什麼是 PoE 交換機（乙太網供電）以及它如何讓您的 IP 攝影機生活更輕鬆？

What Is a PoE Switch (Power over Ethernet) and How Can It Make Your IP Camera Life Easier?

當影像監控進入網路高清時代，交換機在影像監控項目中的作用越來越重要。很多情況下，影像監控畫面卡頓，影像檔案在一定時間內不可用，個別攝影機經常掉線，整個監控系統卡死，重啟後交換機恢復正常，重啟後無法正常工作一會兒等。這些問題很嚴重。部分原因在於交換機。

在監控項目中，選擇合適、合適的交換機尤為重要。

結合安控影像監控項目，我們先對交換機做一個簡單的分類。

交換機分類

按介面類型接口，普通網路接口，使用雙絞線，網線傳輸接口，傳輸一般為電信號，傳輸距離在 100 米以內。光口，即採用光纖傳輸的接口，一般需要使用光纖模組，傳輸距離從幾公里到幾十公里不等。光纖接口一般成對使用，一發一收，傳輸的是光信號。
按介面傳輸速率按端口傳輸速率可分為 100M、千兆、10G。轉換後，100M 端口支持的最大碼流可達12.5MB/s。連接常規 IP Cam 就足夠了，一般接入攝影機不會涉及雙向數據傳輸。
POE 供電交換機端口在傳輸數據時，也可以透過網線給攝影機供電。帶有此端口的交換機稱為 POE 交換機。這樣就省去了單獨鋪設電源線的步驟。POE，Power Over Ethernet，是指透過網線供電。POE 供電後續會有專文。
工作協議層根據工作協議層，OSI 模型，交換機可以分為 2 層、3 層、4 層……，即接入、匯聚、核心……
託管和非託管交換機端口、各種參數和功能。使用者可以自行設置和配置，支持各種網管協議，支持管理，稱為網管交換機，不支持的為非網管交換機。一般來說，在安控影像監控項目中，接入層交換機可以是非託管的。當整個項目連接的攝影機數量較少時，最好在匯聚層和核心層使用非網管交換機。
安裝方法當交換機需要安裝在標準機櫃中時，交換機的尺寸必須符合機櫃的安裝尺寸，並且必須配備相應的安裝支架。安裝在機櫃上的支架稱為機架交換機。其他的一般都稱為桌面型，這不僅意味著交換機可以直接放置在類似於桌面的地方，而且開關使用簡單，功能簡單。
擴展槽一些大型交換機支持功能模組的擴展。模組可以透過卡槽進行插拔，以擴展端口、功能和性能。它們通常被稱為模組化交換機。

交換機主要參數

路數

端口是交換機數據交換的載體。上面介紹過。根據傳輸速率，端口可分為100M、千兆、10G。按傳輸媒介可分為電口和光口。

24 端口交換機意味著該交換機有 24 個端口可以連接到設備。有些交換機會將幾個端口分開，比如 2 個或 4 個端口用於數據上行，即上傳數據到上層交換機或設備。獨立的上行端口會在名稱中單獨標出，以示區別。比如一個 24+4 端口的交換機，就是這個交換機有 4 個獨立的上行接口。一般來說，上行端口的傳輸速率要優於普通端口。比如普通端口是100M，上行端口是千兆。當然，上行端口也可以作為普通端口使用，此時沒有區別。

在安空影像監控項目中，連接攝影機側交換機，根據連接攝影機的數量選擇對應端口數的交換機。對傳輸速率沒有要求，一百兆就夠了。需要注意的是，如果單台交換機連接的攝影機超過 8 個，則需要一個千兆上行口來滿足所有攝影機上傳數據的頻寬需求。

背板頻寬

背板頻寬是指，交換接口處理器或接口卡與數據總線之間可以處理的最大數據量。背板頻寬表示交換機的總數據交換容量，以Gbps為單位，也稱為交換頻寬。

需要注意的是，只有模組化交換機（帶可擴展插槽，可以靈活改變端口數量）才有背板頻寬這個概念，固定端口交換機沒有這個概念，而固定端口交換機的背板容量和交換容量都是平等的。作者在這個誤區裡糾結了很多年，切記！

背板頻寬決定了每塊單板（包括未安裝可擴展槽位的單板）與交換引擎之間的連接頻寬上限。由於模組化交換機的架構不同，背板頻寬並不能完全代表交換機的真實性能。

在實際的安全項目中，如果我們使用固定端口的交換機，則無需考慮背板頻寬的參數。例如，24 端口全千兆交換機的背板頻寬必須為 24x1000x2=48Gbps。

背板頻寬計算公式：端口數×對應端口速率×2（全雙工模式）

例如 24 口100M + 2 口千兆交換機，背板頻寬 = 24x2x100+2x2x1000=8.8Gbps。

包轉發率

包轉發線速的衡量標準，是以單位時間發送的 64 字節數據包數（最小包數）為計算依據。對於千兆乙太網，計算方法如下：1,000,000bps/8bit/(64＋8＋12)byte=1,488,095pps

