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一台交换机能带动多少网络摄像机?

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发表于 2021-10-8 20:31:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
 一个交换机能带动多少个网络监控摄像头?千兆交换机一般接200万网络摄像机能接几个?24个网络头,用一台24口百兆交换机行不行?下面就这类问题做一些简单的分析!
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  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。

  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 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130万:960p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)

  200万:1080P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。

  二、交换机的选择要求
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  监控网络有三层架构方式:核心层,汇聚层,接入层。

  1、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:(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。

  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。

  2、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,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、如何选择交换机

  1、举例

  有个园区网,500 多个高清摄像机,码流 3~4 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……

  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 个千兆端口的交换机,其满配置容量应达到 48 ×1G×2= 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)=满配置 GE 端口数×1.488Mpps+满配置百兆端口数 × 0.1488Mpps ,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 35.71 Mpps(24 x 1.488Mpps = 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),这是前端摄像机的性能,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=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps

  汇聚:170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps

  3、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 3‐4M 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,一条 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 24 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。

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 楼主| 发表于 2021-10-8 20:32:47 | 显示全部楼层
有些人一直认为交换机有多少口,就能带多少摄像头。这种说法是错误的,交换机带摄像头的数量与设备的码流和功率密不可分。
一,从供电功率上来分析。
首先说一下POE交换机,在不考虑数据交换的情况下,要看POE交换机的功率。目前市场上流行的poe交换机有IEEE802.3af和IEEE802.3at标准的,分别定义了15.4 W和30W的供电功率,由于实际传输中。存在损耗所以实际供电功率为13W和25W。
同时支持IEEE802.3af/at标准的poe交换机,供电功率是自适应的。比如接5W的设备,它供电功率就是5W,接20W的设备它供电功率就是20W。
比如一台poe交换机支持IEEE802.3af/at标准的24口交换机供电总功率为380W,如果共15W的设备,就可以供24个设备(380/15=25>24)。如果供30W的设备,只能供12个设备(380/30≈12)。
以上是从供电上来分析一台poe交换机能带多少设备,但是交换机还要传输视频,所以不能单一看其功率,还要考虑摄像头的码流。
二,从摄像机码流来看。
我们常用交换机分有100M和1000M的交换机。这里的100M/1000M说的是交换机的带宽,但是实际利用率大概只有60%。也就是说100M的交换机带宽实际有60M,1000M的交换机实际带宽600M。
打个比方1080P(200万像素)的摄像头主码流H.264格式下主码流大概为5M,60/5=12,所以如果用24口的百兆交换机。只能带12个200万像素的摄像头。
如果是1080P(200万像素)的摄像头主码流H.265格式下主码流大概为3M,60/3=20,所以如果用24口的百兆交换机。只能带20个200万像素的摄像头。
所以我们施工时不要盲目的往交换机上添设备。交换机也有带宽限制,交换机超过负载就是出现延迟,丢包的现象。这点需要我们注意。
下面我附上各个摄像头的码流,这里仅供参考,以实际摄像头码流为准。
720P(100万像素)
主码流H.264格式下为3M
主码流H. 265格式下为1.8M
960P(130万像素)
主码流H.264格式下为3.5M
主码流H. 265格式下为2.1M
1080P(200万像素)
主码流H.264格式下为5M
主码流H. 265格式下为3M
3MP(300万像素)
主码流H.264格式下为7M
主码流H. 265格式下为4.2M
4MP(400万像素)
主码流H.264格式下为8M
主码流H. 265格式下为4.8M
5MP(500万像素)
主码流H.264格式下为10M
主码流H. 265格式下为6M

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