經(jīng)常有朋友提到，大型監(jiān)控項(xiàng)目該如何來設(shè)計？比如1000路監(jiān)控該如何規(guī)劃呢？本期我們主要從硬件配置的角度來探討，如何實(shí)現(xiàn)1000路視頻監(jiān)控應(yīng)用。

圖1 1000路綜合監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)?/span>圖

1000路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)算是中大型項(xiàng)目了，要實(shí)現(xiàn)1000路監(jiān)控應(yīng)用，主要解決四個問題：

1、用什么攝像機(jī)？

2、如何選擇交換機(jī)？如何組網(wǎng)？

3、如何合理安排存儲？

4、1000路監(jiān)控如何顯示？

下面我們來逐一分析。

一、用什么攝像機(jī)

1000路監(jiān)控項(xiàng)目中，用到的攝像機(jī)一般不止一種，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境會選擇不同形態(tài)和功能的攝像機(jī)。

圖2 槍式攝像機(jī) 

1、槍式攝像機(jī)：吊裝、壁裝均可，室外安裝一般要加配防護(hù)罩。一般安裝在通道內(nèi)，廠房或者停車場等室外區(qū)域。主要應(yīng)用于沒有燈光或照度低的地下庫、倉庫、監(jiān)控城市道路、小區(qū)室外環(huán)境等。

2、球型攝像機(jī)：實(shí)際上就是“一體化機(jī)芯（變焦鏡頭+攝像機(jī)）+護(hù)罩+云臺+云臺協(xié)議解碼器”，一般使用在室外或者室內(nèi)面積比較大、范圍比較廣的場合。

3、半球形攝像機(jī)：安裝方式是吸頂安裝。大多用于室內(nèi)小范圍的監(jiān)控場合，沒有燈光或者燈光較暗的半公共區(qū)、酒店走廊、醫(yī)院、小區(qū)、電梯、室內(nèi)大廳等場所。

4、紅外一體機(jī)：一種具備紅外夜視探頭的監(jiān)控攝像機(jī)，可以廣泛應(yīng)用于日夜及大范圍監(jiān)控環(huán)境，如：小區(qū)、超市、廣場、銀行、工廠、軍營學(xué)校等場所。

實(shí)際項(xiàng)目中，可根據(jù)應(yīng)用場景來選擇合適的攝像機(jī)。另外，攝像機(jī)有不同分辨率，對應(yīng)碼率也不一樣，在實(shí)際選型的時候也需要注意，具體參照表1。

表1  常見攝像機(jī)分辨率、碼率關(guān)系對照參考表

二、如何選擇交換機(jī)組網(wǎng)？

1000路的監(jiān)控項(xiàng)目，其重點(diǎn)就是交換機(jī)的選擇了，這里我們選用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，三層架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)模更大，傳輸距離更遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)可拓展性更強(qiáng)。拓?fù)鋱D如下：

圖3  1000路視頻傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D

那么各層交換機(jī)如何選擇呢？1000路的大型監(jiān)控系統(tǒng)，如果交換機(jī)分配不合理，時常會出現(xiàn)卡頓或掉線，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。所以合理的選擇和分配接入層、匯聚層、核心層交換機(jī)至關(guān)重要。

1、如何選擇接入層交換機(jī)？

接入層是前端采集設(shè)備與傳輸系統(tǒng)的接口，交換機(jī)需易于使用和安裝，同時兼具安全性，確保入口數(shù)據(jù)的安全。當(dāng)然在設(shè)計上，主張使用性價比高的設(shè)備。接入層交換機(jī)選型設(shè)計注意要點(diǎn)如下：

• 單個攝像機(jī)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。

• 傳輸帶寬利用率在60%左右，100M的也就60M左右。

• 綜上兩點(diǎn)，一個百兆交換機(jī)一般可以帶8路攝像機(jī)，8路以上攝像機(jī)需采用千兆上聯(lián)交換機(jī)。

• 根據(jù)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(shù)的交換機(jī)。根據(jù)安裝環(huán)境的不同，還可能會用到工業(yè)級交換機(jī)。

