dây từ switch, không cần ổ cắm hay adapter riêng cạnh camera.
Lợi ích thực tế là gọn và dễ bảo trì. Toàn bộ nguồn nằm trong tủ rack, nên một bộ lưu điện (UPS) đặt ở tủ có thể giữ cả hệ thống camera chạy trong thời gian ngắn khi mất điện lưới, tùy dung lượng UPS.
Mức điện mỗi camera dùng khác nhau. Đây là số tham khảo chung, hãy đọc bảng thông số của đúng model:
- Camera dome, bullet thường: khoảng 4 đến 8 W.
- Camera có hồng ngoại mạnh, ống kính zoom, có sưởi: khoảng 8 đến 13 W.
- Camera PTZ (xoay, nghiêng, zoom): thường 20 đến 30 W, loại lớn có thể cao hơn.
Camera chỉ hút đủ điện nó cần, không hút tối đa của cổng. Nhưng switch phải đủ công suất cho lúc cao điểm, ví dụ ban đêm khi hồng ngoại bật.
Chuẩn PoE nào đủ cho camera?
Ba chuẩn IEEE thường gặp khác nhau ở công suất. Số liệu lấy từ trang Wikipedia nói trên:
| Chuẩn | Tên gọi | Tối đa tại cổng switch | Tối đa tới camera |
|---|---|---|---|
| IEEE 802.3af | PoE (Type 1) | 15,4 W | 12,95 W |
| IEEE 802.3at | PoE+ (Type 2) | 30 W | 25,5 W |
| IEEE 802.3bt | PoE++ (Type 3, Type 4) | 60 W và 90 W | 51 W và 71,3 W |
Phần chênh giữa hai cột là điện tiêu hao trên đường cáp. Vì vậy hãy so công suất camera với cột cuối, không so với cột giữa.
Camera dome và bullet đa số nằm gọn trong 802.3af. Chọn cổng PoE+ (802.3at) khi có camera PTZ hoặc camera hồng ngoại công suất lớn. Chuẩn 802.3bt chỉ cần cho thiết bị đặc biệt, ví dụ PTZ cỡ lớn có sưởi.
Cách tính ngân sách công suất của switch PoE camera
Ngân sách công suất (PoE budget) là tổng điện mà switch cấp được cho mọi cổng cùng lúc. Con số này thường thấp hơn nhiều so với số cổng nhân công suất mỗi cổng. Một switch 24 cổng PoE+ không có nghĩa là cấp được 24 nhân 30 W. Ngân sách thực nằm trong bảng thông số của nhà sản xuất.
Ví dụ 16 camera 12 W, số giả định; công suất thật lấy theo tài liệu từng hãng.
Tính theo ba bước:
- Cộng công suất tối đa của từng camera theo bảng thông số. Chưa có số liệu thì tạm tính 12 W cho camera cố định (mức tính thận trọng trong dải 8 đến 13 W của nhóm hồng ngoại) và 30 W cho PTZ.
- Nhân thêm 1,2. Hệ số 20% bù tiêu hao trên cáp, nhiệt độ cao và camera thêm sau này.
- Chọn switch có ngân sách công suất bằng hoặc lớn hơn kết quả.
Ví dụ 16 camera cố định, mỗi camera tính 12 W: 16 nhân 12 bằng 192 W. Nhân 1,2 ra khoảng 230 W, nên chọn switch từ 240 W trở lên. Với số camera lẻ làm tương tự: 12 camera là 12 nhân 12 bằng 144 W, nhân 1,2 ra khoảng 173 W, nên chọn switch từ khoảng 180 W trở lên.
Switch cấp điện theo lớp hay theo mức dùng thật?
Có một chỗ dễ nhầm. Nhiều switch cấp điện theo lớp (class) mà camera khai báo, không theo mức camera đang hút thật. Camera khai báo lớp cao thì switch giữ chỗ phần công suất đó cho cổng, dù camera chỉ dùng 8 đến 10 W. Khi đó 16 camera có thể giữ chỗ đến 246 W (16 nhân 15,4 W), vượt switch 240 W trong ví dụ.
