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視頻監控系統的交換機配置竅門

在高清網絡監控系統的實施過程中,會有客戶反應圖像不流暢,最大的原因就是網絡帶寬不足。下面就為您介紹,如何解決帶寬不足的問題。


首先我們要弄清楚每路圖像占用多少帶寬:                                      


720P 網絡攝像機,主碼流為2~3M,子碼流為0.8~1M,共約4M。


1080P 網絡攝像機,主碼流為4~6M,子碼流為0.8~1M,共約7M。


其次要弄清楚交換機的帶寬容量,我們常用的交換機有百兆交換機、千兆交換機。


它們的實際帶寬一般只有理論值的60~70% ,所以它們的總帶寬容量大致是60Mbps 或600Mbps。


從網絡拓撲結構上來講,一個局域網通常是兩到三層結構。接攝像機那端為接入層,一般用百兆交換機就夠了,除非你在一個交換機上接了很多個攝像機。


匯集層、核心層則要按該交換機匯聚了多少路圖像來計算,計算方法如下:


如果接720P 的網絡攝像機,一般15 路圖像以內,用百兆交換機,超過15路則用千兆交換機。如果接1080P 的網絡攝像機,一般8 路圖像以內,用百兆交換機,超過8 路則用千兆交換機。


網絡監控中交換機的選擇


隨著高清攝像機的使用越來越多,如何選擇合適的、滿足監控整體網絡架構性能的交換機也成了在高清監控系統前期方案制定、項目報價中有著很重要的作用。一個合適的交換機,


不僅能夠發揮監控網絡應有的功能并能夠有效減少資源的浪費。


監控網絡有三層架構方式:


核心層

匯聚層

接入層


以選用720P 的攝像機為例,分別選擇對應交換機。 前端20路720P 接入1 個接入層交換機。


接入層交換機的選擇


條件1: 攝像機瑪流:4.5Mbps,20 個攝像機就是20*4.5=90Mbps,也就是說,接入層交換機上傳端口必須滿足90Mbps/S 的傳輸速率要求,考慮到交換機實際傳輸速率(通常為標稱值的30%,100M 的也就30 M 左右,),所以接入層交換機應選用具有1000M 上傳口的交換機。


條件2: 交換機的背板帶寬,如選擇24 口交換機,自帶二個1000M 口,總共26 口,則接入層的交換機背板帶寬要求為:(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps 的背板帶寬。


條件3: 包轉發率:一個1000M 口的包轉發率為1.488Mpps/s, 則接入層的交換機交換。


速率為:(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps/S。


通常我們將滿足條件2 和3 的交換機稱之為線速交換機 ,如H3C S1026T 就滿足線速交換能力,具有24 個100M 端口,2 個1000M 電口。


根據以上條件得出: 當有20 路720P 攝像機接入一個交換機是,此交換機必須具有1個1000M 上傳口,20 個以上的100M 接入端口。


匯聚層交換機的選擇


總共5 個H3C S1026T 交換機接入,那么匯聚層的流量:90*5=450Mbps/S,那么匯聚層的上傳端口必須是1000M 以上的。


如果5 個IPCAM 接入一個交換機,我們一般情況下是使用一個8 口交換機,那么這個8 口交換機是否滿足要求? 那么我們至少計算這個交換機3 個方面的能力。


1.背板帶寬: 端口數*端口速度*2=背板帶寬 , 8*100*2=1.6Gbps/S。


2. 包交換率: 端口數* 端口速度/1000*1.488Mpps= 包交換率,8*100/1000*1.488=1.20Mpps/S,有些交換機的包交換率有時計算出不能達到此要求,那么就是非線速交換機,當進行大容量數量吞吐時,易造成延時。


3.級聯口帶寬: IPCAM 的碼流*數量=上傳口的最小帶寬,4.5*5=22.5Mbps/S,通常情況下,當IPCAM 帶寬超過45Mbps 時,建議使用1000M 級聯口。


當滿足以上能力的交換機就是合適的交換機。


網絡監控中,交換機如何選擇


案例:


有個園區網,500 多個高清攝像機,碼流3~4 兆,網絡結構分接入層‐匯聚層‐核心層。存儲在匯聚層,每個匯聚層對應170 個攝像機。


問題:


如何選擇產品、原因。


百兆與千兆的差別。


影響圖像在網絡中傳輸的原因有哪些?


