1、项目步骤
下面我们来举例说明一个监控改造项目,先说下背景,一栋一层小别院,业主要求在大门口、大厅、儿童房、厨房以及后门洗衣处增加监控。由于没有弱电间,所有监控需要汇总到电视柜台下安装所有弱电相关设备,根据现场提供要信息,电视柜里面光猫、无线路由器,IPTV机顶盒,机顶盒通过HDMI连接65寸显示器。需要利用原有65寸显示器作为监控显示器,平时,用来看电视,需要查监控时切换成监控画面。需要支持手机远程查询任一监控画面。这些就是业主提出的前提条件,根据这些前提条件来做施工方案,我可以通过以下几步来完成从出图到报价,最后具体实施安装。
第一步,要知道业主需求,也就是监控要监视哪些地方?主常见有大门口,大厅、儿童房和厨房等,这些都是比较重要的地方,也是容易出事的地方,是重点监控的对象。如果是独立院子, 就要房子四周安装监控,便于监视外围情况。还有监控存储的时间,有7天,15天,30天,45天,可以根据自己需求选择存储时间。
第二步,根据第一步需求,现场确认具体施工方案和材料。通过现场查看监控安装点位;安装线路的路由;施工难度系数等都应该考虑在施工的费用里,避免后面施工因为难度造成施工费用增加,影响到施工的利润。
确定好现场安装点位后,出一份施工安装平面图,根据现场房子长宽实际尺寸,设计画出具体施工方案,如下图所示。
确定好具体点和现场的一些材料,就需确定核心设备材料,这时,就需要出具一份组网图,也叫系统图,这是用来指导如何去组网的,在系统图里面可以体现出所有材料。系统图包括核心设备、前端设备,还包括连接用的线路材料,本方案是根据项目要求,路由器,光猫,视频监控显示器为甲供材料,也就是利用原有业主购买好的材料。如下图所示
第三步,根据安装平面图和系统图组网方式,我们来确定具体清单材料,配置监控报价清单,具体如下,在材料这块,尽量要用主流品牌,最起码质量会有一定的保障。
最后,就是把报价清单和图纸发给业主审核价格,双方达成最终的价格后,签订施工合同,明确付款条件和设备维保时间后就可以安排进场施工了。
通过家用视频监控施工方案,基本了解到监控系统施工流程,不管大型监控系统还是小型监控系统,施工的流程都差不多,先要有图纸、报价清单、合同等最终才是项目的实施。
2、设备选型:
一般情况下,选择一台NVR,主要考虑以下因素:
一
接入IPC数量
接入路数就是一台NVR最大可以管理的IPC数量,接入路数越大,说明NVR的综合处理能力更强,接入路数是NVR选型的决定性因素。NVR路数一般包括:4路、8路、10路、16路、25路、32 路、48路、64路、128路或更高。通俗来讲,NVR的路数就是根据监控网络中摄像机的点位数量进行计算,例如12个点位的监控网络,可以选择16路NVR,64个点位选择64路NVR,100个点位选择两台64路NVR或一台128路NVR 等等。
二
硬盘盘位数量
NVR在监控网络中的核心作用之一就是存储录像,录像的存储时间和硬盘的总容量有关,硬盘接口(盘位)越多,接入的硬盘总容量会线性增加,存储时长可以明显提升。盘位数量是NVR选型的重点考虑因素。当前主流的NVR接入盘位数量包括,单盘位、双盘位、四盘位、八盘位以及更高盘位。
选型时需要考虑摄像机数量、存储天数、摄像机码率来进行综合计算,得出录像存储大小,也就是需要的硬盘总容量,根据每个盘位可以接入的硬盘容量大小,从而选择盘位。
录像存储大小= 主码流(M)/8 × 3600(s)× 24(h)× 监控通道数× 录像天数× 摄像机数量主码流/8,是因为我们所说的监控码流是以比特(bit)为单位。
假设某项目的高清摄像机是H.265格式1080P,主码流约2.3M,摄像机数量为60台,存储时间30天,那么录像存储大小计算如下:
2.3(主码流)/8 × 3600(s)× 24(h)× 60(监控通道)× 30(录像天)≈44712000MB。