Cách chốt: nếu switch cấp theo lớp, hãy tính theo công suất của lớp (15,4 W mỗi cổng với camera 802.3af), khi đó 16 camera cần khoảng 246 W và nên chọn mức cao hơn 240 W, ví dụ khoảng 300 W. Nếu switch cấp theo mức tiêu thụ thực thì 240 W trong ví dụ là đủ. Hai câu nên hỏi nhà bán hàng: tổng PoE budget tối đa là bao nhiêu W, và switch cấp theo lớp hay theo công suất thực tế.
Tính băng thông camera IP và cổng uplink ra sao?
Băng thông camera IP là lưu lượng hình ảnh mỗi camera đẩy về đầu ghi. Nó phụ thuộc độ phân giải, chuẩn nén (H.264, H.265), tốc độ khung hình và độ phức tạp của cảnh. Số liệu chính xác nằm trong thông số của đúng camera và cấu hình đã cài. Với tính toán ban đầu, một camera 4 MP thường dùng vài Mbps. Bài này giả định 4 Mbps mỗi camera cho dễ tính.
Tổng băng thông bằng số camera nhân bitrate:
- 8 camera: 8 nhân 4 bằng 32 Mbps.
- 16 camera: 64 Mbps.
- 32 camera: 128 Mbps.
Cổng nối từ switch lên đầu ghi (NVR) phải chịu được tổng này. Gigabit (1.000 Mbps) dư rất nhiều cho 32 camera. Mạng 100 Mbps không đủ cho 32 camera vì tổng 128 Mbps đã vượt 100 Mbps, nên đừng dùng.
Khi nhiều người xem từ xa, lưu lượng ra Internet tăng thêm. Phần đó phụ thuộc đường truyền, không phụ thuộc switch camera.
Ổ cứng mới là phần lớn chi phí lưu trữ
Mỗi 1 Mbps tương đương khoảng 10,8 GB mỗi ngày, nên dung lượng ổ cứng tăng nhanh theo số camera và số ngày lưu (xem cột cuối bảng dưới). Đầu ghi còn bị giới hạn bởi số khay ổ cứng, cần kiểm tra trước khi chốt thời gian lưu. Cách tính chi tiết nằm ở bài cách tính dung lượng và thời gian lưu trữ camera.
Chọn switch PoE camera theo số camera: bảng ví dụ 8, 16, 32
Bảng dưới dùng giả định: camera cố định 12 W, dự phòng công suất 20%, bitrate 4 Mbps, ghi liên tục 30 ngày. Đây là ví dụ tính toán, không phải đề xuất cho công trình cụ thể.
| Số camera | Tổng công suất | Cộng 20% dự phòng | Ngân sách switch từ | Băng thông | Ổ cứng 30 ngày |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 96 W | 115 W | 120 W | 32 Mbps | khoảng 10,4 TB |
| 16 | 192 W | 230 W | 240 W | 64 Mbps | khoảng 20,7 TB |
| 32 | 384 W | 461 W | 480 W | 128 Mbps | khoảng 41,5 TB |
Về số cổng, chừa ít nhất 20% cổng trống ngoài số camera. Hệ thống 8 camera nên chọn switch 12 hoặc 16 cổng. Hệ thống 16 camera hợp switch 24 cổng. Với 32 camera, chia thành hai switch 24 cổng mỗi bên khoảng 16 camera sẽ gọn hơn một switch lớn. Khi một switch hỏng, chỉ mất nửa số camera.
Nhiều switch PoE có thêm cổng uplink riêng hoặc cổng quang SFP, không cấp điện, dùng để nối lên đầu ghi hoặc switch lõi. Bảng thông số ghi riêng số cổng PoE và số cổng uplink, đừng cộng chung. Nếu đầu ghi (NVR) đã có sẵn cổng PoE, vài camera có thể cắm thẳng vào NVR. Khi số camera vượt số cổng PoE của NVR, hoặc camera ở xa đầu ghi, mới cần thêm switch.
