Guía de selección de conmutadores Gigabit/Cien Gigabit/Core/PoE/Fibra

El conmutador es el equipo central para monitorear la transmisión de la red. Hay muchos parámetros técnicos críticos a considerar cuando se seleccionan interruptores. El hardware incluye puertos de velocidad de 100 megabit/gigabit/10 gigabit, puerto eléctrico/óptico/PoE, número de puerto, profundidad de la tabla de direcciones MAC, retraso de reenvío, tamaño de caché, VLAN, aislamiento, etc. Muchos proyectos tienen varios problemas debido a un cambio inadecuado selección, lo que afecta seriamente la entrega y experiencia de los proyectos.

Los siguientes son aspectos que deben tenerse en cuenta al seleccionar un interruptor:

¿Elegir Gigabit o 100M?

En la red del sistema de videovigilancia, se debe transmitir una gran cantidad de datos de video continuos, lo que requiere que el conmutador tenga la capacidad de reenviar datos de manera estable. Cuantas más cámaras estén conectadas a un conmutador, mayor será la cantidad de datos que fluyan a través del conmutador. Podemos pensar en el flujo de código como el flujo de agua, y los interruptores son las uniones de conservación de agua una por una. Una vez que el flujo de agua que fluye excede la carga, la presa estallará. De manera similar, suponga que la cantidad de datos enviados por la cámara debajo del conmutador excede la capacidad de envío de un puerto específico. En ese caso, también hará que el puerto descarte una gran cantidad de datos y cause problemas.

Por ejemplo, un volumen de datos de reenvío de un conmutador de 100M que supere los 100M provocará una gran pérdida de paquetes, lo que dará como resultado una pantalla borrosa y un bloqueo.

La sobrecarga del volumen de datos reenviados provoca la pérdida de paquetes

Entonces, ¿cuántas cámaras necesitas para elegir conmutadores gigabit?

Podemos elegir según el tamaño del volumen de datos de reenvío del puerto de enlace ascendente de la cámara: si el volumen de datos de reenvío del puerto de enlace ascendente es superior a 70 M, seleccione el puerto gigabit, es decir, seleccione el interruptor gigabit o el interruptor de enlace ascendente gigabit.

Un estándar para elegir conmutadores gigabit

Aquí hay un método rápido de cálculo y selección:

Valor de ancho de banda = (transmisión secundaria + transmisión principal) * número de canales * 1.2

① Valor de ancho de banda ＞ 70M, use un conmutador gigabit

② Valor de ancho de banda ＜ 70M, use un interruptor de 100 megabytes

Por ejemplo, si hay un conmutador con 20 cámaras H.264 de 200 W (4 + 1 M) conectadas, la tasa de reenvío del puerto de enlace ascendente es (4 + 1) * 20 * 1.2 = 120 M > 70 M, lo que requiere un conmutador gigabit . En algunos escenarios, si la estructura del sistema no se puede optimizar y el flujo no se puede equilibrar, debe equiparse con un conmutador gigabit o un conmutador de enlace ascendente gigabit.

Pregunta 1: ¿por qué multiplicarlo por 1.2?

De acuerdo con el principio de comunicación de red, la encapsulación de paquetes de datos también sigue el protocolo TCP/IP. La parte de datos debe marcarse con el campo de encabezado de cada capa de protocolo para transmitir sin problemas, por lo que el encabezado también ocupará una parte de la sobrecarga.

La tasa de bits de 4M de la cámara o la tasa de bits de 2M que mencionamos mucho se refiere al tamaño de la parte de datos. De acuerdo con el índice de comunicación de datos, la sobrecarga del encabezado representa alrededor del 20%, por lo que la fórmula debe multiplicarse por 1.2.

El encabezado de datos representa aproximadamente el 20% de los gastos generales

 

Pregunta 2: ¿Por qué it 70M no 100M?

El flujo de datos de video se compone de muchos fotogramas, un flujo de datos aparentemente suave y, de hecho, se producirán muchos datos de ráfagas instantáneas. Esta situación requiere que el conmutador almacene en búfer y rectifique la fluctuación de los datos.

El conmutador realiza el almacenamiento hacia adelante, almacenamiento hacia adelante en estos datos, por lo que se recomienda tener una cierta reserva. Al diseñar una red de conmutación, se puede reservar del 30% al 40% de la reserva. Para un puerto de 100M, se recomienda que el tráfico de reenvío no supere los 70M.