硬盘容量,即硬盘的存储空间大小,一般有1T/2T/3T/4T/6T,1T = 1024G,1G = 1024M。需要注意的是,硬盘实际可用于存储视频的容量为总容量的90% ,即容量系数为0.9,因为:硬盘厂家的标准是十进制,因此1G = 1000MB = 1000000kB 而系统的采用的是二进制,所以1G =1024MB =1048576kB所以录像存储大小换算为T 则为:44712000 /1024 /1024≈42.6,按硬盘实际容量90% 计算则为:42.6 /0.9 = 47.4T,即该项目需要总共47. 4T 的硬盘才可以满足存储需求。
假设每个接口(盘位)所能接入的硬盘容量最大为6T,为满足此项目60 台1080P 摄像机连续存储30d,就需要8 盘位的NVR。
如果是H.264 模式的摄像机码率需按照4 M 计算需要的容量。NVR的参数信息中一般会有一项硬盘驱动器的详细信息,盘位参数一般与接口数量一致,硬盘驱动器信息中会注明每个接口可以接入的硬盘容量,通过接口数量和每个接口可接入的最大硬盘容量就可以得出一个NVR的存储大小。
表1 是某品牌NVR 参数中硬盘驱动器的详细信息。
解码能力,即NVR将网络视频流转换为可以输出到显示器画面的能力。IPC 输出经过编码后的音视频数据流,需要录像机解码后才能输出到显示器上观看。NVR的解码能力越强,可以同时观看的高清画面数量就越多。
解码能力主要影响多路回放的效果,如果需要多路数同步回放,则需要结合IPC 的分辨率和回放路数要求进行选择。
解码能力是NVR选型的重要考虑因素,但不是决定性因素。因为录像机的解码能力受芯片限制,在不超过最大能力的情况下根据本地预览分屏模式自动选择主、子码流预览显示。例如,一台NVR解码能力为8 路1080P,如果同时接入了32 路400 万像素的摄像机,可以自动选择以下两种显示方式:
单画面:取主码流,8 路1080P >400 万
32 画面:取子码流,8 路1080P =16 路720P =32 路4CIF摄像机默认子码率为4CIF,所以32 个正好可以显示,不会存在资源不足的情况。
四
接入分辨率
由于NVR的实际解码能力有限,根据实际使用和定位,会限制超过自身最大处理能力的IPC 接入。接入分辨率指单路最大可以接入多少像素的摄像机。例如如果采购了4 台300 万像素的摄像机,却选择了单路最高像素为200 万的NVR,这样300 万像素的摄像机就降为200 万像素摄像机使用,失去了300万的效果。所以在实际网络中,NVR 的最大接入IPC 分辨率需要高于所管理的所有IPC 的最大分辨率。这是选型中必须考虑的参数。
五
编码方式
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IPC 主流的编码方式有H.264 和H.265,NVR 只有支持H.265 编码,才可以解码H.265 的IPC,而仅支持H.264 编码的NVR 是无法解码H. 265 编码的视频流。所以,接入该NVR的IPC 中如果有H.265 编码的机型,就需要选择支持H. 265 编码的NVR,否则可能出现无法解码的情况。
六
录像机输出分辨率
录像机的输出分辨率需要根据摄像头的像素,显示器的分辨率来综合选择,就像木桶效应一样,监控的效果取决于木桶效应中最短的那块板。
如果监控中心使用的是4K 显示器,则需要880 万像素的超高清摄像头搭配支持HDMI 输出4K 分辨率的NVR才能体验最好的监控效果。
如果摄像头为1080P,显示器为1080P,需搭配支持VGA 输出分辨率最大可以达到1920x1080(1080P)的NVR才能达到最好的监控效果。
3、网络产品选型
很多的弱电朋友都提到核心交换机的选型,那么我们今天来说一下核心交换机选型的主要参数。主要有可扩展性、转发速率、背板带宽、四层交换、系统冗余等参数。
核心交换机应当全部采用模块化结构,必须拥有相当数量的插槽,具有强大的网络扩展能力,可以根据现实或者未来的需要选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块,以适应千变万化的网络需求。
可扩展性
1、插槽数量。插槽用于安装各种功能模块和接口模块。由于 每个接口模块所提供的端口数量是一定的,因此插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口数量。