優(yōu)特普安防專用接入交換機(jī)針對安防應(yīng)用特點(diǎn)，選用4M大緩存芯片，百+兩千兆上聯(lián)設(shè)計，全系列產(chǎn)品具有6KV電源和端口防雷防護(hù)設(shè)計及寬溫設(shè)計特點(diǎn)，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量和監(jiān)控圖像質(zhì)量。

圖4 優(yōu)特普安防專用接入交換機(jī)SF18P-LM

2、匯聚層交換機(jī)的選擇

匯聚層承上啟下，壓力較大。與接入層交換機(jī)比較，需要更高的性能，更多的接口和更高的交換速率。匯聚層交換機(jī)選型設(shè)計注意點(diǎn)：

交換機(jī)帶寬：如果1000路攝像機(jī)，匯聚層有8臺交換機(jī)的話，則每臺需要同時處理125只攝像機(jī)的4M碼流（125* 4M=500M），也就意味著匯聚層交換機(jī)需要支持同時轉(zhuǎn)發(fā)500M以上的交換容量?？紤]到前端交換機(jī)接入設(shè)備的不同，有百兆、千兆、電口或者光口，宜選擇千兆光電混合的交換機(jī)。

背板帶寬：每臺匯聚層交換機(jī)至少會接入5臺千兆交換機(jī)，為了保證帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：(5*1000M*2)/1000=10Gbps的背板帶寬。

包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個1000M口交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，匯聚層的交換機(jī)交換速率為：5**1.488Mpps/s=7.44Mpps。

根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有1000路攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時，匯聚層需要滿足背板帶寬不少于10Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率大于7.44Mpps。

優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機(jī)UTP7524GE-16GF8GT是應(yīng)用于安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工程系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)匯聚層的光電混合網(wǎng)管型全千兆以太網(wǎng)交換機(jī)。該產(chǎn)品提供可替換的16個全千兆光口和8個千兆電口，上聯(lián)2光2電全千兆端口，交換容量為56Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率為42Mpps,可以滿足匯聚層交換機(jī)的需求。

圖5 優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機(jī)

3、核心層交換機(jī)的選擇

核心交換機(jī)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置功能，對交換能力、網(wǎng)路管理功能、穩(wěn)定性要求也更高。另外，因?yàn)榇鎯υO(shè)備是在核心層上，需要考慮交換機(jī)的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉(zhuǎn)發(fā)能力。所以要滿足以下條件：

帶寬：1000路監(jiān)控的帶寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps，核心交換機(jī)建議選擇高帶寬的千兆或萬兆交換機(jī)，上聯(lián)端口為萬兆，才能使數(shù)據(jù)通暢。

背板帶寬：核心交換機(jī)至少會有8個來自匯聚層的千兆接口、2個上聯(lián)的萬兆端口，以及4個可能接入其它的千兆端口，所以一共有12個千兆口與2個萬兆口，為了保證帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：

（12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板帶寬。

包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個千兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，一個萬兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps/s，為了保證能夠線速轉(zhuǎn)發(fā)，則至少會有12個千兆口與2個萬兆口，則核心交換機(jī)交換速率為：

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有1000路攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時，核心層交換機(jī)至少需要滿足背板帶寬不少于64Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率大于47.56Mpps。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機(jī)，背板帶寬高達(dá)352G，包轉(zhuǎn)發(fā)率達(dá)132.Mpps，能很好地滿足1000路視頻的傳輸組網(wǎng)要求。

圖6 優(yōu)特普UTP7748GE-L3三層核心交換機(jī)

除此之外，核心交換機(jī)還需要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、插槽數(shù)量、模塊類型、模塊冗余、路由冗余等，才能保證1000路監(jiān)控的數(shù)據(jù)高速交換。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機(jī)具備的以下特點(diǎn)比較符合系統(tǒng)的要求。

• 4萬兆上聯(lián)，高速轉(zhuǎn)發(fā)

