交換機是監(jiān)控網(wǎng)絡傳輸?shù)暮诵脑O備。交換機的選型，有很多的重要技術參數(shù)需要考慮，硬件上包括百兆/千兆/萬兆速率的端口、電口/光口/PoE口、端口數(shù)量、MAC地址表深度、轉發(fā)延遲、緩存大小、VLAN、隔離等等。很多項目就是因為交換機選擇當，出現(xiàn)各種各樣的問題，嚴重影響項目的交付與體驗。

    下面我們就交換機選型時的四個主要方面講一下。

1、選擇千兆還是百兆交換機？

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡中，需要傳輸大量、持續(xù)的視頻數(shù)據(jù)，這就要求交換機具有穩(wěn)定轉發(fā)數(shù)據(jù)的能力。交換機接入的攝像頭數(shù)量越多，流經(jīng)該交換機的數(shù)據(jù)量就會越大。我們可以碼流想象成水流，交換機就是一個個的水利樞紐，一旦流轉的水流超出負荷，大壩就會潰堤。同理，如果交換機下的攝像頭轉發(fā)的數(shù)據(jù)量超出某個端口的轉發(fā)能力，也同樣會造成這個端口丟棄大量的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題。

比如百兆的交換機轉發(fā)超出100M的數(shù)據(jù)量，就會造成大量丟包，導致花屏卡頓現(xiàn)象。

那么，到底接入多少個攝像頭就需要選擇千兆交換機呢？

有一個標準，看攝像頭上聯(lián)端口轉發(fā)數(shù)據(jù)量的大小：如果上聯(lián)端口轉發(fā)數(shù)據(jù)量大于70M，就選擇千兆端口，即選擇千兆交換機或千兆上聯(lián)交換機。

這里有一個快速計算和選擇的方法：

帶寬值=（子碼流+主碼流）*通道數(shù)*1.2

①帶寬值＞70M，用千兆

②帶寬值＜70M，用百兆

    舉個例子來說明：有臺交換機，接入了20臺H.264 200W的攝像機（4+1M），那么按此計算，上聯(lián)端口的轉發(fā)速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，這種情況就要用千兆交換機。某些場景里，交換機只有一個端口需要是千兆，但如果不能優(yōu)化系統(tǒng)結構，平衡流量，那么就需要配千兆交換機或者千兆上聯(lián)交換機。

問題來了1：碼流計算過程是很清楚，但是為什么要乘以1.2呢？

    因為根據(jù)網(wǎng)絡通訊原理，數(shù)據(jù)包的封裝也是遵循TCP/IP協(xié)議的，數(shù)據(jù)部分需要打上各個協(xié)議層的頭部字段才能順利傳輸，所以頭部也會占用一定比例的開銷。

我們經(jīng)常說的攝像機4M碼率、2M碼率等，指的其實都是數(shù)據(jù)部分的大小。根據(jù)數(shù)據(jù)通信比例，頭部開銷約占20%，所以公式里要乘以1.2。

問題來了2：為什么是70M不是100M呢？

    主要是為了考慮突發(fā)流量。視頻數(shù)據(jù)流是由很多的幀組成的，看似平緩的數(shù)據(jù)流，實際會發(fā)生很多瞬間突發(fā)數(shù)據(jù)，這種情況就需要交換機對數(shù)據(jù)的波動能夠進行緩沖和整流處理。

    交換機對這些數(shù)據(jù)進行存儲-轉發(fā)-存儲-轉發(fā)，所以建議有一定的預留，設計交換網(wǎng)絡時能有30%~40%的預留，一個100M的端口，建議轉發(fā)流量不超出70M。

工程上常用的攝像機主要有H.264和H.265兩種碼率，根據(jù)這個碼率大小計算：

我們以H.264 200W攝像機（主子碼流按4+1M計算），常見的串聯(lián)型網(wǎng)絡中的帶寬計算和交換機選型：

2、怎么選擇核心交換機？

    大中型的監(jiān)控網(wǎng)絡，通常會按照接入-匯聚-核心三層結構設計。核心交換機是整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)轉發(fā)中心，承載著大量的數(shù)據(jù)流，所以必須保證核心交換機的各個端口轉發(fā)沒有瓶頸。

