Auswahlhilfe für Gigabit/Hundert Gigabit/Core/PoE/Glasfaser-Switch

Der Switch ist die Kernausrüstung für die Überwachung der Netzwerkübertragung. Bei der Auswahl von Schaltern sind viele kritische technische Parameter zu berücksichtigen. Die Hardware umfasst Ports mit 100 Megabit/Gigabit/10-Gigabit-Rate, elektrische/optische/PoE-Ports, Portnummer, Tiefe der MAC-Adresstabelle, Weiterleitungsverzögerung, Cache-Größe, VLAN, Isolation usw. Viele Projekte haben verschiedene Probleme aufgrund eines falschen Switches Auswahl, was sich ernsthaft auf die Durchführung und Erfahrung von Projekten auswirkt.

Folgende Aspekte sind bei der Auswahl eines Schalters zu berücksichtigen:

Wählen Sie Gigabit oder 100M?

Im Netzwerk des Videoüberwachungssystems muss eine große Menge kontinuierlicher Videodaten übertragen werden, was erfordert, dass der Switch in der Lage ist, Daten stabil weiterzuleiten. Je mehr Kameras an einen Switch angeschlossen sind, desto größer ist die Datenmenge, die durch den Switch fließt. Wir können uns den Codestrom als den Wasserfluss vorstellen, und die Schalter sind nacheinander die Wassersparkreuzungen. Sobald der fließende Wasserstrom die Belastung übersteigt, bricht der Damm. Angenommen, die von der Kamera unter dem Switch weitergeleitete Datenmenge übersteigt die Weiterleitungsfähigkeit eines bestimmten Ports. In diesem Fall wird der Port auch eine große Datenmenge verwerfen und Probleme verursachen.

Beispielsweise verursacht ein 100-M-Switch, der ein Datenvolumen von mehr als 100 M weiterleitet, einen großen Paketverlust, was zu einem verschwommenen Bildschirm und einer Blockierung führt.

Überlastung der weitergeleiteten Datenmenge führt zu Paketverlust

Wie viele Kameras benötigen Sie also, um Gigabit-Switches auszuwählen?

Wir können entsprechend der Größe des Uplink-Port-Weiterleitungsdatenvolumens der Kamera wählen: Wenn das Weiterleitungsdatenvolumen des Uplink-Ports größer als 70 MB ist, wählen Sie den Gigabit-Port, d. h. den Gigabit-Switch oder den Gigabit-Uplink-Switch.

Ein Standard für die Auswahl von Gigabit-Switches

Hier ist eine schnelle Berechnungs- und Auswahlmethode:

Bandbreitenwert = (Substream + Hauptstream) * Anzahl der Kanäle * 1.2

① Bandbreitenwert＞ 70 MB, verwenden Sie einen Gigabit-Switch

② Bandbreitenwert ＜ 70 MB, verwenden Sie einen 100-Megabyte-Schalter

Wenn beispielsweise ein Switch mit 20 H.264-200-W-Kameras (4 + 1 MB) verbunden ist, beträgt die Weiterleitungsrate des Uplink-Ports (4 + 1) * 20 * 1.2 = 120 MB > 70 MB, was einen Gigabit-Switch erfordert . Wenn in einigen Szenarien die Systemstruktur nicht optimiert und der Fluss nicht ausgeglichen werden kann, muss es mit einem Gigabit-Switch oder einem Gigabit-Uplink-Switch ausgestattet werden.

Frage 1: Warum mit 1.2 multiplizieren?

Nach dem Prinzip der Netzwerkkommunikation folgt auch die Kapselung von Datenpaketen dem TCP/IP-Protokoll. Der Datenteil muss mit dem Header-Feld jeder Protokollschicht markiert werden, um eine reibungslose Übertragung zu gewährleisten, sodass der Header auch einen Teil des Overheads belegt.

Die häufig erwähnte 4M-Bitrate oder 2M-Bitrate der Kamera bezieht sich auf die Größe des Datenteils. Je nach Datenkommunikationsverhältnis macht der Header-Overhead etwa 20 % aus, daher sollte die Formel mit 1.2 multipliziert werden.

Der Datenheader macht etwa 20 % des Overheads aus

 

Frage 2: Warum ist it 70M nicht 100M?

Der Videodatenfluss besteht aus vielen Frames, einem scheinbar sanften Datenfluss, und tatsächlich treten viele sofortige Burst-Daten auf. Diese Situation erfordert, dass der Switch die Datenschwankung puffert und korrigiert.

Der Switch führt für diese Daten eine Speicherweiterleitung-Speicherweiterleitung durch, daher wird eine gewisse Reservierung empfohlen. Beim Entwurf eines Vermittlungsnetzes können 30 % bis 40 % der Reservierung reserviert werden. Für einen Port von 100 MB wird empfohlen, dass der Weiterleitungsverkehr 70 MB nicht überschreiten sollte.

