视频监控网络案例分析

交换机的重点
在局域网内的视频监控进行交换机选择时， 因为主要压力是在汇聚层交换机，汇聚层交换 机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。
对于接入交换机来说，下联口接摄像头的 端口百兆/千兆没有本质的区别，但是上联必须 是千兆。
线路
网线材质
如果视频监控的网络不是独立网络的，在网络 繁忙的情况QoS可以优先保障视频数据的正常传输。
影响视频监控流畅度的因素
1、网络延迟，为主要的因素，通常来说 网络延迟越低，视频的流畅度也越高。
2、网络带宽，为主要的因素，通常来说 带宽越高，视频的流畅度也越高。
3、网络丢包率，通常这个因素在局域网 视频监控中不需要考虑，因为局域网中，通常 丢包率是很低的（除非网络本身有问题）。
4、设备包转发率，通常包转发率越高， 转发性能越好。
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
以上的解决办法通常都是由软件部分完成， 与网络设备关系不大。
产品清单
型号 核心交换机 DES-8506
DES-85-24GESFP DES-85-24GETX
产品描述
数量
DES-8506核心万兆路由交换机机箱（标配1个交流电源，最多支持2个电源，6个
1
扩展槽，其中2个槽位固定插主控板）
24口千兆光口（SFP）+4口千兆光电复用以太网光接口模块
磁盘信道的传输速率
SCIS-160M/S；SATA-300M/S ；SAS-3GB/S
主机信道传输速率
FC-1GB/2GB/4GB 以太网-1GB/10GB
每秒读取带宽, IOPS
存储数据安全
存储安全的目的是： 1、保护机密的数据； 2、保证数据的完整性； 3、防止数据被破坏或丢失。
存储的磁盘阵列模式： 1、采取RAID5的模式，可保证读的速度，也有数据容错机
主要内容
•案例分析 影响视频监控流畅度的因素 影响视频清晰度的因素 交换机选型依据 解决视频不流畅的办法
案例分析
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。 通过哪些手段可以保障网络和储存的可靠性。 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。
汇聚交换机
在汇聚层需要同时处理170只摄象机的34M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。
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。
摄像机
码流技术 计算： 码流：4Mbps 接入： 24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps 汇聚： 170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
表示：一根千兆链路能够支持数据传输
交换机
当多个用户同时对某个监控摄像机进行实时监控时，出 于对带宽和CPU负担的考虑，组播成为了一种最佳选择。
交换机QoS
QoS的中文名为"服务质量"。QoS是网络的一种 安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种 技术。
在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间 限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或 E-mail应用等。但是对一些关键应用和多媒体应用就 十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业 务数据不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
1000Base-SX Mini GBIC, 10公里
21
1# 楼
摄像机
3# 楼
拓扑图
DES-3028 DES-3028
DGS-3627G
DES-3052
路由器
Internet
线路
路由器
交换机
软件
监控中心
存储
交换机
线路
DES-3028
DES-8506
交换机
DGS-3627G
DES-3028 DES-3028
DGS-3627G 线路
DES-3028 DES-3028
制，在一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇 偶校验信息去恢复被损坏的数据。 但由于机制的问题，写入 数据相对较慢。
2、采取RAID10的模式，既保证读写的速度，也可以数据冗 余备份，由于机制的问题，只能利用一半的磁盘用量，价格相 对较高。
存储网络安全
接入交换机和汇聚交换机可以采用双链路的方 式，可以是主备也可以是聚合，采用聚合可以增加链 路带宽，在一条链路故障的情况下，数据可快速切换 到另外一条链路上，保障数据的正常传输。汇聚到核 心也可采用同样的方法。
