Power over Coax (PoC)

Was ist Power over Coax — und warum ist es kein PoE für Koaxialkabel?

Power over Coax bringt Betriebsspannung und Videosignal über dasselbe Koaxialkabel — die Kamera an der Fassade kommt ohne eigene Steckdose aus, weil der Rekorder sie über die Bildleitung mitversorgt. Der Name legt eine Verwandtschaft zu Power over Ethernet nahe, und die Idee ist tatsächlich dieselbe. Der entscheidende Unterschied steht nicht in der Physik, sondern in der Organisation: PoE ist genormt, PoC in der Sicherheitstechnik nicht.

Eine Kamera braucht zwei Dinge: Strom und einen Weg, ihr Bild loszuwerden. Normalerweise sind das zwei Kabel. Bei diesem Verfahren reicht eines — der Aufnahmerekorder schickt den Strom über dieselbe Leitung zurück, über die das Bild ankommt. Für Dich heißt das vor allem weniger Aufwand beim Nachrüsten, weil eine vorhandene alte Leitung oft genügt. Der Haken: Anders als beim Netzwerkkabel haben sich die Hersteller hier nie auf eine gemeinsame Sprache geeinigt. Kamera und Rekorder müssen deshalb zusammenpassen, sonst bleibt das Bild schwarz.

Ausführliche Erklärung

Physikalisch ist die Aufgabe überschaubar. Auf dem Koaxialkabel liegt ein Videosignal, dessen niedrigste wirksame Frequenz bei 25 Hz liegt; die Speisung ist Gleichstrom, also 0 Hz. Beide sollen sich denselben Leiter teilen, ohne sich zu stören. An den Enden sitzt deshalb je eine Weiche, die das Bild durchlässt und die Gleichspannung abzweigt. Weil die beiden Frequenzen so dicht beieinanderliegen, genügt dafür keine einfache Drossel — Dahua beschreibt für die eigene HDCVI-Umsetzung stattdessen einen elektronisch nachgebildeten Induktor.

Die Spannungslagen folgen derselben Überlegung wie bei jeder Fernspeisung: Je höher die eingespeiste Spannung, desto weiter reicht die Strecke bei gleichem Leitungsverlust. In der Praxis liegt die Einspeisung bei rund 48 Volt Gleichspannung aus dem Rekorder und rund 52 Volt aus einem separaten Einspeisegerät; im Kameragehäuse setzt ein Wandler das auf die 12 Volt herunter, die das Gerät tatsächlich braucht. Als Reichweite gibt der Hersteller bis zu 400 Meter an, bei Kameras mit einer Nennleistung bis 12 Watt — mit dem Vorbehalt, dass Auflösung und Leistungsaufnahme diese Reichweite mindern: Für 4-MP-Kameras mit bis zu 6 Watt sind es noch 300 Meter, und die Kombination aus 4 MP und 12 Watt lässt dieselbe Tabelle offen.

Was eine konkrete Strecke hergibt, steht in keiner Herstellertabelle. Das rechnet die Formel für den Spannungsabfall auf Gleichstromleitungen: ΔU = I · R_Schleife, mit dem Strom des Geräts und dem Schleifenwiderstand der Leitung. Bei PoC ist der Innenleiter der Hinweg und der Außenleiter der Rückweg, beide zusammen bilden die Schleife — ein Koaxialkabel hat also nicht etwa den halben Schleifenwiderstand, nur weil es äußerlich eine Ader hat. Genau an dieser Eingangsgröße hakt es in der Praxis: Der Außenleiter besteht meist aus Folie und Geflecht, und Kabeldatenblätter geben für Koaxbauarten üblicherweise die Hochfrequenzdämpfung an, nicht den Gleichstromwiderstand der Schleife. Wer nachrechnen will, muss ihn beim Hersteller erfragen oder messen. Steht er fest, liefert die Rechnung den Verlust in Volt; ob er zulässig ist, entscheidet die Eingangsspannung, mit der der Wandler in der Kamera noch anläuft.

