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高清网络监控系统如何选择交换机
来源:弱电行业网(微信公众号) | 作者:未知 | 发布时间: 2018-07-23 | 182 次浏览 | 分享到:
带宽与交换机基础知识


首先我们要弄清楚每路图像占用多少带宽。

720P 网络摄像机,主码流为 2~3M,子码流为 0.8~1M,共约 4M。

1080P 网络摄像机,主码流为 4~6M,子码流为 0.8~1M,共约 7M。


其次要弄清楚交换机的带宽容量,我们常用的交换机有百兆交换机、千兆交换机。它们的实际带宽一般只有理论值的 60~70% ,所以它们的总带宽容量大致是 60Mbps 或 600Mbps。


从网络拓扑结构上来讲,一个局域网通常是两到三层结构。接摄像机那端为接入层,一般用百兆交换机就够了,除非你在一个交换机上接了很多个摄像机。


汇集层、核心层则要按该交换机汇聚了多少路图像来计算,计算方法如下:

 如果接 720P 的网络摄像机,一般 15 路图像以内,用百兆交换机,超过 15路则用千兆交换机。如果接 1080P 的网络摄像机,一般 8 路图像以内,用百兆交换机,超过 8 路则用千兆交换机。

网络监控中交换机的选择


一个合适的交换机,不仅能够发挥监控网络应有的功能并能够有效减少资源的浪费。

 监控网络有三层架构方式:

 核心层

 汇聚层

 接入层

以选用 720P 的摄像机为例,分别选择对应交换机。 前端 20 路 720P 接入 1 个接入层交换机。


接入层交换机的选择:

条件 1:

摄像机码流:4.5Mbps,20 个摄像机就是 20*4.5=90Mbps,也就是说,接入层交换机上传端口必须满足 90Mbps/S 的传输速率要求,考虑到交换机实际传输速率(通常为标称值的 30%,100M 的也就 30 M 左右,),所以接入层交换机应选用具有 1000M 上传口的交换机。


条件 2:

 交换机的背板带宽,如选择 24 口交换机,自带二个 1000M 口,总共 26 口,则接入层的交换机背板带宽要求为:(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps 的背板带宽。


条件 3: 

包转发率:一个 1000M 口的包转发率为 1.488Mpps/s, 则接入层的交换机交换速率为:(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps/S 通常我们将满足条件 2 和 3 的交换机称之为线速交换机 ,如 H3C S1026T 就满足线速交换能力,具有 24 个100M 端口,2 个 1000M 电口。


根据以上条件得出: 当有 20 路 720P 摄像机接入一个交换机是,此交换机必须具有 1个 1000M 上传口,20 个以上的 100M 接入端口。


汇聚层交换机的选择:

总共 5 个 H3C S1026T 交换机接入,那么汇聚层的流量:90*5=450Mbps/S,那么汇聚层的上传端口必须是 1000M 以上的。

 如果 5 个 IPCAM 接入一个交换机,我们一般情况下是使用一个 8 口交换机,那么这个 8 口交换机是否满足要求? 那么我们至少计算这个交换机 3 个方面的能力。


1、背板带宽: 端口数*端口速度*2=背板带宽 , 8*100*2=1.6Gbps/S


2、 包交换率 : 端口数 * 端口速度 /1000*1.488Mpps= 包交换率,8*100/1000*1.488=1.20Mpps/S,有些交换机的包交换率有时计算出不能达到此要求,那么就是非线速交换机,当进行大容量数量吞吐时,易造成延时。


 3.级联口带宽: IPCAM 的码流*数量=上传口的最小带宽,4.5*5=22.5Mbps/S,通常情况下,当IPCAM 带宽超过 45Mbps 时,建议使用 1000M 级联口。

当满足以上能力的交换机就是合适的交换机。

案例


有个园区网,500 多个高清摄像机,码流 3~4 兆,网络结构分接入层‐汇聚层‐核心层。存储在汇聚层,每个汇聚层对应 170 个摄像机。

问题:

如何选择产品、原因。

百兆与千兆的差别。

影响图像在网络中传输的原因有哪些?

哪些是与交换机相关。

背板带宽


所有端口容量 X 端口数量之和的 2 倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞的线速交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。


例如:一台最多可以提供 48 个千兆端口的交换机,其满配置容量应达到 48×2G×2= 192Gbps,才能够确保在所有端口均在全双工时,提供无阻塞的线速包交换。


包转发率

 满配置包转发率(Mbps)=满配置 GE 端口数×1.488Mpps+满配置百兆端口数×0.1488Mpps ,其中 1 个千兆端口在包长为 64 字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。


 例如:

 如果一台交换机最多能够提供 24 个千兆端口,而宣称的包转发率不到 35.71Mpps(24 x 1.488Mpps = 35.71),那么就有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。


一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机

 背板相对大,吞吐量相对小的交换机,除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题;

背板相对小,吞吐量相对大的交换机,整体性能比较高。


摄像机码流

 影响清晰度的因素,通常是视频传输的码流设定(包含了编码发送及接收设备的编解码能力等),这是前端摄象机的性能,与网络无关。


通常用户认为清晰度不高,认为是网络原因造成的想法实际是个误区。


一根千兆链路能够支持数据传输

计算:

      码流:4Mbps


接入:

      24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps


汇聚:

     170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps


接入交换机

     接入层交换机,主要考虑到接入到汇聚之间的链路带宽。也即交换机的上联链路容量需要大于同时容纳的摄象机数*码率。这样视频实时录像就没有问题,但是如果有用户在实时看到录像,就还需要考虑到这个带宽,每个用户查看一个视频占用的带宽就是 4M,如果一个接入交换机的每个摄象机都有一个人在看,就需要摄象机数*码率*(1+N)的带宽,24*4*(1+1)=128M。


汇聚交换机

在汇聚层需要同时处理 170 只摄象机的 3‐4M 码流(170*    4M=680M),也就意味着汇聚层交换机需要支持同时转发 680M 以上的交换容量。一般存储都接在汇聚上,所以视频录像是线速转发。


但要考虑到实时查看监控的带宽,每个连接占用 4M,一条 1000M 的链路可以支持 250 个摄像头被调试调用。每台接入交换机接 24 个摄像头。250/24,相当于网络可以承受每个摄像头同时有 10 位用户在实时查看的压力。


核心交换机

核心交换机,需要考虑交换容量以及到汇聚的链路带宽,因为存储是放置在汇聚层的,所以核心交换机没有视频录像的压力,即只要考虑同时多少人看多少路视频。假设该案内,同时有 10 人监看,每人看 16 路视频,即交换容量需要大于 10*16*4=640M,基本不用考虑。


在局域网内的视频监控进行交换机选择时,接入层和汇聚层交换机的选择通常只需要考虑交换容量的因素就够了。因为用户通常都是通过核心交换机连接并获取视频的。   


交换机选择的重点

在局域网内的视频监控进行交换机选择时,因为主要压力是在汇聚层交换机,汇聚层交换机既要承担监控存储的流量,还要承担实时查看调用监控的压力。所以选择适用的汇聚交换机显得非常重要。

对于接入交换机来说,下联口接摄像头的端口百兆/千兆没有本质的区别,但是上联必须是千兆。

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