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网络监控系统项目工程中如何选择合适的工业交换机?

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视频监控怎样选工业交换机:流向、码率、汇聚与PoE

浏览次数: 飞畅科技原创 作者:飞畅科技技术团队

监控项目选工业交换机,应按视频从摄像机流向录像机、平台和查看终端的实际路径核算,不能只按摄像机台数决定百兆、千兆或万兆。端口、出口带宽、突发、供电和恢复分别验证,才能解释为什么有的链路空闲,有的却出现画面卡顿。

先弄清一台摄像机会发几路流

摄像机把采集画面编码成数据,再经以太网送到接收方。码率是编码数据每秒产生的数量,链路速率是接口可以传送比特的能力,两者单位可相同,测量对象却不同。分辨率不能单独决定码率,编码方式、帧率、压缩、场景复杂度和实际请求的流都会影响结果。

录像机持续录像、值班电脑实时查看以及远程平台调用,可能复用现有流,也可能产生不同流或多个单播副本。单播就是面向一个接收方发送;多个接收方分别请求时,应核对摄像机和平台的实现。不要在需求表只写“一台4M”,却漏掉第二路预览、回放和备份。

画流向,再把每个出口分别相加

假设六台摄像机,各路编码数据为4Mb/s。其中四台发往中央录像机,两台发往本地录像机,中央方向合计16Mb/s,本地方向8Mb/s。六台合计24Mb/s,却不必都经过同一个上联。这个例子只解释路径,不含协议开销,也不是某分辨率固定对应4Mb/s的规则。

在图上标出录像机、观看电脑与服务器接在哪一层,并列出各路经过哪些端口。回放从录像机发到观看端时,方向可能与录制相反;跨区域查看也会占用另一段链路。多个接入交换机汇到同一汇聚设备,应逐出口核算,不把一个全网总数贴到每根光纤上。

六路示例视频分别流向中央和本地录像机,两个出口承担16与8Mb/s编码数据
图1:带宽按流向相加。4Mb/s仅为假设编码数据率,不含网络开销,不是摄像机或交换机规格。

为什么平均负载不高仍会卡顿

动态场景、多个流同时开始、编码关键帧或其它网络业务,都可能改变短时负载。交换机把到达的数据送入对应出口队列;当输入暂时快于出口,队列增加,等待时间可能变长。持续超过出口能力或缓冲不足时,部分帧可能丢弃。增加缓冲不能解决长期超载,QoS也不能凭空增加物理带宽。

选型应同时看平均、峰值、持续时间与余量依据。余量由业务变化、扩展计划和测量决定,没有适用于所有项目的固定比例。不能把百兆接口一概写成只能用50至70Mb/s,也不能用“超过150台必须万兆”替代路径计算。不同拓扑和码率下,同样台数的瓶颈可能完全不同。

多路视频突发汇聚使出口队列积压,支持PoE的供电路径需另算功率预算
图2:数据拥塞与PoE功率预算分开核对。曲线为机制示意,设备内部结构和供电能力不代表具体产品。

接入、汇聚和核心是职责而非固定型号

接入层连接摄像机,优先核对终端端口、上联及可能需要的PoE。汇聚层汇总多台接入设备,要看同时经过同一出口的流量、光口组合和恢复要求。核心层连接平台、存储和其它区域,也要核对服务器网口与存储写入能力。名字叫核心,不自动等于需要三层,也不说明设备具备所有路由能力。

一个小项目可能只需要一层连接,较大系统也不应为了凑三层而增加无用级联。需要跨VLAN或不同网段时,才进一步核对路由及访问策略。设备管理地址只用于管理入口,不证明它能替终端转发跨网段业务。层级设计要服务流量与维护,而不是从旧文的设备数量倒推。

光口与PoE都要落到交付配置

光连接先确认主机支持的模块、接口速率、单模或多模、双纤或单纤配对,以及链路损耗。插槽相同不保证模块兼容,标称距离也不能代替接收光功率核对。双纤发送与对端接收交叉,单纤双向需要相应配对;本文不提供未知型号的通用接线和波长组合。

