交换机选型计算(15页).doc

-弱电工程各种类型交换机选型方法交换机是监控网络传输的核心设备。交换机的选型，有很多的重要技术参数需要考虑，硬件上包括百兆/千兆/万兆速率的端口、电口/光口/PoE口、端口数量、MAC地址表深度、转发延迟、缓存大小、VLAN、隔离等等。很多项目就是因为交换机选择当，出现各种各样的问题，严重影响项目的交付与体验。一、千兆和百兆交换机的区别 视频监控系统的网络中，需要传输大量、持续的视频数据，这就要求交换机具有稳定转发数据的能力。交换机接入的摄像头数量越多，流经该交换机的数据量就会越大。我们可以码流想象成水流，交换机就是一个个的水利枢纽，一旦流转的水流超出负荷，大坝就会溃堤。同理，如果交换机下的摄像头转发的数据量超出某个端口的转发能力，也同样会造成这个端口丢弃大量的数据，出现问题。比如百兆的交换机转发超出100M的数据量，就会造成大量丢包，导致花屏卡顿现象。那么，到底接入多少个摄像头就需要选择千兆交换机呢？有一个标准，看摄像头上联端口转发数据量的大小：如果上联端口转发数据量大于70M，就选择千兆端口，即选择千兆交换机或千兆上联交换机。这里有一个快速计算和选择的方法：带宽值=（子码流+主码流）*通道数*1.2带宽值70M，用千兆带宽值70M，用百兆举个例子来说明：有台交换机，接入了20台H.264 200W的摄像机（4+1M），那么按此计算，上联端口的转发速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，这种情况就要用千兆交换机。某些场景里，交换机只有一个端口需要是千兆，但如果不能优化系统结构，平衡流量，那么就需要配千兆交换机或者千兆上联交换机。问题来了1：码流计算过程是很清楚，但是为什么要乘以1.2呢？因为根据网络通讯原理，数据包的封装也是遵循TCP/IP协议的，数据部分需要打上各个协议层的头部字段才能顺利传输，所以头部也会占用一定比例的开销。我们经常说的摄像机4M码率、2M码率等，指的其实都是数据部分的大小。根据数据通信比例，头部开销约占20%，所以公式里要乘以1.2。数据头部约占20%的开销问题来了2：为什么是70M不是100M呢？主要是为了考虑突发流量。视频数据流是由很多的帧组成的，看似平缓的数据流，实际会发生很多瞬间突发数据，这种情况就需要交换机对数据的波动能够进行缓冲和整流处理。交换机对这些数据进行存储-转发-存储-转发，所以建议有一定的预留，设计交换网络时能有30%40%的预留，一个100M的端口，建议转发流量不超出70M。工程上常用的摄像机主要有H.264和H.265两种码率，根据这个码率大小计算：我们以H.264 200W摄像机（主子码流按4+1M计算），常见的串联型网络中的带宽计算和交换机选型：星型的网络结构如下：二、怎么选择核心交换机？大中型的监控网络，通常会按照接入-汇聚-核心三层结构设计。核心交换机是整个网络的数据转发中心，承载着大量的数据流，所以必须保证核心交换机的各个端口转发没有瓶颈。有些人对于核心交换机的选择有一些误区，比如有 200、500 个摄像头，如果按照 500*5M=2500M 的方式计算，结果远远大于千兆端口的转发速率，这种项目一定要用万兆交换机吗？也不一定，实际上，典型的大型监控网络，流量不会集中于一个端口，一定会分布在多个端口，由多个千兆端口进行转发。如下图：可以看出图中每个端口均没有超出 1000M，而全千兆交换机的任何两个千兆端口之间就可以实现 1000M 的双向传输，总的吞吐量（满载）一般小于或等于交换机的背板带宽。所以在选择核心交换机的时候，根据IPC数量，建议如下：100200台，推荐千兆管理型交换机200500台，推荐三层管理型交换机目前二/三层管理型全千兆交换机，均适合作为监控网络的核心交换，承担大容量数据交换。组建各样的网络。对于大型或超大型（3001000）的监控网络，需要使用三层交换机划分网段，建议使用三层交换机。下面给大家100、300、500个点位的组网方案。100台IPC的组网方案100个左右点位，设计重点在无阻塞转发核心。300台IPC的组网方案300个左右点位，设计重点多网段、流畅转发。500台IPC的组网方案500个点位的规模，需要进行冗余设计，非常适合在政企等大型园区。三、如何选择PoE交换机？PoE是通过网线进行供电和数据传输的一种技术，只需要一条网线就可以接入一个PoE摄像机点位，不需要额外的电源布线。在选择PoE交换机的时候，有哪些需要考虑的地方？01单端口功率单端口功率是否可以满足交换机下挂接的任意一款IPC的最高功率，也就是根据IPC的最大功率选择交换机的规格。普通PoE IPC功率不会超过10W，所以交换机只需要支持802.3af即可。但部分高速球机的功率需求约20W，或者部分无线接入AP的功率会更高，那么则需要交换机支持802.3at。下面是两种技术对应的输出功率：02整机最大供电功率确认整机最大供电功率满足要求，设计时需要将所有IPC的功率都考虑在内。交换机的最大输出供电功率需要大于所有IPC的功率之和。03供电类型使用八芯网线进行传输，不需要考虑。如果是四芯网线，则需要确认交换机是否支持A类供电。选择的时候，可以结合各类PoE的优势和成本考虑进行选择：04怎么选光纤交换机？在远距离点位的监控中，经常会用到光纤收发器、光纤交换机。下面的例子里，就包含了比较全面的光纤交换网络设备，如收发器、交换机、模块等。光交换机、光纤收发器、光模块是可以相互搭配着使用的。在选择的时候，要注意成对使用，务必保证 A-B 端匹配。A/B 端就是光纤传输的两端，无论两端选择的是交换机、光模块还是光纤收发器，两端必须分别是 A、B 才能配对使用（在产品型号上有标明是A端或B端）。A 端设备的工作波长是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必须要搭配B 端光纤收发器（RX1550nm、TX1310nm）使用。最后，也同样需要考虑端口速率、光纤类型、双纤or单纤这些事项。-第 15 页-