在高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試過(guò)程中，會(huì)有監(jiān)控圖像畫(huà)面不流暢圖像卡頓、，的原因就是網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，需要從監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、監(jiān)控交類(lèi)型、交換機(jī)配置等多方面考慮，清晰直觀的的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)布線使后期的監(jiān)控維修或監(jiān)控維保工作得心應(yīng)手，專業(yè)的監(jiān)控安裝公司從監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控安裝規(guī)范、監(jiān)控維修、監(jiān)控維保等多維度考慮監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，提升客戶的滿意度。

一、交換機(jī)的基礎(chǔ)了解

   1、監(jiān)控安裝的每路圖像占用多少帶寬。

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

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

   2、弄清楚交換機(jī)的帶寬容量，我們常用的交換機(jī)有百兆交換機(jī)、千兆交換機(jī)。它們的實(shí)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。

   3、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)講，一個(gè)局域網(wǎng)通常是兩到三層結(jié)構(gòu)。接攝像機(jī)那端為接入層，一般用百兆交換機(jī)就夠了，除非你在一個(gè)交換機(jī)上接了很多個(gè)攝像機(jī)。

匯集層、核心層則要按該交換機(jī)匯聚了多少路圖像來(lái)計(jì)算，計(jì)算方法如下：

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

二、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中交換機(jī)的選擇

隨著高清攝像機(jī)的使用越來(lái)越多，如何選擇合適的、滿足監(jiān)控整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)性能的交換機(jī)也成了在高清監(jiān)控系統(tǒng)前期方案制定、項(xiàng)目報(bào)價(jià)中有著很重要的作用。一個(gè)合適的交換機(jī)，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(fèi)。

監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有三層架構(gòu)方式：核心層、匯聚層、接入層

實(shí)例

以選用 720P 的攝像機(jī)為例，分別選擇對(duì)應(yīng)交換機(jī)。 前端 20 路 720P。接入1 個(gè)接入層交換機(jī)。

1、接入層交換機(jī)的選擇：

條件 1： 攝像機(jī)碼流：4.5Mbps,20 個(gè)攝像機(jī)就是 20*4.5=90Mbps，也就是說(shuō)，接入層交換機(jī)上傳端口必須滿足 90Mbps/S 的傳輸速率要求,考慮到交換機(jī)實(shí)際傳輸速率(通常為標(biāo)稱值的 30%，100M 的也就 30 M 左右，)，所以接入層交換機(jī)應(yīng)選用具有 1000M 上傳口的交換機(jī)。

條件 2： 交換機(jī)的背板帶寬，如選擇 24 口交換機(jī)，自帶二個(gè) 1000M 口，總共 26 口，則接入層的交換機(jī)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(gè) 1000M 口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為 1.488Mpps/s, 則接入層的交換機(jī)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(jī)稱之為線速交換機(jī) 。

根據(jù)以上條件得出： 當(dāng)有 20 路 720P 攝像機(jī)接入一個(gè)交換機(jī)是，此交換機(jī)必須具有 1個(gè) 1000M 上傳口，20 個(gè)以上的 100M 接入端口。

2、匯聚層交換機(jī)的選擇：

總共 5 個(gè)交換機(jī)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(gè) IPCAM 接入一個(gè)交換機(jī)，我們一般情況下是使用一個(gè) 8 口交換機(jī)，那么這個(gè) 8 口交換機(jī)是否滿足要求? 那么我們至少計(jì)算這個(gè)交換機(jī) 3 個(gè)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(jī)的包交換率有時(shí)計(jì)算出不能達(dá)到此要求，那么就是非線速交換機(jī),當(dāng)進(jìn)行大容量數(shù)量吞吐時(shí)，易造成延時(shí)。

3、級(jí)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(dāng)IPCAM 帶寬超過(guò) 45Mbps 時(shí),建議使用 1000M 級(jí)聯(lián)口。

三、案例：

有個(gè)園區(qū)網(wǎng)，500 多個(gè)高清攝像機(jī)，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(chǔ)在匯聚層，每個(gè)匯聚層對(duì)應(yīng) 170 個(gè)攝像機(jī)。

一根千兆鏈路能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸

計(jì)算：

碼流：4Mbps

接入：

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

匯聚：

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

1、接入交換機(jī)

接入層交換機(jī)，主要考慮到接入到匯聚之間的鏈路帶寬。也即交換機(jī)的上聯(lián)鏈路容量需要大于同時(shí)容納的攝象機(jī)數(shù)*碼率。這樣視頻實(shí)時(shí)錄像就沒(méi)有問(wèn)題，

但是如果有用戶在實(shí)時(shí)看到錄像，就還需要考慮到這個(gè)帶寬，每個(gè)用戶查看一個(gè)視頻占用的帶寬就是 4M，如果一個(gè)接入交換機(jī)的每個(gè)攝象機(jī)都有一個(gè)人在看，就需要攝象機(jī)數(shù)*碼率*（1+N）的帶寬，