哪些是與交換機相關。


背板帶寬


所有端口容量X 端口數量之和的2 倍應該小于背板帶寬,可實現全雙工無阻塞的線速交換,證明交換機具有發揮最大數據交換性能的條件。


例如:一臺最多可以提供48 個千兆端口的交換機,其滿配置容量應達到 48×2G×2= 192Gbps,才能夠確保在所有端口均在全雙工時,提供無阻塞的線速包交換。


包轉發率


滿配置包轉發率(Mbps)=滿配置GE 端口數×1.488Mpps+滿配置百兆端口數×0.1488Mpps ,其中1 個千兆端口在包長為64 字節時的理論吞吐量為1.488Mpps。


例如:


如果一臺交換機最多能夠提供24 個千兆端口,而宣稱的包轉發率不到35.71Mpps(24 x 1.488Mpps = 35.71),那么就有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結構設計。


一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機背板相對大,吞吐量相對小的交換機,除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設計有問題;背板相對小,吞吐量相對大的交換機,整體性能比較高。


攝像機碼流影響清晰度的因素,通常是視頻傳輸的碼流設定(包含了編碼發送及接收設備的編解碼能力等),這是前端攝象機的性能,與網絡無關。通常用戶認為清晰度不高,認為是網絡原因造成的想法實際是個誤區。


一根千兆鏈路能夠支持數據傳輸


計算:

碼流:4Mbps

接入:24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps

匯聚:170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps


接入交換機


接入層交換機,主要考慮到接入到匯聚之間的鏈路帶寬。也即交換機的上聯鏈路容量需要大于同時容納的攝象機數*碼率。這樣視頻實時錄像就沒有問題,但是如果有用戶在實時看到錄像,就還需要考慮到這個帶寬,每個用戶查看一個視頻占用的帶寬就是4M,如果一個接入交換機的每個攝象機都有一個人在看,就需要攝象機數*碼率*(1+N)的帶寬,24*4*(1+1)=128M。


匯聚交換機


在匯聚層需要同時處理170 只攝象機的3‐4M 碼流(170* 4M=680M),也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉發680M 以上的交換容量。一般存儲都接在匯聚上,所以視頻錄像是線速轉發。


但要考慮到實時查看監控的帶寬,每個連接占用4M,一條1000M 的鏈路可以支持250 個攝像頭被調試調用。每臺接入交換機接24 個攝像頭。250/24,相當于網絡可以承受每個攝像頭同時有10 位用戶在實時查看的壓力。


核心交換機


核心交換機,需要考慮交換容量以及到匯聚的鏈路帶寬,因為存儲是放置在匯聚層的,所以核心交換機沒有視頻錄像的壓力,即只要考慮同時多少人看多少路視頻。假設該案內,同時有10 人監看,每人看16 路視頻,即交換容量需要大于10*16*4=640M,基本不用考慮。


在局域網內的視頻監控進行交換機選擇時,接入層和匯聚層交換機的選擇通常只需要考慮交換容量的因素就夠了。因為用戶通常都是通過核心交換機連接并獲取視頻的。


交換機選擇的重點


在局域網內的視頻監控進行交換機選擇時,因為主要壓力是在匯聚層交換機,匯聚層交換機既要承擔監控存儲的流量,還要承擔實時查看調用監控的壓力。所以選擇適用的匯聚交換機顯得非常重要。


對于接入交換機來說,下聯口接攝像頭的端口百兆/千兆沒有本質的區別,但是上聯必須是千兆。




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