Die in der Technik üblichen Kameras beinhalten hauptsächlich zwei Bitraten: H.264 und H.265.

Anzahl der IPCs	Coderate	Gesamtbandbreite	Schalter
4	H.264	24M	100M
	H.265	12M	100M
8	H.264	48M	100M
	H.265	24M	100M
12	H.264	72M	Gigabit-Uplink-Switch
	H.265	36M	100M
16	H.264	96M	Gigabit-Uplink oder vollständiger Gigabit-Switch
	H.265	48M	100M
25	H.264	150M	Gigabit-Uplink oder vollständiger Gigabit-Switch
	H.265	75M	Gigabit-Uplink-Switch
32	H.264	192M	Gigabit-Uplink oder vollständiger Gigabit-Switch
	H.265	96M	Gigabit-Uplink oder vollständiger Gigabit-Switch

Wir verwenden H.264-200-W-Kameras (Haupt- und Substreams werden als 4+1M berechnet), um beispielsweise die Bandbreitenberechnung und Switch-Auswahl in gängigen seriellen Netzwerken zu veranschaulichen:

Bandbreitenberechnung und Schalterauswahl in gängigen Seriennetzen

Die Netzwerkstruktur der Sternform ist wie folgt:

Die Netzwerkstruktur in Sternform

Wie wähle ich einen Core-Switch aus?

Große und mittelgroße Messnetze werden in der Regel nach der Access-Aggregation-Core-Struktur aufgebaut. Der Core-Switch ist das Datenweiterleitungszentrum des gesamten Netzwerks und trägt eine große Menge an Datenfluss. Daher muss sichergestellt werden, dass bei der Weiterleitung jedes Ports des Core-Switches kein Engpass auftritt.

Strukturelles Design des Überwachungsnetzwerks

Einige Leute haben einige Missverständnisse über die Wahl der Core-Switches. Nehmen wir zum Beispiel an, dass es 200 und 500 Kameras gibt, wenn es als 500 * 5M = 2500M berechnet wird, ist das Ergebnis weitaus höher als die Weiterleitungsrate von Gigabit-Ports. Muss diese Art von Projekt 10G-Switches verwenden?

Nicht unbedingt. Tatsächlich konzentriert sich der Datenverkehr in einem typischen großen Überwachungsnetzwerk nicht auf einen Port, sondern wird auf mehrere Ports verteilt und von mehreren Gigabit-Ports weitergeleitet.

Der Datenverkehr wird über mehrere Gigabit-Ports weitergeleitet

Es ist ersichtlich, dass jeder Port in der Figur 1000 M nicht überschreitet, und 1000M bidirektionale Übertragung kann zwischen zwei beliebigen Gigabit-Ports eines vollständigen Gigabit-Switches erreicht werden. Der Gesamtdurchsatz (Volllast) ist im Allgemeinen kleiner oder gleich der Backplane-Bandbreite des Switches.

Daher empfiehlt es sich, einen Core Switch entsprechend der Anzahl der IPCs auszuwählen:

①100 bis 200 Einheiten von IPCs, verwaltete Gigabit-Switches werden empfohlen;

②200 bis 500 IPC-Einheiten, verwaltete Layer-3-Switches werden empfohlen.

Derzeit eignen sich Layer-2/3-Managed-Full-Gigabit-Switches für den Core-Switch des Überwachungsnetzwerks, den Datenaustausch mit großer Kapazität und den Aufbau verschiedener Netzwerke.

③ Für große oder sehr große (300~1000) Überwachungsnetzwerke ist es notwendig, einen Layer-3-Switch zu verwenden, um das Netzwerksegment zu teilen.

Im Folgenden finden Sie eine Liste von Netzwerklösungen für 100, 300 und 500 Punkte.

• Vernetzungsschema von 100 IPCs

Es gibt ungefähr 100 Punkte, und das Design konzentriert sich auf den nicht blockierenden Weiterleitungskern.

Vernetzungsschema von 100 IPCs

• Netzwerkschema von 300 IPCs

Mit etwa 300 Punkten konzentriert sich das Design auf mehrere Netzwerksegmente und eine reibungslose Weiterleitung.

Netzwerkschema von 300 IPCs

• Vernetzungslösungen von 500 IPCs

Es ist ein redundantes Design erforderlich, das sich sehr gut für große Parks wie Behörden und Unternehmen eignet.

Netzwerkschema von 500 IPCs

Wie wählt man einen PoE-Switch aus?

PoE ist eine Technologie zur Stromversorgung und Datenübertragung über ein Netzwerkkabel. Ein Netzwerkkabel kann ohne zusätzliche Stromverkabelung an einen PoE-Kamerapunkt angeschlossen werden.

