cookieOptions = {...}; .從交換機看—— 為什麼網路監控的影像會卡頓 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年12月5日 星期一

What is Power over Ethernet (PoE)?




 來源:CPS中安網  作者:程亮

        
上圖中的故事,是不是曾經遭遇過,當被對方要求確認2.4Gbps容量交換機,是否可以支持300路影像時,您是否猶豫過,因為隨便一台普通的交換似乎都可以支持,但現實的情況是,影像會出現了【卡頓】特效現象。

相信這時候有點石化的感覺,因為傳統計算頻寬的理論,似乎行不通【很多IT廠家就是這樣指導選購,也適合我們的思維慣性】,但又無法進一步清晰的為客戶分析具體原因。

其實問題的定位並不難,難在技術的底層分析,亦或是IT行業自我為中心,根本就不想解釋清楚。建議逆向思維做【問題排除】,您可以這樣推斷,如果傳統計算方式正解,那意味著256Gbps容量的匯聚交換機,可以支持【32000路】,真是這樣的嗎!

好像,可能,應該】等類似回覆,從專業的技術口中飛出,讓你也「無所適從」;更為嚴重的是,我們只能破口大罵,卻無問題解決方案;其實技術族們也很無奈,因為在他的【知識結構】中,還沒有成熟實際經驗或知識體系,來支撐他的判斷,自然也就只能有如此答覆。

在這樣的現象下,傳統處理網通數據(手機、PC數據……)的網路設備,呈現了【水土不服】的弱點,不加行業優化,全盤直拿至監控行業,硬性應對影像大數據幀應用時,問題自不言說。

自從IP高清佔據影像監控主流的那一刻,卡頓問題也一直沒有得到好的改善,不是不想,而是因為這是一項系統性工程,系統的每一個節點都需為之深究,並需要付出長期的投入,方可有收穫。

提問題,講困難,相信這是大部分人的專利;但提出方案並付出行動,來解決的人少之又少;今天我們提出問題,自然會給大家一個解決辦法,提供一套可行的解決辦法,解決或改善影像卡頓的現狀。以下是針對監控專案交換機選購的簡單定義:

實際專案選購時,交換容量可作為選型的參考值,但不建議採用傳統計算方式,下文分析,說明原因。

為什麼影像會卡頓,傳統交換理論為什麼有水土不服的現象,下文進一步分析探討;瞭解目前技術的現狀,與一些技術誤導,建議先了解晶片知識、並行與串行處理知識、溫度與晶片,零組件工作效率關係、同時還要瞭解木桶原理等,一系列的綜合知識,方便清楚的認識問題的本質。

監控 vs. 傳統交換機行業特點
傳統網通數據與影像監控數據的區別

傳統網通數據一般包含(手機、PC數據……)網頁、點播類數據,網頁數據一般才幾十K,點播也一般在1M左右(廣播方式多),而且都是下行方式;因為這類數據對即時性要求不高,即使網路狀況不好的時候,暫存方式可以起到很大的改善作用;同一時間內,併發使用率比較低。

  
影像監控數據則不一樣,頻寬一般在4-8M,突發可能會超過一倍多,【達到16M】,數據的【傳輸方式向上】,也與傳統相反,【7*24h即時】,影像對即時性要求非常高,所有數據在任何時刻都是【100%併發】

如此兩者數據的方式,存在非常大的差異,目前存在問題,也就不足為奇,而且這只是問題的冰山一角。

廠家專業測試數據 vs. 影像監控實際數據

這裡要我們對晶片知識有一定的瞭解,晶片在同一時間節點上,是採用單項處理,簡單說就是流水線處理,屬串行處理方式;專業的測試儀器模擬串行吐出數據,剛好與晶片步調一致,【而且數據比較規整】,自然效率高。


但影像數據是【並行數據】,【而且數據大小不一,經常有9000bytes巨型幀】,也就是在同一時間內,並行提交;這就不難解釋專業測試參數,在我們實際選購機種時,似乎難以應對。

溫度高低,對晶片工作效率影響

我們經常提到工作溫度,也相信大家重視這項指標,然環境溫度的高低,對設備影響經常被忽視;然而適用溫度範圍,對監控前端接入子系統非常的重要【監控前端系統一般都是標準工業級設備,才可勝任惡劣的環境】;例如工作溫度-40-75°:其代表了設備在這個溫度範圍內可正常工作,在-40°下,可以正常啓動(非熱機狀態),75°高溫時,仍能運行。


