交換機(jī)是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備。交換機(jī)的選型，有很多的重要技術(shù)參數(shù)需要考慮，硬件上包括百兆/千兆/萬兆速率的端口、電口/光口/PoE口、端口數(shù)量、MAC地址表深度、轉(zhuǎn)發(fā)延遲、緩存大小、VLAN、隔離等等。很多項(xiàng)目就是因?yàn)榻粨Q機(jī)選擇不當(dāng)，出現(xiàn)各種各樣的問題，嚴(yán)重影響項(xiàng)目的交付與體驗(yàn)。

今天就分享一下交換機(jī)選型的時(shí)候，需要重點(diǎn)考慮的幾個(gè)點(diǎn)。

下面我們就交換機(jī)選型時(shí)的四個(gè)主要方面講一下。

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選擇千兆還是百兆？

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，需要傳輸大量、持續(xù)的視頻數(shù)據(jù)，這就要求交換機(jī)具有穩(wěn)定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的能力。交換機(jī)接入的攝像頭數(shù)量越多，流經(jīng)該交換機(jī)的數(shù)據(jù)量就會(huì)越大。我們可以碼流想象成水流，交換機(jī)就是一個(gè)個(gè)的水利樞紐，一旦流轉(zhuǎn)的水流超出負(fù)荷，大壩就會(huì)潰堤。同理，如果交換機(jī)下的攝像頭轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)量超出某個(gè)端口的轉(zhuǎn)發(fā)能力，也同樣會(huì)造成這個(gè)端口丟棄大量的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題。

比如百兆的交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)超出100M的數(shù)據(jù)量，就會(huì)造成大量丟包，導(dǎo)致花屏卡頓現(xiàn)象。

那么，到底接入多少個(gè)攝像頭就需要選擇千兆交換機(jī)呢？

有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，看攝像頭上聯(lián)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)量的大小：如果上聯(lián)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)量大于70M，就選擇千兆端口，即選擇千兆交換機(jī)或千兆上聯(lián)交換機(jī)。

這里有一個(gè)快速計(jì)算和選擇的方法：

帶寬值=（子碼流+主碼流）*通道數(shù)*1.2

①帶寬值＞70M，用千兆

②帶寬值＜70M，用百兆

舉個(gè)例子來說明：有臺(tái)交換機(jī)，接入了20臺(tái)H.264 200W的攝像機(jī)（4+1M），那么按此計(jì)算，上聯(lián)端口的轉(zhuǎn)發(fā)速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，這種情況就要用千兆交換機(jī)。某些場(chǎng)景里，交換機(jī)只有一個(gè)端口需要是千兆，但如果不能優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，平衡流量，那么就需要配千兆交換機(jī)或者千兆上聯(lián)交換機(jī)。

問題1：碼流計(jì)算過程是很清楚，但是為什么要乘以1.2呢？

因?yàn)楦鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)通訊原理，數(shù)據(jù)包的封裝也是遵循TCP/IP協(xié)議的，數(shù)據(jù)部分需要打上各個(gè)協(xié)議層的頭部字段才能順利傳輸，所以頭部也會(huì)占用一定比例的開銷。

我們經(jīng)常說的攝像機(jī)4M碼率、2M碼率等，指的其實(shí)都是數(shù)據(jù)部分的大小。根據(jù)數(shù)據(jù)通信比例，頭部開銷約占20%，所以公式里要乘以1.2。

▲數(shù)據(jù)頭部約占20%的開銷

問題2：為什么是70M不是100M呢？

主要是為了考慮突發(fā)流量。視頻數(shù)據(jù)流是由很多的幀組成的，看似平緩的數(shù)據(jù)流，實(shí)際會(huì)發(fā)生很多瞬間突發(fā)數(shù)據(jù)，這種情況就需要交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的波動(dòng)能夠進(jìn)行緩沖和整流處理。

交換機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)-存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)，所以建議有一定的預(yù)留，設(shè)計(jì)交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)能有30%~40%的預(yù)留，一個(gè)100M的端口，建議轉(zhuǎn)發(fā)流量不超出70M。

工程上常用的攝像機(jī)主要有H.264和H.265兩種碼率，根據(jù)這個(gè)碼率大小計(jì)算：

我們以H.264 200W攝像機(jī)（主子碼流按4+1M計(jì)算），常見的串聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)中的帶寬計(jì)算和交換機(jī)選型：

星型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：

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怎么選擇核心交換機(jī)？

大中型的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通常會(huì)按照接入-匯聚-核心三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。核心交換機(jī)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，承載著大量的數(shù)據(jù)流，所以必須保證核心交換機(jī)的各個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)沒有瓶頸。