摄像机由PoE供电时,确认供电端与受电端标准兼容、单口限制、整机预算和配套电源。带加热、红外或其它工作模式的摄像机可能改变需求。端口数量够,不代表功率够;数据带宽够,也不能证明供电稳定。光纤不把PoE电力直接送到远端,远端设备仍需适用的本地供电方案。

组播与隔离功能不能照名套用

只有实际采用组播的业务,才需要按组成员关系讨论IGMP侦听等机制。侦听能帮助限制组播到需要的端口,但查询与成员维护也应成套设计;单播录像不会因为开启组播功能自动省带宽。VLAN划分不同二层范围,仍需考虑设备发现、访问和跨域通信,不等于完整安全边界。

飞畅3422产品公开详情列有光电接口选择、IGMP侦听、VLAN、QoS、端口统计和日志,可以据此讨论对应配置的汇聚与观测需求。该页明确没有PoE,不能因为用于监控就把它当作给摄像机供电的型号;需要PoE应另外选择并核对适用产品。

把故障恢复验收到画面和录像

备用上联或环网需要相应协议防止环路,不能任意把两根线闭环。网络路径恢复之后,摄像机、平台或录像机可能仍在重新连接。先规定业务恢复的判据,例如连续有效视频恢复和录像是否缺段,而不是只记录端口灯变亮。

测试放在批准维护窗口或隔离网络,记录断点、时刻、网络事件、平台日志以及恢复后的录像。多台同时重启也可能产生连接和供电压力,应按项目风险制定测试范围。不要把宣传资料中某个协议时间直接当作整套监控系统的无中断保证,测试后的连接与临时模式必须恢复。

验收怎样查出真正的瓶颈

先保存各路编码设置、实际请求流数、拓扑、光模块、电源和版本。持续运行真实录制与预览,观察端口流量增量、错误、丢弃、录像机网口和存储状态。单次Ping只能提供连通证据,无法替代多路视频测试。计数器要对齐时间范围,不用不同时间采集的累计值直接下结论。

出现卡顿,先找哪一组摄像机、哪条路径以及是否与特定时间相关,再检查链路、出口拥塞、供电和接收端。一次改变一个条件,保留整改前后同工况结果。端口无错误但出口丢弃增加,与链路反复掉线是不同现象;前者更需要核查负载与队列,后者先查连接与供电。

最终交付包括摄像机到录像机的路径、端口分配、码率与流数、供电预算、配置备份以及恢复测试。新增摄像机、提高画质或增加远程查看后重新计算。视频监控选型的依据是可追溯的实际负载与完整业务结果,而不是一张固定台数表。

资料依据:Axis视频系统硬件指南说明码率与场景、设置和请求流数有关;上述飞畅详情用于具体功能核对。两幅图为通用机制示意,非实测或产品接线图。

资料与适用边界:本文用于解释通用机制;接口、功能与操作以对应型号及版本资料和现场验证为准。

现场常见问题

六台摄像机码率总和,是否应该算进现场每一根上联?

不应机械套用。只有实际经过某出口的流才占该出口,录像、预览、回放方向及复制方式会改变路径。先画源和接收者,再逐出口计入协议开销与峰值;全网总和不能代替各段真实负载。

普通单播录像开启IGMP侦听,为什么上联不一定降流量?

IGMP侦听针对组播成员转发,单播不会仅因开启该功能自动变为一份共享流。应查摄像机和平台实际请求的流与接收者,再判断是否采用组播,配套查询与隔离;不能用功能勾选代替带宽核算。

汇聚型号端口很多但明确无PoE,是否仍可用于监控网络?

可以按用途评估。它可以承担兼容数据汇聚,但不能因此给摄像机供电,供电要由另一个明确适用方案承担。分别核对端口、容量和光模块,以及接入端PoE预算;监控用途不等于每台交换机都必须或已经带PoE。

继续阅读:核心、汇聚与接入交换机:网络分层职责和容量怎么规划;PoE交换机能带多少设备:单口功率、整机预算与输入电源怎么算;