高清网络视频监控系统交换机的选择

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1、高清网络视频监控系统交换机的选择高清网络视频监控系统中，经常有朋友反馈画面延时、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。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。以早期的 IPC 举例：720P网络摄像机，主码流为23M,子码流为0.81M,共约4M。1080P网络摄像机，主码流为46M,子码流为0.81M,共约7M。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。它们的实际带宽一般只有理论值的 6070%，所以它们端口的 可利用带宽大致是60Mbps

2、或600Mbps。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。计算方法如下：如果接 720P 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。二、交换机的选择要求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

3、发挥监控网 络应有的功能并能够有效减少资源的浪费。监控网络有三层架构方式：核心层，汇聚层，接入层。以选用 720P 的摄像机、采用 PoE 供电为例，分别选择对应交换机，前端每20路720P接入1个接入层交换机。1、接入层交换机的选择条件1：摄像机玛流：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。条件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

4、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。条件 3：包转发率：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：24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps。通常将满足条件 2 和 3 的交换机称之为线速交换机，如丰润达PS1024或PS3024就满足线速交换能力，而且也是该案例中比较合适 的接入PoE交换机。根据以上条件得出：当有20路720P摄像机接入一个交换机时， 此交换机至少必须具有1个1000M上传口、20个以上的100M接入 端口才能满足需求。

5、2、汇聚层交换机的选择还是以上面的例子来说，假如总共有5个丰润达PS1024接入， 那么汇聚层的流量为：80Mbps*5=400Mbps，那么汇聚层的上传端口 必须是 1000M 以上的。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：背板带宽：端口数*端口速度*2=背板带宽，即 8*100*2=1.6Gbps。 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。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，

6、 易造成延时。级联口带宽： IPC 的码流*数量=上传口的最小带宽，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、到底该如何选择交换机？有个园区网， 500多个高清摄像机，码流34兆，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。面临的问题：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最大数据交换性 能的条件。例如：一台最多可以提供48 个

7、千兆端口的交换机，其满配置容 量应达到48X1GX2=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)二满配置GE端口数X1.488Mpps+满配置 百兆端口数X0.1488Mpps,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。例如：如果一台交换机最多能够提供 24 个千兆端口，而宣称的 包转发率不到35.71Mpps(24x1.488Mpps=35.71),那么就有理由认为该 交换机采用的是有阻塞的结构设计。一般是背板带宽和包转发率都满足的交换机才是合适的交换机。背板相对大、吞吐量相对小的交换机，除了

8、保留了升级扩展的能 力外，就是软件效率/专用芯片电路设计有问题；背板相对小、吞吐量 相对大的交换机，整体性能比较高。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=96Mbpslt;1000Mbpslt;4435.2Mbps汇聚： 170*4=680Mbpslt;1000Mbpslt;4435.2Mbps3、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

9、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 -M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 ,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2

10、4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。假设该案例内，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。6、交换机选择重点局域网内的视频监控进行交换机选择时，接入层和汇聚层交换机 的选择通常只需要考虑交换容量的因素就够了，因为用户通常都是通 过核心交换机连接并获取视频的。另外，由于主要压力是在汇聚层交换机，因为既要承担监控存储 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 换机显得非常重要。对于接入交换机来说，下联口接摄像头的端口百兆/千兆没有本 质的区别，但是上联必须是千兆。