Руководство по выбору гигабитного/сотенного/ядерного/PoE/оптического коммутатора

Коммутатор является основным оборудованием для мониторинга сетевой передачи. Существует множество критических технических параметров, которые следует учитывать при выборе переключателей. Аппаратное обеспечение включает в себя порты со скоростью 100 мегабит / гигабит / 10 гигабит, электрический / оптический порт / порт PoE, номер порта, глубину таблицы MAC-адресов, задержку пересылки, размер кэша, VLAN, изоляцию и т. д. Многие проекты имеют различные проблемы из-за неправильного переключения. выбор, который серьезно влияет на сдачу и опыт проектов.

При выборе переключателя необходимо учитывать следующие аспекты:

Выбрать гигабит или 100M?

В сети системы видеонаблюдения необходимо передавать большой объем непрерывных видеоданных, что требует от коммутатора возможности стабильной пересылки данных. Чем больше камер подключено к коммутатору, тем больший объем данных проходит через коммутатор. Мы можем думать о кодовом потоке как о потоке воды, а переключатели — это переходы для охраны воды один за другим. Как только поток проточной воды превысит нагрузку, плотина прорвется. Точно так же предположим, что объем данных, пересылаемых камерой под коммутатором, превышает возможности пересылки определенного порта. В этом случае это также приведет к тому, что порт отбросит большой объем данных, что вызовет проблемы.

Например, коммутатор 100M, пересылающий объем данных, превышающий 100M, вызовет большую потерю пакетов, что приведет к размытому экрану и блокировке.

Перегрузка объема пересылаемых данных приводит к потере пакетов

Итак, сколько камер нужно для выбора гигабитных коммутаторов?

Мы можем выбрать в соответствии с размером объема пересылаемых данных порта восходящей линии связи камеры: если объем пересылаемых данных порта восходящей линии связи превышает 70 МБ, выберите гигабитный порт, то есть выберите гигабитный коммутатор или гигабитный коммутатор восходящей линии связи.

Стандарт выбора гигабитных коммутаторов

Вот быстрый метод расчета и выбора:

Значение пропускной способности = (дополнительный поток + основной поток) * количество каналов * 1.2

① Значение пропускной способности> 70M, используйте гигабитный коммутатор

② Значение пропускной способности <70M, используйте 100-мегабайтный коммутатор

Например, если имеется коммутатор с 20 подключенными камерами H.264 мощностью 200 Вт (4 + 1 Мбит/с), то скорость пересылки порта восходящей линии связи составляет (4 + 1) * 20 * 1.2 = 120 Мбит/с > 70 Мбит/с, что требует гигабитного коммутатора. . В некоторых сценариях, если структура системы не может быть оптимизирована и поток не может быть сбалансирован, ее необходимо оснастить гигабитным коммутатором или гигабитным коммутатором восходящего канала.

Вопрос 1: зачем умножать на 1.2?

По принципу сетевой связи инкапсуляция пакетов данных также следует протоколу TCP/IP. Часть данных должна быть помечена полем заголовка каждого уровня протокола для беспрепятственной передачи, поэтому заголовок также будет занимать часть служебной информации.

Часто упоминаемая скорость передачи данных камеры 4M или 2M относится к размеру части данных. В соответствии с коэффициентом передачи данных накладные расходы заголовка составляют около 20%, поэтому формулу следует умножить на 1.2.

Заголовок данных составляет около 20% накладных расходов.

 

Вопрос 2: Почему it 70М не 100М?

Поток видеоданных состоит из множества кадров, кажущихся нежными потоками данных, и на самом деле происходит множество мгновенных пакетных данных. Эта ситуация требует переключения буфера и устранения колебаний данных.

Коммутатор выполняет переадресацию этих данных на хранение, поэтому рекомендуется иметь определенное резервирование. При проектировании коммутационной сети можно резервировать от 30% до 40% резервирования. Для порта 100M рекомендуется, чтобы трафик пересылки не превышал 70M.

