1000路大型監控系統該如何設計？

經(jīng)常有朋友提到，大型監控項目該如何來(lái)設計？比如1000路監控該如何規劃呢？本期我們主要從硬件配置的角度來(lái)探討，如何實(shí)現1000路視頻監控應用。

圖1 1000路綜合監控系統拓撲圖

1000路的視頻監控系統已經(jīng)算是中大型項目了，要實(shí)現1000路監控應用，主要解決四個(gè)問(wèn)題：

1、用什么攝像機？

2、如何選擇交換機？如何組網(wǎng)？

3、如何合理安排存儲？

4、1000路監控如何顯示？

下面我們來(lái)逐一分析。

一、用什么攝像機

1000路監控項目中，用到的攝像機一般不止一種，根據應用環(huán)境會(huì )選擇不同形態(tài)和功能的攝像機。

圖2 槍式攝像機

1、槍式攝像機：吊裝、壁裝均可，室外安裝一般要加配防護罩。一般安裝在通道內，廠(chǎng)房或者停車(chē)場(chǎng)等室外區域。主要應用于沒(méi)有燈光或照度低的地下庫、倉庫、監控城市道路、小區室外環(huán)境等。

2、球型攝像機：實(shí)際上就是“一體化機芯（變焦鏡頭+攝像機）+護罩+云臺+云臺協(xié)議解碼器”，一般使用在室外或者室內面積比較大、范圍比較廣的場(chǎng)合。

3、半球形攝像機：安裝方式是吸頂安裝。大多用于室內小范圍的監控場(chǎng)合，沒(méi)有燈光或者燈光較暗的半公共區、酒店走廊、醫院、小區、電梯、室內大廳等場(chǎng)所。

4、紅外一體機：一種具備紅外夜視探頭的監控攝像機，可以廣泛應用于日夜及大范圍監控環(huán)境，如：小區、超市、廣場(chǎng)、銀行、工廠(chǎng)、軍營(yíng)學(xué)校等場(chǎng)所。

實(shí)際項目中，可根據應用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的攝像機。另外，攝像機有不同分辨率，對應碼率也不一樣，在實(shí)際選型的時(shí)候也需要注意，具體參照表1。

表1 常見(jiàn)攝像機分辨率、碼率關(guān)系對照參考表

二、如何選擇交換機組網(wǎng)？

1000路的監控項目，其重點(diǎn)就是交換機的選擇了，這里我們選用三層網(wǎng)絡(luò )結構，網(wǎng)絡(luò )結構為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網(wǎng)絡(luò )架構，三層架構網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)規模更大，傳輸距離更遠，網(wǎng)絡(luò )可拓展性更強。拓撲圖如下：

圖3 1000路視頻傳輸系統拓撲圖

那么各層交換機如何選擇呢？1000路的大型監控系統，如果交換機分配不合理，時(shí)常會(huì )出現卡頓或掉線(xiàn)，甚至造成系統癱瘓。所以合理的選擇和分配接入層、匯聚層、核心層交換機至關(guān)重要。

1、如何選擇接入層交換機？

接入層是前端采集設備與傳輸系統的接口，交換機需易于使用和安裝，同時(shí)兼具安全性，確保入口數據的安全。當然在設計上，主張使用性?xún)r(jià)比高的設備。接入層交換機選型設計注意要點(diǎn)如下：

l 單個(gè)攝像機碼流一般是按4Mbps計算，峰值是6-8M，選型的時(shí)候需要考慮到峰值。

l 傳輸帶寬利用率在60%左右，100M的也就60M左右。

l 綜上兩點(diǎn)，一個(gè)百兆交換機一般可以帶8路攝像機，8路以上攝像機需采用千兆上聯(lián)交換機。

l 根據前端的布局方式集中或者分散，可能會(huì )采用8到24不同口數的交換機。根據安裝環(huán)境的不同，還可能會(huì )用到工業(yè)級交換機。

優(yōu)特普安防專(zhuān)用接入交換機針對安防應用特點(diǎn)，選用4M大緩存芯片，百+兩千兆上聯(lián)設計，全系列產(chǎn)品具有6KV電源和端口防雷防護設計及寬溫設計特點(diǎn)，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量和監控圖像質(zhì)量。