注意：當乙太網幀為 64byte 時，需要考慮 8byte 幀頭和 12byte 幀間隙的固定開銷。

因此，線速千兆乙太網端口在轉發 64byte 數據包時的數據包轉發率為 1.488Mpps，100M 為 0.1488Mpps，10G 為14.88Mpps。

包轉發線速計算：包轉發率 = 千兆端口個數 × 1.488Mpps + 100M 端口個數 × 0.1488Mpps + 其他類型端口個數 × 對應的計算方法

隨取記憶體（CACHE）

安全中使用的交換機的一般操作機制，是儲存轉發模式。我們知道，100M 端口向100M 端口或千兆端口傳輸數據，數據一般不會丟失，最多有延遲。但是當兩個 100M 端口同時向一個 100M 端口傳輸數據，或者兩個千兆端口同時向一個千兆端口傳輸數據時，很C造成塞車、丟包、影像卡頓。即使兩個 100M 或千兆端口同時傳輸的數據只有 10M，也會造成塞車，即並發事務數很大。顯然，凍結與延遲不同。延遲只是時間延遲，但凍結是數據包丟失，相應影像丟失。在一般的安控影像監控中，

當出現並發情況時，CACHE 可以解決這個問題，並發的數據包先存入 CACHE，然後再傳輸。所以理論上，只要交換機的緩衝區足夠大，就不會出現丟包的情況。另一方面，如果切換緩衝區過大，數據傳輸延遲會增加。因此，一般交換機廠商會在延遲和緩衝區大小之間進行權衡。交換機的 CACHE 主要由方案的主晶片決定。使用的晶片方案是為交換機的 CACHE 而設計的，交換機廠商無法改變晶片的 CACHE 大小。普通交換機 CACHE 一般為 2-4M。

當然另一方面，在實際的安全項目中，我們也很難計算出一個 CACHE 有多大才能滿足不丟包的要求。所以，同等條件下，在安控影像監控項目中，選擇 CACHE 較大的交換機自然是更好的選擇。

某品牌交換機針對安控影像監控項目有優化方案，主要針對 CACHE ，值得學習和推薦：

在數位影像監控系統中，影像串流從攝影機進入交換機，流向是自下而上，數據報文以長報文、突發的方式傳輸，並提供緩衝區分配管理機制，使交換機的下行端口到上行端口支持的突發數量增加，以減少傳輸問題的概率。

管理功能

交換機支持的管理功能，是衡量交換機性能的重要參考。在一般的安控影像監控專案中，前端接入層交換機的管理功能並不是必須的。對於中大型安控影像監控專案，比如接入攝影機 300-500 路，甚至 1000 路以上規模的專案，都需要考慮匯聚層和核心層交換機的這些管理功能。

VLAN

VLAN，Virtual Local Area Network，指虛擬局域網。按照一定的方法，將連接在同一台交換機上的所有攝影機、儲存設備、影像管理設備劃分到不同的局域網中，實現隔離。當局域網中的一台或部分設備出現故障，網路被阻塞時，不會影響其他設備。局域網內的設備提供了整個安控監控系統的穩定性和可靠性。

具體來說，劃分 VLAN 的好處是：

提高安全性（減少和避免 DOS 攻擊、ARP 攻擊）；
提高性能（減少廣播消息和廣播風暴對整個系統的影響）。

VLAN劃分方法：

根據設備的 mac 位址劃分；
根據設備的 IP 位址劃分；
按路數劃分；
根據不同的協議劃分；
用戶自定義，根據不同業務類型劃分。

訪問控制列表

ACL，Access Control List，是交換機的訪問控制列表技術。ACL 控製網路資源的訪問輸入和輸出，確保網路社備不被非法訪問，或被用作攻擊的跳板。

ACL 是一個規則表。交換機按順序執行這些規則，並處理每個進入端口的數據包。每個規則根據數據包的屬性（如源地址、目的地址和協議），要么允許，要么拒絕數據包通過。由於規則是按照一定的順序處理的，因此每個規則的相對位置，對於確定哪些數據包允許和不允許通過網路非常重要。

服務品質

QoS，Quality of Service，是指網路利用各種基礎技術，為指定的網路通信提供更好的服務能力的能力。它是網路的一種安全機制，用於解決網路延遲和塞車等問題。種技術。

安控工程開關選擇參考

100 台 2MP IP Camera。收斂，核心交換機推薦配置：28 個端口，背板頻寬192Gbps，包轉發率 42 Mpps，緩存 4.1M。
300 台 2MP IP Camera。三層 10G 交換機，28/56 端口，背板頻寬256Gbps，包轉發率96Mpps/132Mpps。
500 台 2MP IP Camera。背板頻寬336G/3.36T，包轉發率126Mpps/166Mpps。或者背板頻寬為598G/5.98T，包轉發率為162Mpps/222Mpps。
1000 台 2MP IP Camera。背板頻寬256G，包轉發率156Mpps/216Mpps，或者背板頻寬598G/5.98T，包轉發率222Mpps/342Mpps，或者背板頻寬1.28T，包轉發率960Mpps。（推薦型號：RG-S5750-24SFP/12GT、RG-S5750C-28SFP4XS-H、RG-S6200-48XS4QXS-S）
2000 台 2MP IP Camera。背板頻寬15.36T/81.48T，包轉發率2880Mpps/28800Mpps。（推薦型號 RG-S7508）