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視頻監控系統網絡中的交換機配置

關注:375 發表時間:2019-01-14 14:13:39



    交換機,是監控網絡傳輸設備的核心角色。提起交換機選型,大家可能就想到有很多重要的參數規格需要考慮,硬件上百兆千兆萬兆速率的端口、電口/光口/PoE口、端口數量、MAC地址表深度、轉發延遲、緩存大小、VLAN、隔離等等。特别多的朋友,因為交換機選擇不合适,導緻出現各種各樣的故障、問題,嚴重影響了項目的交付和體驗。下面小編就分享一下選擇交換機的時候,重點需要考慮的幾個點。

當然,在選擇交換機之前,務必要繪制出本項目的拓撲圖,一來為了科學合理的規劃選型,二來對整個項目了如指掌,便于後期維護。對于拓撲的繪制,不一定需要非常專業的畫圖技巧或者使用專業的工具,隻需要畫的清晰明了即可。




下面我們就交換機選型的時候四個問題給大家解答。

No.1

千百兆怎麼選?


安防監控的交換網絡中,需要傳輸大量、持續的視頻數據,這就要求交換機具有穩定轉發數據的能力。交換機下接入的攝像頭數量越多,流經該交換機的數據量就會越大。如果我們把碼流想象成水流,那麼交換機就是一個個的水利樞紐,如果彙集的水流超出負載能力,大壩就會潰堤。同理,如果交換機下的攝像頭轉發的數據量超出某個端口的轉發能力,亦會造成這個端口丢棄大量的數據造成問題。

例如,一台百兆的交換機轉發了超出100M的數據量,造成大量丢包,出現花屏卡頓。


詳細介紹視頻監控系統網絡中的交換機配置方法



那麼,到底多少個攝像頭,選擇千兆接口呢?我們選擇的唯一标準是:攝像頭上聯端口轉發數據量的大小,如果上聯接口承載的數據量大于70M,則這個端口就需要是千兆端口,也就是選擇千兆交換機或者千兆上聯交換機。


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快速計算方法:

帶寬值=(子碼流+主碼流)*通道數*1.2

帶寬值>70M,用千兆

帶寬值<70M,用百兆


例如一個交換機下連接了20個H.264 200W的攝像頭(4+1M),上聯端口的轉發速率是5*20*1.2=120M>70M,就需要使用千兆交換機。當然,如果經過你的計算,交換機有一個端口需要是千兆,那就需要配千兆交換機或者千兆上聯交換機。

碼流計算很清楚,但為什麼乘以1.2呢?

根據IP網絡通訊原理,數據包是遵循TCP/IP協議進行封裝傳輸,數據部分需要打上各個協議層的頭部字段才能順利傳輸,所以頭部也占用一部分開銷。我們經常說的4M碼率、2M碼率,指的都是數據部分的大小。根據數據通信比例,頭部占用開銷約20%,所以需要乘以1.2。


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數據頭部約占20%的開銷


為什麼是70M不是100M呢?

視頻數據流是由很多的幀組成,看似平緩的數據流,實際上是由很多瞬間突發數據組成,這就需要交換機對波動數據進行緩沖、整流處理。簡單說,就像河流,看似平靜,實際上暗流湧動,有很多小的波浪。交換機需要對這些數據進行存儲-轉發-存儲-轉發,所以建議有一定的預留,設計交換網絡時能有30%~40%的預留,一個100M的端口,建議轉發流量不超出70M。

工程常用的攝像機主要有H.264 4M和H.265 2M兩種碼率,根據這個碼率大小來計算:


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我們以H.264 200W攝像機(主子碼流按4+1M計算),常見的串聯型網絡中的帶寬計算和交換機選型:


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星型的網絡結構如下:


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大家可能會想,智能編碼的碼率不是極低嗎?是不是用了智能編碼就可以用百兆交換機?實際上,智能編碼确實數倍降低了碼率,原來的百兆無法承載的固定碼率,用了智能編碼是可以有效的降低網絡由于帶寬瓶頸造成的問題,這也是我們推薦使用智能編碼的原因之一。

但是,在工程設計的時候,需要以固定碼率或極端網絡情況進行考慮和設計,這樣才能容忍和預防極端情況的發生。所以計算用百兆交換機還是千兆交換機,還是要參考前面提供的公式,不需要考慮智能編碼。

No.2

核心交換機怎麼選?