（一般情况下网线用纯铜的比较好）
布线质量
（网线中间有折断、网线排序错误、网线未卡紧等）
主要表现 网络延迟、丢包
网络的延迟，为主要的因素，通常来说网络延迟越低， 视频的流畅度也越高。
网络丢包，丢包越多，视频越不流畅，造成图像卡住等。
交换机 线路 存储
存储
存储
RAID控制器效能
RAID控制器处理方式 芯片硬件处理 RAID控制器架构 RISC架构 与CPU传输总线 256bit
存储
DES-3028
存储
4# 楼
监控质量三个要点
1、传输 2、存储 3、监看
摄像机： 码流 线路： 布线质量，延迟、丢包 交换机： 性能、设置 存储： 读取带宽、IOPS 软件： 组播
摄像机 交换机 线路
传输
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。
存储和汇聚交换机的链路可以采取链路聚合的 方式，既增加了链路带宽，也有链路冗余。
监看
线路（远程监控，链路的上行带宽非常重要） 路由器 交换机 软件
软件
支持组播 在多人同时对同一摄像头进行监视或调用同一录像 的时候 ，可以有效的减低交换机和摄像头的压力
解决视频不流畅的办法
1、需要音视频传输的网络协议为面向连 接的协议，通常建议基于TCP的协议，若发生 丢帧可进行重传。
1
24口千兆以太网电接口模块（24个10/100/1000M电口+4个千兆SFP复用光口）
1
DES-85-
输入电压AC 100-240V，最大功率600W
1
PWR600W-AC220
DEM-310GT
1000Base-SX Mini GBIC, 10公里
3
汇聚层交换机
DGS-3627G
24口SFP,4口10/100/1000BASE-T(combo)，3个10G扩展插槽三层千兆以太网交换
2、视频接收的客户端有预缓存，若缓存 很大，则即使发生丢包现象，也通常能在播放 之前把丢失的数据帧补回，使得能流畅播放。
解决视频不流畅的办法
3、编解码的帧处理技术。数据分B帧，P 帧，I帧时，需要客户端接收软件能正常识别接 收帧，并能根据相临帧计算出丢失的帧，从而 保证流畅度。
4、改变视频的单播方式为组播方式，在 组播方式下，则需要网络连接设备支持组播协 议。
性能 线性无阻塞传输 1、背板带宽 2、包转发率
QoS 组播
交换机性能（一）
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。
3
Hale Waihona Puke Baidu
机，机架式,支持冗余电源,可选购万兆上连模块
DEM-310GT
1000Base-SX Mini GBIC, 10公里
24
接入层交换机
DES-3028
24口10/100Base-TX，2口1000Base-T/SFP，2口1000Base-T可网管百兆以太网交
21
换机，机架式,支持冗余电源
DEM-310GT
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。假设该案内， 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，基本不用考虑。
在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。
交换机性能（三）
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。
交换机组播（一）
组播是一种数据包传输方式，当有多台主机同时成为一个数 据包的接受者时，在发送者和每一接收者之间实现点对多点网 络连接，只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率， 减少了骨干网络出现拥塞的可能性。
交换机性能（二）
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。
交换机组播（二）
2、组播和广播的区别 如同上个例子，当有多台主机想要接收相同的报文，广 播采用的方式是把报文传送到局域网内每个主机上，不管这个 主机是否对报文感兴趣。这样做就会造成了带宽的浪费和主机 的资源浪费。
而组播有一套对组员和组之间关系维护的机制，可以明 确的知道在某个子网中，是否有主机对这类组播报文感兴趣， 如果没有就不会把报文进行转发，并会通知上游设备不要再转 发这类报文到下游设备上。
1、组播和单播的区别 为了让网络中的多个主机可以同时接受到相同的报文，如果 采用单播的方式，那么源主机必须不停的产生多个相同的报文 来进行发送，对于一些对时延很敏感的数据，在源主机要产生 多个相同的数据报文后，在产生第二个数据报文，这通常是无 法容忍的。而且对于一台主机来说，同时不停的产生一个报文 来说也是一个很大的负担。 如果采用组播的方式，源主机可以只需要发送一个报文就 可以到达每个需要接受的主机上。