另外,所有功能模块(如超级引擎模块、IP语音模块、 扩展服务模块、网络监控模块、安全服务模块等)都需要占用一个插槽,因此插槽数量也就从根本上决定着交换机的可扩展性。
2、模块类型。毫无疑问,支持的模块类型(如LAN接口模块、WAN接口模块、ATM接口模块、 扩展功能模块等)越多,交换机的可扩展性越强。仅以局域网接口模块为例,就应当包括RJ-45模块、GBIC模块、SFP模块、10Gbps模块等,以适应大中型网络中复杂环境和网络应用的需求。
先弄清楚两上东西Mbps和Mpps:
定义不同:Mbps = Mbit/s,每秒比特数;Mpps = Mpacket/s,每秒包数。
比如你每秒发1M的512比特长度的包,那么pps速度就是1Mpps,bps速度就是512Mbps。
对象不同:Mbps的对象是数据传输,指的是数据传输速度;Mpps的对象是设备,指的是设备的硬件性能。
传输方式不同:Mbps是以bps为线路单位传输;而Mpps是以数据包为线路单位传输。
转发速率
网络中的数据是由一个个数据包组成,对每个数据包的处理要消耗资源。转发速率(也称吞吐量)是指在不丢包的情况下,单位时间内通过的数据包数量。吞吐量就像是立交桥的车流量,是三层交换机最重要的一个参数,标志着交换机的具体性能。如果吞吐量太小,就会成为网络瓶颈,给整个网络的传输效率带来负面影响。交换机应当能够实现线速交换,即交换速率达到传输线上的数据传输速度,从而最大限度地消除交换瓶颈。对于千兆位交换机而言,若欲实现网络的无阻塞传输,
公式如下:
吞吐量(Mpps)=万兆位端口数量×14.88 Mpps+千兆位端口数量×1.488 Mpps+百兆位端口数量×0.1488 Mpps
如果交换机标称的吞吐量大于或等于计算值,那么在三层交换时应当可以达到线速。其中,
1个万兆位端口在包长为64 B时的理论吞吐量为14.88 Mpps,
1个千兆位端口在包长为64 B时的理论吞吐量为1.488 Mpps,
1个百兆位端口在包长为64 B时的理论吞吐量为0.1488 Mpps。
那么这些数值是如何得到的呢?
事实上,包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64B的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。以千兆位以太网端口为例,其计算方法如下:
1,000,000,000 bps/8 bit/ (64+8+12) B =1,488,095 pps
以太网帧为64 B时,需考虑8 B的帧头和12 B的帧间隙的固定开销。由此可见,线速的千兆位以太网端口的包转发率为1.488 Mpps。万兆位以太网的线速端口包转发率,正好为千兆位以太网的10倍,即14.88 Mpps;而快速以太网的线速端口包转发率,则为千兆位以太网的十分之一,即0.1488 Mpps。
例如:
对于一台拥有24个千兆位端口的交换机而言,其满配置吞吐量应达到8×1.488 Mpps=35.71 Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,实现无阻塞的包交换。同样,如果一台交换机最多能够提供176个千兆位端口,那么其吞吐量至少应当为 261.8 Mpps(176×1.488 Mpps=261.8 Mpps),才是真正的无阻塞结构设计。
背板带宽
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,就像是立交桥所拥有的车道的总和。由于所有端口间的通信都需要通过背板完成,所以背板 所能提供的带宽,就成为端口间并发通信时的瓶颈。带宽越大,提供给各端口的可用带宽越大,数据交换速度越大;带宽越小,给各端口提供的可用带宽越小,数据 交换速度也就越慢。也就是说,背板带宽决定着交换机的数据处理能力,背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强。因此,背板带宽越大越好,特别是对那些汇聚 层交换机和中心交换机而言。若欲实现网络的全双工无阻塞传输,必须满足最小背板带宽的要求。其计算公式如下:
