安防自模擬轉(zhuǎn)IP之后，網(wǎng)絡(luò)在安防的應(yīng)用越來越重要，也越來越復(fù)雜。無論是安防廠商、集成商還是最終用戶，對交換機如何選型及視頻卡頓的原因存在不少誤解。市面上流傳的很多所謂選型經(jīng)驗和文檔，其實都是滿滿的坑，所以，今天我把這些常識性錯誤簡單總結(jié)一下。
一、安防網(wǎng)絡(luò)交換機選型三大誤區(qū)
誤區(qū)1：盲目根據(jù)交換容量計算攝像機帶機數(shù)量
這種算法，就是把交換機的交換容量簡單除以攝像頭的碼流，然后計算出帶機數(shù)量。
如果根據(jù)這個理論，一臺24口全千兆非網(wǎng)管交換機每個端口速率都是1000Mbps，下連端口只要合計接入不超過250路4M碼流的攝像機就沒有問題，那整臺交換機就可以帶幾千路?
估且按所謂的實際性能一般只有理論值的 60~70%，那每個下連端口也可以合計接入不超過150路就沒有問題，整機怎么著也可以帶1000多路?
可實際情況是這樣嗎?
照這個邏輯，千兆傻瓜機和網(wǎng)管機帶機能力也沒啥區(qū)別了。當我們按照這個理論去分析視頻卡頓的網(wǎng)絡(luò)原因，會分析到你懷疑人生。
最后發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點的帶寬設(shè)計完全沒有問題，流量根本不存在瓶頸，交換機運行狀態(tài)看起來很正常的，可視頻就是卡卡卡，馬賽克花花花，怎么解釋?
誤區(qū)2：交換機的實際性能一般只有理論值的 60~70% ?
很多人，甚至是交換機廠家的售前，會在做安防方案的時候，跟你說，交換機實際轉(zhuǎn)發(fā)性能只有理論值的60%~70%，所以，計算待機數(shù)量要留余量。
24口全千兆交換芯片，交換容量必須≥48Gbps【24(24個端口)X1G(1000M)X2(全雙工)=48G】，否則就達不到線速轉(zhuǎn)發(fā)，我想沒有哪一家芯片設(shè)計公司會犯這種低級的常識性錯誤，也沒有哪一家正規(guī)交換機廠商會把一款達不到線速轉(zhuǎn)發(fā)性能的交換機推向市場(機箱式交換機線卡存在阻塞比另當別論)。
如果你真遇到過交換機的交換容量達不到理論值，只有60~70%的性能，那恭喜你，你成功購買了一臺次品，這種次品正規(guī)廠商想做都做不到，因為只有研發(fā)設(shè)計或者生產(chǎn)制程有缺陷，并且沒有經(jīng)過專業(yè)測試就直接市場銷售的才有可能出現(xiàn)這種產(chǎn)品。同理，包轉(zhuǎn)發(fā)率也是如此。
誤區(qū)3：根據(jù)經(jīng)驗進行交換機選型
目前各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商在涉足安防網(wǎng)絡(luò)項目時，除了按端口規(guī)格選型，按交換容量選型，還有最重要的一個手段，就是根據(jù)以往的項目經(jīng)驗選型。
可是我們常常遇到這樣的情況，同一款交換機在不同項目中，并且這些項目網(wǎng)絡(luò)規(guī)模差不多，攝像機數(shù)量及碼流也差不多，組網(wǎng)方案也是一樣的。
A項目是好的，B項目也是好的，可是C項目就會出現(xiàn)卡頓，WHY?
立馬聯(lián)系廠家換一臺，一換就好了，嗯，看來真是運氣不好。可是過段時間又出現(xiàn)卡頓了，WHY?
不斷的換設(shè)備，重啟設(shè)備，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。反復(fù)折騰，也許好了，也許還是會隨機卡頓，搞的筋疲力盡，最終也無法定論，甚至一線網(wǎng)絡(luò)品牌廠家也給不出一個準確原因。
二、視頻卡頓的原因
首先，我們先來簡單的剖析一下視頻流傳輸?shù)幕A(chǔ)原理：
視頻流是由I幀和P幀組成，其中I幀為超大幀，在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程，I幀的任何一個報文的丟失，就會導(dǎo)致視頻無法成像，同時，由于視頻的實時性要求，一般采用UDP的傳輸機制，即丟包不重傳，所以，基本上網(wǎng)絡(luò)只要出現(xiàn)丟包，就會卡頓。
其次，再來簡單介紹一下交換機的交換原理：
當某個100M端口向另一個100M端口傳輸1M的數(shù)據(jù)流時，是以100M的速率傳輸了1/100秒。如果這1/100秒時有另外一個100M端口也向同一個100M端口傳輸1M的數(shù)據(jù)流，雖然兩個端口加起來數(shù)據(jù)流只有2M，遠沒有達到100M的帶寬瓶頸，但也會擁塞。
同理，1000M端口在同一時間點只能接受一個1000M端口傳輸數(shù)據(jù)，但可以同一時間點接受10個100M端口傳輸數(shù)據(jù)，但超過10個，也會擁塞。
