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视频监控系统网络中的交换机配置

关注:429 发表时间:2019-01-14 14:13:39



    交换机,是监控网络传输设备的核心角色。提起交换机选型,大家可能就想到有很多重要的参数规格需要考虑,硬件上百兆千兆万兆速率的端口、电口/光口/PoE口、端口数量、MAC地址表深度、转发延迟、缓存大小、VLAN、隔离等等。特别多的朋友,因为交换机选择不合适,导致出现各种各样的故障、问题,严重影响了项目的交付和体验。下面小编就分享一下选择交换机的时候,重点需要考虑的几个点。

当然,在选择交换机之前,务必要绘制出本项目的拓扑图,一来为了科学合理的规划选型,二来对整个项目了如指掌,便于后期维护。对于拓扑的绘制,不一定需要非常专业的画图技巧或者使用专业的工具,只需要画的清晰明了即可。




下面我们就交换机选型的时候四个问题给大家解答。

No.1

千百兆怎么选?


安防监控的交换网络中,需要传输大量、持续的视频数据,这就要求交换机具有稳定转发数据的能力。交换机下接入的摄像头数量越多,流经该交换机的数据量就会越大。如果我们把码流想象成水流,那么交换机就是一个个的水利枢纽,如果汇集的水流超出负载能力,大坝就会溃堤。同理,如果交换机下的摄像头转发的数据量超出某个端口的转发能力,亦会造成这个端口丢弃大量的数据造成问题。

例如,一台百兆的交换机转发了超出100M的数据量,造成大量丢包,出现花屏卡顿。


详细介绍视频监控系统网络中的交换机配置方法



那么,到底多少个摄像头,选择千兆接口呢?我们选择的唯一标准是:摄像头上联端口转发数据量的大小,如果上联接口承载的数据量大于70M,则这个端口就需要是千兆端口,也就是选择千兆交换机或者千兆上联交换机。


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快速计算方法:

带宽值=(子码流+主码流)*通道数*1.2

带宽值>70M,用千兆

带宽值<70M,用百兆


例如一个交换机下连接了20个H.264 200W的摄像头(4+1M),上联端口的转发速率是5*20*1.2=120M>70M,就需要使用千兆交换机。当然,如果经过你的计算,交换机有一个端口需要是千兆,那就需要配千兆交换机或者千兆上联交换机。

码流计算很清楚,但为什么乘以1.2呢?

根据IP网络通讯原理,数据包是遵循TCP/IP协议进行封装传输,数据部分需要打上各个协议层的头部字段才能顺利传输,所以头部也占用一部分开销。我们经常说的4M码率、2M码率,指的都是数据部分的大小。根据数据通信比例,头部占用开销约20%,所以需要乘以1.2。


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数据头部约占20%的开销


为什么是70M不是100M呢?

视频数据流是由很多的帧组成,看似平缓的数据流,实际上是由很多瞬间突发数据组成,这就需要交换机对波动数据进行缓冲、整流处理。简单说,就像河流,看似平静,实际上暗流涌动,有很多小的波浪。交换机需要对这些数据进行存储-转发-存储-转发,所以建议有一定的预留,设计交换网络时能有30%~40%的预留,一个100M的端口,建议转发流量不超出70M。

工程常用的摄像机主要有H.264 4M和H.265 2M两种码率,根据这个码率大小来计算:


详细介绍视频监控系统网络中的交换机配置方法



我们以H.264 200W摄像机(主子码流按4+1M计算),常见的串联型网络中的带宽计算和交换机选型:


详细介绍视频监控系统网络中的交换机配置方法


星型的网络结构如下:


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大家可能会想,智能编码的码率不是极低吗?是不是用了智能编码就可以用百兆交换机?实际上,智能编码确实数倍降低了码率,原来的百兆无法承载的固定码率,用了智能编码是可以有效的降低网络由于带宽瓶颈造成的问题,这也是我们推荐使用智能编码的原因之一。

但是,在工程设计的时候,需要以固定码率或极端网络情况进行考虑和设计,这样才能容忍和预防极端情况的发生。所以计算用百兆交换机还是千兆交换机,还是要参考前面提供的公式,不需要考虑智能编码。

No.2

核心交换机怎么选?