背板带宽=端口数量×端口速率×2
提示:对于三层交换机而言,只有转发速率和背板带宽都达到最低要求,才是合格的交换机,二者缺一不可。
例如,如果一款交换机有24个端口,
背板带宽=24x1000x2/1000=48Gbps。
四层交换
第四层交换用于实现对网络服务的快速访问。在四层交换中,决定传输的依据不仅仅是MAC地址(第二层网桥)或源/目标地址(第三层路由),而且包括TCP /UDP(第四层)应用端口号,被设计用于高速Intranet应用。四层交换除了负载均衡功能外,还支持基于应用类型和用户ID的传输流控制功能。此 外,四层交换机直接安放在服务器前端,它了解应用会话内容和用户权限,因而使它成为防止非授权访问服务器的理想平台。
模块冗余
冗余能力是网络安全运行的保证。任何厂商都不能保证其产品在运行的过程中不发生故障。而故障发生时能否迅速切换就取决于设备的冗余能力。对于核心交换机而 言,重要部件都应当拥有冗余能力,比如管理模块冗余、电源冗余等,这样才可以在最大程度上保证网络稳定运行。
路由冗余
利用HSRP、VRRP协议保证核心设备的负荷分担和热备份,在核心交换机和双汇聚交换机中的某台交换机出现故障时,三层路由设备和虚拟网关能够快速切换,实现双线路的冗余备份,保证整网稳定性。
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。
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。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。
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4M65=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。在选择核心交换机是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。因此监控中心需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。
附:决定交换机性能的参数
背板带宽:
背板带宽计算方法:端口数端口速度2=背板带宽,以华为S2700-26TP-SI为例,该款交换机有24个百兆口,两个千兆上联口。
背板带宽=24x100x2/1000+2x1000x2/1000=8.8Gbps。
包转发率:
包转发率的计算方法:满配置GE端口数×1.488Mpps+满配置百兆端口数×0.1488Mpps=包转发率 (1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps,1个百兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为0.1488Mpps)。拿华为S2700-26TP-SI为例,该款交换机有24个百兆口,两个千兆上联口。
包转发率=24x0.1488Mpps+2x1.488Mpps=6.5472Mpps。
8、监控常见问题处理
一、搜不到IPC
要三问:
供电、网络、网线有没有问题?
Onvif开关是否开启?
软件版本是不是升级到最新?
第一问其实很好理解,一般搜不到IPC,我们都是先要排除供电、网路、网线问题;
第二问呢,一般来说,同品牌的NVR和IPC无论在不在相同网段都可以发现,但是不同品牌之间是通过Onvif协议就要求满足同网段和开启Onvif两个条件。
如果是中维的IPC,确认是否是因为不同的IPC的IPC地址是一样的,造成IP地址冲突,而只显示一个IP,修改IPC的IP地址后再搜索添加即可。
如果NVR和IPC不是一个牌子,那就要登进IPC,将Onvif协议开启,即可解决问题。
二、分辨率和显示器要“门当户对”
为什么500万的设备,显示出来的效果还不如200万?