Chưa chắc công suất và số cổng switch PoE?
Gửi số camera dự kiến, P.A.T Group tính công suất PoE, số cổng và băng thông cùng bạn.
Hoặc gọi 0379 292 990
Switch có quản lý hay không, và khi nào cần tách mạng camera?
Switch không quản lý (unmanaged) cắm là chạy, rẻ và đủ cho hệ thống nhỏ, camera ghi nội bộ vào một NVR. Switch có quản lý (managed) thêm cấu hình: VLAN, giới hạn công suất theo cổng, xem cổng nào đang tiêu thụ bao nhiêu.
Camera chỉ nói chuyện với đầu ghi; máy văn phòng chỉ được cấp quyền xem.
Nên chọn switch có quản lý khi có từ 16 camera trở lên hoặc khi mạng camera chung với mạng văn phòng. Với văn phòng nhỏ, xem thêm mô hình mạng LAN cho công ty nhỏ. Lý do thường là bảo mật. Camera IP thường kém an toàn hơn máy tính, nên đặt chúng trên VLAN riêng để máy khách không với tới. Cách chia VLAN được giải thích ở bài thiết kế hạ tầng mạng LAN, VLAN và bảo mật cho doanh nghiệp. Phần cáp, tủ rack và đấu nối nằm trong dịch vụ thi công hạ tầng mạng LAN, WAN doanh nghiệp.
Switch có quản lý còn cho bật tắt PoE từng cổng, nên khởi động lại camera từ xa mà không cần leo thang. Tính năng này đáng giá khi camera lắp ở nơi khó với tới.
Ảnh dưới là minh họa cách làm thực tế khi đấu tủ: switch cho camera và switch cho mạng LAN tách thành hai thiết bị riêng, dán nhãn “SW CAMERA” và “SW LAN”, cáp dán nhãn từng tuyến. Đây không phải mô tả một công trình cụ thể. Tách riêng và dán nhãn giúp biết camera nào nằm ở cổng nào khi cần kiểm tra hoặc khởi động lại một cổng.
Khoảng cách 100 m, UPS và những điều cần dự phòng
Cáp đồng Ethernet chuẩn chạy tối đa khoảng 100 m từ switch tới thiết bị, tính cả dây nối hai đầu. Vượt mức này, tín hiệu và điện đều suy giảm. Camera ở xa hơn thì có ba hướng: đặt thêm switch ở gần camera, dùng cáp quang giữa các tủ, hoặc dùng bộ kéo dài (extender) cho khoảng cách đặc thù. Hai hướng đầu giữ cáp đồng ở đoạn ngắn nên dữ liệu và điện đều ổn định hơn.
Tuyến cáp từ camera đều về tủ rack, nơi đấu nối và đặt switch. Ảnh dưới là một tủ rack đứng đang được đấu cáp mạng; đi cáp gọn, đúng chuẩn và dán nhãn ngay từ đầu giúp việc đo, thay hay mở rộng sau này dễ hơn.
Nếu hệ thống đặt trong xưởng
Xưởng có bụi, nhiệt cao và diện tích rộng nên cần tính thêm vài điều. Tủ đặt trong xưởng nóng hoặc nhiều bụi cần thông gió hoặc quạt, hoặc dùng tủ kín chống bụi; thiết bị mạng loại công nghiệp chịu nhiệt rộng hơn loại văn phòng. Nên đặt nhiều tủ nhỏ gần từng cụm camera rồi nối về tủ trung tâm bằng cáp quang, thay vì kéo mọi tuyến về một phòng. Khi đó cổng nối giữa các switch phải chịu được tổng bitrate của cụm camera phía sau, ví dụ 16 camera 4 Mbps cần ít nhất 64 Mbps, nên dùng cổng gigabit trở lên. Cần dự phòng đường nối thì có thể đi hai tuyến.