对于大中型的监控网络,会按照接入-汇聚-核心的扁平结构设计。核心交换机是整个网络的数据转发中心,承载着大量的数据量,所以务必需要保证核心交换机的各个端口转发没有瓶颈。

详细介绍视频监控系统网络中的交换机配置方法


有一些朋友对于核心交换机的选择有一些误区,例如有 200、500 个摄像头,如果按照 500*5M=2500M 的方式计算,结果远远大于千兆端口的转发速率,就不可以使用千兆交换机了吗?必须要万兆交换机吗?不是的,事实上典型的大型监控网络中,流量一定是分布在多个端口,由多个千兆端口进行转发。如下图:

详细介绍视频监控系统网络中的交换机配置方法


可以看出,每一个端口均没有超出 1000M,而 TP-LINK 全千兆交换机的任何两个千兆端口之间就可以实现 1000M 的双向传输,总的吞吐量(满载)一般小于或等于交换机的背板带宽。

所以在选择核心交换机的时候,根据IPC数量,建议如下:

100~200台,推荐千兆管理型交换机

200~500台,推荐三层管理型交换机

TP-LINK 目前二/三层管理型全千兆交换机,均适合作为监控网络的核心交换,承担大容量数据交换。组建各样的网络。对于大型或超大型(300~1000)的监控网络,需要使用三层交换机划分网段,建议使用三层交换机。下面给了大家100、300、500个点位的组网方案。

100个左右点位,重点设计无阻塞转发核心,推荐使用TL-SG3428、TL-SG3226等。


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300个左右点位,重点设计多网段、流畅转发,推荐选择TL-SG5428、TL-SH6428等交换机构建核心交换。


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500个点位的规模,需要进行冗余设计,可以选择TL-SH8434、TL-SH7428、TL-SG6428Q等组建三层冗余核心网络,非常适合在政企等大型园区。


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No.3

PoE交换机怎么选?


PoE就是通过网线进行供电和数据传输的一种技术,只需要一条网线就可以接入一个PoE摄像机点位,不需要额外的布线,而且相比传统的交流、12V直流集中供电都更安全可靠,基本没有传输距离限制。


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那么在选择PoE交换机的时候,需要注意的哪些细节呢?

首先是单端口功率,是否可以满足交换机下挂接的任意一款IPC的最高功率,也就是根据IPC的最大功率选择交换机的规格。普通的PoE IPC功率不超过10W,所以交换机只需要支持802.3af即可。但部分高速球机的功率需求约20W,或者部分无线接入AP的功率更高,则需要交换机支持802.3at。下面是两种技术对应的输出功率:


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其次,确认最大供电功率满足要求。需要将所有IPC的功率考虑在内,交换机的最大输出供电功率需要大于所有IPC的功率之和。

最后,需要考虑交换机对802.3供电类型进行了解,如果使用八芯网线进行传输,则不需要考虑。如果是四芯网线,则需要确认交换机是否支持A类供电,TP-LINK全系列PoE供电设备均支持A/B类。


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选择的时候,可以结合各类PoE的优势和成本考虑,进行选择:


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当然,PoE功能的考虑之外,还需要考虑千百兆端口速率、WEB管理等功能。

No.4

光纤交换机怎么选?


在远距离点位的监控中,经常会用到光纤收发器、光纤交换机。我们有完备的光纤交换网络设备,包括收发器、交换机、模块,用于组建稳定远距离的光网络。


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光交换机、光纤收发器、光模块可以相互搭配使用,但是在选择的时候,需要成对使用。务必保证 AB 端匹配。A、B 端就是光纤传输的两端,无论两端选择的是交换机、光模块还是光纤收发器,两端必须分别是 A、B 才能配对使用(在产品型号上有标明是A端orB端)。


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我司 A 端设备的工作波长是 1310nm(接收)、1550nm(发送),必须要搭配 TP-LINK B 端光纤收发器(RX1550nm、TX1310nm)使用。我司所有光纤收发器和光纤交换机的型号都标有 A、B 端,如 TL-FC342A-20、TL-FC318B-20。

除此之外,也需要考虑端口速率、光纤类型、双纤or单纤这些常规注意事项。

总结

传输网络是安防监控工程中的重点环节,直接影响监控的稳定性、效果,大到几百个摄像机的市政工程、小到三五十个摄像机的酒店监控,都需要进行科学、合理的选择传输网络产品。TP-LINK在网络传输产品上有深厚技术积累,为客户提供各个层次的、多样化的组网设备,助力组建一个个固若金汤的精品项目。


 
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