帶寬與交換機基礎(chǔ)知識

首先我們要弄清楚每路圖像占用多少帶寬。

720P 網(wǎng)絡(luò)攝像機，主碼流為 2~3M，子碼流為 0.8~1M，共約 4M。

1080P 網(wǎng)絡(luò)攝像機，主碼流為 4~6M，子碼流為 0.8~1M，共約 7M。

其次要弄清楚交換機的帶寬容量，我們常用的交換機有百兆交換機、千兆交換機。它們的實際帶寬一般只有理論值的 60~70% ，所以它們的總帶寬容量大致是 60Mbps 或 600Mbps。

從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)上來講，一個局域網(wǎng)通常是兩到三層結(jié)構(gòu)。接攝像機那端為接入層，一般用百兆交換機就夠了，除非你在一個交換機上接了很多個攝像機。

匯集層、核心層則要按該交換機匯聚了多少路圖像來計算，計算方法如下：

 如果接 720P 的網(wǎng)絡(luò)攝像機，一般 15 路圖像以內(nèi)，用百兆交換機，超過 15路則用千兆交換機。如果接 1080P 的網(wǎng)絡(luò)攝像機，一般 8 路圖像以內(nèi)，用百兆交換機，超過 8 路則用千兆交換機。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中交換機的選擇

一個合適的交換機，不僅能夠發(fā)揮監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有的功能并能夠有效減少資源的浪費。

 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有三層架構(gòu)方式：

 核心層

 匯聚層

 接入層

以選用 720P 的攝像機為例，分別選擇對應(yīng)交換機。 前端 20 路 720P 接入 1 個接入層交換機。

接入層交換機的選擇：

條件 1：

攝像機碼流：4.5Mbps,20 個攝像機就是 20*4.5=90Mbps，也就是說，接入層交換機上傳端口必須滿足 90Mbps/S 的傳輸速率要求,考慮到交換機實際傳輸速率(通常為標稱值的 30%，100M 的也就 30 M 左右，)，所以接入層交換機應(yīng)選用具有 1000M 上傳口的交換機。

條件 2：

 交換機的背板帶寬，如選擇 24 口交換機，自帶二個 1000M 口，總共 26 口，則接入層的交換機背板帶寬要求為：(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps 的背板帶寬。

條件 3： 

包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個 1000M 口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為 1.488Mpps/s, 則接入層的交換機交換速率為：(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps/S 通常我們將滿足條件 2 和 3 的交換機稱之為線速交換機 ，如 H3C S1026T 就滿足線速交換能力，具有 24 個100M 端口，2 個 1000M 電口。

根據(jù)以上條件得出： 當有 20 路 720P 攝像機接入一個交換機是，此交換機必須具有 1個 1000M 上傳口，20 個以上的 100M 接入端口。

匯聚層交換機的選擇：

總共 5 個 H3C S1026T 交換機接入，那么匯聚層的流量:90*5=450Mbps/S,那么匯聚層的上傳端口必須是 1000M 以上的。

 如果 5 個 IPCAM 接入一個交換機,我們一般情況下是使用一個 8 口交換機,那么這個 8 口交換機是否滿足要求? 那么我們至少計算這個交換機 3 個方面的能力。

1、背板帶寬: 端口數(shù)*端口速度*2=背板帶寬 , 8*100*2=1.6Gbps/S

2、 包交換率 : 端口數(shù) * 端口速度 /1000*1.488Mpps= 包交換率,8*100/1000*1.488=1.20Mpps/S,有些交換機的包交換率有時計算出不能達到此要求，那么就是非線速交換機,當進行大容量數(shù)量吞吐時，易造成延時。

 3.級聯(lián)口帶寬: IPCAM 的碼流*數(shù)量=上傳口的最小帶寬,4.5*5=22.5Mbps/S,通常情況下,當IPCAM 帶寬超過 45Mbps 時,建議使用 1000M 級聯(lián)口。

當滿足以上能力的交換機就是合適的交換機。

案例

有個園區(qū)網(wǎng)，500 多個高清攝像機，碼流 3~4 兆，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分接入層‐匯聚層‐核心層。存儲在匯聚層，每個匯聚層對應(yīng) 170 個攝像機。