以500万像素的摄像头为例来说,如果使用1080p显示分辨率或小于27英寸的显示器,画质会被压缩,清晰度会大大降低。
但是如果换成200万摄像机,放在1080p分辨率显示器上,因为像素和显示器刚好匹配,画质不被压缩,反而会显得更清晰。
所以,500万的摄像头,就要使用500万像素分辨率的显示器;400万的,要使用400万分辨率的显示器…显示器最好是27英寸,或者以上尺寸的。
三、录像机“无硬盘”、不能录像
一般来说,硬盘不会轻易损坏,不妨先排查下这几个问题:查供电、查电源、查电源线和数据线,一般来说,正确的供电应该是12V-1.5A 以上。
而不能录像的情况,很多时候是因为粗心之下忘记打开录像开关设置;
如果录像正常,却找不到录像文件,最常见的一个情况就是:日期设置不对。当摄像机和录像机的日期不对应时,就会出现这个情况;
再或者,H.265编码的摄像头是没法在H.264录像机上录像的,要把编码方式调整为H.264。如果以上2个问题都不存在,我们再考虑硬盘、系统方面的问题。
四、摄像头添加后不出图像
监控摄像机添加后不出图像怎么办?是弱电人遇到最多的问题,尤其是新安装的监控,问题比较多,首先需要检查网线是否正常连通,网线传输是否超距离,水晶头做法是否标准,当做了这些基本的检查后,仍然不出图像,且显示未知错误该怎么办呢?以海康为例,有以下几种情况。
1、新装的摄像机添加前未激活设备
通常情况下,新装的摄像机通道添加时需要激活设备,在录像主机主菜单-通道管理-通道配置- IP通道,单击未激活的IP摄像机或选择“一键激活”所有的设备,弹出激活界面,创建密码即可正常添加设备,未激活的设备无法正常显示监控画面。
2、摄像机IP与录像主机IP网段不一致
新装的摄像机在调试前首先要确保录像主机IP和摄像机IP在同一个网段,再进行添加设备,在录像主机主菜单-系统配置-网络配置-基本配置-IPV4地址修改主机IP;摄像机可使用内网搜索工具,批量修改摄像机IP地址,填写起始 IP、 端口、子网掩码、网关等信息。
3、如果添加的是第三方厂家摄像机
需修改成ONVIF协议,以及ONVIF协议对应的端口信息添加设备。
4、录像主机通道码流类型不支持,与摄像机编码格式不兼容
如果摄像机是H.265编码格式,而录像主机是H.264编码,此时就不能显示正常画面,需内网网页访问摄像机,在配置—编码参数—录像参数 ,将视频编码改成H.264,保存应用,录像主机删除原有的通道,在录像主机里重新添加摄像机就可正常显示。
5、摄像机的分辨率超过了录像主机的支持的最大分辨率
通常情况下,海康威视主机不显示监控画面,提示画面资源不足,这种情况就是接入的网络摄像机的分辨率超过了录像主机支持的最大分辨率。需要到录像主机,配置—编码参数—录像参数,将主码流的分辨率和码流上限降低,删除原有通道,重新添加设备。
6、录像主机通道模式错误或者摄像机电压不稳定
新装的监控系统,如果录像主机是支持模拟和网络摄像机接入的,需修改通道模式。在录像主机主菜单–通道管理–通道配置–信号接入状态界面,选择对应通道的信号接入类型,若通道接入模拟信号选择CVBS;若接入海康同轴摄像机选择TVI;若接入AHD信号选择AHD;接入网络摄像机选择IPC模式。同时检查摄像机的电源电压是否正常,正常的电压、电流是在12V、2A左右,可用万用表直接测试。
五、宽动态启用监控窗口
室内监控,经常需要从室内监控走廊、窗户等,由于光照强度的不均匀,导致部分区域过亮、部分过暗的问题。
像这种场景,都建议选择支持宽动态的IPC,遇到这个问题的时候,开启IPC的宽动态即可解决。
9、监控交换机选型:
根据摄像机的码流和数量来选择
1、摄像机码流
2、摄像机的数量
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 60~70% ,所以它们端口的可利用带宽大致是 60Mbps 或 600Mbps。
举例:
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 :
①130 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) 。
②200 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) 这些都是以主流的 H.264 摄像头为例给大家讲解的,H.265 减半就可以了。
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 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。
交换机的选择要求
接入层交换机的选择
条件 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 50 M 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 26 口,则接入层的交换机背板带宽要求为:(24100M2+100022)/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。
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。
