監控視頻卡頓是什么原因？視頻卡頓跟交換機有關系嗎？
產品資訊2018年08月20日
分享
監控安裝主要就是為了安防，但是當你覺得監控視頻有問題想要放大細看發現視頻不清晰，重要的時段還卡頓了，這時候肯定誤事，達不到安裝安防監控的目的。為什么會出現這樣的情況？如何解決這個問題？河姆渡小編為您介紹一下，監控視頻卡頓是什么原因？視頻卡頓跟交換機有關系嗎？在高清網絡監控系統的實施過程中，圖像不流暢，最大的原因就是網絡帶寬不足。這主要就是跟網速有關，而網速跟交換機也是有一定關系的。下面我們來了解一下交換機。
一、交換機的基礎了解
1、 首先我們要弄清楚每路圖像占用多少帶寬。
720P 網絡攝像機，主碼流為 2~3M，子碼流為 0.8~1M，共約 4M。
1080P 網絡攝像機，主碼流為 4~6M，子碼流為 0.8~1M，共約 7M。
2、 其次要弄清楚交換機的帶寬容量，我們常用的交換機有百兆交換機、千兆交換機。它們的實際帶寬一般只有理論值的 60~70% ，所以它們的總帶寬容量大致是 60Mbps 或 600Mbps。
3、 從網絡拓撲結構上來講，一個局域網通常是兩到三層結構。接攝像機那端為接入層，一般用百兆交換機就夠了，除非你在一個交換機上接了很多個攝像機。
匯集層、核心層則要按該交換機匯聚了多少路圖像來計算，計算方法如下：
如果接 720P 的網絡攝像機，一般 15 路圖像以內，用百兆交換機，超過 15路則用千兆交換機。如果接 1080P 的網絡攝像機，一般 8 路圖像以內，用百兆交換機，超過 8 路則用千兆交換機。
二、交換機的分類
網絡構成方式：接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機
OSI模型：第二層交換機、第三層交換機、第四層交換機等，一直到第七層交換機。
交換機的可管理性：可管理型交換機和不可管理型交換機，它們的區別在于對SNMP、RMON等網管協議的支持。
三、網絡監控中交換機的選擇
隨著高清攝像機的使用越來越多，如何選擇合適的、滿足監控整體網絡架構性能的交換機也成了在高清監控系統前期方案制定、項目報價中有著很重要的作用。一個合適的交換機，不僅能夠發揮監控網絡應有的功能并能夠有效減少資源的浪費。
監控網絡有三層架構方式：
核心層
匯聚層
接入層
以選用 720P 的攝像機為例，分別選擇對應交換機。 前端 20 路 720P。接入1 個接入層交換機。
1、接入層交換機的選擇：
條件 1： 攝像機碼流：4.5Mbps,20 個攝像機就是 20*4.5=90Mbps，也就是說，接入層交換機上傳端口必須滿足 90Mbps/S 的傳輸速率要求,考慮到交換機實際傳輸速率(通常為標稱值的 30%，100M 的也就 30 M 左右，)，所以接入層交換機應選用具有 1000M 上傳口的交換機。
條件 2： 交換機的背板帶寬，如選擇 24 口交換機，自帶二個 1000M 口，總共 26 口，則接入層的交換機背板帶寬要求為：(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps 的背板帶寬。
條件 3： 包轉發率：一個 1000M 口的包轉發率為 1.488Mpps/s, 則接入層的交換機交換速率為：(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps/S
通常我們將滿足條件 2 和 3 的交換機稱之為線速交換機 。
根據以上條件得出： 當有 20 路 720P 攝像機接入一個交換機是，此交換機必須具有 1個 1000M 上傳口，20 個以上的 100M 接入端口。
2、匯聚層交換機的選擇：
總共 5 個交換機接入，那么匯聚層的流量:90*5=450Mbps/S，那么匯聚層的上傳端口必須是 1000M 以上的。
如果 5 個 IPCAM 接入一個交換機，我們一般情況下是使用一個 8 口交換機，那么這個 8 口交換機是否滿足要求? 那么我們至少計算這個交換機 3 個方面的能力。
1）背板帶寬：端口數*端口速度*2=背板帶寬 , 8*100*2=1.6Gbps/S
2）包 交 換 率：端 口 數 * 端 口 速 度 /1000*1.488Mpps= 包 交 換
率,8*100/1000*1.488=1.20Mpps/S,有些交換機的包交換率有時計算出不能達到此要求，那么就是非線速交換機,當進行大容量數量吞吐時，易造成延時。