UTP7748GE-L3提供48個千兆下行端口和2個萬兆上行鏈路以及2個萬兆堆疊端口，背板帶寬高達(dá)352G，最多支持6臺設(shè)備堆疊，堆疊系統(tǒng)交換容量最高可達(dá)2112Gbps。

• 6KV防雷，冗余雙電源，安全可靠

所有端口和電源支持6KV防雷防護(hù)，設(shè)備支持雙AC冗余電源輸入，保證設(shè)備的長時間不斷電穩(wěn)定工作。

• 強(qiáng)大業(yè)務(wù)處理能力，IPV6/4雙協(xié)議棧

完善的IPV6/4雙協(xié)議棧、IGMP V2/V3組播協(xié)議，支持MLD Snooping、IGMP Snooping，滿足多終端IPV6物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和IPV4高清視頻監(jiān)控混合接入的交換需求。

三、1000路監(jiān)控存儲設(shè)計：IP-SAN

要解決1000路監(jiān)控系統(tǒng)的存儲，光靠NVR和硬盤是不行的，這里要用到IP SAN存儲。IP SAN是SAN的一種，具備超大容量，可以接上百路視頻，但價格比較貴，所以我們選擇IP-SAN，也就是磁盤陣列+硬盤。

那么，當(dāng)涉及到1000路全高清IP監(jiān)控時，到底有多少數(shù)據(jù)需要存儲呢？網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)每秒可產(chǎn)生約4Mb的30FPS的視頻流。每臺NVR有42路實(shí)時視頻流，1000路高清視頻流全部傳輸?shù)紸PT雙控10Gb磁盤陣列的話，每秒則產(chǎn)生4Gb的驚人數(shù)據(jù)量。

一個碼率為4M的攝像頭一天的存儲量為48G左右。那么1000個7天的存儲量為：1000個攝像*48G*7=395136G=328T左右。

以4T硬盤計算，它在電腦上顯示約3700GB，h.265編碼格式，則可以使用96塊硬盤，完全夠用。這96塊硬盤可以每4塊硬盤組成一個RAID5，組成24個RAID組。我們采用16盤位的網(wǎng)絡(luò)存儲IP SAN磁盤陣列，6臺可以解決。

大型公共監(jiān)控系統(tǒng)，除了考慮存儲容量，還要考慮其擴(kuò)展性、易管理性，所以IP SAN是最為理想的方案。

四、1000路監(jiān)控顯示設(shè)計

1000路監(jiān)控如何顯示？大型監(jiān)控項(xiàng)目一般都會選擇監(jiān)控顯示墻。監(jiān)控中心有管理平臺，需要配置綜合監(jiān)控一體化平臺，要求解碼能力強(qiáng)，功能強(qiáng)大。上墻預(yù)覽數(shù)量則看具體需求，不需要全部上完，可以做輪巡。

圖7 1000路視頻監(jiān)控顯示 

1000路監(jiān)控系統(tǒng)還有一個關(guān)鍵點(diǎn)，就是IP地址的分配與設(shè)置，在此不做詳細(xì)闡述。

五、結(jié)語

總的來說，1000路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則是：以系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、拓展性強(qiáng)為前提，要求監(jiān)控畫面不卡頓、圖像不中斷，安全不泄密。在規(guī)劃和架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，要綜合攝像機(jī)碼流、網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸數(shù)據(jù)量、具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的具體要求等因素，合理規(guī)劃設(shè)計，并選擇合適的監(jiān)控設(shè)備。

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有關(guān)優(yōu)特普

優(yōu)特普創(chuàng)立于2005年，專注于安防視頻傳輸技術(shù)研發(fā)14年，擁有200余項(xiàng)技術(shù)專利、軟件著作權(quán)等知識產(chǎn)權(quán)，主要提供安防專用交換機(jī)、工業(yè)交換機(jī)、PoE交換機(jī)等。公司是國家高新技術(shù)企業(yè)、深圳市知名品牌、中國安防知名品牌、安防傳輸領(lǐng)域最具影響力十大品牌、平安城市建設(shè)推薦品牌。

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