Der Schutzmechanik ist es zu verdanken, dass PoC einem selbstgebauten Einspeisen von Spannung auf die Bildleitung überlegen ist. Bevor Spannung aufgeschaltet wird, prüft die Gegenseite, ob am Kabelende überhaupt ein gültiges Gerät hängt; hängt dort eine gewöhnliche Kamera, ein Steuerumsetzer oder ein optischer Wandler, erkennt sie kein gültiges Gerät und die Leitung bleibt spannungsfrei. Danach überwacht sie, ob das Gerät abgezogen wird, und entlädt die Leitung dann aktiv. Überstrom und Kurzschluss schalten ab. Dieselbe Kette gibt es bei PoE, und aus demselben Grund: Auf einem Kabel, an das jemand später irgendetwas anstecken kann, darf nicht dauerhaft Spannung liegen.

Ein praktischer Nebeneffekt betrifft ausgerechnet das Bild. Zieht die Kamera plötzlich mehr Strom — der Motorzoom fährt, die Infrarot-Leuchte schaltet zu —, schwankt die Spannung auf der Leitung, und diese Schwankung landet im selben Leiter wie das Videosignal. Die Geräte fangen das mit eigenen Kompensationsschaltungen ab. Wer eine PoC-Strecke bis an ihre Längengrenze auslegt, sollte das im Hinterkopf behalten: Der Grenzfall meldet sich zuerst als Bildstörung im Moment des Umschaltens, lange bevor die Strecke ganz ausfällt.

Häufiges Missverständnis

Der Name verspricht ein PoE für Koaxialkabel, und genau das ist PoC nicht. Bei PoE steht hinter der Abkürzung eine Norm der IEEE-802.3-Familie mit festgelegten Leistungsklassen und einem Aushandlungsverfahren: Einspeisendes und versorgtes Gerät verständigen sich, bevor Leistung fließt, und zwar herstellerübergreifend. Für PoC in der Sicherheitstechnik gibt es diese gemeinsame Grundlage nicht. Jeder Hersteller hat eine eigene, geschützte Umsetzung entwickelt, meist gebunden an seine eigene Bildübertragung und seine eigenen Rekorder. Eine Kamera der einen Marke an einem Rekorder der anderen bekommt im günstigen Fall keine Spannung — die Lasterkennung erkennt sie schlicht nicht als gültiges Gerät.

Aus dieser Normlosigkeit folgt die eigentliche Planungskonsequenz, und sie hat mit Elektrotechnik wenig zu tun: PoC bindet eine Anlage an eine Herstellerplattform. Solange dieselbe Plattform lieferbar ist, ist das bequem. Wird eine Kamera in acht Jahren ersetzt und die Baureihe gibt es nicht mehr, ist die Einsparung von damals aufgebraucht.

Für neu hält man das Verfahren außerdem zu Unrecht. Speisung über das Koaxialkabel ist keine Erfindung der Kameratechnik. In jeder Satellitenanlage wird der Signalumsetzer am Spiegel seit den späten 1980er-Jahren über das Antennenkabel ferngespeist, und dort tut die Speisespannung sogar noch etwas Zweites: Ihre Höhe schaltet die Polarisationsebene um, rund 14 Volt für die eine, 18 Volt für die andere. Neu an PoC ist allein die Leistung, die heute darüber läuft — und die Schutzmechanik, die dafür nötig wird.

Und eine Ausnahme gehört zur Ehrlichkeit dazu: In der industriellen Bildverarbeitung ist die Speisung über Koax sehr wohl genormt. Die CoaXPress-Spezifikation der Japan Industrial Imaging Association führt sie als Power over CoaXPress mit 24 Volt Gleichspannung und einem vorgeschalteten Erkennungsverfahren. Das ist eine andere Welt mit anderen Kameras und anderen Steckern, aber es zeigt, dass die Normlosigkeit von PoC eine Marktlage beschreibt und kein physikalisches Schicksal.