3）級聯口帶寬： IPCAM 的碼流*數量=上傳口的最小帶寬、4.5*5=22.5Mbps/S、通常情況下,當IPCAM 帶寬超過 45Mbps 時,建議使用 1000M 級聯口。
4、交換機選擇的重點
在局域網內的視頻監控進行交換機選擇時，因為主要壓力是在匯聚層交換機，匯聚層交換機既要承擔監控存儲的流量，還要承擔實時查看調用監控的壓力。所以選擇適用的匯聚交換機顯得非常重要。
對于接入交換機來說，下聯口接攝像頭的端口百兆/千兆沒有本質的區別，但是上聯必須是千兆。
5、交換機選擇的主要因素有哪些
a、背板帶寬、二/三層交換吞吐率。
b、VLAN類型和數量。
c、交換機端口數量及類型。
d、支持網絡管理的協議和方法。需要交換機提供更加方便和集中式的管理。
e、Qos、802.1q優先級控制、802.1X、802.3X的支持。
f、堆疊的支持。
g、交換機的交換緩存和端口緩存、主存、轉發延時等參數。
h、線速轉發、路由表大小、訪問控制列表大小、對路由協議的支持情況、對組播協議的支持情況、包過濾方法、機器擴展能力等都是值得考慮的參數，應根據實際情況考察。
上面一個完成交換機選擇需要參考的因素，那通常選擇交換機我們可以通過以下幾個因素的判斷。
1）背板帶寬:
交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬。所以只有模塊交換機（擁有可擴展插槽，可靈活改變端口數量）才有這個概念，固定端口交換機是沒有這個概念的，并且固定端口交換機的背板容量和交換容量大小是相等的。背板帶寬決定了各板卡（包括可擴展插槽中尚未安裝的板卡）與交換引擎間連接帶寬的最高上限。由于模塊化交換機的體系結構不同，背板帶寬并不能完全有效代表交換機的真正性能。固定端口交換機不存在背板帶寬這個概念。
2）交換容量、轉發能力
由于交換引擎是作為模塊化交換機數據包轉發的核心，所以這一指標能夠真實反映交換機的性能。對于固定端口交換機，交換引擎和網絡接口模板是一體的，所以廠家提供的轉發性能參數就是交換引擎的轉發性能，這一指標是決定交換機性能的關鍵。支持第三層交換的設備，廠家會分別提供第二層轉發速率和第三層轉發速率，一般二層能力用bps，三層能力用pps，采用不同體系結構的模塊化交換機，這兩個參數的意義是不同的。但是，對于一般的局域網用戶而言，只關心這兩個指標就可以了，它是決定該系統性能的關鍵指標。對于大型園區網和城域網用戶，討論交換機的體系結構和第三層優化算法是有意義的。
3）背板帶寬計算
背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。
計算公式：端口數×相應端口速率×2（全雙工模式）
24口百兆+2口千兆
24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps
4）線速包轉發率的計算方法
(1)、背板帶寬（交換容量）
考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。
(2)、包轉發線速
包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法。
5）參數1.488Mpps的來歷
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包（最小包）的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。
故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps。
快速以太網的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。 對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。
對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。
對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。
對于以太網，一個線速端口的包轉發率為0.01488Mpps。
6）包轉發率
包轉發率標志了交換機轉發數據包能力的大小。是指交換機每秒可以轉發多少個數據包（Mpps），即交換機能同時轉發的數據包的數量。包轉發率以數據包為單位體現了交換機的交換能力。計算方法=千兆端口數量× 1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其余類型端口數