Las cámaras comúnmente utilizadas en ingeniería incluyen principalmente dos tasas de bits: H.264 y H.265.

Número de IPC	tasa de codificación	Ancho de banda total	Switch
4	H.264	24 m	100 m
	H.265	12 m	100 m
8	H.264	48 m	100 m
	H.265	24 m	100 m
12	H.264	72 m	Conmutador de enlace ascendente Gigabit
	H.265	36 m	100 m
16	H.264	96 m	Enlace ascendente Gigabit o conmutador Gigabit completo
	H.265	48 m	100 m
25	H.264	150 m	Enlace ascendente Gigabit o conmutador Gigabit completo
	H.265	75 m	Conmutador de enlace ascendente Gigabit
32	H.264	192 m	Enlace ascendente Gigabit o conmutador Gigabit completo
	H.265	96 m	Enlace ascendente Gigabit o conmutador Gigabit completo

Usamos cámaras H.264 de 200 W (las transmisiones principales y secundarias se calculan como 4+1 M), por ejemplo, para ilustrar el cálculo del ancho de banda y la selección de conmutadores en redes seriales comunes:

Cálculo de ancho de banda y selección de interruptores en redes en serie común

La estructura de la red de forma de estrella es la siguiente:

La estructura de red de forma de estrella.

¿Cómo elegir un conmutador de núcleo?

Las redes de monitoreo de tamaño grande y mediano generalmente se diseñan de acuerdo con la estructura de acceso-agregación-núcleo. El conmutador central es el centro de reenvío de datos de toda la red y transporta una gran cantidad de flujo de datos. Por lo tanto, es necesario asegurarse de que no haya cuellos de botella en el reenvío de cada puerto del conmutador central.

Diseño Estructural de Red de Monitoreo

Algunas personas tienen algunos malentendidos sobre la elección de los interruptores principales. Por ejemplo, digamos que hay 200 y 500 cámaras, si se calcula como 500*5M=2500M, el resultado es mucho mayor que la tasa de reenvío de puertos gigabit. ¿Este tipo de proyecto debe usar conmutadores 10G?

No necesariamente. De hecho, en una red típica de monitoreo a gran escala, el tráfico no se concentrará en un puerto, sino que se distribuirá en múltiples puertos y se reenviará por múltiples puertos gigabit.

El tráfico es reenviado por múltiples puertos gigabit

Se puede ver que cada puerto en la figura no excede los 1000M, y Transmisión bidireccional de 1000M se puede lograr entre dos puertos gigabit cualquiera de un conmutador gigabit completo. El rendimiento total (carga completa) generalmente es menor o igual que el ancho de banda del backplane del switch.

Por lo tanto, se recomienda seleccionar un conmutador central de acuerdo con la cantidad de IPC:

①100~200 unidades de IPC, se recomiendan conmutadores gestionados Gigabit;

②200~500 unidades de IPC, se recomiendan conmutadores gestionados de capa 3.

En la actualidad, los conmutadores gigabit completos administrados de capa 2/3 son adecuados para el conmutador central de la red de monitoreo, realizan intercambios de datos de gran capacidad y construyen varias redes.

③ Para redes de monitoreo grandes o súper grandes (300~1000), es necesario usar un conmutador de capa 3 para dividir el segmento de red.

La siguiente es una lista de soluciones de red para 100, 300 y 500 puntos.

• Esquema de Redes de 100 IPCs

Hay alrededor de 100 puntos, y el diseño se centra en el núcleo de reenvío sin bloqueo.

Esquema de Redes de 100 IPCs

• Esquema de red de 300 IPC

Con alrededor de 300 puntos, el diseño se enfoca en múltiples segmentos de red y un reenvío fluido.

Esquema de red de 300 IPC

• Soluciones de networking de 500 IPCs

Se requiere un diseño redundante, que es muy adecuado para parques a gran escala como el gobierno y las empresas.

Esquema de red de 500 IPC

¿Cómo elegir un conmutador PoE?

PoE es una tecnología para el suministro de energía y transmisión de datos a través de un cable de red. Un cable de red se puede conectar a un punto de cámara PoE sin cableado de alimentación adicional.