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 81002=1.6Gbps。
包交换率:端口数端口速度/10001.488Mpps=包交换率,即8100/10001.488=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,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。
十、100路监控的做法:
一、如何算线路带宽
首先要确定每个摄像头的视频输出所需要的带宽。摄像头参数介绍里一般叫“压缩输出码率”。
几乎所有的摄像头,这个参数是可以手动调整的,一般可调范围在几百K到8M或16M。不同厂家不同型号的可调整范围不同,这需要根据你对图像清晰度要求自行决定。
例如这里假定每个摄像头的压缩输出码率为4兆。100个摄像头则为400兆。所以,当我们监控达到一定数量,画面如果有些卡的话,首先可以降低下摄像机的码率试试,来缓解下。
二、如何选择合适的交换机
一般是几个摄像头共用一个交换机。与摄像头直接相连的交换机可以使用百兆交换机。根据摄像头地理分布决定几个摄像头连在一个交换机上。那么百兆交换机可以选择5口、8口、12口的百兆交换机。它们分别对多可以连4个、7个和11个摄像头。所艰我们把这种与摄像头直接相连的交换机称为“接入层交换机”。
当然,如果部分摄像头比较集中,12口或24口交换机即可连接11个或23个摄像头,并且摄像头输出码率比较大,总输出码率超过60兆的话,那这台交换机就要考虑使用千兆交换机,可以是22口百兆+2口千兆的交换机。
这里面说上百兆交换机为什么是60M而不是100M?一般交换机的使用率为60%比较稳定,接摄像机差不多12个左右即可。
三、那么100摄像机怎么接入交换机呢
假如接入层交换机为8口的,每个都连7个摄像头。那么100路摄像头需要15个接入层交换机即。那么核心层交换机选择24口交换机即可,是那种有20或22个百兆接口,4个或2个千兆接口的。
但是,如果接入层交换机有千兆交换机,那么核心层交换机必须所有口都是千兆,这个我们在组网的时候需要注意。
一种特殊情况,100个摄像头分布区域很大。连个设备之间网线长度不能超过100米。
补充:
如果有部分接入层交换机与核心交换机之间的距离较远,可以在接入层交换机与核心层交换机之间再加一个过渡的交换机做接力。
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这样就可以延长距离了。
肯定有朋友会问,如果距离很远怎么办?
如果距离再远一些,例如七、八百米,甚至更远,那就不使用交换机做接力。使用一对光纤收发器,一个在核心层交换机旁用网线相连,另一个在接入层交换机旁与网线相两。两个光纤收发器之间用光纤相连。
不过需要注意,单模光纤和多模光纤问题。如果是单模光纤,收发器也必须是单模的,只需要用一根光纤,距离几公里范围内完全不用考虑长短问题,因为单模光纤传输的距离比较远。
如果是多模光纤,收发器必须是多模光纤,一对光纤,距离少的五、六百米,多的2公里。
那么可能涉及一个问题,到底用单模还是多模呢?这里面补充下区别
其实没有好坏之分,只有用途不同,多模光纤多用于短距离建筑配线间之间,核心设备到核心设备之间的通信,其优点是通信带宽大,多支持万兆,缺点是相比单模光纤传输距离短。
四、计算需要的硬盘存储量
经过计算,假如摄像头压缩输出码率为2M(注意它的单位为b/s或bps,小写b为位),1天1个摄像头将产生20GB(注意大写为字节)数据量。
100个摄像头30天,就60000GB数据量。(注意压缩输出码率为2M)。
如果为4M,则120000GB数据量。
如果为8M,则240000GB数据量。
公式如下:
码率×3600×24÷8÷1024÷1024=1天
H.265和H.264区别
那么如何算出需要几块硬盘呢?
以市场上4T硬盘计算,它在电脑上显示约3700GB。在考虑硬盘中文件系统本身维护数据也要花费一定 比例空间,估计真正能够使用约3500GB。
100个摄像头存储一个月硬盘计算
1M码率,30000GB,需要9块硬盘。
2M码率,60000GB,需要18块硬盘。
4M码率,120000GB,需要35块硬盘。
8M码率,240000GB,需要69块硬盘。
如果是用支持h.265的硬盘录像机,硬盘可以减少40%左右。
硬盘录像机一般的是2盘位和4盘位,也有部分是8个硬盘或16盘位的,海康的NVR最大的有支持24盘位,最大每个接口容量支持8TB。
也可以使用存储服务器。2M码率和4M码率等需要两台服务器。8M码率,可以一个48盘位服务器,一个24盘位服务器。或采用存储服务器+硬盘柜方案。这些方案可以自己项目预算权衡考虑。
组网图
十一、案例监控交换机选型
市面上流传的很多所谓选型经验和文档,其实都是满满的坑,比如最近某篇《一个交换机到底能带几台摄像头》……,所以,今天我把这些常识性错误简单总结一下。
误区1:盲目根据交换容量计算摄像机带机数量
这种算法,就是把交换机的交换容量简单除以摄像头的码流,然后计算出带机数量。
如果根据这个理论,一台24口全千兆非网管交换机每个端口速率都是1000Mbps,下连端口只要合计接入不超过250路4M码流的摄像机就没有问题,那整台交换机就可以带几千路?
