方案:監控交換機怎么選?百兆、千兆?
監控交換機是連接網絡攝像機(IPC)和硬盤錄像機(NVR)之間的傳輸設備,交換機將監控數據流匯聚并傳輸到NVR,是組成監控網絡的重要角色。安防監控網絡中攝像機的視頻流占用帶寬較大、接入路數較多、對實時性和穩定性要求較高。
結合以上因素,在選擇監控交換機時,需要考慮以下因素:
一、端口數量與速率
交換機的接口數量和速率是選擇監控交換機的最重要指標。接口數量由接入設備數量決定,可適當預留部分接口供后續擴展網絡使用;為保障視頻流量無阻塞、實時傳輸,需要選擇端口速率合適的交換機,主要考慮以下幾點:
- 監控交換機的使用帶寬與IPC的碼流大小密切相關;
- IPC的峰值帶寬需求=碼流×120%,峰值帶寬下可以保障IPC穩定使用;
- NVR添加IPC后,會同時取IPC的主碼流和子碼流;
- 交換機的實際帶寬建議不超過端口最大速率的70%,即百兆接口不建議超過70M帶寬,千兆接口不建議超過700M帶寬。
快速計算公式:帶寬值=(主碼流+子碼流)*取流路數*1.2
說明:上述1、2兩點為實驗測試數據,除碼流以外主要考慮傳輸數據開銷和網絡波動。
IPC的碼流與采用的編碼方式(H.264或H.265)有關,默認情況下IPC的碼流為:
編碼方式 | 碼流類型 | 720P/960P | 1080P | 3MP | 4MP | 5MP |
H.264 | 主碼流 | 2Mb/s | 4Mb/s | 4Mb/s | 4Mb/s | 6Mb/s |
H.264 | 子碼流 | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s |
H.265 | 主碼流 | 2Mb/s | 2Mb/s | 2Mb/s | 3Mb/s | |
H.265 | 子碼流 | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s | 0.5Mb/s |
那么實際應用中哪些位置選擇百兆交換機,哪些位置選擇千兆交換機呢?下面通過兩個常見的拓撲來分析說明一下。
場景1:多個交換機串聯
下圖中,三個交換機A、B、C使用網線一一連接,每個交換機上各接入8個IPC,NVR接在交換機A上同時管理所有IPC。
假設所有IPC均是主碼流4M,子碼流0.5M,那么:
- 級聯口3#必須滿足交換機C上所有IPC產生的帶寬和,帶寬為(4+0.5)×120%×8=43.2M,級聯口3#使用百兆口即可;
- 級聯口2#必須滿足交換機B和C上所有IPC產生的帶寬和,帶寬為(4+0.5)×120%×(8+8)=86.4M>70M,級聯口2#需要使用千兆口;
- 級聯口1#必須滿足交換機A、B和C上所有IPC產生的帶寬和,帶寬為(4+0.5)×120%×(8+8+8)=129.6M>70M,級聯口1#必須使用千兆口;
所以上述拓撲中交換機選型為:交換機C可選擇百兆交換機,交換機B和A推薦使用千兆上聯(千百兆混合)交換機。
場景2:多個錄像機同時監控所有IPC
下圖中,使用兩臺NVR作為局域網監控(例如在監控室和前臺各放一臺NVR),每個交換機上各接入10個IPC,兩臺NVR接在交換機A上同時管理所有IPC,每個IPC會同時被取兩次主碼流和子碼流。
按照上面的計算方式,級聯口4#和級聯口5#帶寬均為86.4M,級聯口3#帶寬為172.8M(被兩個NVR同時取流所以帶寬翻倍),都超出了70M,所以交換機B、C和D推薦使用千兆上聯(千百兆混合)交換機。級聯口1#和級聯口2#帶寬均為172.8M,交換機A有4個端口要使用千兆口,所以交換機A推薦使用全千兆交換機。
以下是根據監控攝像機數量和主碼流碼率,按照上述帶寬計算公式提供的交換機選型推薦:
攝像頭數量 | 2M碼率 | 4M碼率 |
1~11 | 任意百兆交換機 | 任意百兆交換機 |
11~23 | 任意百兆交換機 | 千兆上聯交換機 |
24~32 | 千兆上聯交換機 | 千兆上聯交換機 |
32以上 | 千兆上聯或全千兆交換機 | 全千兆交換機 |
注意:如果選擇千兆上聯交換機,則交換機的千兆端口與前端千兆網絡或NVR的千兆接口連接。
例如:監控網絡中共有20個IPC,主碼流4M,子碼流1M,那么總帶寬=(4+1)×20×1.2=120M,超出了70M,需要選擇千兆上聯交換機,并將交換機的千兆端口與NVR相連接。
二、PoE供電
傳統的網絡監控工程中,一般使用集中供電電源給監控攝像機供電,除了成本高、施工復雜,而且帶來布線、供電風險、供電距離等限制。PoE供電是安防供電的必然趨勢,PoE交換機與網絡攝像機之間只需連接一條普通網線,即可同時傳輸數據和供電。如下:
PoE供電優勢:
- 避免額外布線,整潔、美觀,節省布線成本;
- PoE供電電壓大,傳輸距離更遠、更穩定。
注意:此種供電方式要求攝像機也支持PoE供電。