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關於大型監控計畫該如何來設計? 如何規劃ip地址?怎樣選擇交換機? 本期我們主要從硬體配置的角度來探討,如何實作1000路視訊監控套用。
要實作1000路監控顯示,主要有五個問題:
1、用什麽攝影機?
2、1000路監控如何選擇交換機?如何組網?
3、1000路如何合理安排儲存?
4、1000路ip地址如何規劃?
5、1000路監控如何顯示?
我們來逐一分析。
一、攝影機如何選擇?
如何選擇攝影機,1000路大型監控計畫中,可能用到的攝影機不止一種,需要根據環境會選擇不同的攝影機,我們來看下各攝影機的用途。我們常用的會根據攝影機的外形進行分類。
1、 槍式攝影機 : 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域。主要套用於沒有燈光或照度低的地下庫、倉庫、監控城市道路、小區室外環境等。
2、球型攝影機: 實際上就是「一體化機芯(變焦鏡頭+攝影機)+護罩+雲台+雲台協定解碼器」,一般使用在室外或者室內面積比較大、範圍比較廣的場合。
3、半球形攝影機: 安裝方式是吸頂安裝。大多用於室內小範圍的監控場合,沒有燈光或者燈光較暗的半公共區、酒店走廊、醫院、小區、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控攝影機。 該攝影機已經廣泛的套用於日夜及大範圍攝像的環境,如:小區,超市,廣場,銀行,工廠,軍營學校等場所。
實際計畫中,可根據套用場景來選擇合適的攝影機。另外,攝影機有不同分辨率,對應碼率也不一樣,在實際選型的時候也需要註意,具體參照圖2。
圖2常見攝影機分辨率、碼率關系對照參考表
二、如何選擇 交換機組網 ?
1000路的監控計畫,其重點就是交換機的選擇了,這裏我們選用 三層網路結構 ,網路結構為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網路架構,三層架構網路組網規模更大,傳輸距離更遠,網路可拓展性更強。
拓撲圖 如下:
圖3 1000路視訊傳輸系統拓撲圖
一、那麽各層交換機如何選擇呢?
1000路的大型監控系統,如果交換機分配不合理,時常會出現卡頓或掉線,甚至造成系統癱瘓。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。
接入層是前端采集裝置與傳輸系統的介面,交換機需易於使用和安裝,同時兼具安全性,確保入口數據的安全。當然在設計上,主張使用價效比高的裝置。接入層交換機選型設計註意要點如下:
單個攝影機碼流一般是按4Mbps計算,峰值是6-8M,選型的時候需要考慮到峰值。
傳輸頻寬利用率在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路攝影機,8路以上攝影機需采用千兆上聯交換機。
根據前端的布局方式集中或者分散,可能會采用8到24不同口數的交換機。根據安裝環境的不同,還可能會用到工業級交換機。
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控檢視的頻寬。
條件1、 交換機頻寬 ,如果1 000路攝影機,匯聚層有8台交換機的話,則每台需要同時處理 125 只攝影機的 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 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頻寬,每台匯聚層交換機至少會接入來自接入層的5台千兆交換機,我們為了 保證頻寬充足,則交換機背板頻寬要求為:
(5*1000M*2)/1000=10Gbps 的背板頻寬。
條件3: 包轉發率: 一個 1000M 口的包轉發率為 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。
根據以上條件得出: 當有1000路攝影機接入網路時,匯聚層需要滿足背板頻寬不少於10Gbps,包轉發率大於7.44Mpps。
我們可以至少需要8口全千兆交換機, 且背板頻寬不少於10Gbps,包轉發率大於7.44Mpps。
交換機容量與包轉發率都是比較充足的。
三、核心層交換機的選擇
核心交換機主要承擔數據轉發和網路架構設定功能,對交換能力、網路管理功能、穩定性要求也更高。另外,因為儲存裝置是在核心層上,需要考慮交換機的交換容量以及到核心鏈路的頻寬和高速轉發能力。 所以要滿足以下條件:
頻寬: 1000路監控的頻寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps,核心交換機建議選擇高頻寬的千兆或萬兆交換機,上聯埠為萬兆,才能使數據通暢。
背板頻寬: 核心交換機至少會有8個來自匯聚層的千兆介面、2個上聯的萬兆埠,以及4個可能接入其它的千兆埠,所以一共有12個千兆口與2個萬兆口,為了保證頻寬充足,則交換機背板頻寬要求為:
(12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板頻寬。
包轉發率: 一個千兆口的包轉發率為1.488Mpps/s,一個萬兆口的包轉發率為14.88Mpps/s,為了保證能夠線速轉發,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。
根據以上條件得出:當有1000路攝影機接入網路時,核心層交換機至少需要滿足背板頻寬不少於64Gbps,包轉發率大於47.56Mpps。
除此之外,核心交換機還需要考慮系統的可延伸性、插槽數量、模組型別、模組冗余、路由冗余等,才能保證1000路監控的數據高速交換。
三、1000路監控的儲存:IP-SAN
要解決1000路監控儲存,光靠NVR和硬碟是不行的,這裏面我們要用到IP SAN儲存產品, IP SAN也算是SAN的一種 ,只是伺服器和儲存之間透過網路交換機互聯,效能不算最好,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,它是以塊作為儲存的,你可以認為它是含陣列功能的硬碟,其實就是磁碟陣列+硬碟。
1、數據儲存
那麽,當涉及到1000 路全高畫質IP監控時,到底有多少數據需要儲存呢?網路攝影機,每秒可產生約 4Mb視訊流 。每台NVR有42路的即時視訊流,1000路高畫質視訊流全部傳輸到APT 雙控10Gb磁碟陣列的話,每秒則產生4Gb的驚人數據量。
如何解決整體方案中的穩定性以滿足 7X24小時 的不停工作。
一個碼率為4M的網路攝影機一天的儲存量為48G左右。
那麽1000個7天的儲存量為:
1000個攝像*48G*7=395136G=328T左右。
以市場上4T硬碟計算,它在電腦上顯示約3700GB,h.265編碼格式,則可以使用96塊硬碟,完全夠用。
如何利用這96塊硬碟以滿足24台NVR系統傳來的視訊流呢?
每幾塊硬碟組成一個RAID組,而不是將這96塊硬碟組成一個巨大容量的RAID組。
因此,這96塊硬碟可以每 4塊硬碟組成一個RAID5,組成24個RAID組。
我們采用16盤位的網路 儲存IP SAN磁碟陣列,6台可以解決。
而對於大型公共監控的要考慮其擴充套件性、易管理性,所以采用IP SNA的解決方案。
四、1000路監控ip地址規劃
對於一個計畫,如果 超過250個點位不劃分網段的話 ,如果讓系統自動分配ip地址的話,容易產生ip沖突,所以1000路監控的ip地址不能只有一個大網段,我們需要對其劃分vlan,方便管理和減少網路故障。
我們著重來看下1000路監控劃分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
這裏面每個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域的ip地址的。
另外,如果你的計畫後續點位有所增加,可以再多劃分個vlan,以便擴充套件。
那麽這樣劃分網段有什麽好處呢?
四個區域ip地址比較明顯了,如果那個攝影機有問題,可以直接透過批次ping ip地址可以很快定位到那個攝影機出了問題,同時也可以有效防止ip沖突,ip是網路故障中出現頻率比較高的問題,也可以減少廣播風暴。
五、監控顯示
大型監控監控如何顯示?大型監控一般都會選擇使用監控顯示墻。
中心就要有管理平台,需要配置綜合監控一體化平台,例如最新 海康iSecureCenter平台,大華綜合管理平台 ,都是解碼能力強,功能更強大,上墻預覽的數量看需求,不需要全部上完,可以做輪巡。
圖7 1000路視訊監控顯示
六、總結
總的來說,大型視訊監控系統的設計原則是:以系統穩定可靠、拓展性強為前提,要求監控畫面不卡頓、影像不中斷,安全不泄密。在規劃和架構網路系統時,要綜合攝影機碼流、網路頻寬、傳輸數據量、具體網路環境,以及使用者對監控系統的具體要求等因素,合理規劃設計,並選擇合適的監控裝置。
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