24*4*（1+1）=128M

2、匯聚交換機(jī)

在匯聚層需要同時(shí)處理 170 只攝象機(jī)的 3‐4M 碼流（170*  4M=680M），也就意味著匯聚層交換機(jī)需要支持同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā) 680M 以上的交換容量。一般存儲(chǔ)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(shí)時(shí)查看監(jiān)控的帶寬，每個(gè)連接占用 4M，一條 1000M 的鏈路可以支持 250 個(gè)攝像頭被調(diào)試調(diào)用。每臺(tái)接入交換機(jī)接 24 個(gè)攝像頭。250/24，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)可以承受每個(gè)攝像頭同時(shí)有 10 位用戶在實(shí)時(shí)查看的壓力。

3、核心交換機(jī)

核心交換機(jī)，需要考慮交換容量以及到匯聚的鏈路帶寬，因?yàn)榇鎯?chǔ)是放置在匯聚層的，所以核心交換機(jī)沒(méi)有視頻錄像的壓力，即只要考慮同時(shí)多少人看多少路視頻。假設(shè)該案內(nèi)，同時(shí)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(jìn)行交換機(jī)選擇時(shí)，接入層和匯聚層交換機(jī)的選擇通常只需要考慮交換容量的因素就夠了。因?yàn)橛脩敉ǔ６际峭ㄟ^(guò)核心交換機(jī)連接并獲取視頻的。  

四、交換機(jī)選擇的重點(diǎn)

在局域網(wǎng)內(nèi)的視頻監(jiān)控進(jìn)行交換機(jī)選擇時(shí)，因?yàn)橹饕獕毫κ窃趨R聚層交換機(jī)，匯聚層交換機(jī)既要承擔(dān)監(jiān)控存儲(chǔ)的流量，還要承擔(dān)實(shí)時(shí)查看調(diào)用監(jiān)控的壓力。所以選擇適用的匯聚交換機(jī)顯得非常重要。

對(duì)于接入交換機(jī)來(lái)說(shuō)，下聯(lián)口接攝像頭的端口百兆/千兆沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，但是上聯(lián)必須是千兆。

交換機(jī)選擇的主要因素有哪些

一、交換機(jī)的分類(lèi)

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式：接入層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)和核心層交換機(jī) 

OSI模型：第二層交換機(jī)、第三層交換機(jī)、第四層交換機(jī)等，一直到第七層交換機(jī)。

交換機(jī)的可管理性：可管理型交換機(jī)和不可管理型交換機(jī)，它們的區(qū)別在于對(duì)SNMP、RMON等網(wǎng)管協(xié)議的支持。 

二、選擇交換機(jī)主要參考那些因素

a、背板帶寬、二/三層交換吞吐率。

b、VLAN類(lèi)型和數(shù)量。

c、交換機(jī)端口數(shù)量及類(lèi)型。

d、支持網(wǎng)絡(luò)管理的協(xié)議和方法。需要交換機(jī)提供更加方便和集中式的管理。

e、Qos、802.1q優(yōu)先級(jí)控制、802.1X、802.3X的支持。

f、堆疊的支持。

g、交換機(jī)的交換緩存和端口緩存、主存、轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)等參數(shù)。

h、線速轉(zhuǎn)發(fā)、路由表大小、訪問(wèn)控制列表大小、對(duì)路由協(xié)議的支持情況、對(duì)組播協(xié)議的支持情況、包過(guò)濾方法、機(jī)器擴(kuò)展能力等都是值得考慮的參數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考察。 

上面一個(gè)完成交換機(jī)選擇需要參考的因素，那通常選擇交換機(jī)我們可以通過(guò)以下幾個(gè)因素的判斷。

1、背板帶寬:

交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬。所以只有模塊交換機(jī)（擁有可擴(kuò)展插槽，可靈活改變端口數(shù)量）才有這個(gè)概念，固定端口交換機(jī)是沒(méi)有這個(gè)概念的，并且固定端口交換機(jī)的背板容量和交換容量大小是相等的。背板帶寬決定了各板卡（包括可擴(kuò)展插槽中尚未安裝的板卡）與交換引擎間連接帶寬的上限。由于模塊化交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)不同，背板帶寬并不能有效代表交換機(jī)的真正性能。固定端口交換機(jī)不存在背板帶寬這個(gè)概念。