Камеры, обычно используемые в технике, в основном имеют две скорости передачи данных: H.264 и H.265.

Количество ИПК	скорость кода	Общая пропускная способность	Коммутатор
4	H.264	24M	100M
	H.265	12M	100M
8	H.264	48M	100M
	H.265	24M	100M
12	H.264	72M	Гигабитный аплинк-коммутатор
	H.265	36M	100M
16	H.264	96M	Гигабитный восходящий канал или полный гигабитный коммутатор
	H.265	48M	100M
25	H.264	150M	Гигабитный восходящий канал или полный гигабитный коммутатор
	H.265	75M	Гигабитный аплинк-коммутатор
32	H.264	192M	Гигабитный восходящий канал или полный гигабитный коммутатор
	H.265	96M	Гигабитный восходящий канал или полный гигабитный коммутатор

Мы используем камеры H.264 мощностью 200 Вт (основной и дополнительный потоки рассчитываются как 4+1M), например, чтобы проиллюстрировать расчет пропускной способности и выбор коммутатора в обычных последовательных сетях:

Расчет пропускной способности и выбор коммутатора в сетях с обычными последовательностями

Структура сети звездообразной формы выглядит следующим образом:

Сетевая структура звездообразной формы

Как выбрать основной коммутатор?

Крупные и средние сети мониторинга обычно проектируются в соответствии со структурой доступа-агрегации-ядра. Основной коммутатор является центром пересылки данных всей сети и передает большой объем данных. Следовательно, необходимо обеспечить отсутствие узких мест в переадресации каждого порта основного коммутатора.

Структурный дизайн сети мониторинга

Некоторые люди неправильно понимают выбор основных коммутаторов. Например, допустим, что есть 200 и 500 камер, если посчитать как 500*5M=2500M, то результат будет намного больше, чем скорость пересылки гигабитных портов. Должен ли такой проект использовать коммутаторы 10G?

Не обязательно. На самом деле, в типичной крупномасштабной сети мониторинга трафик не будет концентрироваться на одном порту, а будет распределяться по нескольким портам и перенаправляться через несколько гигабитных портов.

Трафик перенаправляется через несколько гигабитных портов

Видно, что каждый порт на рисунке не превышает 1000M, и 1000 м двунаправленная передача может быть достигнуто между любыми двумя гигабитными портами полного гигабитного коммутатора. Общая пропускная способность (полная нагрузка) обычно меньше или равна пропускной способности объединительной платы коммутатора.

Поэтому рекомендуется выбирать коммутатор ядра по количеству IPC:

①Рекомендуется 100~200 единиц IPC, гигабитных управляемых коммутаторов;

②Рекомендуется 200~500 единиц IPC, управляемых коммутаторов уровня 3.

В настоящее время управляемые гигабитные коммутаторы уровня 2/3 подходят для использования в качестве основного коммутатора сети мониторинга, обмена данными с большой пропускной способностью и построения различных сетей.

③ Для больших или очень больших (300~1000) сетей мониторинга необходимо использовать коммутатор уровня 3 для разделения сегмента сети.

Ниже приведен список сетевых решений на 100, 300 и 500 точек.

• Сетевая схема 100 IPC

Всего точек около 100, и дизайн ориентирован на неблокирующее ядро ​​пересылки.

Сетевая схема 100 IPC

• Сетевая схема 300 IPC

С примерно 300 точками дизайн ориентирован на несколько сегментов сети и плавную пересылку.

Сетевая схема 300 IPC

• Сетевые решения 500 IPC

Требуется избыточная конструкция, которая очень подходит для крупных парков, таких как правительство и предприятия.

Сетевая схема 500 IPC

Как выбрать коммутатор PoE?

PoE — это технология подачи питания и передачи данных по сетевому кабелю. Один сетевой кабель можно подключить к точке камеры PoE без дополнительной проводки питания.

Традиционный источник питания против источника питания PoE

Что следует учитывать при выборе коммутатора PoE?

