高清网络监控系统如何选择交换机

带宽与交换机基础知识

首先我们要弄清楚每路图像占用多少带宽。

720P 网络摄像机，主码流为 2~3M，子码流为 0.8~1M，共约 4M。

1080P 网络摄像机，主码流为 4~6M，子码流为 0.8~1M，共约 7M。

其次要弄清楚交换机的带宽容量，我们常用的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% ，所以它们的总带宽容量大致是 60Mbps 或 600Mbps。

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 720P 的网络摄像机，一般 15 路图像以，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，用百兆交换机，超过 8 路则用千兆交换机。

网络监控换机的选择

一个合适的交换机，不仅能够发挥监控网络应有的功能并能够有效减少资源的浪费。

监控网络有三层架构方式：

核心层

汇聚层

接入层

以选用 720P 的摄像机为例，分别选择对应交换机。前端 20 路720P 接入 1 个接入层交换机。

接入层交换机的选择：

条件 1：

摄像机码流：4.5Mbps,20 个摄像机就是 20*4.5=90Mbps，也就是说，接入层交换机上传端口必须满足 90Mbps/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 30%，100M 的也就 30 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/S 通常我们将满足条件 2 和 3 的交换机称之为线速交换机，如 H3C S1026T 就满足线速交换能力，具有 24 个100M 端口，2 个 1000M 电口。

根据以上条件得出：当有 20 路 720P 摄像机接入一个交换机是，此交换机必须具有 1个 1000M 上传口，20 个以上的 100M 接入端口。汇聚层交换机的选择：

总共 5 个 H3C S1026T 交换机接入，那么汇聚层的流

量:90*5=450Mbps/S,那么汇聚层的上传端口必须是 1000M 以上的。

如果 5 个 IPCAM 接入一个交换机,我们一般情况下是使用一个 8

口交换机,那么这个 8 口交换机是否满足要求? 那么我们至少计算这

个交换机 3 个方面的能力。

1、背板带宽: 端口数*端口速度*2=背板带宽 , 8*100*2=1.6Gbps/S

2、包交换率 : 端口数 * 端口速度 /1000*1.488Mpps= 包交换

率,8*100/1000*1.488=1.20Mpps/S,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。

3.级联口带宽: IPCAM 的码流*数量=上传口的最小带

宽,4.5*5=22.5Mbps/S,通常情况下,当IPCAM 带宽超过 45Mbps 时,建议使用 1000M 级联口。

当满足以上能力的交换机就是合适的交换机。

案例

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。

问题：

如何选择产品、原因。

百兆与千兆的差别。

影响图像在网络中传输的原因有哪些？

哪些是与交换机相关。

背板带宽

所有端口容量 X 端口数量之和的 2 倍应该小于背板带宽，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48×2G×2= 192Gbps，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。

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 35.71Mpps(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。

一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机

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

影响清晰度的因素，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），这是前端摄象机的性能，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。一根千兆链路能够支持数据传输

计算：

码流：4Mbps

接入：

24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps

汇聚：

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

接入交换机

接入层交换机，主要考虑到接入到汇聚之间的链路带宽。也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，但是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，24*4*（1+1）=128M。

汇聚交换机

在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。

核心交换机