· 安控影像監控中的交換器選擇

 

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?

  

不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測

IPSECU

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：

1. 提高安全性（減少和避免 DOS 攻擊、ARP 攻擊）；
2. 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：

1. 根據設備的 mac 位址劃分；
2. 根據設備的 IP 位址劃分；
3. 按路數劃分；
4. 根據不同的協議劃分；
5. 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）

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