Nicht zu verwechseln mit

Power over Ethernet: Dieselbe Grundidee auf Twisted-Pair, aber genormt, mit Leistungsklassen und Aushandlung zwischen den Geräten. Der eigene Eintrag behandelt die Stufen, das Switch-Budget und die Grenzen.
Power over CoaXPress (PoCXP): Genormte Speisung über Koax in der industriellen Bildverarbeitung, 24 Volt, eigene Steckerwelt. Derselbe Gedanke, aber nicht die Gebäudetechnik.
Fernspeisung von LNB und Antennenverstärker: Der ältere Verwandte aus der Empfangstechnik. Gleiche Bauform des Kabels, deutlich kleinere Leistungen, keine Lasterkennung.
Passives PoE: Eine Dauerspannung ohne jedes Erkennungsverfahren. PoC sieht äußerlich ähnlich aus, prüft aber vor dem Aufschalten — genau das fehlt beim passiven PoE.

In der Planung

Eine Bestandsanlage mit acht analogen Kameras auf vorhandenen Koaxleitungen soll auf HD-Bild umgestellt werden. Die Leitungen liegen, Steckdosen gibt es an keiner Kameraposition.

Am Anfang steht die Konzeptfrage, nicht der Gerätekatalog: Bleibt die Anlage auf Koax, oder wird auf Netzwerkkameras umgestellt? Das ist die eigentliche Weiche. Für den Verbleib auf Koax spricht die vorhandene Verkabelung und damit ein Bruchteil des Aufwands; dagegen spricht, dass eine Koaxanlage später kaum in eine Netzwerkinfrastruktur hineinwächst und dass PoC die Anlage zusätzlich an einen Hersteller bindet.

Fällt die Entscheidung für Koax, stellt sich PoC gegen eine eigene Speiseleitung. Hier zählt, ob überhaupt ein Weg für eine zweite Leitung frei wäre — ist er es, ist die getrennte Speisung die robustere und plattformfreie Lösung. Ist er es nicht, ist PoC der Grund, warum die Umstellung ohne Stemmarbeiten möglich wird, und die Herstellerbindung der Preis dafür.

Erst danach kommen Geräte ins Spiel, und dann als Paket: Rekorder und Kameras stammen zwingend aus derselben PoC-Familie. Vor der Bestellung wird je Strecke gerechnet — Länge, Widerstandsbelag des vorhandenen Kabels, Leistungsaufnahme der vorgesehenen Kamera — statt sich auf die Reichweitenangabe des Datenblatts zu verlassen, die für ein neues Kabel bekannter Bauart gilt und nicht für die Leitung, die seit fünfzehn Jahren in der Wand liegt.

Verknüpfte Inhalte

Warum Innen- und Außenleiter zusammen den Signalweg bilden und was daraus für Schirmung und Wellenwiderstand folgt, steht beim Koaxialkabel. Die Rechnung, mit der sich eine PoC-Strecke prüfen lässt, steht beim Spannungsabfall auf Gleichstromleitungen; den Schleifenwiderstand als Eingangsgröße liefert die dort verlinkte Vorstufe. Das genormte Gegenstück auf Netzwerkkabeln behandelt Power over Ethernet, einschließlich der Frage nach dem Gesamtbudget eines Switches, die sich bei PoC ebenso stellt.

Quellen

Die Angaben zu Speisespannung, Reichweite, Leistungsgrenze, Signaltrennung und Schutzkette stammen aus dem White Paper von Dahua zur HDCVI-Umsetzung und gelten für diese Produktfamilie. Dass es für PoC in der Sicherheitstechnik keine übergreifende Norm gibt, ist über ein herstellerunabhängiges Fachportal belegt. Die genormte Speisung in der industriellen Bildverarbeitung folgt der Dokumentation eines Karten-Herstellers zur CoaXPress-Spezifikation. Die Fernspeisung in der Satellitentechnik ist nur enzyklopädisch belegt.