估且按所谓的实际性能一般只有理论值的 60~70%,那每个下连端口也可以合计接入不超过150路就没有问题,整机怎么着也可以带1000多路?
可实际情况是这样吗?
照这个逻辑,千兆傻瓜机和网管机带机能力也没啥区别了。当我们按照这个理论去分析视频卡顿的网络原因,会分析到你怀疑人生。
最后发现,网络的各个节点的带宽设计完全没有问题,流量根本不存在瓶颈,交换机运行状态看起来很正常的,可视频就是卡卡卡,马赛克花花花,怎么解释?
误区2:交换机的实际性能一般只有理论值的 60~70% ?
很多人,甚至是交换机厂家的售前,会在做安防方案的时候,跟你说,交换机实际转发性能只有理论值的60%~70%,所以,计算待机数量要留余量。
DOUDOU从事数通领域工作7年,在设备厂家待过,也在芯片公司待过,至少在这有限的从业期间,还从未见过哪家芯片公司推出的某一款芯片的实际性能(交换容量)达不到理论值的。
24口全千兆交换芯片,交换容量必须≥48Gbps【24(24个端口)X1G(1000M)X2(全双工)=48G】,否则就达不到线速转发,我想没有哪一家芯片设计公司会犯这种低级的常识性错误,也没有哪一家正规交换机厂商会把一款达不到线速转发性能的交换机推向市场(机箱式交换机线卡存在阻塞比另当别论)。
如果你真遇到过交换机的交换容量达不到理论值,只有60~70%的性能,那恭喜你,你成功购买了一台次品,这种次品正规厂商想做都做不到,因为只有研发设计或者生产制程有缺陷,并且没有经过专业测试就直接市场销售的才有可能出现这种产品。同理,包转发率也是如此。
误区3:根据经验进行交换机选型
目前各个网络设备厂商在涉足安防网络项目时,除了按端口规格选型,按交换容量选型,还有最重要的一个手段,就是根据以往的项目经验选型。
可是我们常常遇到这样的情况,同一款交换机在不同项目中,并且这些项目网络规模差不多,摄像机数量及码流也差不多,组网方案也是一样的。
A项目是好的,B项目也是好的,可是C项目就会出现卡顿,WHY?
立马联系厂家换一台,一换就好了,嗯,看来真是运气不好。可是过段时间又出现卡顿了,WHY?
不断的换设备,重启设备,调整网络结构等。反复折腾,也许好了,也许还是会随机卡顿,搞的筋疲力尽,最终也无法定论,甚至一线网络品牌厂家也给不出一个准确原因。
首先,我们先来简单的剖析一下视频流传输的基础原理:
视频流是由I帧和P帧组成,其中I帧为超大帧,在网络传输的过程,I帧的任何一个报文的丢失,就会导致视频无法成像,同时,由于视频的实时性要求,一般采用UDP的传输机制,即丢包不重传,所以,基本上网络只要出现丢包,就会卡顿。
其次,再来简单介绍一下交换机的交换原理:
当某个100M端口向另一个100M端口传输1M的数据流时,是以100M的速率传输了1/100秒。如果这1/100秒时有另外一个100M端口也向同一个100M端口传输1M的数据流,虽然两个端口加起来数据流只有2M,远没有达到100M的带宽瓶颈,但也会拥塞。
同理,1000M端口在同一时间点只能接受一个1000M端口传输数据,但可以同一时间点接受10个100M端口传输数据,但超过10个,也会拥塞。
所以,流量(带宽)与速率是二个概念,不能混为一谈。无论传输的数据流有多大,传输的速率都是100M或1000M,只是不同数据流大小传输所需的时间长短不同罢了。当速率相同的情况下,两个及以上的端口在同一时间点向同一端口传输时,就会拥塞。此时缓存如果能够存放下拥塞的数据流,就不会丢包,如果缓存存放不下,就会丢包。
