视频监控系统如何选择工业交换机
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视频监控系统如何选择工业以太网交换机

发布日期:2021-07-19
     局域网内的视频监控进行工业交换机选择时,接入层和汇聚层工业交换机的选择通常只需要考虑交换容量的因素,因为用户通常都是通过核心交换机连接并获取视频的。由于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,也要承担实时查看调用监控的压力,所以选择合适的汇聚交换机显得异常重要。
一、根据摄像机的码流和数量来选择
1.摄像机码流
     选择交换机前,首先要弄清楚每路图像占用多少带宽。
2.摄像机数量
     要弄清楚交换机的带宽容量,常用交换机有百兆交换机、千兆交换机,实际带宽是理论值的60~70% ,端口的可利用带宽大致在60Mbps或600Mbps。
3.计算方法
     如果接960P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。
举例:以主流的H.264摄像头为例
     根据你使用的网络摄像机的品牌看单台码流,再去估算一台交换机能接多少台摄像机。比如130万:960p摄像机单台码流通常4M,用百兆交换机,那么就可以接15台(15×4=60M);用千兆交换机,可以接150(150×4=600M)200万:1080P摄像机单台码流通常8M,用百兆交换机,可以接7台(7×8=56M);用千兆交换机,可以接75台(75×8=600M)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。
二、工业以太网交换机的选择要求
     监控网络有三层架构方式:核心层,汇聚层,接入层。
1、接入层交换机的选择
(1) 摄像机码流
     4Mbps,20个摄像机就是20*4=80Mbps。也就是说,接入层交换机上传端口必须满足80Mbps/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50%,100M的也就50M左右,),所以接入层交换机应选用具有1000M上传口的交换机。
(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。
(3)包转发率
     一个 1000M 口的包转发率为 1.488Mpps/s, 接入层的交换机交换速率为:(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps。根据以上条件:当有20路720P摄像机接入一个交换机时,此交换机必须具有1个1000M上传口、20个以上的100M接入端口才能满足需求。
2、汇聚层交换机的选择
     假如总共有5个交换机接入,每个交换机有20摄像机,码流为4M,那么汇聚层的流量为:4Mbps*20*5=400Mbps,那么汇聚层的上传端口必须是1000M以上。如果5个IPC接入一个交换机,一般情况下需使用一个8口交换机,那么这个8口交换机是否满足要求?可以看如下三个方面:
(1)背板带宽:端口数*端口速度*2=背板带宽 ,即8*100*2=1.6Gbps。
(2)包交换率:端口数*端口速度/1000*1.488Mpps=包交换率,即8*100/1000*1.488=1.20Mpps。
(3)级联口带宽:IPC的码流*数量=上传口的带宽,即4.*5=20Mbps。
通常情况下,当IPC带宽超过45Mbps 时,建议使用1000M级联口。
三、如何选择交换机
     例如: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。
如何选择产品,百兆与千兆的差别,影响图像在网络中传输的原因有哪些,哪些因素是与交换机相关的……
1)背板带宽
     所有端口容量x端口数量之和的2倍应该小于标称背板带宽,可实现全双工无阻塞的线速交换,证明交换机具有发挥较大数据交换性能的条件。1台可以提供48个千兆端口的交换机,其满配置容量应达到48×1G×2= 96Gbps,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。
2)包转发率
     满配置包转发率(Mbps)=满配置端口数×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。摄像机码流影响清晰度,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。
根据上面的案例,计算:
码流:4Mbps
接入:24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
汇聚:170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
3)接入交换机
     主要考虑到接入到汇聚之间的链路带宽,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,即24*4*(1+1)=128M。
4)汇聚交换机
     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。
5)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即可。例如:方案内同时有10人监看,每人看16路视频,即交换容量需要大于10*16*4=640M。

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