前言
大家好，云智能知識分享，前幾天我們也發(fā)布了項目中如何選擇交換機？這七個步驟內容不能少，有朋友反映對其中包轉發(fā)率、背板帶寬的計算不太理解，本期我們將在實例中有涉及到交換機這兩個參數(shù)的計算，我們一起來詳細看下。
正文

關于大型監(jiān)控項目該如何來設計？如何規(guī)劃ip地址？怎樣選擇交換機？本期我們主要從硬件配置的角度來探討，如何實現(xiàn)1000路視頻監(jiān)控應用。

要實現(xiàn)1000路監(jiān)控顯示，主要有五個問題：

1、用什么攝像機？

2、1000路監(jiān)控如何選擇交換機？如何組網？

3、1000路如何合理安排存儲？

4、1000路ip地址如何規(guī)劃？

5、1000路監(jiān)控如何顯示？

我們來逐一分析。

一、攝像機如何選擇？

如何選擇攝像機，1000路大型監(jiān)控項目中，可能用到的攝像機不止一種，需要根據(jù)環(huán)境會選擇不同的攝像機，我們來看下各攝像機的用途。我們常用的會根據(jù)攝像機的外形進行分類。

1、槍式攝像機：吊裝、壁裝均可，室外安裝一般要加配防護罩。一般安裝在通道內，廠房或者停車場等室外區(qū)域。主要應用于沒有燈光或照度低的地下庫、倉庫、監(jiān)控城市道路、小區(qū)室外環(huán)境等。

2、球型攝像機：實際上就是“一體化機芯（變焦鏡頭+攝像機）+護罩+云臺+云臺協(xié)議解碼器”，一般使用在室外或者室內面積比較大、范圍比較廣的場合。

3、半球形攝像機：安裝方式是吸頂安裝。大多用于室內小范圍的監(jiān)控場合，沒有燈光或者燈光較暗的半公共區(qū)、酒店走廊、醫(yī)院、小區(qū)、電梯、室內大廳等場所。

4、紅外一體機：紅外一體是一種具備紅外夜視探照頭的監(jiān)控攝像機。?該攝像機已經廣泛的應用于日夜及大范圍攝像的環(huán)境，如：小區(qū)，超市，廣場，銀行，工廠，軍營學校等場所。

實際項目中，可根據(jù)應用場景來選擇合適的攝像機。另外，攝像機有不同分辨率，對應碼率也不一樣，在實際選型的時候也需要注意，具體參照圖2。

圖2常見攝像機分辨率、碼率關系對照參考表

二、如何選擇交換機組網？

1000路的監(jiān)控項目，其重點就是交換機的選擇了，這里我們選用三層網絡結構，網絡結構為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網絡架構，三層架構網絡組網規(guī)模更大，傳輸距離更遠，網絡可拓展性更強。

拓撲圖如下：

圖3 ?1000路視頻傳輸系統(tǒng)拓撲圖

一、那么各層交換機如何選擇呢？

1000路的大型監(jiān)控系統(tǒng)，如果交換機分配不合理，時常會出現(xiàn)卡頓或掉線，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。所以合理的選擇和分配接入層、匯聚層、核心層交換機至關重要。

接入層是前端采集設備與傳輸系統(tǒng)的接口，交換機需易于使用和安裝，同時兼具安全性，確保入口數(shù)據(jù)的安全。當然在設計上，主張使用性價比高的設備。接入層交換機選型設計注意要點如下：

• ?單個攝像機碼流一般是按4Mbps計算，峰值是6-8M，選型的時候需要考慮到峰值。

• 傳輸帶寬利用率在60%左右，100M的也就60M左右。

• ??綜上兩點，一個百兆交換機一般可以帶8路攝像機，8路以上攝像機需采用千兆上聯(lián)交換機。

• 根據(jù)前端的布局方式集中或者分散，可能會采用8到24不同口數(shù)的交換機。根據(jù)安裝環(huán)境的不同，還可能會用到工業(yè)級交換機。

二、匯聚層交換機的選擇

匯聚層承上啟下，壓力較大，需要考慮同時處理的監(jiān)控查看的帶寬。

條件1、交換機帶寬，如果1000路攝像機，匯聚層有8臺交換機的話，則每臺需要同時處理 125 只攝像機的 4M 碼流（125* 4M=500M），也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉發(fā)500M以上的交換容量。?這樣的話一般的千兆交換機可以說是比較充足的。

條件2：?匯聚層交換機的背板帶寬，每臺匯聚層交換機至少會接入來自接入層的5臺千兆交換機，我們?yōu)榱?strong>保證帶寬充足，則交換機背板帶寬要求為：

??(5*1000M*2)/1000=10Gbps 的背板帶寬。?

條件3：?包轉發(fā)率：一個 1000M 口的包轉發(fā)率為 1.488Mpps/s，匯聚層下接則匯聚層的交換機交換速率為：5*1.488Mpps/s=7.44Mpps。?

根據(jù)以上條件得出：?當有1000路攝像機接入網絡時，匯聚層需要滿足背板帶寬不少于10Gbps，包轉發(fā)率大于7.44Mpps。?

我們可以至少需要8口全千兆交換機，且背板帶寬不少于10Gbps，包轉發(fā)率大于7.44Mpps。?

交換機容量與包轉發(fā)率都是比較充足的。

三、核心層交換機的選擇

核心交換機主要承擔數(shù)據(jù)轉發(fā)和網絡架構設置功能，對交換能力、網路管理功能、穩(wěn)定性要求也更高。另外，因為存儲設備是在核心層上，需要考慮交換機的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉發(fā)能力。所以要滿足以下條件：

?

