Guia de seleção de switch Gigabit/Cem Gigabit/Core/PoE/Fibra

O switch é o equipamento principal para monitorar a transmissão da rede. Há muitos parâmetros técnicos críticos a serem considerados ao selecionar switches. O hardware inclui portas de taxa de 100 megabit/gigabit/10 gigabit, porta elétrica/óptica/PoE, número da porta, profundidade da tabela de endereços MAC, atraso de encaminhamento, tamanho do cache, VLAN, isolamento, etc. seleção, o que afeta seriamente a entrega e a experiência dos projetos.

A seguir estão os aspectos que precisam ser considerados ao selecionar um switch:

Escolha Gigabit ou 100M?

Na rede do sistema de vigilância por vídeo, uma grande quantidade de dados de vídeo contínuos precisa ser transmitida, o que exige que o switch tenha a capacidade de encaminhar dados de forma estável. Quanto mais câmeras conectadas a um switch, maior a quantidade de dados que flui através do switch. Podemos pensar no fluxo de código como o fluxo de água, e os interruptores são as junções de conservação de água, uma a uma. Uma vez que o fluxo de água excede a carga, a barragem romperá. Da mesma forma, suponha que a quantidade de dados encaminhados pela câmera sob o switch exceda a capacidade de encaminhamento de uma porta específica. Nesse caso, também fará com que a porta descarte uma grande quantidade de dados e cause problemas.

Por exemplo, um volume de dados de encaminhamento de switch de 100M excedendo 100M causará uma grande perda de pacotes, resultando em uma tela e um bloco borrados.

A sobrecarga do volume de dados encaminhados causa perda de pacotes

Então, quantas câmeras você precisa para escolher switches gigabit?

Podemos escolher de acordo com o tamanho do volume de dados de encaminhamento da porta uplink da câmera: se o volume de dados de encaminhamento da porta uplink for maior que 70M, selecione a porta gigabit, ou seja, selecione o switch gigabit ou o switch uplink gigabit.

Um padrão para escolher switches gigabit

Aqui está um método rápido de cálculo e seleção:

Valor da largura de banda = (sub-stream + stream principal) * número de canais * 1.2

① Valor da largura de banda＞ 70M, use um switch gigabit

② Valor da largura de banda ＜ 70M, use switch de 100 megabytes

Por exemplo, se houver um switch com 20 câmeras H.264 200W (4 + 1M) conectadas, a taxa de encaminhamento da porta uplink será (4 + 1) * 20 * 1.2 = 120M > 70M, o que requer um switch gigabit . Em alguns cenários, se a estrutura do sistema não puder ser otimizada e o fluxo não puder ser balanceado, ele precisará ser equipado com um switch gigabit ou um switch uplink gigabit.

Pergunta 1: por que multiplicar por 1.2?

De acordo com o princípio da comunicação em rede, o encapsulamento de pacotes de dados também segue o protocolo TCP/IP. A parte de dados precisa ser marcada com o campo de cabeçalho de cada camada de protocolo para transmitir sem problemas, de modo que o cabeçalho também ocupe uma proporção de sobrecarga.

A taxa de bits de 4M da câmera ou taxa de bits de 2M que mencionamos muito se refere ao tamanho da parte dos dados. De acordo com a taxa de comunicação de dados, a sobrecarga do cabeçalho representa cerca de 20%, portanto, a fórmula deve ser multiplicada por 1.2.

O cabeçalho de dados é responsável por cerca de 20% da sobrecarga

 

Pergunta 2: Por que it 70M não 100M?

O fluxo de dados de vídeo é composto de muitos quadros, fluxo de dados aparentemente suave e, na verdade, muitos dados instantâneos ocorrerão. Esta situação exige que o buffer do switch e retifique a flutuação dos dados.

O switch realiza storage-forward-storage-forward nesses dados, portanto, é recomendável ter uma certa reserva. Ao projetar uma rede de comutação, 30% a 40% da reserva pode ser reservada. Para uma porta de 100M, recomenda-se que o tráfego de encaminhamento não exceda 70M.

