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          網絡高清監控系統如何選擇交換機

          文章出處:責任編輯:yater人氣: 發表時間:2016-09-03 16:01 字體大小:【 】
          帶寬與交換機基礎知識
           
           

           

          首先我們要弄清楚每路圖像佔用多少帶寬。

          720P 網絡攝像機,主碼流爲 2~3M,子碼流爲 0.8~1M,共約 4M。

          1080P 網絡攝像機,主碼流爲 4~6M,子碼流爲 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。接攝像機那端爲接入層,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。

           

          彙集層、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
           
           

           

          一個合適的交換機,不僅能夠發揮監控網絡應有的功能並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 的攝像機爲例,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:

          攝像機碼流: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(通常爲標稱值的 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爲:(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps 的背板帶寬。

           

          條件 3: 

          包轉發率:一個 1000M 口的包轉發率爲 1.488Mpps/s, 則接入層的交換機交換速率爲:(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps/S 通常我們將滿足條件 2 和 3 的交換機稱之爲線速交換機 ,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,那麼匯聚層的流量:90*5=450Mbps/S,那麼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,那麼這個 8 口交換機是否滿足要求? 那麼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,那麼就是非線速交換機,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***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。

          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 倍應該小於背板帶寬,可實現全雙工無阻塞的線速交換,證明交換機具有發揮***大數據交換性能的條件。

           

          例如:一臺***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 個千兆端口在包長爲 64 字節時的理論吞吐量爲1.488Mpps。

           

           例如:

           如果一臺交換機***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),那麼就有理由認爲該交換機採用的是有阻塞的結構設計。

           

          一般是兩者都滿足的交換機纔是合格的交換機

           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。

           

          通常用戶認爲清晰度不高,認爲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於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佔用的帶寬就是 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),也就意味着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,每個連接佔用 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,相當於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,因爲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,即交換容量需要大於 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。因爲用戶通常都是通過核心交換機連接並獲取視頻的。   

           

          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,因爲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。

           

          對於接入交換機來說,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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          此文關鍵字:網絡高清監控系統,交換機

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