帶寬：1000路監(jiān)控的帶寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps，核心交換機建議選擇高帶寬的千兆或萬兆交換機，上聯(lián)端口為萬兆，才能使數(shù)據(jù)通暢。

?

背板帶寬：核心交換機至少會有8個來自匯聚層的千兆接口、2個上聯(lián)的萬兆端口，以及4個可能接入其它的千兆端口，所以一共有12個千兆口與2個萬兆口，為了保證帶寬充足，則交換機背板帶寬要求為：

（12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板帶寬。

?

包轉發(fā)率：一個千兆口的包轉發(fā)率為1.488Mpps/s，一個萬兆口的包轉發(fā)率為14.88Mpps/s，為了保證能夠線速轉發(fā)，則至少會有12個千兆口與2個萬兆口，則核心交換機交換速率為：

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

?

根據(jù)以上條件得出：當有1000路攝像機接入網絡時，核心層交換機至少需要滿足背板帶寬不少于64Gbps，包轉發(fā)率大于47.56Mpps。

除此之外，核心交換機還需要考慮系統(tǒng)的可擴展性、插槽數(shù)量、模塊類型、模塊冗余、路由冗余等，才能保證1000路監(jiān)控的數(shù)據(jù)高速交換。

三、1000路監(jiān)控的存儲：IP-SAN

要解決1000路監(jiān)控存儲，光靠NVR和硬盤是不行的，這里面我們要用到IP SAN存儲產品，IP SAN也算是SAN的一種，只是服務器和存儲之間通過網絡交換機互聯(lián)，性能不算最好，但不受距離的限制。SAN是超大容量，可以接上百路，但價格很貴，所以我們選擇ip SAN，它是以塊作為存儲的，你可以認為它是含陣列功能的硬盤，其實就是磁盤陣列+硬盤。

1、數(shù)據(jù)存儲

那么，當涉及到1000?路全高清IP監(jiān)控時，到底有多少數(shù)據(jù)需要存儲呢？網絡攝像機，每秒可產生約4Mb視頻流。每臺NVR有42路的實時視頻流，1000路高清視頻流全部傳輸?shù)紸PT 雙控10Gb磁盤陣列的話，每秒則產生4Gb的驚人數(shù)據(jù)量。

如何解決整體方案中的穩(wěn)定性以滿足7X24小時的不停工作。

一個碼率為4M的攝像頭一天的存儲量為48G左右。

那么1000個7天的存儲量為：

1000個攝像*48G*7=395136G=328T左右。

以市場上4T硬盤計算，它在電腦上顯示約3700GB，h.265編碼格式，則可以使用96塊硬盤，完全夠用。

如何利用這96塊硬盤以滿足24臺NVR系統(tǒng)傳來的視頻流呢？

每幾塊硬盤組成一個RAID組，而不是將這96塊硬盤組成一個巨大容量的RAID組。

因此，這96塊硬盤可以每4塊硬盤組成一個RAID5，組成24個RAID組。

我們采用16盤位的網絡存儲IP SAN磁盤陣列，6臺可以解決。

而對于大型公共監(jiān)控的要考慮其擴展性、易管理性，所以采用IP SNA的解決方案。

四、1000路監(jiān)控ip地址規(guī)劃

對于一個項目，如果超過250個點位不劃分網段的話，如果讓系統(tǒng)自動分配ip地址的話，容易產生ip沖突，所以1000路監(jiān)控的ip地址不能只有一個大網段，我們需要對其劃分vlan，方便管理和減少網絡故障。

我們著重來看下1000路監(jiān)控劃分vlan，使用三層交換機可以直接劃分四個vlan，如圖所示：

VLAN10：?192.168.0.1～192.168.0.254 掩碼 255.255.255.0

VLAN20：?192.168.1.1～192.168.1.254 掩碼 255.255.255.0
VLAN30：?192.168.2.1～192.168.2.254 掩碼 255.255.255.0?
VLAN40：?192.168.3.1～192.168.3.254 掩碼 255.255.255.0?

這里面每個VLAN都可以容納250個點位以上，四個網段共有1000 ip地址可以使用，是完合足夠分配每個區(qū)域的ip地址的。

另外，如果你的項目后續(xù)點位有所增加，可以再多劃分個vlan，以便擴展。

那么這樣劃分網段有什么好處呢？

四個區(qū)域ip地址比較明顯了，如果那個攝像機有問題，可以直接通過批量ping ip地址可以很快定位到那個攝像機出了問題，同時也可以有效防止ip沖突，ip是網絡故障中出現(xiàn)頻率比較高的問題，也可以減少廣播風暴。

五、監(jiān)控顯示

大型監(jiān)控監(jiān)控如何顯示？大型監(jiān)控一般都會選擇使用監(jiān)控顯示墻。

中心就要有管理平臺，需要配置綜合監(jiān)控一體化平臺，例如最新?？礽SecureCenter平臺，大華綜合管理平臺，都是解碼能力強，功能更強大，上墻預覽的數(shù)量看需求，不需要全部上完，可以做輪巡。

圖7 1000路視頻監(jiān)控顯示

六、總結

總的來說，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計原則是：以系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、拓展性強為前提，要求監(jiān)控畫面不卡頓、圖像不中斷，安全不泄密。在規(guī)劃和架構網絡系統(tǒng)時，要綜合攝像機碼流、網絡帶寬、傳輸數(shù)據(jù)量、具體網絡環(huán)境，以及用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的具體要求等因素，合理規(guī)劃設計，并選擇合適的監(jiān)控設備。