HD-Bildübertragung über Koaxialkabel (HDCVI, HD-TVI, AHD)

HDCVI, HD-TVI und AHD schicken ein hochauflösendes Kamerabild unkomprimiert über dasselbe 75-Ohm-Koaxialkabel, auf dem vorher das grobe Bild einer Analogkamera lag. Die Kamera wird getauscht, der Aufnahmerekorder auch, die Leitung in der Wand bleibt liegen. Physik und Steckerwelt sind bei allen drei Verfahren dieselben; ihre Signalsprache ist es nicht, und jedes gehört einem anderen Chiphersteller.

Ausführliche Erklärung

Was alle drei Verfahren gemeinsam haben

Das Bild wird als analoges Basisbandsignal übertragen — also ohne Datenpakete, ohne Adressen und ohne Kompression. Am Kabelende sitzt ein BNC-Steckverbinder in der 75-Ohm-Familie, dahinter ein Koaxialkabel, und die Strecke geht immer von genau einer Kamera zu genau einem Eingang des Rekorders. Ein Verteiler oder Switch kommt darin nicht vor. Das ist derselbe Aufbau, den die analoge Kameratechnik seit Jahrzehnten hat, und genau deshalb passen die Verfahren auf vorhandene Leitungen.

Aus der fehlenden Kompression folgt der Vorteil, der in der Praxis am meisten zählt: Es gibt keine Codec-Verzögerung. Eine Netzwerkkamera rechnet ihr Bild in H.264 oder H.265 um, überträgt es und rechnet es im Rekorder zurück; jeder dieser Schritte braucht Zeit, und in der Summe liegen zwischen Ereignis und Livebild je nach Einstellung mehrere Zehntelsekunden. Bei den Koax-Verfahren durchläuft das Bild keinen Codec. Wer eine Kamera schwenkt und dabei auf den Monitor sieht, merkt den Unterschied sofort.

Der zweite gemeinsame Vorteil ist die Länge. Techpoint gibt für HD-TVI 1080p über 500 Meter preiswertes Koaxialkabel an, Nextchip für AHD ebenfalls 500 Meter. Zum Vergleich: Eine Ethernet-Strecke endet bei 100 Metern, und danach braucht es einen aktiven Zwischenpunkt mit Stromversorgung. Auf einem Grundstück mit weit auseinanderliegenden Kamerapositionen ist das der eigentliche Grund, warum Koax überhaupt noch geplant wird.

Und alle drei haben einen Rückkanal auf derselben Ader. Bei der alten Analogtechnik lief die Kamerasteuerung — Schwenken, Neigen, Zoomen, das Bildschirmmenü der Kamera — über eine getrennte RS-485-Leitung. Die Koax-HD-Verfahren legen diese Steuerdaten mit auf das Bildkabel. Je nach Hersteller heißt das UTC („up the coax"), COMET oder schlicht koaxiale Steuerung. Für den Planer verschwindet damit eine komplette Leitung aus der Kalkulation.

Worin sie sich unterscheiden

Der Unterschied ist weniger elektrisch als eigentumsrechtlich. Jedes Verfahren gehört einem Chiphersteller, und dieser Hersteller entscheidet, wer seine Bausteine bekommt.

• HDCVI stammt von Dahua. Es war anfangs auf den Urheber beschränkt und wurde später an ausgewählte Hersteller lizenziert. Dahua beschreibt es heute als Verfahren, das Ton, Bild, Daten und Speisung gleichzeitig über eine Koaxleitung führt, mit Auflösungen bis 4K.
• HD-TVI stammt von Techpoint, einem reinen Halbleiterhaus. Die Spezifikation HD-TVI 2.0 wurde 2014 veröffentlicht; weil Techpoint seine Bausteine offen vertreibt, haben mehrere große Gerätehersteller sie rasch übernommen. Techpoint führt Bausteine für 3 bis 8 Megapixel und hat 4K-fähige Produkte im Programm.
• AHD stammt von Nextchip aus Südkorea und bezeichnet sich selbst als erste in Serie gefertigte analoge HD-Übertragungstechnik. Die auf den Technikseiten dokumentierten Bausteine reichen bis 1080p bei 30 Bildern je Sekunde.