問題：

如何選擇產(chǎn)品、原因。

百兆與千兆的差別。

影響圖像在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)脑蛴心男?/span>

哪些是與交換機相關(guān)。

背板帶寬

所有端口容量 X 端口數(shù)量之和的 2 倍應(yīng)該小于背板帶寬，可實現(xiàn)全雙工無阻塞的線速交換，證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

例如：一臺最多可以提供 48 個千兆端口的交換機，其滿配置容量應(yīng)達到 48×2G×2= 192Gbps，才能夠確保在所有端口均在全雙工時，提供無阻塞的線速包交換。

包轉(zhuǎn)發(fā)率

 滿配置包轉(zhuǎn)發(fā)率(Mbps)=滿配置 GE 端口數(shù)×1.488Mpps+滿配置百兆端口數(shù)×0.1488Mpps ，其中 1 個千兆端口在包長為 64 字節(jié)時的理論吞吐量為1.488Mpps。

 例如：

 如果一臺交換機最多能夠提供 24 個千兆端口，而宣稱的包轉(zhuǎn)發(fā)率不到 35.71Mpps(24 x 1.488Mpps = 35.71)，那么就有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機

 背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設(shè)計有問題；

背板相對小，吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。

攝像機碼流

 影響清晰度的因素，通常是視頻傳輸?shù)拇a流設(shè)定（包含了編碼發(fā)送及接收設(shè)備的編解碼能力等），這是前端攝象機的性能，與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。

通常用戶認為清晰度不高，認為是網(wǎng)絡(luò)原因造成的想法實際是個誤區(qū)。

一根千兆鏈路能夠支持數(shù)據(jù)傳輸

計算：

      碼流：4Mbps

接入：

      24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps

匯聚：

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

接入交換機

     接入層交換機，主要考慮到接入到匯聚之間的鏈路帶寬。也即交換機的上聯(lián)鏈路容量需要大于同時容納的攝象機數(shù)*碼率。這樣視頻實時錄像就沒有問題，但是如果有用戶在實時看到錄像，就還需要考慮到這個帶寬，每個用戶查看一個視頻占用的帶寬就是 4M，如果一個接入交換機的每個攝象機都有一個人在看，就需要攝象機數(shù)*碼率*（1+N）的帶寬，24*4*（1+1）=128M。

匯聚交換機

在匯聚層需要同時處理 170 只攝象機的 3‐4M 碼流（170*    4M=680M），也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉(zhuǎn)發(fā) 680M 以上的交換容量。一般存儲都接在匯聚上，所以視頻錄像是線速轉(zhuǎn)發(fā)。

但要考慮到實時查看監(jiān)控的帶寬，每個連接占用 4M，一條 1000M 的鏈路可以支持 250 個攝像頭被調(diào)試調(diào)用。每臺接入交換機接 24 個攝像頭。250/24，相當于網(wǎng)絡(luò)可以承受每個攝像頭同時有 10 位用戶在實時查看的壓力。

核心交換機

核心交換機，需要考慮交換容量以及到匯聚的鏈路帶寬，因為存儲是放置在匯聚層的，所以核心交換機沒有視頻錄像的壓力，即只要考慮同時多少人看多少路視頻。假設(shè)該案內(nèi)，同時有 10 人監(jiān)看，每人看 16 路視頻，即交換容量需要大于 10*16*4=640M，基本不用考慮。

在局域網(wǎng)內(nèi)的視頻監(jiān)控進行交換機選擇時，接入層和匯聚層交換機的選擇通常只需要考慮交換容量的因素就夠了。因為用戶通常都是通過核心交換機連接并獲取視頻的。   

交換機選擇的重點

在局域網(wǎng)內(nèi)的視頻監(jiān)控進行交換機選擇時，因為主要壓力是在匯聚層交換機，匯聚層交換機既要承擔監(jiān)控存儲的流量，還要承擔實時查看調(diào)用監(jiān)控的壓力。所以選擇適用的匯聚交換機顯得非常重要。

對于接入交換機來說，下聯(lián)口接攝像頭的端口百兆/千兆沒有本質(zhì)的區(qū)別，但是上聯(lián)必須是千兆。