大型監控系統如何一步步設計？如何規劃ip地址？怎樣選擇交換機？

2024-06-29碼農

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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。