24口百兆口，2個千兆口
2*1.488+24*0.1488≌6.6Mbps
四、案例
有個園區網，500 多個高清攝像機，碼流 3~4 兆，網絡結構分接入層‐匯聚層‐核心層。存儲在匯聚層，每個匯聚層對應 170 個攝像機。
一根千兆鏈路能夠支持數據傳輸
計算：
碼流：4Mbps
接入：
24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
匯聚：
170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps
1、接入交換機
接入層交換機，主要考慮到接入到匯聚之間的鏈路帶寬。也即交換機的上聯鏈路容量需要大于同時容納的攝象機數*碼率。這樣視頻實時錄像就沒有問題，
但是如果有用戶在實時看到錄像，就還需要考慮到這個帶寬，每個用戶查看一個視頻占用的帶寬就是 4M，如果一個接入交換機的每個攝象機都有一個人在看，就需要攝象機數*碼率*（1+N）的帶寬，
24*4*（1+1）=128M
2、匯聚交換機
在匯聚層需要同時處理 170 只攝象機的 3‐4M 碼流（170* 4M=680M），也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉發 680M 以上的交換容量。一般存儲都接在匯聚上，所以視頻錄像是線速轉發。
但要考慮到實時查看監控的帶寬，每個連接占用 4M，一條 1000M 的鏈路可以支持 250 個攝像頭被調試調用。每臺接入交換機接 24 個攝像頭。250/24，相當于網絡可以承受每個攝像頭同時有 10 位用戶在實時查看的壓力。
3、核心交換機
核心交換機，需要考慮交換容量以及到匯聚的鏈路帶寬，因為存儲是放置在匯聚層的，所以核心交換機沒有視頻錄像的壓力，即只要考慮同時多少人看多少路視頻。假設該案內，同時有 10 人監看，每人看 16 路視頻，即交換容量需要大于 10*16*4=640M，基本不用考慮。
在局域網內的視頻監控進行交換機選擇時，接入層和匯聚層交換機的選擇通常只需要考慮交換容量的因素就夠了。因為用戶通常都是通過核心交換機連接并獲取視頻的。
1、交換機選擇的重點
在局域網內的視頻監控進行交換機選擇時，因為主要壓力是在匯聚層交換機，匯聚層交換機既要承擔監控存儲的流量，還要承擔實時查看調用監控的壓力。所以選擇適用的匯聚交換機顯得非常重要。
對于接入交換機來說，下聯口接攝像頭的端口百兆/千兆沒有本質的區別，但是上聯必須是千兆。
2、交換機選擇的主要因素有哪些
a、背板帶寬、二/三層交換吞吐率。
b、VLAN類型和數量。
c、交換機端口數量及類型。
d、支持網絡管理的協議和方法。需要交換機提供更加方便和集中式的管理。
e、Qos、802.1q優先級控制、802.1X、802.3X的支持。
f、堆疊的支持。
g、交換機的交換緩存和端口緩存、主存、轉發延時等參數。
h、線速轉發、路由表大小、訪問控制列表大小、對路由協議的支持情況、對組播協議的支持情況、包過濾方法、機器擴展能力等都是值得考慮的參數，應根據實際情況考察。
上面一個完成交換機選擇需要參考的因素，那通常選擇交換機我們可以通過以下幾個因素的判斷。
1、背板帶寬:
交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬。所以只有模塊交換機（擁有可擴展插槽，可靈活改變端口數量）才有這個概念，固定端口交換機是沒有這個概念的，并且固定端口交換機的背板容量和交換容量大小是相等的。背板帶寬決定了各板卡（包括可擴展插槽中尚未安裝的板卡）與交換引擎間連接帶寬的最高上限。由于模塊化交換機的體系結構不同，背板帶寬并不能完全有效代表交換機的真正性能。固定端口交換機不存在背板帶寬這個概念。
2、交換容量、轉發能力
由于交換引擎是作為模塊化交換機數據包轉發的核心，所以這一指標能夠真實反映交換機的性能。對于固定端口交換機，交換引擎和網絡接口模板是一體的，所以廠家提供的轉發性能參數就是交換引擎的轉發性能，這一指標是決定交換機性能的關鍵。支持第三層交換的設備，廠家會分別提供第二層轉發速率和第三層轉發速率，一般二層能力用bps，三層能力用pps，采用不同體系結構的模塊化交換機，這兩個參數的意義是不同的。但是，對于一般的局域網用戶而言，只關心這兩個指標就可以了，它是決定該系統性能的關鍵指標。對于大型園區網和城域網用戶，討論交換機的體系結構和第三層優化算法是有意義的。
3、背板帶寬計算