有些人對(duì)于核心交換機(jī)的選擇有一些誤區(qū)，比如有 200、500 個(gè)攝像頭，如果按照 500*5M=2500M 的方式計(jì)算，結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于千兆端口的轉(zhuǎn)發(fā)速率，這種項(xiàng)目一定要用萬兆交換機(jī)嗎？

也不一定，實(shí)際上，典型的大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，流量不會(huì)集中于一個(gè)端口，一定會(huì)分布在多個(gè)端口，由多個(gè)千兆端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

如下圖：

可以看出圖中每個(gè)端口均沒有超出 1000M，而全千兆交換機(jī)的任何兩個(gè)千兆端口之間就可以實(shí)現(xiàn) 1000M 的雙向傳輸，總的吞吐量（滿載）一般小于或等于交換機(jī)的背板帶寬。

所以在選擇核心交換機(jī)的時(shí)候，根據(jù)IPC數(shù)量，建議如下：

①100~200臺(tái)，推薦千兆管理型交換機(jī)

②200~500臺(tái)，推薦三層管理型交換機(jī)

目前二/三層管理型全千兆交換機(jī)，均適合作為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的核心交換，承擔(dān)大容量數(shù)據(jù)交換。組建各樣的網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于大型或超大型（300~1000）的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，需要使用三層交換機(jī)劃分網(wǎng)段，建議使用三層交換機(jī)。下面給大家100、300、500個(gè)點(diǎn)位的組網(wǎng)方案。

100臺(tái)IPC的組網(wǎng)方案

100個(gè)左右點(diǎn)位，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)核心。

300臺(tái)IPC的組網(wǎng)方案

300個(gè)左右點(diǎn)位，設(shè)計(jì)重點(diǎn)多網(wǎng)段、流暢轉(zhuǎn)發(fā)。

500臺(tái)IPC的組網(wǎng)方案

500個(gè)點(diǎn)位的規(guī)模，需要進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，非常適合在政企等大型園區(qū)。

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如何選擇PoE交換機(jī)？

PoE是通過網(wǎng)線進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù)，只需要一條網(wǎng)線就可以接入一個(gè)PoE攝像機(jī)點(diǎn)位，不需要額外的電源布線。

在選擇PoE交換機(jī)的時(shí)候，有哪些需要考慮的地方？

· 單端口功率

單端口功率是否可以滿足交換機(jī)下掛接的任意一款I(lǐng)PC的最高功率，也就是根據(jù)IPC的最大功率選擇交換機(jī)的規(guī)格。

普通PoE IPC功率不會(huì)超過10W，所以交換機(jī)只需要支持802.3af即可。但部分高速球機(jī)的功率需求約20W，或者部分無線接入AP的功率會(huì)更高，那么則需要交換機(jī)支持802.3at。

下面是兩種技術(shù)對(duì)應(yīng)的輸出功率：

· 整機(jī)最大供電功率

確認(rèn)整機(jī)最大供電功率滿足要求，設(shè)計(jì)時(shí)需要將所有IPC的功率都考慮在內(nèi)。交換機(jī)的最大輸出供電功率需要大于所有IPC的功率之和。

· 供電類型

使用八芯網(wǎng)線進(jìn)行傳輸，不需要考慮。

如果是四芯網(wǎng)線，則需要確認(rèn)交換機(jī)是否支持A類供電。

選擇的時(shí)候，可以結(jié)合各類PoE的優(yōu)勢(shì)和成本考慮進(jìn)行選擇：

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怎么選光纖交換機(jī)？

在遠(yuǎn)距離點(diǎn)位的監(jiān)控中，經(jīng)常會(huì)用到光纖收發(fā)器、光纖交換機(jī)。下面的例子里，就包含了比較全面的光纖交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如收發(fā)器、交換機(jī)、模塊等。

光交換機(jī)、光纖收發(fā)器、光模塊是可以相互搭配著使用的。在選擇的時(shí)候，要注意成對(duì)使用，務(wù)必保證 A-B 端匹配。

A/B 端就是光纖傳輸?shù)膬啥?，無論兩端選擇的是交換機(jī)、光模塊還是光纖收發(fā)器，兩端必須分別是 A、B 才能配對(duì)使用（在產(chǎn)品型號(hào)上有標(biāo)明是A端或B端）。

A 端設(shè)備的工作波長是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必須要搭配B 端光纖收發(fā)器（RX1550nm、TX1310nm）使用。

最后，也同樣需要考慮端口速率、光纖類型、雙纖or單纖這些事項(xiàng)。

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審核編輯 ：李倩