圖4 優(yōu)特普安防專(zhuān)用接入交換機SF18P-LM

2、匯聚層交換機的選擇

匯聚層承上啟下，壓力較大。與接入層交換機比較，需要更高的性能，更多的接口和更高的交換速率。匯聚層交換機選型設計注意點(diǎn)：

交換機帶寬：如果1000路攝像機，匯聚層有8臺交換機的話(huà)，則每臺需要同時(shí)處理125只攝像機的4M碼流（125* 4M=500M），也就意味著(zhù)匯聚層交換機需要支持同時(shí)轉發(fā)500M以上的交換容量?？紤]到前端交換機接入設備的不同，有百兆、千兆、電口或者光口，宜選擇千兆光電混合的交換機。

背板帶寬：每臺匯聚層交換機至少會(huì )接入5臺千兆交換機，為了保證帶寬充足，則交換機背板帶寬要求為：(5*1000M*2)/1000=10Gbps的背板帶寬。

包轉發(fā)率：一個(gè)1000M口交換機的包轉發(fā)率為1.488Mpps/s，匯聚層的交換機交換速率為：5**1.488Mpps/s=7.44Mpps。

根據以上條件得出：當有1000路攝像機接入網(wǎng)絡(luò )時(shí)，匯聚層需要滿(mǎn)足背板帶寬不少于10Gbps，包轉發(fā)率大于7.44Mpps。

優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機UTP7524GE-16GF8GT是應用于安防網(wǎng)絡(luò )監控工程系統網(wǎng)絡(luò )匯聚層的光電混合網(wǎng)管型全千兆以太網(wǎng)交換機。該產(chǎn)品提供可替換的16個(gè)全千兆光口和8個(gè)千兆電口，上聯(lián)2光2電全千兆端口，交換容量為56Gbps，包轉發(fā)率為42Mpps,可以滿(mǎn)足匯聚層交換機的需求。

優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機

3、核心層交換機的選擇

核心交換機主要承擔數據轉發(fā)和網(wǎng)絡(luò )架構設置功能，對交換能力、網(wǎng)路管理功能、穩定性要求也更高。另外，因為存儲設備是在核心層上，需要考慮交換機的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉發(fā)能力。所以要滿(mǎn)足以下條件：

帶寬：1000路監控的帶寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps，核心交換機建議選擇高帶寬的千兆或萬(wàn)兆交換機，上聯(lián)端口為萬(wàn)兆，才能使數據通暢。

背板帶寬：核心交換機至少會(huì )有8個(gè)來(lái)自匯聚層的千兆接口、2個(gè)上聯(lián)的萬(wàn)兆端口，以及4個(gè)可能接入其它的千兆端口，所以一共有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬(wàn)兆口，為了保證帶寬充足，則交換機背板帶寬要求為：

（12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps 的背板帶寬。

包轉發(fā)率：一個(gè)千兆口的包轉發(fā)率為1.488Mpps/s，一個(gè)萬(wàn)兆口的包轉發(fā)率為14.88Mpps/s，為了保證能夠線(xiàn)速轉發(fā)，則至少會(huì )有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬(wàn)兆口，則核心交換機交換速率為：

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

根據以上條件得出：當有1000路攝像機接入網(wǎng)絡(luò )時(shí)，核心層交換機至少需要滿(mǎn)足背板帶寬不少于64Gbps，包轉發(fā)率大于47.56Mpps。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬(wàn)兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機，背板帶寬高達352G，包轉發(fā)率達132.Mpps，能很好地滿(mǎn)足1000路視頻的傳輸組網(wǎng)要求。

圖6 優(yōu)特普UTP7748GE-L3三層核心交換機

除此之外，核心交換機還需要考慮系統的可擴展性、插槽數量、模塊類(lèi)型、模塊冗余、路由冗余等，才能保證1000路監控的數據高速交換。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬(wàn)兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機具備的以下特點(diǎn)比較符合系統的要求。

1) 4萬(wàn)兆上聯(lián)，高速轉發(fā)