Der Rekorder entscheidet, was zusammenpasst

Eine HDCVI-Kamera an einem reinen HD-TVI-Rekorder liefert kein Bild. Das ist keine Einstellungsfrage und kein Kabelproblem — die Bausteine verstehen einander schlicht nicht. Aufgelöst hat das der Markt an der einzigen Stelle, an der es sich auflösen ließ: beim Rekorder. Dahua gibt für die eigenen Geräte volle Annahmefähigkeit für HDCVI, AHD, TVI, das alte Standardbild CVBS und IP an, und Mehrformat-Rekorder sind bei allen großen Anbietern der Normalfall. Ein solcher Rekorder erkennt je Eingang, welche Sprache ankommt, und stellt sich darauf ein.

Damit verschiebt sich die Bindung auf eine Seite. Der Rekorder ist die unproblematische, weil er ohnehin alles annimmt. Die Kamera ist die gebundene: Sie kann genau ein Verfahren, und wer Jahre später eine defekte Kamera ersetzt, braucht entweder wieder dieselbe Familie oder einen Rekordereingang, der die neue annimmt. Genau deshalb gehört das eingesetzte Verfahren je Strecke dokumentiert und nicht ins Gedächtnis.

Die Speisung hängt am Bildverfahren

Wo die Kamera zusätzlich über dasselbe Kabel versorgt wird, ist die Bindung noch enger. Power over Coax ist in der Sicherheitstechnik nicht genormt; Speisung und Bildverfahren sind in denselben Bauteilen verschränkt, weshalb eine PoC-Strecke immer eine Plattformentscheidung ist. Dahua nennt für die eigene Umsetzung eine Einspeisung von 48 Volt aus dem Rekorder beziehungsweise 52 Volt aus einem Einspeisegerät und eine Reichweite bis 400 Meter — also spürbar weniger als die 500 Meter, die dieselbe Leitung ohne Speisung schafft.

Häufiges Missverständnis

Das Wort „analog" weckt die Erwartung des alten, unscharfen Bildes, und darum wird die Technik regelmäßig unterschätzt. Analog beschreibt hier aber allein die Art, wie das Bild auf dem Kabel liegt — als kontinuierliches Signal ohne Pakete. Der Sensor in der Kamera ist digital, die Signalaufbereitung ist digital, die Steuerdaten auf dem Rückkanal sind digital, und im Rekorder wird das Bild digital gespeichert. Analog ist nur die Strecke dazwischen. Wer HDCVI, HD-TVI oder AHD mit dem alten CVBS-Bild in einen Topf wirft, verwechselt die Übertragungsart mit der Bildqualität.

Der zweite Irrtum sitzt beim Kabel. Weil alle drei Verfahren dieselbe Leitung, denselben Wellenwiderstand und denselben Stecker verwenden, liegt der Schluss nahe, die Geräte seien austauschbar. Das Kabel ist tatsächlich austauschbar, die Sprache darauf nicht. Ein Techniker, der eine Kamera aus dem Lager holt und sie ansteckt, sieht einen schwarzen Bildschirm und sucht dann zuerst am Kabel — obwohl das Kabel in Ordnung ist. Deshalb steht das Verfahren idealerweise auf dem Etikett am Rangierfeld und nicht nur im Angebot von damals.

Nicht zu verwechseln mit

• HD-SDI und EX-SDI: Der digitale Weg über dasselbe Koaxialkabel. HD-SDI kommt aus der Studiotechnik, ist von der SMPTE genormt und damit herstellerübergreifend — der einzige der hier genannten Wege mit echter Normgrundlage. Bezahlt wird das mit Reichweite: Auf RG59 sind rund 100 Meter belegt, und einen Rückkanal für die Kamerasteuerung gibt es nicht, weshalb dort wieder eine getrennte Leitung nötig wird. Genau diese beiden Punkte haben den analogen Verfahren in der Gebäudetechnik den Markt verschafft.
• CVBS beziehungsweise FBAS: Das alte Standardbild auf derselben Leitung, rund 0,4 Megapixel. Mehrformat-Rekorder nehmen es weiterhin an, sodass eine Anlage schrittweise umgestellt werden kann.
• Netzwerkkamera über Twisted Pair: Komprimiertes Bild in IP-Paketen, Speisung über Power over Ethernet, Reichweite 100 Meter je Segment, dafür herstellerübergreifende Anbindung und Integration in die übrige Gebäudetechnik.
• HDBaseT: Ein Verfahren für AV-Signale über Twisted Pair in der Gebäudetechnik — gleiche Grundidee der langen Strecke, aber anderes Anwendungsfeld und andere Leitung.
• Power over Coax: Die Speisung über dieselbe Leitung. Sie kommt bei allen drei Verfahren vor, ist aber ein eigenes Thema und kein Bildverfahren.