Herkömmliche Stromversorgung vs. PoE-Stromversorgung

Was ist bei der Auswahl eines PoE-Switches zu beachten?

• Sein-Portstrom

Es muss berücksichtigt werden, ob die Leistung eines einzelnen Ports die maximale Leistung eines beliebigen an den Switch angeschlossenen IPCs erreichen kann, d. h. die Spezifikationen des Switches entsprechend der maximalen Leistung des IPCs auswählen.

Die normale PoE-IPC-Leistung wird 10 W nicht überschreiten, sodass der Switch nur 802.3af unterstützen muss. Allerdings beträgt der Leistungsbedarf einiger Hochgeschwindigkeits-Dome-Kameras etwa 20 W, oder die Leistung einiger Wireless Access APs ist höher, dann muss der Switch 802.3at unterstützen.

Im Folgenden sind die Ausgangsleistungen der beiden Technologien aufgeführt:

Typ	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at
Maximaler Strom	350 mA	600 mA
PSE-Ausgangsspannung	44 ~ 57 V DC	50 ~ 57V DC
PSE-Ausgangsleistung	<= 15.4 W.	<= 30 W.
PD-Eingangsspannung	36 ~ 57 V DC	42.5 ~ 57V DC
PD-Maximalleistung	12.95W	25.5W

• Die maximale Stromversorgung der gesamten Maschine

Bestätigen Sie, dass die maximale Stromversorgungsleistung der gesamten Maschine den Anforderungen entspricht und die Leistung aller IPCs bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss. Die maximale Ausgangsleistung des Switches muss größer sein als die Summe der Leistung aller IPCs.

• Typ von pStromversorgung

Bei der Übertragung über ein achtadriges Netzwerkkabel muss dieser Faktor nicht berücksichtigt werden. Wenn es sich um ein vieradriges Netzwerkkabel handelt, müssen wir bestätigen, ob der Switch ein Netzteil der Klasse A unterstützt.

Wir können anhand der Vorteile und Kosten verschiedener PoEs wählen:

Normen	Standard PoE Klasse A	Standard PoE Klasse B	Nicht standardmäßiges PoE
Anforderungen an Netzwerkkabel	Vier Kerne	Acht Kerne	Acht Kerne
Stabilität	stabil	stabil	instabil
Angetriebene Ausrüstung	PoE-Ausrüstung, Nicht-PoE-Ausrüstung plus Splitter	PoE-Ausrüstung, Nicht-PoE-Ausrüstung plus Splitter	Sowohl PoE-Geräte als auch Nicht-PoE-Geräte müssen einen Splitter hinzufügen
Elektromagnetische Interferenz	schwach	schwach	stark aus der Ferne
allgemeine Probleme	nicht	1. Das vieradrige Netzwerkkabel kann keinen Strom liefern und das Projekt muss neu verkabelt werden. 2. Der 4578-Kern des achtadrigen Netzwerkkabels ist von schlechter Qualität, und die Impedanz ist zu groß, um Strom über eine große Entfernung zu liefern.	1. Es muss eins zu eins mit einem Splitter angepasst werden, und die Konstruktion ist kompliziert 2. Bei der technischen Installation kann der IPC-Breitspannungsbereich leicht überschritten werden, und die Kamera kann leicht durchbrennen. 3. Der 4578-Kern des achtadrigen Netzwerkkabels ist von schlechter Qualität, und die Impedanz ist zu groß, um über große Entfernungen Strom zu liefern.
Ausrüstungskosten	moderieren	moderieren	relativ niedrig

Wie wähle ich einen Glasfaser-Switch aus?

Bei der Überwachung von weit entfernten Punkten werden häufig faseroptische Transceiver und faseroptische Switches verwendet. Das folgende Beispiel enthält eine umfassendere Glasfaser-Switching-Netzwerkausrüstung, wie z Transceiver, Schalter, Module usw.

Ausrüstung des Glasfaser-Vermittlungsnetzes

Optische Schalter, optische Transceiver und optische Module können miteinander verwendet werden. Es ist notwendig, paarweise zu verwenden und sicherzustellen, dass die AB-Enden zueinander passen.

Das A/B-Ende sind die beiden Enden der Glasfaserübertragung. Unabhängig davon, was die beiden Enden sind, müssen sie A und B sein, um für die Verwendung gepaart zu werden (das Produktmodell ist als A-Ende oder B-Ende gekennzeichnet).

A / B-Enden müssen für die Glasfaserübertragung gepaart werden

Die Arbeitswellenlängen der Geräte am A-Ende sind 1310 nm (RX) und 1550 nm (TX), die mit den optischen Transceivern am B-Ende (RX1550nm, TX1310nm) verwendet werden müssen. Schließlich müssen auch Faktoren wie Port-Geschwindigkeit, Fasertyp, Doppelfaser oder Einzelfaser berücksichtigt werden.