UTP7748GE-L3提供48個(gè)千兆下行端口和2個(gè)萬(wàn)兆上行鏈路以及2個(gè)萬(wàn)兆堆疊端口，背板帶寬高達352G，最多支持6臺設備堆疊，堆疊系統交換容量最高可達2112Gbps。

2) 6KV防雷，冗余雙電源，安全可靠

所有端口和電源支持6KV防雷防護，設備支持雙AC冗余電源輸入，保證設備的長(cháng)時(shí)間不斷電穩定工作。

3) 強大業(yè)務(wù)處理能力，IPV6/4雙協(xié)議棧

完善的IPV6/4雙協(xié)議棧、IGMP V2/V3組播協(xié)議，支持MLD Snooping、IGMP Snooping，滿(mǎn)足多終端IPV6物聯(lián)網(wǎng)設備和IPV4高清視頻監控混合接入的交換需求。

三、1000路監控存儲設計：IP-SAN

要解決1000路監控系統的存儲，光靠NVR和硬盤(pán)是不行的，這里要用到IP SAN存儲。IP SAN是SAN的一種，具備超大容量，可以接上百路視頻，但價(jià)格比較貴，所以我們選擇IP-SAN，也就是磁盤(pán)陣列+硬盤(pán)。

那么，當涉及到1000路全高清IP監控時(shí)，到底有多少數據需要存儲呢？網(wǎng)絡(luò )攝像機每秒可產(chǎn)生約4Mb的30FPS的視頻流。每臺NVR有42路實(shí)時(shí)視頻流，1000路高清視頻流全部傳輸到APT雙控10Gb磁盤(pán)陣列的話(huà)，每秒則產(chǎn)生4Gb的驚人數據量。

一個(gè)碼率為4M的攝像頭一天的存儲量為48G左右。那么1000個(gè)7天的存儲量為：1000個(gè)攝像*48G*7=395136G=328T左右。

以4T硬盤(pán)計算，它在電腦上顯示約3700GB，h.265編碼格式，則可以使用96塊硬盤(pán)，完全夠用。這96塊硬盤(pán)可以每4塊硬盤(pán)組成一個(gè)RAID5，組成24個(gè)RAID組。我們采用16盤(pán)位的網(wǎng)絡(luò )存儲IP SAN磁盤(pán)陣列，6臺可以解決。

大型公共監控系統，除了考慮存儲容量，還要考慮其擴展性、易管理性，所以IP SAN是最為理想的方案。

四、1000路監控顯示設計

1000路監控如何顯示？大型監控項目一般都會(huì )選擇監控顯示墻。監控中心有管理平臺，需要配置綜合監控一體化平臺，要求解碼能力強，功能強大。上墻預覽數量則看具體需求，不需要全部上完，可以做輪巡。

圖7 1000路視頻監控顯示

1000路監控系統還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就是IP地址的分配與設置，在此不做詳細闡述。

五、結語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，1000路視頻監控系統的設計原則是：以系統穩定可靠、拓展性強為前提，要求監控畫(huà)面不卡頓、圖像不中斷，安全不泄密。在規劃和架構網(wǎng)絡(luò )系統時(shí)，要綜合攝像機碼流、網(wǎng)絡(luò )帶寬、傳輸數據量、具體網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，以及用戶(hù)對監控系統的具體要求等因素，合理規劃設計，并選擇合適的監控設備。

有關(guān)優(yōu)特普

優(yōu)特普創(chuàng )立于2005年，專(zhuān)注于安防視頻傳輸技術(shù)研發(fā)14年，擁有200余項技術(shù)專(zhuān)利、軟件著(zhù)作權等知識產(chǎn)權，主要提供安防專(zhuān)用交換機、工業(yè)交換機、PoE交換機等。公司是國家高新技術(shù)企業(yè)、深圳市知名品牌、中國安防知名品牌、安防傳輸領(lǐng)域最具影響力十大品牌、平安城市建設推薦品牌。

產(chǎn)品代理咨詢(xún)請識別下方二維碼加微信，或撥打優(yōu)特普全國客服熱線(xiàn)：400-700-5088