In der Planung

Auf einem Betriebsgelände soll die Zufahrt am hinteren Ende überwacht werden. Vom Technikraum bis zum Tor sind es rund 260 Meter, eine alte Koaxleitung liegt bereits, Strom gibt es am Tor nicht.

Zu klären ist zuerst, ob diese Kameraposition überhaupt Teil der Netzwerkinfrastruktur werden soll. Wenn ja, endet die Überlegung bei den 100 Metern von Ethernet — es braucht dann einen aktiven Zwischenpunkt oder eine Glasfaserstrecke, beides mit eigener Stromversorgung, eigenem Gehäuse und eigener Wartung. Wenn nein, ist die vorhandene Koaxleitung genau der Grund, aus dem die 260 Meter kein Problem sind.

Fällt die Entscheidung für Koax, geht es weiter mit dem Wie. Sie entscheidet sich an der Anlage, die schon da ist, und erst danach am Datenblatt: Läuft im Technikraum bereits ein Rekorder, gibt dessen Familie das Verfahren vor. Steht ein Neuaufbau an, spricht die breite Geräteauswahl für HD-TVI, während HDCVI enger an seinen Urheber und dessen Lizenznehmer gebunden bleibt; der Preisvergleich der drei Familien gehört ans konkrete Angebot und nicht in diese Abwägung. Parallel wird geklärt, ob die Kamera am Tor über die Bildleitung mitversorgt werden soll — dann sind Rekorder, Kamera und Speiseverfahren als ein Paket zu bestellen und die Reichweite sinkt.

Zum Schluss die Geräte. Das vorhandene Kabel ist alt, sein Typ oft unbekannt, und Aluminium-Kupfer-Mischleiter verhalten sich anders als das Vollkupfer, für das die Reichweitenangaben gelten. Deshalb wird vor der Bestellung eine Kamera provisorisch an die Strecke gehängt und geprüft, welche Auflösung sauber ankommt.

Verknüpfte Inhalte

Warum Innen- und Außenleiter zusammen den Signalweg bilden und woher die 75 Ohm kommen, steht beim Koaxialkabel; warum die 50-Ohm-Variante desselben Steckers hier nichts zu suchen hat, beim BNC-Steckverbinder. Die Größe dahinter erklärt der Wellenwiderstand, und warum eine Punkt-zu-Punkt-Strecke am Ende korrekt abgeschlossen sein muss, der Abschlusswiderstand. Die Speisung über dieselbe Leitung behandelt Power over Coax, das genormte Gegenstück auf Netzwerkkabeln Power over Ethernet. Warum eine Netzwerkkamera überhaupt Zeit für die Übertragung braucht, erklärt der Videocodec.

Quellen

Die Angaben zu Reichweite und Auflösung von HD-TVI und AHD stammen von den Technikseiten der beiden Chiphersteller Techpoint und Nextchip. Was HDCVI über eine Leitung führt und welche Formate die zugehörigen Rekorder annehmen, gibt Dahua auf der eigenen Technikseite an; die Zahlen zur Speisung kommen aus dem White Paper desselben Herstellers zu Power over Coax. Die Zuordnung der drei Verfahren zu ihren Urhebern, die Lizenzgeschichte von HDCVI und die Einordnung von HD-SDI folgen einem Bericht der Fachredaktion Security Info Watch von 2018; die 100-Meter-Reichweite von HD-SDI auf RG59 ist nur enzyklopädisch belegt.