對于大中型的監控網絡,會按照接入-彙聚-核心的扁平結構設計。核心交換機是整個網絡的數據轉發中心,承載着大量的數據量,所以務必需要保證核心交換機的各個端口轉發沒有瓶頸。

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有一些朋友對于核心交換機的選擇有一些誤區,例如有 200、500 個攝像頭,如果按照 500*5M=2500M 的方式計算,結果遠遠大于千兆端口的轉發速率,就不可以使用千兆交換機了嗎?必須要萬兆交換機嗎?不是的,事實上典型的大型監控網絡中,流量一定是分布在多個端口,由多個千兆端口進行轉發。如下圖:

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可以看出,每一個端口均沒有超出 1000M,而 TP-LINK 全千兆交換機的任何兩個千兆端口之間就可以實現 1000M 的雙向傳輸,總的吞吐量(滿載)一般小于或等于交換機的背闆帶寬。

所以在選擇核心交換機的時候,根據IPC數量,建議如下:

100~200台,推薦千兆管理型交換機

200~500台,推薦三層管理型交換機

TP-LINK 目前二/三層管理型全千兆交換機,均适合作為監控網絡的核心交換,承擔大容量數據交換。組建各樣的網絡。對于大型或超大型(300~1000)的監控網絡,需要使用三層交換機劃分網段,建議使用三層交換機。下面給了大家100、300、500個點位的組網方案。

100個左右點位,重點設計無阻塞轉發核心,推薦使用TL-SG3428、TL-SG3226等。


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300個左右點位,重點設計多網段、流暢轉發,推薦選擇TL-SG5428、TL-SH6428等交換機構建核心交換。


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500個點位的規模,需要進行冗餘設計,可以選擇TL-SH8434、TL-SH7428、TL-SG6428Q等組建三層冗餘核心網絡,非常适合在政企等大型園區。


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No.3

PoE交換機怎麼選?


PoE就是通過網線進行供電和數據傳輸的一種技術,隻需要一條網線就可以接入一個PoE攝像機點位,不需要額外的布線,而且相比傳統的交流、12V直流集中供電都更安全可靠,基本沒有傳輸距離限制。


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那麼在選擇PoE交換機的時候,需要注意的哪些細節呢?

首先是單端口功率,是否可以滿足交換機下挂接的任意一款IPC的最高功率,也就是根據IPC的最大功率選擇交換機的規格。普通的PoE IPC功率不超過10W,所以交換機隻需要支持802.3af即可。但部分高速球機的功率需求約20W,或者部分無線接入AP的功率更高,則需要交換機支持802.3at。下面是兩種技術對應的輸出功率:


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其次,确認最大供電功率滿足要求。需要将所有IPC的功率考慮在内,交換機的最大輸出供電功率需要大于所有IPC的功率之和。

最後,需要考慮交換機對802.3供電類型進行了解,如果使用八芯網線進行傳輸,則不需要考慮。如果是四芯網線,則需要确認交換機是否支持A類供電,TP-LINK全系列PoE供電設備均支持A/B類。


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選擇的時候,可以結合各類PoE的優勢和成本考慮,進行選擇:


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當然,PoE功能的考慮之外,還需要考慮千百兆端口速率、WEB管理等功能。

No.4

光纖交換機怎麼選?


在遠距離點位的監控中,經常會用到光纖收發器、光纖交換機。我們有完備的光纖交換網絡設備,包括收發器、交換機、模塊,用于組建穩定遠距離的光網絡。


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光交換機、光纖收發器、光模塊可以相互搭配使用,但是在選擇的時候,需要成對使用。務必保證 AB 端匹配。A、B 端就是光纖傳輸的兩端,無論兩端選擇的是交換機、光模塊還是光纖收發器,兩端必須分别是 A、B 才能配對使用(在産品型号上有标明是A端orB端)。


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我司 A 端設備的工作波長是 1310nm(接收)、1550nm(發送),必須要搭配 TP-LINK B 端光纖收發器(RX1550nm、TX1310nm)使用。我司所有光纖收發器和光纖交換機的型号都标有 A、B 端,如 TL-FC342A-20、TL-FC318B-20。

除此之外,也需要考慮端口速率、光纖類型、雙纖or單纖這些常規注意事項。

總結

傳輸網絡是安防監控工程中的重點環節,直接影響監控的穩定性、效果,大到幾百個攝像機的市政工程、小到三五十個攝像機的酒店監控,都需要進行科學、合理的選擇傳輸網絡産品。TP-LINK在網絡傳輸産品上有深厚技術積累,為客戶提供各個層次的、多樣化的組網設備,助力組建一個個固若金湯的精品項目。


 
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