通过以上两点的简单分析,我们可以明白,当交换机传输经过的视频流路数越多,瞬间并发的可能性就越大,那么拥塞的概率就越高,这也是为什么汇聚层或核心层更容易拥塞的原因,尤其是核心层,传输经过的视频流路数是最多的,整个网络几百路上千路都要经过核心交换机进行传输。
这里要再次重点强调,安防网络中,卡顿丢包多数是因为这种拥塞而导致的,而不是转发性能导致的,这是两个完全不同的概念。
备注:很多客户会将延时和卡顿混淆,延时指的是图像数据从前端的网络摄像机采集后到用户端的监视设备观看到图像的时间差。摄像机采集后的图像通过压缩编码、网络传输、解码输出显示等处理,这些过程虽然很短暂,但我们仍然可以感觉显示的图像有滞后,这个滞后就是图像延时。但延时只要不超过1S,是很难直观感觉到,并且多数场景也不影响应用。除非是一些特定的工业领域,需要依据视频的分析做出毫秒级的处理的,那延时就比较关键了。延时并不会产生图像丢失,也不会丢包。而卡顿则会造成图像丢失,是因丢包引起的。
除了拥塞丢包外,还有一种原因就是因为布线工程的质量引起的,比如线路老化,水晶头氧化,水晶头没有做好等,这些情况都会导致类似于FCS错误帧而引起丢包。严格意义上,这跟交换机没有关系,在此就不细说。
1、根据摄像机的码流和数量做好交换机规格选型,并设计好组网方案。
DOUDOU相信,随着网络在安防的普及,从业人员的技术能力逐步加强,因规格选型和组网方案导致的网络故障会越来越少。如果因为这个原因导致带宽瓶颈,确实太低级了。某网络共有XX台X码流的摄像机,接入层该选多少台什么样端口规格(端口数量和端口速率)的交换机,汇聚层该选多少台什么样端口规格的交换机,核心层该怎么选,这类简单的知识我就不在这里浪费笔墨去写了,网上很多。
同时,为了应对突发流量,在选型和设计方案时,交换机端口的带宽使用率建议不要超过70%,最好控制在60%以内。注意:并不是因为实际性能只有理论值的 60~70%,而是为了预防突发流量,不建议使用率过高。转发性能是第一步要保证的,然后再去考虑避免拥塞。
2、尽可能选用缓存大的网管型交换机。
缓存是可以减少拥塞导致的丢包,理论上,如果缓存足够大,丢包为零,视频也不会因网络原因卡顿。好了,曾经有客户问过DOUDOU,那该怎么计算XX路XX码流的摄像机该用多大缓存的交换机?理论上是可以计算的,但实际上你计算完了之后,发现地球上目前还没有能满足这个缓存需求的交换机。
拥塞是有概率性的,不可能每个端口都会同时拥塞,所以芯片公司不会这样去设计缓存,因为缓存的成本太高。正常情况下,越高端的交换机,业务特性越丰富的交换机缓存越大。这也就是为什么当我们选择网管型,或者三层交换机,丢包卡顿的概率会低一些。同样24口千兆交换机,非网管的缓存可能只有几百K,而三层交换机缓存可能有几十M。
所以,当预算足够,成本可以接受的时候,尽可能选择缓存大的网管型交换机,因为这是芯片公司设计芯片时的规律。普及一个小知识,同样24口千兆非网管芯片与24口千兆三层芯片,交换容量是一样的,不一样的是各种表项容量,缓存大小,业务特性(功能)等。对于设备厂商来说,研发交换机时,只能尽可能选择缓存大的芯片,并不能更改缓存的大小,这是芯片的硬件特性。
可是,无论交换机怎么选型和组网设计,目前没有任何一家厂商敢保证他的产品和方案在任何安防项目中永远都不会出现卡顿,包括我们所熟知的华为华三也不敢保证。因为摄像机码流的传输是动态的,拥塞的可能性随时存在,而交换机的缓存大小又不可能完全解决所有摄像机拥塞的需要。