As câmeras comumente usadas em engenharia incluem principalmente duas taxas de bits: H.264 e H.265.

Número de IPCs	taxa de código	Largura de banda total	Interruptor
4	H.264	24M	100M
	H.265	12M	100M
8	H.264	48M	100M
	H.265	24M	100M
12	H.264	72M	Comutador de uplink Gigabit
	H.265	36M	100M
16	H.264	96M	Uplink Gigabit ou switch Gigabit completo
	H.265	48M	100M
25	H.264	150M	Uplink Gigabit ou switch Gigabit completo
	H.265	75M	Comutador de uplink Gigabit
32	H.264	192M	Uplink Gigabit ou switch Gigabit completo
	H.265	96M	Uplink Gigabit ou switch Gigabit completo

Usamos câmeras H.264 de 200 W (os fluxos principal e secundário são calculados como 4+1M), por exemplo, para ilustrar o cálculo da largura de banda e a seleção do switch em redes seriais comuns:

Cálculo de largura de banda e seleção de switch em redes em série comuns

A estrutura de rede em forma de estrela é a seguinte:

A estrutura de rede em forma de estrela

Como escolher um switch de núcleo?

As redes de monitoramento de grande e médio porte geralmente são projetadas de acordo com a estrutura de acesso-agregação-núcleo. O switch central é o centro de encaminhamento de dados de toda a rede e transporta uma grande quantidade de fluxo de dados. Portanto, é necessário garantir que não haja gargalos no encaminhamento de cada porta do switch core.

Projeto Estrutural da Rede de Monitoramento

Algumas pessoas têm alguns mal-entendidos sobre a escolha dos switches principais. Por exemplo, digamos que existem 200 e 500 câmeras, se calculado como 500*5M=2500M, o resultado é muito maior que a taxa de encaminhamento das portas gigabit. Esse tipo de projeto deve usar switches 10G?

Não necessariamente. Na verdade, em uma típica rede de monitoramento em grande escala, o tráfego não será concentrado em uma porta, mas será distribuído em várias portas e encaminhado por várias portas gigabit.

O tráfego é encaminhado por várias portas gigabit

Pode-se ver que cada porta na figura não excede 1000M, e Transmissão bidirecional de 1000M pode ser alcançado entre quaisquer duas portas gigabit de um switch gigabit completo. A taxa de transferência total (carga total) é geralmente menor ou igual à largura de banda do backplane do switch.

Portanto, é recomendável selecionar um switch de núcleo de acordo com o número de IPCs:

①100~200 unidades de IPCs, switches gerenciáveis ​​Gigabit são recomendados;

②200~500 unidades de IPCs, switches gerenciados de camada 3 são recomendados.

Atualmente, os switches full-gigabit gerenciados de camada 2/3 são adequados para o switch central da rede de monitoramento, realizando trocas de dados de grande capacidade e construindo várias redes.

③ Para redes de monitoramento grandes ou super grandes (300~1000), é necessário usar um switch de camada 3 para dividir o segmento de rede.

A seguir está uma lista de soluções de rede para 100, 300 e 500 pontos.

• Esquema de rede de 100 IPCs

Existem cerca de 100 pontos, e o design se concentra no núcleo de encaminhamento sem bloqueio.

Esquema de rede de 100 IPCs

• Esquema de rede de 300 IPC

Com cerca de 300 pontos, o design se concentra em vários segmentos de rede e encaminhamento suave.

Esquema de rede de 300 IPC

• Soluções de rede de 500 IPCs

É necessário um design redundante, muito adequado para parques de grande porte, como governo e empresas.

Esquema de rede de 500 IPC

Como escolher um switch PoE?

PoE é uma tecnologia para fornecimento de energia e transmissão de dados através de um cabo de rede. Um cabo de rede pode ser conectado a um ponto de câmera PoE sem fiação de energia adicional.

Fonte de alimentação tradicional vs fonte de alimentação PoE

O que deve ser considerado ao escolher um switch PoE?

