К скольким IP-камерам может подключиться коммутатор Ethernet? Сколько гигабитных коммутаторов можно подключить к 2 миллионам сетевых камер? Можно ли использовать 24-портовый 100M коммутатор для 24 IP-камер? Давайте проведем анализ этих проблем!
Часть I. Выбор в соответствии с битовым потоком и количеством камер
1. Битстрим камеры
Прежде чем выбрать коммутатор, первым делом необходимо выяснить, сколько пропускной способности занимает каждое изображение.
2. Количество камер
Затем необходимо узнать пропускную способность коммутатора. Обычно используются коммутаторы 100M и гигабитные коммутаторы, фактическая пропускная способность которых обычно составляет лишь 60~70% от теоретического значения. Поэтому доступная пропускная способность их портов составляет примерно 60 Мбит/с или 600 Мбит/с.
Пример:
Проверьте битовый поток одной камеры в соответствии с маркой вашей IP-камеры, а затем оцените, сколько камер может быть подключено к коммутатору.
● Для 1,3 млн:
Бит-поток одной камеры 960p обычно составляет 4M. Если используется коммутатор 100M, то можно подключить 15 камер (15×4=60M);
При использовании гигабитного коммутатора можно подключить 150 комплектов (150×4=600M).
● Для 2 млн:
Битовый поток IP-камеры 1080P обычно составляет 8M. С коммутатором 100M вы можете подключить 7 устройств (7×8=56M);
С помощью гигабитного коммутатора можно подключить 75 комплектов (75×8=600M).
Все это объясняется на примере основной камеры H.264, а H.265 можно сократить вдвое.
С точки зрения топологии сети, локальная сеть (LAN) обычно представляет собой двух- или трехслойную структуру. Конец, который подключается к камере, является уровнем доступа, и достаточно коммутатора 100M, если только вы не подключаете много камер к одному коммутатору.
Уровень агрегации и основной уровень рассчитываются в зависимости от того, сколько изображений агрегирует коммутатор. Рассчитывайте следующим образом:
● Если вы подключаете IP-камеру 960P в пределах 15 подходов изображений, обычно можно использовать коммутатор 100M. Если подходов более 15, можно использовать гигабитный коммутатор.
● Если вы подключаете IP-камеру 1080P в пределах 8 подходов к изображению, используйте коммутатор 100M. Если более 8 подходов, используйте гигабитный коммутатор.
Часть II. Какие требования предъявляются к выбору коммутаторов Ethernet?
Сеть мониторинга имеет трехслойную архитектуру: уровень ядра, уровень агрегации и уровень доступа.
1. Коммутаторы уровня доступа
Условие 1:
Битовый поток камеры: 4 Мбит/с, тогда 20 камер – это 20*4=80 Мбит/с.
То есть порт загрузки коммутатора уровня доступа должен соответствовать требованию скорости передачи 80 Мбит/с. Учитывая фактическую скорость передачи коммутатора (обычно 50% от номинального значения, 100M – это около 50M), уровень доступа должен выбирать те, у которых порт загрузки 1000M.
Условие 2:
Если вы выбираете 24-портовый коммутатор с двумя портами 1000M, то общее количество портов составляет 26. Тогда пропускная способность объединительной панели коммутатора на уровне доступа составит (24100M2+100022 )/1000=8,8 Гбит/с.
Условие 3:
Скорость пересылки пакетов: Скорость пересылки пакетов порта 1000M составляет 1,488Mpps/s, поэтому скорость коммутации коммутатора на уровне доступа должна быть (24100M/1000M+2)1,488=6,55Mpps.
В соответствии с вышеуказанными условиями, когда к коммутатору подключено 20 камер 720P, коммутатор должен иметь как минимум один порт загрузки 1000M и более 20 портов доступа 100M.
2. Коммутаторы уровня агрегации
Если всего подключено 5 коммутаторов, каждый коммутатор имеет 20 камер, а битовый поток составляет 4M, то трафик уровня агрегации составит: 4Mbps205=400Mbps. Таким образом, порт загрузки уровня агрегации должен быть более 1000M.
Если 5 IPC подключены к коммутатору, то, как правило, требуется 8-портовый коммутатор. Может ли 8-портовый коммутатор соответствовать требованиям? Проверьте следующие три аспекта!
● Пропускная способность объединительной панели:
количество портовскорость порта2=пропускная способность объединительной панели
81002=1,6 Гбит/с.
● Скорость обмена пакетами:
количество портовскорость порта/10001.488Mpps=скорость обмена пакетами
8100/10001.488=1.20Mpps
Иногда скорость обмена пакетами некоторых коммутаторов не может быть рассчитана в соответствии с этим требованием, тогда это коммутатор с непроводной скоростью. Это легко приводит к задержке при работе с большими объемами.
● Пропускная способность каскадного порта:
Битовый поток IPC * количество = минимальная пропускная способность порта загрузки
4*5=20 Мбит/с
Обычно, когда пропускная способность IPC превышает 45 Мбит/с, рекомендуется использовать каскадный порт 1000M.