Fuente de alimentación tradicional frente a fuente de alimentación PoE

¿Qué se debe tener en cuenta al elegir un conmutador PoE?

• SIngle–poder del puerto

Es necesario considerar si la potencia de un solo puerto puede alcanzar la potencia máxima de cualquier IPC conectado al conmutador, es decir, seleccionar las especificaciones del conmutador de acuerdo con la potencia máxima del IPC.

La potencia normal de PoE IPC no superará los 10 W, por lo que el conmutador solo necesita admitir 802.3af. Sin embargo, el requisito de potencia de algunos domos de alta velocidad es de aproximadamente 20 W, o la potencia de algunos AP de acceso inalámbrico será mayor, entonces el conmutador debe ser compatible con 802.3at.

Las siguientes son las potencias de salida de las dos tecnologías:

Tipo de Propiedad	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at
La corriente máxima	350mA	600mA
Tensión de salida PSE	44 ~ 57 V CC	50 ~ 57V DC
potencia de salida PSE	<= 15.4W	<= 30W
Voltaje de entrada de descargas parciales	36 ~ 57 V CC	42.5 ~ 57V DC
Máxima potencia DP	12.95W	25.5W

• La fuente de alimentación máxima de toda la máquina.

Confirme que la potencia máxima de la fuente de alimentación de toda la máquina cumpla con los requisitos, y la potencia de todos los IPC debe tenerse en cuenta al diseñar. La potencia de salida máxima del conmutador debe ser mayor que la suma de la potencia de todos los IPC.

• Type de pOferta de suministro

No es necesario tener en cuenta este factor cuando se utiliza un cable de red de ocho núcleos para la transmisión. Si se trata de un cable de red de cuatro núcleos, debemos confirmar si el conmutador admite una fuente de alimentación de clase A.

Podemos elegir en base a las ventajas y costes de varios PoE:

Estándar	Estándar PoE Clase A	Estándar PoE Clase B	PoE no estándar
Requisitos del cable de red	Cuatro núcleos	Ocho núcleos	Ocho núcleos
de estabilidad	estable	estable	red
equipo motorizado	Equipo PoE, equipo no PoE más divisor	Equipo PoE, equipo no PoE más divisor	Tanto los dispositivos PoE como los que no son PoE necesitan agregar un divisor
interferencia electromagnetica	débil	débil	fuerte desde la distancia
problemas comunes	no	1. El cable de red de cuatro núcleos no puede suministrar energía y el proyecto debe volver a cablearse. 2. El núcleo 4578 del cable de red de ocho núcleos es de mala calidad y la impedancia es demasiado grande para suministrar energía a larga distancia.	1. Debe combinarse con un divisor, uno a uno, y la construcción es complicada 2. La instalación de ingeniería es fácil de superar el amplio rango de voltaje de IPC, y es fácil quemar la cámara. 3. El núcleo 4578 del cable de red de ocho núcleos es de mala calidad y la impedancia es demasiado grande para suministrar energía a una larga distancia.
costo del equipo	moderada	moderada	relativamente bajo

¿Cómo elegir un conmutador de fibra?

En el monitoreo de puntos de larga distancia, a menudo se utilizan transceptores de fibra óptica y conmutadores de fibra óptica. El siguiente ejemplo incluye un equipo de red de conmutación de fibra óptica más completo, como transceptores, conmutadores, módulos, etc.

Equipo de red de conmutación de fibra óptica.

Los conmutadores ópticos, los transceptores ópticos y los módulos ópticos se pueden utilizar entre sí. Es necesario usar en pares y asegurarse de que los extremos AB coincidan entre sí.

El extremo A/B son los dos extremos de la transmisión de fibra óptica. No importa cuáles sean los dos extremos, deben ser A y B para emparejarlos para su uso (el modelo del producto está marcado como el extremo A o el extremo B).

Los extremos A / B deben emparejarse para la transmisión de fibra

Las longitudes de onda de trabajo del equipo del extremo A son 1310nm (RX) y 1550nm (TX), que deben usarse con los transceptores ópticos del extremo B (RX1550nm, TX1310nm). Finalmente, también se deben considerar factores como la velocidad del puerto, el tipo de fibra, la fibra dual o la fibra única.