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智能时代下高清监控系统的通信技术剖析

http://www.it.hc360.com2015年12月29日11:59T|T

    网络监控系统在我国的安防中占据了绝对的位置,在高清网络视频监控系统中,经常有客户反馈画面延时、卡顿等现象,造成这种现象的原因有很多,但大多数情况下还是交换机的配置不够合理,导致带宽不足造成的。交换机是整个系统不可缺少的设备,它是否正确配置直接影响网络监控系统后期的稳定性。

    随着高清摄像机的使用越来越多,如何选择合适的、满足监控整体网络架构性能的交换机也成了在高清监控系统前期方案制定、项目报价中有着很重要的作用。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。

    在选择交换机时,要从背板带宽和包转发率来选择。背板带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量,它标志了交换机的总的数据交换能力,背板带宽越高则处理数据的能力就越强。包转发率也成称端口吞吐量,是指路由器在某端口进行的数据包转发能力,包转发率越高性能越好。

    从网络拓扑结构来讲,一个中大型高清网络视频监控系统需采用三层网络架构:接入层、汇聚层、核心层。

    1、接入层交换机的选择:

    接入层交换机主要下联前端网络高清摄像机,上联汇聚交换机。以720P网络摄像机4M码流计算,一个百兆口接入交换机最大可以接入几路720P网络摄像机呢?

    我们常用的交换机的实际带宽是理论值的50%-70%,所以一个百兆口的实际带宽在50M-70M。4M*12=48M,因此建议一台百兆接入交换机最大接入12台720P网络摄像机。同时考虑目前网络监控采用动态编码方式,摄像机码流峰值可能会超过4M带宽,同时考虑带宽冗余设计,因此一台百兆接入交换机控制在8台以内时最好的,超过8台建议采用千兆口。而在一些超高清网络监控系统中,为保障视频画面的高清晰,数据传输的高可靠,接入层也可直接选择全千兆交换机。

    2、汇聚层交换机的选择:

    汇聚层交换机主要下联接入层交换机,上联监控中心核心交换机。性能比接入交换机要求要高,一般情况下汇聚交换机需选择带千兆上传口的二层交换机。该交换机百兆口与接交换机相连,千兆口与监控中心核心交换机相连,汇聚交换机上接口数量应控制在30以内最佳。

    还是以720P网络摄像机4M码流计算,前端每台接入层交换机上有6台720P网络摄像机,该汇聚交换机下联5台接入层交换机。该汇聚层交换机下总带宽为4M*6*5=120M,因此汇聚交换机与核心交换机级联口应选千兆口。

    3、核心层交换机的选择:

    核心层交换机主要下联汇聚层交换机,上联监控中心视频监控平台,存储服务器,数字矩阵等设备,是整个高清网络监控系统的核心。在选择核心交换机时必须考虑整个系统的带宽容量及如何核心层交换机配置不当,必然导致视频画面无法流畅显示。因此监控中心建议选择全千兆口核心交换机。如点位较多,需划分VLAN,还应选择三层全千兆口核心交换机,摄像机数量超过150台大大型监控系统应考虑三层万兆核心交换机。

    4、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尤为重要。建议选择千兆网管型交换机,可以对网络进行配置,优化提升带宽利用率,保障传输的畅通性。

    注意事项

    如果选择Web管理型交换机管理会比较方便,最好选择限速交换机,而且在选择缓存大的交换机,接入层和汇聚层交换机可以选择丰润达的PoE/以太网交换机,产品种类多、选择全面。

    同时,网络监控系统对稳定性、实时性要求较高,设备工作环境复杂恶劣,因此为保障系统数据的稳定高效传输,建议选择工业性能高,稳定性好的工业以太网交换机产品。

    下面以选用120台720P的网络摄像机接入监控网络为例,每8各摄像机接入一台交换机,分15路汇聚,分别选择对应以太网交换机设备。

    接入层交换机的选择:

    接入层交换机主要下联前端网络高清摄像机,上联汇聚交换机。

    条件1:摄像机玛流:4Mbps,8个摄像机就是8*4=32Mbps,也就是说,接入层交换机上传端口必须满足32Mbps/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30M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10口交换机,8个100M口+2个1000M口,则接入层的交换机背板带宽要求为:8*100M*2/1000+2*1000M*2/1000=2.0Gbps。

    条件3:包转发率:一个100M口的包转发率为0.1488Mpps/s,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:8*0.1488Mpps+2*1.488Mpps=4.1664Mpps/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,如三旺IES7110-2GS就满足线速交换能力,具有8个100M端口,2个1000M端口。

    根据以上条件得出:当有8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,8个以上的100M接入端口。

    汇聚层交换机的选择:

    总共15个三旺IES7110-2GS交换机接入,那么汇聚层的流量:32*15=480Mbps/S,那么汇聚层的上传端口必须是1000M以上的。

    如果15个IPCAM接入一个交换机,我们一般情况下是使用一个16口交换机,那么这个16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,16*100*2=3.2Gbps/S

    2、包交换率:端口数*端口速度/1000*1.488Mpps=包交换率,16*100/1000*1.488=2.4Mpps/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。

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