    有些人對于核心交換機的選擇有一些誤區(qū)，比如有 200、500 個攝像頭，如果按照 500*5M=2500M 的方式計算，結果遠遠大于千兆端口的轉發(fā)速率，這種項目一定要用萬兆交換機嗎？

    也不一定，實際上，典型的大型監(jiān)控網(wǎng)絡，流量不會集中于一個端口，一定會分布在多個端口，由多個千兆端口進行轉發(fā)。

    可以看出圖中每個端口均沒有超出 1000M，而全千兆交換機的任何兩個千兆端口之間就可以實現(xiàn) 1000M 的雙向傳輸，總的吞吐量（滿載）一般小于或等于交換機的背板帶寬。

所以在選擇核心交換機的時候，根據(jù)IPC數(shù)量，建議如下：

①100~200臺，推薦千兆管理型交換機

②200~500臺，推薦三層管理型交換機

    目前二/三層管理型全千兆交換機，均適合作為監(jiān)控網(wǎng)絡的核心交換，承擔大容量數(shù)據(jù)交換。組建各樣的網(wǎng)絡。

     對于大型或超大型（300~1000）的監(jiān)控網(wǎng)絡，需要使用三層交換機劃分網(wǎng)段，建議使用三層交換機。下面給大家100、300、500個點位的組網(wǎng)方案。

100臺IPC的組網(wǎng)方案

100個左右點位，設計重點在無阻塞轉發(fā)核心。

300臺IPC的組網(wǎng)方案

300個左右點位，設計重點多網(wǎng)段、流暢轉發(fā)。

500臺IPC的組網(wǎng)方案

500個點位的規(guī)模，需要進行冗余設計，非常適合在政企等大型園區(qū)。

3、如何選擇PoE交換機？

    PoE是通過網(wǎng)線進行供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術，只需要一條網(wǎng)線就可以接入一個PoE攝像機點位，不需要額外的電源布線。

    在選擇PoE交換機的時候，有哪些需要考慮的地方？

01單端口功率

    單端口功率是否可以滿足交換機下掛接的任意一款IPC的最高功率，也就是根據(jù)IPC的最大功率選擇交換機的規(guī)格。

普通PoE IPC功率不會超過10W，所以交換機只需要支持802.3af即可。但部分高速球機的功率需求約20W，或者部分無線接入AP的功率會更高，那么則需要交換機支持802.3at。

02整機最大供電功率

    確認整機最大供電功率滿足要求，設計時需要將所有IPC的功率都考慮在內(nèi)。交換機的最大輸出供電功率需要大于所有IPC的功率之和。

03供電類型

    使用八芯網(wǎng)線進行傳輸，不需要考慮。

    如果是四芯網(wǎng)線，則需要確認交換機是否支持A類供電。

4、怎么選光纖交換機？

    在遠距離點位的監(jiān)控中，經(jīng)常會用到光纖收發(fā)器、光纖交換機。下面的例子里，就包含了比較全面的光纖交換網(wǎng)絡設備，如收發(fā)器、交換機、模塊等。

    光交換機、光纖收發(fā)器、光模塊是可以相互搭配著使用的。在選擇的時候，要注意成對使用，務必保證 A-B 端匹配。

A/B 端就是光纖傳輸?shù)膬啥?，無論兩端選擇的是交換機、光模塊還是光纖收發(fā)器，兩端必須分別是 A、B 才能配對使用（在產(chǎn)品型號上有標明是A端或B端）。

A 端設備的工作波長是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必須要搭配B 端光纖收發(fā)器（RX1550nm、TX1310nm）使用。

    最后，也同樣需要考慮端口速率、光纖類型、雙纖or單纖這些事項。

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