• Single-potência do porto

É necessário considerar se a potência de uma única porta pode atender a potência máxima de qualquer IPC conectado ao switch, ou seja, selecionar as especificações do switch de acordo com a potência máxima do IPC.

A energia PoE IPC comum não excederá 10 W, portanto, o switch só precisa suportar 802.3af. No entanto, o requisito de energia de alguns domes de alta velocidade é de cerca de 20W, ou a potência de alguns APs de acesso sem fio será maior, então o switch precisa suportar 802.3at.

A seguir estão a potência de saída das duas tecnologias:

Formato	IEEE 802.3af	IEEE 802.3af
corrente máxima	350mA	600mA
Tensão de saída PSE	44 ~ 57 V DC	50 ~ 57V DC
Potência de saída PSE	<= 15.4W	<= 30W
Tensão de entrada PD	36 ~ 57 V DC	42.5 ~ 57V DC
Potência máxima PD	12.95W	25.5W

• A fonte de alimentação máxima de toda a máquina

Confirme se a potência máxima da fonte de alimentação de toda a máquina atende aos requisitos e a potência de todos os IPCs precisa ser levada em consideração ao projetar. A potência máxima de saída do switch precisa ser maior que a soma da potência de todos os IPCs.

• Tipo de psuprimento de energia

Não há necessidade de considerar esse fator ao usar um cabo de rede de oito núcleos para transmissão. Se for um cabo de rede de quatro núcleos, precisamos confirmar se o switch suporta uma fonte de alimentação Classe A.

Podemos escolher com base nas vantagens e custos de vários PoEs:

Padrão	PoE padrão Classe A	PoE padrão Classe B	PoE não padrão
Requisitos de cabo de rede	Quatro núcleos	Oito núcleos	Oito núcleos
estabilidade	estável	estável	instável
Equipamentos elétricos	Equipamento PoE, equipamento não PoE mais divisor	Equipamento PoE, equipamento não PoE mais divisor	Dispositivos PoE e dispositivos não PoE precisam adicionar um divisor
interferência eletromagnética	fraco	fraco	forte à distância
problemas comuns	não	1. O cabo de rede de quatro núcleos não pode fornecer energia e o projeto precisa ser reconectado. 2. O núcleo 4578 do cabo de rede de oito núcleos é de baixa qualidade e a impedância é muito grande para fornecer energia a uma longa distância.	1. Deve ser combinado com um divisor, um para um, e a construção é complicada 2. A instalação de engenharia é fácil de exceder a ampla faixa de tensão IPC, e é fácil queimar a câmera. 3. O núcleo 4578 do cabo de rede de oito núcleos é de baixa qualidade e a impedância é muito grande para fornecer energia a uma longa distância.
custo do equipamento	moderada	moderada	relativamente baixo

Como escolher um switch de fibra?

No monitoramento de pontos de longa distância, são frequentemente utilizados transceptores de fibra ótica e comutadores de fibra ótica. O exemplo a seguir inclui um equipamento de rede de comutação de fibra óptica mais abrangente, como transceptores, switches, módulos e assim por diante.

Equipamento de rede de comutação de fibra óptica

Comutadores ópticos, transceptores ópticos e módulos ópticos podem ser usados ​​entre si. É necessário usar em pares e certificar-se de que as extremidades AB coincidem entre si.

A extremidade A/B são as duas extremidades da transmissão de fibra óptica. Não importa quais sejam as duas extremidades, elas devem ser A e B para serem emparelhadas para uso (o modelo do produto é marcado como extremidade A ou extremidade B).

As extremidades A/B precisam ser emparelhadas para transmissão de fibra

Os comprimentos de onda de trabalho do equipamento A-end são 1310nm (RX) e 1550nm (TX), que devem ser usados ​​com os transceptores ópticos B-end (RX1550nm, TX1310nm). Finalmente, fatores como velocidade da porta, tipo de fibra, fibra dupla ou fibra única também precisam ser considerados.