Còn các điểm cần dự phòng:
- UPS: cộng công suất switch (kể cả phần cấp cho camera), đầu ghi và thiết bị mạng khác, rồi chọn UPS lớn hơn tổng đó, khoảng 20% là hợp lý.
- Cổng trống: chừa 20% cổng cho camera bổ sung hoặc điểm Wi-Fi.
- Đầu ghi: kiểm tra NVR hỗ trợ đủ số kênh, tổng bitrate vào và số khay ổ cứng. 41,5 TB cho 32 camera vượt khả năng nhiều đầu ghi thông dụng, khi đó cần chia hai đầu ghi hoặc giảm thời gian lưu.
- Cáp: dùng cáp đồng nguyên chất, đạt chuẩn Cat5e hoặc Cat6.
Sai lầm thường gặp khi chọn switch PoE camera
- Chỉ đếm cổng: mua switch 24 cổng PoE nhưng tổng công suất chỉ 120 W. Kết quả là camera cuối dãy khởi động chập chờn.
- Dùng cáp CCA (lõi nhôm bọc đồng): điện trở cao hơn đồng nguyên chất, nên sụt áp và nóng hơn, càng rõ khi tuyến dài và chạy PoE.
- Không dự phòng cổng và công suất: thêm vài camera là phải thay switch.
- Dùng chung mạng văn phòng không tách VLAN: camera và máy khách chung một vùng mạng.
- Tính băng thông nhưng quên ổ cứng: đầu ghi đầy sớm hơn dự kiến khi giữ ghi liên tục.
- Quên đầu ghi cũng cần cổng uplink Gigabit: uplink 100 Mbps tắc khi camera tăng.
P.A.T Group triển khai camera cùng hạ tầng mạng trong cùng một hệ thống, như ở công trình lắp đặt camera an ninh và mạng LAN cho AA Tây Ninh. Nếu bạn đang cân nhắc loại camera, bài camera AI khác gì camera thường giúp cân nhắc loại camera trước khi tính switch và ổ cứng.
Câu hỏi thường gặp về switch PoE cho camera
Switch PoE 8 cổng chạy được mấy camera?
Tối đa 8 camera nếu ngân sách công suất đủ, và thực tế nên dùng 6 đến 7 để chừa cổng. Nhiều switch 8 cổng PoE còn kèm cổng uplink riêng. Hãy xem công suất tổng chứ không xem số cổng.
Camera nào cần PoE+ (802.3at)?
Camera PTZ và camera có hồng ngoại hoặc sưởi công suất lớn thường cần PoE+. Camera dome, bullet thông thường chạy được trên 802.3af. Quyết định cuối cùng dựa vào bảng thông số.
Có dùng switch thường kèm bộ cấp nguồn riêng được không?
Được. Bộ cấp nguồn PoE đơn lẻ (injector) hợp cho một hai camera. Với từ vài camera trở lên, switch PoE gọn hơn và dễ quản lý hơn.
Cáp Cat5e có đủ cho camera PoE không?
Cat5e đạt chuẩn đủ cho camera thông dụng ở mức Gigabit trong 100 m. Khi dùng PoE công suất cao hoặc đi trong ống chung nhiều cáp, Cat6 có lợi hơn về nhiệt và độ ổn định.
Nên tách mạng camera khỏi mạng văn phòng không?
Nên. Tách VLAN giảm rủi ro bảo mật và tránh camera chiếm băng thông của máy làm việc.
Chốt cấu hình switch PoE camera trước khi mua
Quy trình ngắn: cộng công suất camera và nhân 1,2, tính tổng bitrate, chọn số cổng cộng 20% dự phòng, rồi quyết định có cần switch quản lý để tách VLAN. Với công trình nhiều camera hoặc đường cáp dài, hãy nhờ đơn vị thi công khảo sát để có số liệu thật thay cho giả định. Nếu cần, liên hệ P.A.T Group để trao đổi cấu hình switch PoE camera theo mặt bằng của bạn.