2、交換容量、轉(zhuǎn)發(fā)能力

由于交換引擎是作為模塊化交換機(jī)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的核心，所以這一指標(biāo)能夠真實(shí)反映交換機(jī)的性能。對(duì)于固定端口交換機(jī)，交換引擎和網(wǎng)絡(luò)接口模板是一體的，所以廠家提供的轉(zhuǎn)發(fā)性能參數(shù)就是交換引擎的轉(zhuǎn)發(fā)性能，這一指標(biāo)是決定交換機(jī)性能的關(guān)鍵。支持第三層交換的設(shè)備，廠家會(huì)分別提供第二層轉(zhuǎn)發(fā)速率和第三層轉(zhuǎn)發(fā)速率，一般二層能力用bps，三層能力用pps，采用不同體系結(jié)構(gòu)的模塊化交換機(jī)，這兩個(gè)參數(shù)的意義是不同的。但是，對(duì)于一般的局域網(wǎng)用戶而言，只關(guān)心這兩個(gè)指標(biāo)就可以了，它是決定該系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于大型園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)用戶，討論交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和第三層優(yōu)化算法是有意義的。

3、背板帶寬計(jì)算

背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的數(shù)據(jù)量。 

計(jì)算公式：端口數(shù)×相應(yīng)端口速率×2（全雙工模式）

24口百兆+2口千兆

24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps

4、線速包轉(zhuǎn)發(fā)率的計(jì)算方法

(1)、背板帶寬（交換容量）

考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。 

(2)、包轉(zhuǎn)發(fā)線速 

包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類(lèi)型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法。

5、參數(shù)1.488Mpps的來(lái)歷 

那么，1.488Mpps是怎么得到的呢? 

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說(shuō)明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷(xiāo)。

故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。

快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。 對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。 

對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。 

對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。

對(duì)于以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.01488Mpps。

6、包轉(zhuǎn)發(fā)率

包轉(zhuǎn)發(fā)率標(biāo)志了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。是指交換機(jī)每秒可以轉(zhuǎn)發(fā)多少個(gè)數(shù)據(jù)包（Mpps），即交換機(jī)能同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。包轉(zhuǎn)發(fā)率以數(shù)據(jù)包為單位體現(xiàn)了交換機(jī)的交換能力。計(jì)算方法=千兆端口數(shù)量× 1.488Mpps+百兆端口數(shù)量× 0.1488Mpps+其余類(lèi)型端口數(shù)

24口百兆口，2個(gè)千兆口

2*1.488+24*0.1488≌6.6Mbps

7、線速交換

什么的線速交換：

線速交換，是指能夠按照網(wǎng)絡(luò)通信線上的數(shù)據(jù)傳輸速度實(shí)現(xiàn)無(wú)瓶頸的數(shù)據(jù)交換。其實(shí)現(xiàn)首先依ASIC芯片，通過(guò)專用硬件完成協(xié)議解析和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，而不是通過(guò)軟件方式依交換機(jī)的CPU完成。線速交換的實(shí)現(xiàn)還借助于分布式處理技術(shù)，交換機(jī)多個(gè)端口的數(shù)據(jù)流能夠同時(shí)進(jìn)行處理。因此局域網(wǎng)交換機(jī)可以看做是CPU、RISC和 ASIC并用的并行處理設(shè)備。 

三、MB、 Bps 、 bps 、pps的區(qū)別

前者是位，后者是字節(jié) 

1byte=8bit 

1MB=8Mb=8M 

1MB=1024byte 

Mbps這里的p相當(dāng)于“/”，也可以寫(xiě)成Mb/s （兆比特每秒Mbps ）

通常說(shuō)的100M的寬帶可以表示為100Mbps(100Mb/s)也可以表示成12.5MB/s(12.5MBps) 

12.5MB/s就是我們通過(guò)軟件下載看到的數(shù)據(jù) 。

1、bps?

寬帶速率的單位用bps(或b/s)表示；

bps表示比特每秒，即表示每秒鐘傳輸多少位信息。在實(shí)際所說(shuō)的1M帶寬的意思是1Mbps（是兆比特每秒Mbps不是兆字節(jié)每秒MBps） 

線路單位是bps，表示bit(比特)/second(秒)，注意是小寫(xiě)字母b；用戶在網(wǎng)上下載時(shí)顯示的速率單位往往是Byte(字節(jié))/s(秒)，注意是大寫(xiě)字母B。字節(jié)和比特之間的關(guān)系為1Byte=8Bits 

2M（即2Mb/s）寬帶理論速率是：256KB/s（即2048Kb/s），實(shí)際速率大約為103--200kB/s 

2、pps?

包轉(zhuǎn)發(fā)率標(biāo)志了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。單位一般為pps（包每秒）

包轉(zhuǎn)發(fā)速率是指交換機(jī)每秒可以轉(zhuǎn)發(fā)多少百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)包（Mpps），即交換機(jī)能同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。

計(jì)算方法

1個(gè)千兆端口的線速包轉(zhuǎn)發(fā)率是1.4881Mpps， 百兆端口的線速包轉(zhuǎn)發(fā)率是0.14881Mpps

具體的數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中會(huì)在每個(gè)包的前面加上64個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包，原本只有512個(gè)bit,但在傳輸過(guò)程中實(shí)際=512+64+96=672bit，千兆端口線速包轉(zhuǎn)發(fā)率=1000Mbps/672=1.488095Mpps