Часть III. Как выбрать коммутатор Ethernet?
1. Кейс
Имеется сеть кампуса и более 500 камер высокой четкости с битпотоком от 3M до 4M. Структура сети разделена на уровни доступа, агрегации и ядра. Информация хранится на уровне агрегации, и каждый уровень агрегации соответствует 170 камерам.
Проблемы: Как выбрать продукты? В чем разница между 100M и 1000M? Какие факторы будут влиять на передачу изображений в сети, а какие связаны с коммутаторами?
То, что 2-кратная сумма мощностей всех портов*количество портов должно быть меньше номинальной пропускной способности объединительной панели, позволяет достичь полнодуплексной неблокируемой коммутации на проводной скорости и доказать, что коммутатор имеет условия для максимальной производительности коммутации данных.
Например, для коммутатора, который может предоставить до 48 гигабитных портов, его полная пропускная способность должна достигать 48 × 1G × 2 = 96Gbps, что может гарантировать, что он может обеспечить неблокируемую проводную коммутацию пакетов, когда все порты работают в полном дуплексе.
2. Скорость пересылки пакетов
Скорость пересылки пакетов в полной конфигурации (Мбит/с) = количество полностью настроенных портов GE * 1,488 Мбит/с + количество полностью настроенных портов 100M * 0,1488 Мбит/с.
Теоретическая пропускная способность одного гигабитного порта составляет 1,488Mpps, когда длина пакета равна 64 байтам.
Например: Если коммутатор может предоставить до 24 гигабитных портов, а заявленная скорость пересылки пакетов меньше 35,71 Mpps (24 x 1,488Mpps = 35,71), то можно предположить, что коммутатор спроектирован с блокирующей архитектурой.
Как правило, подходит коммутатор с достаточной пропускной способностью объединительной панели и скоростью пересылки пакетов.
Коммутаторы с относительно большой объединительной панелью и относительно низкой пропускной способностью должны иметь проблемы с эффективностью программного обеспечения/выделенной схемой микросхем в дополнение к сохранению возможности модернизации и расширения; коммутаторы с относительно небольшой объединительной панелью и относительно большой пропускной способностью имеют относительно высокую общую производительность.
Битстрим камеры, обычно настройка битстрима передачи видео (включая возможности кодирования и декодирования кодирующего отправляющего и принимающего оборудования и т.д.), влияет на четкость, которая является производительностью фронтальной камеры и не имеет никакого отношения к сети. Это заблуждение, что пользователи думают, что низкая четкость вызвана сетью.
В соответствии с приведенным выше случаем, мы можем рассчитать:
Битовый поток: 4 Мбит/с
Доступ: 24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
Агрегация: 170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
3. Коммутатор уровня доступа
Основным моментом является пропускная способность канала между доступом и агрегацией, то есть пропускная способность восходящего канала коммутатора должна быть больше, чем количество камер, которые могут одновременно принимать * битовый поток.
Если пользователь просматривает видео в режиме реального времени, необходимо учитывать пропускную способность. Полоса пропускания, занимаемая каждым пользователем для просмотра видео, составляет 4M. Если предположить, что видео смотрит один человек, то потребуется пропускная способность, равная количеству камер * битовый поток * (1+N), то есть 244(1+1)=128M.
4. Коммутатор уровня агрегации
Уровень агрегации должен одновременно обрабатывать 3-4M битового потока 170 камер, что означает, что коммутатор уровня агрегации должен поддерживать одновременную пересылку более 680M коммутационной мощности (170*4M=680M). Как правило, хранилище подключено к агрегации, поэтому видеозапись передается со скоростью провода.
Однако, учитывая пропускную способность для просмотра и мониторинга в реальном времени. Каждое соединение занимает 4M, поэтому канал 1000M может поддерживать 250 камер для отладки и вызова. Каждый коммутатор доступа подключен к 24 камерам, 250/24, что означает, что сеть может поддерживать 10 пользователей, одновременно просматривающих каждую камеру в реальном времени.
5. Коммутатор уровня ядра
Коммутатор основного уровня должен учитывать коммутационную способность и пропускную способность канала агрегации. Поскольку хранилище размещается на уровне агрегации, коммутатор ядра не испытывает давления со стороны видеозаписи, то есть ему нужно учитывать только то, сколько людей одновременно просматривают сколько каналов видео.
Предположим, что в данном случае одновременно смотрят 10 человек, каждый из которых смотрит 16 каналов видео, то есть емкость обмена должна быть больше, чем 10164=640M.
6. Ключи к выбору коммутатора
При выборе коммутаторов для видеонаблюдения в локальной сети при выборе коммутаторов уровня доступа и уровня агрегации обычно учитывается только фактор коммутационной способности, поскольку пользователи обычно подключаются и получают видео через коммутаторы ядра.
Кроме того, поскольку уровень агрегации отвечает не только за мониторинг сохраненного трафика, но и за мониторинг просмотра и вызовов в режиме реального времени, очень важно выбрать соответствующие коммутаторы агрегации.