所以，流量(帶寬)與速率是二個概念，不能混為一談。無論傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流有多大，傳輸?shù)乃俾识际?00M或1000M，只是不同數(shù)據(jù)流大小傳輸所需的時間長短不同罷了。當速率相同的情況下，兩個及以上的端口在同一時間點向同一端口傳輸時，就會擁塞。此時緩存如果能夠存放下?lián)砣臄?shù)據(jù)流，就不會丟包，如果緩存存放不下，就會丟包。
通過以上兩點的簡單分析，我們可以明白，當交換機傳輸經(jīng)過的視頻流路數(shù)越多，瞬間并發(fā)的可能性就越大，那么擁塞的概率就越高，這也是為什么匯聚層或核心層更容易擁塞的原因，尤其是核心層，傳輸經(jīng)過的視頻流路數(shù)是最多的，整個網(wǎng)絡(luò)幾百路上千路都要經(jīng)過核心交換機進行傳輸。
這里要再次重點強調(diào)，安防網(wǎng)絡(luò)中，卡頓丟包多數(shù)是因為這種擁塞而導(dǎo)致的，而不是轉(zhuǎn)發(fā)性能導(dǎo)致的，這是兩個完全不同的概念。
備注：很多客戶會將延時和卡頓混淆，延時指的是圖像數(shù)據(jù)從前端的網(wǎng)絡(luò)攝像機采集后到用戶端的監(jiān)視設(shè)備觀看到圖像的時間差。攝像機采集后的圖像通過壓縮編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、解碼輸出顯示等處理，這些過程雖然很短暫，但我們?nèi)匀豢梢愿杏X顯示的圖像有滯后，這個滯后就是圖像延時。但延時只要不超過1S，是很難直觀感覺到，并且多數(shù)場景也不影響應(yīng)用。除非是一些特定的工業(yè)領(lǐng)域，需要依據(jù)視頻的分析做出毫秒級的處理的，那延時就比較關(guān)鍵了。延時并不會產(chǎn)生圖像丟失，也不會丟包。而卡頓則會造成圖像丟失，是因丟包引起的。
除了擁塞丟包外，還有一種原因就是因為布線工程的質(zhì)量引起的，比如線路老化，水晶頭氧化，水晶頭沒有做好等，這些情況都會導(dǎo)致類似于FCS錯誤幀而引起丟包。嚴格意義上，這跟交換機沒有關(guān)系，在此就不細說。
三、安防交換機怎么選型
1、根據(jù)攝像機的碼流和數(shù)量做好交換機規(guī)格選型，并設(shè)計好組網(wǎng)方案。
隨著網(wǎng)絡(luò)在安防的普及，從業(yè)人員的技術(shù)能力逐步加強，因規(guī)格選型和組網(wǎng)方案導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)故障會越來越少。如果因為這個原因?qū)е聨捚款i，確實太低級了。某網(wǎng)絡(luò)共有XX臺X碼流的攝像機，接入層該選多少臺什么樣端口規(guī)格(端口數(shù)量和端口速率)的交換機，匯聚層該選多少臺什么樣端口規(guī)格的交換機，核心層該怎么選，這類簡單的知識我就不在這里浪費筆墨去寫了，網(wǎng)上很多。
同時，為了應(yīng)對突發(fā)流量，在選型和設(shè)計方案時，交換機端口的帶寬使用率建議不要超過70%，最好控制在60%以內(nèi)。注意：并不是因為實際性能只有理論值的 60~70%，而是為了預(yù)防突發(fā)流量，不建議使用率過高。轉(zhuǎn)發(fā)性能是第一步要保證的，然后再去考慮避免擁塞。
2、盡可能選用緩存大的網(wǎng)管型交換機。
緩存是可以減少擁塞導(dǎo)致的丟包，理論上，如果緩存足夠大，丟包為零，視頻也不會因網(wǎng)絡(luò)原因卡頓。好了，那該怎么計算XX路XX碼流的攝像機該用多大緩存的交換機?理論上是可以計算的，但實際上你計算完了之后，發(fā)現(xiàn)地球上目前還沒有能滿足這個緩存需求的交換機。
擁塞是有概率性的，不可能每個端口都會同時擁塞，所以芯片公司不會這樣去設(shè)計緩存，因為緩存的成本太高。正常情況下，越高端的交換機，業(yè)務(wù)特性越豐富的交換機緩存越大。這也就是為什么當我們選擇網(wǎng)管型，或者三層交換機，丟包卡頓的概率會低一些。同樣24口千兆交換機，非網(wǎng)管的緩存可能只有幾百K，而三層交換機緩存可能有幾十M。
所以，當預(yù)算足夠，成本可以接受的時候，盡可能選擇緩存大的網(wǎng)管型交換機，因為這是芯片公司設(shè)計芯片時的規(guī)律。普及一個小知識，同樣24口千兆非網(wǎng)管芯片與24口千兆三層芯片，交換容量是一樣的，不一樣的是各種表項容量，緩存大小，業(yè)務(wù)特性(功能)等。對于設(shè)備廠商來說，研發(fā)交換機時，只能盡可能選擇緩存大的芯片，并不能更改緩存的大小，這是芯片的硬件特性。
可是，無論交換機怎么選型和組網(wǎng)設(shè)計，目前沒有任何一家廠商敢保證他的產(chǎn)品和方案在任何安防項目中永遠都不會出現(xiàn)卡頓，包括我們所熟知的華為華三也不敢保證。因為攝像機碼流的傳輸是動態(tài)的，擁塞的可能性隨時存在，而交換機的緩存大小又不可能完全解決所有攝像機擁塞的需要。
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