然在實際的應用中,隨著四季變化,冬天導致設備【啓動不了】,夏天導致設備【故障頻頻】。其罪魁禍首是所選設備,【這裡主要指的是網路設備】,不適合當前環境應用,或許在案件驗收時,正處於天氣春秋季節,溫度比較適宜,但進入冬夏,設備因溫度問題性能下降,表現出來的現象,就是會帶來了卡頓問題。

其最主要的設備底層問題,一般可以這樣理解:當溫度超出設備正常工作溫度時,設備性能下降(晶片在超出工作溫度後,性能會急劇的下降),然影像監控是7*24h不間斷運行,而且是100%負荷,稍有瓶頸,自然會出影像卡頓問題。

解決改善辦法
工業交換機選購 vs. 傳統商用企業交換機選購

推薦交換機這樣選購:

  
傳統傳輸系統設計是這樣:

  
工業交換機暫存 vs. 傳統商用企業暫存
影像大數據轉發,採用大暫存解決
傳統網通行業,主要以交換幾十K類數據為主,如瀏覽網頁動作所需的數據交換,一般不要求即時性,近而目前IT通信產品,也是以適應於這類場景進行優化,過時的產物,拿來定義能否適用於我們影像監控傳輸呢,如下針對暫存的應用作簡要分析。(本文翻譯自中國,中國習慣稱暫存為緩存)

  
信令數據包:一般幾十bit至幾K bit
上網數據包:一般幾十K bit或1M bit

影像監控數據包:一般2-8M bit 常用巨型幀


傳統網通行業1Mbps以下的數據為主,而影像常見4-8Mbps數據,鑒於影像的特殊性,常有9K左右的巨型幀,當暫存記憶體不足時,會大幅降低轉發效率。

  
監控應用環境 vs. 傳統應用環境
如果您是IT人員,請設想一下機房環境如何;如果您是一員網路工程師,請設想一下機房環境如何,然而當您是一個安防工程師,一般會看到什麼的機房環境。

  
如果不出意外的話,網路工程師所設想的機房應該是下圖的,機房部署非常有序,走線標準合規;然而我們監控行業的分機房,很多如下圖的,也有可能不至於如此糟。

不管那種環境,如果是您,您會選擇什麼樣的設備,來符合更多的客戶應用,為客戶提供精品的服務。

交換機高低溫於監控應用上的意義

傳統傳輸類產品主要由電力工業級、商用企業級、民用級為主,在很多監控應用專案中,所採用的設備也是繁雜,室外監控應用專案中,常用企業級設備,更過者使用民用級,往往懷著驗收即可,完全不顧售後服務,給客戶不僅帶來了更多的投入,增加客戶的負擔,其實最終傷害的是提供服務者

  
所以很多高端客戶,明確要求採用電力工業級設備,然而由於電力工業級設備附加了防腐、防輻等類屬性,成本要高於企業級設備幾倍,多者數十倍,然而這些屬性針對於監控場景(主要關注溫度範圍、防塵),這類附加屬性其實非常多餘。

監控應用的交換機,繼承了電力工業交換的溫度範圍、防塵IP40屬性,同時精簡了企業交換機複雜的功能,可以非常好的勝任室外惡劣的應用環境,又不會過於增加項目投入成本。

備注:攝影機一般室外的工作溫度是-30-70度,監控應用工業交換機工作溫度是-40-75度,與攝影機可以組成非常好的搭檔。

重新定義監控應用交換機標準
產品市場格局

  
安全監控工業交換機(Security industry switch)類同監控設備屬性,採用大暫存、溫度範圍、防塵、無風扇自然散熱等設計,更好的適用於安全監控影像高穩定轉發。

監控應用FAQ

  
l  系統經常出現大面積卡頓現象,用戶體驗差
l  應用環境複雜、面對室內外高低溫、灰塵等因素挑戰
l  市場交換機參差不齊,低端低性能民用產品穩定不足
l  監控行業交換機技術經驗累積薄弱,缺乏標準、野蠻成長
l  方案設計不合理,系統穩定性差,後期維護成本
【作者單位:浙江大華技術股份有限公司】

                                                                                                                                                                                                                            


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