背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。
計算公式：端口數×相應端口速率×2（全雙工模式）
24口百兆+2口千兆
24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps
4、線速包轉發率的計算方法
(1)、背板帶寬（交換容量）
考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。
(2)、包轉發線速
包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法。
5、參數1.488Mpps的來歷
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包（最小包）的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。
故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps。
快速以太網的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。 對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。
對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。
對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。
對于以太網，一個線速端口的包轉發率為0.01488Mpps。
6、包轉發率
包轉發率標志了交換機轉發數據包能力的大小。是指交換機每秒可以轉發多少個數據包（Mpps），即交換機能同時轉發的數據包的數量。包轉發率以數據包為單位體現了交換機的交換能力。計算方法=千兆端口數量× 1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其余類型端口數
24口百兆口，2個千兆口
2*1.488+24*0.1488≌6.6Mbps
7、線速交換
什么的線速交換：
線速交換，是指能夠按照網絡通信線上的數據傳輸速度實現無瓶頸的數據交換。其實現首先依ASIC芯片，通過專用硬件完成協議解析和數據包的轉發，而不是通過軟件方式依交換機的CPU完成。線速交換的實現還借助于分布式處理技術，交換機多個端口的數據流能夠同時進行處理。因此局域網交換機可以看做是CPU、RISC和 ASIC并用的并行處理設備。
三、MB、 Bps 、 bps 、pps的區別
前者是位，后者是字節
1byte=8bit
1MB=8Mb=8M
1MB=1024byte
Mbps這里的p相當于“/”，也可以寫成Mb/s （兆比特每秒Mbps ）
通常說的100M的寬帶可以表示為100Mbps(100Mb/s)也可以表示成12.5MB/s(12.5MBps)
12.5MB/s就是我們通過軟件下載看到的數據 。
1、bps?
寬帶速率的單位用bps(或b/s)表示；
bps表示比特每秒，即表示每秒鐘傳輸多少位信息。在實際所說的1M帶寬的意思是1Mbps（是兆比特每秒Mbps不是兆字節每秒MBps）
線路單位是bps，表示bit(比特)/second(秒)，注意是小寫字母b；用戶在網上下載時顯示的速率單位往往是Byte(字節)/s(秒)，注意是大寫字母B。字節和比特之間的關系為1Byte=8Bits
2M（即2Mb/s）寬帶理論速率是：256KB/s（即2048Kb/s），實際速率大約為103--200kB/s
2、pps?
包轉發率標志了交換機轉發數據包能力的大小。單位一般為pps（包每秒）
包轉發速率是指交換機每秒可以轉發多少百萬個數據包（Mpps），即交換機能同時轉發的數據包的數量。
計算方法
1個千兆端口的線速包轉發率是1.4881Mpps， 百兆端口的線速包轉發率是0.14881Mpps
具體的數據包在傳輸過程中會在每個包的前面加上64個字節的數據包，原本只有512個bit,但在傳輸過程中實際=512+64+96=672bit，千兆端口線速包轉發率=1000Mbps/672=1.488095Mpps
用設備參數中的pps數值乘以672=bps
6.6Mpps*672=4435.2Mbps
相關閱讀
一周排行榜
熱門活動
工具推薦
-
工程設計計算器
-
河姆渡方案館