• Sогонь в очаге–мощность порта

Необходимо учитывать, может ли мощность одного порта соответствовать максимальной мощности любого IPC, подключенного к коммутатору, то есть выбирать характеристики коммутатора в соответствии с максимальной мощностью IPC.

Обычная мощность PoE IPC не будет превышать 10 Вт, поэтому коммутатор должен поддерживать только 802.3af. Однако потребляемая мощность некоторых высокоскоростных купольных камер составляет около 20 Вт, или мощность некоторых точек доступа беспроводного доступа будет выше, тогда коммутатор должен поддерживать 802.3at.

Ниже приведены выходные мощности двух технологий:

Тип	IEEE 802.3af	ИЭЭЭ 802.3ат
Максимальный ток	350mA	600mA
Выходное напряжение ФЧЭ	44 ~ 57 В постоянного тока	50 ~ 57V DC
Выходная мощность PSE	<= 15.4 Вт	<= 30 Вт
Входное напряжение ФД	36 ~ 57 В постоянного тока	42.5 ~ 57V DC
Максимальная мощность ПД	12.95W	25.5W

• Максимальная мощность всей машины

Подтвердите, что максимальная мощность источника питания всей машины соответствует требованиям, и при проектировании необходимо учитывать мощность всех IPC. Максимальная выходная мощность коммутатора должна быть больше суммы мощностей всех IPC.

• Tип из ристочник питания

Нет необходимости учитывать этот фактор при использовании восьмижильного сетевого кабеля для передачи. Если это четырехжильный сетевой кабель, нам необходимо подтвердить, поддерживает ли коммутатор блок питания класса A.

Мы можем выбирать, исходя из преимуществ и стоимости различных PoE:

Стандарт	Стандартный PoE Класс A	Стандартный PoE Класс B	Нестандартное PoE
Требования к сетевому кабелю	Четыре ядра	Восемь ядер	Восемь ядер
стабильность	стабильный	стабильный	неустойчивый
Электрооборудование	Оборудование PoE, оборудование без PoE плюс сплиттер	Оборудование PoE, оборудование без PoE плюс сплиттер	Как для устройств PoE, так и для устройств без PoE необходимо добавить сплиттер.
электромагнитная интерференция	слабый	слабый	сильный на расстоянии
общие проблемы	нет	1. Четырехжильный сетевой кабель не может подавать питание, и проект необходимо перемонтировать. 2. Жила 4578 восьмижильного сетевого кабеля плохого качества, а импеданс слишком велик для подачи питания на большие расстояния.	1. Сопрягать надо с разветвителем, один в один, да и конструкция сложная 2. Инженерная установка легко превышает широкий диапазон напряжения IPC, и легко сжечь камеру. 3. Жила 4578 восьмижильного сетевого кабеля имеет низкое качество, а сопротивление слишком велико для подачи питания на большие расстояния.
стоимость оборудования	умеренному	умеренному	относительно низко

Как выбрать оптоволоконный коммутатор?

При мониторинге точек дальней связи часто используются оптоволоконные приемопередатчики и оптоволоконные коммутаторы. Следующий пример включает в себя более полное оборудование оптоволоконной коммутационной сети, такое как трансиверы, переключатели, модули и так далее.

Оборудование оптоволоконной коммутационной сети

Оптические переключатели, оптические приемопередатчики и оптические модули можно использовать друг с другом. Необходимо использовать парами и следить за тем, чтобы концы AB совпадали друг с другом.

Конец A/B — это два конца оптоволоконной передачи. Независимо от того, какие два конца, они должны быть A и B для использования в паре (модель продукта помечена как конец A или конец B).

Концы A/B должны быть сопряжены для передачи по оптоволокну

Рабочие длины волн оборудования конца А составляют 1310 нм (RX) и 1550 нм (TX), которые необходимо использовать с оптическими приемопередатчиками конца B (RX1550 нм, TX 1310 нм). Наконец, необходимо учитывать такие факторы, как скорость порта, тип волокна, двойное или одиночное волокно.