文/劉軍 江蘇恒信和安電子科技有限公司 

　　前言

　　高清監(jiān)控系統(tǒng)的戰(zhàn)場已經(jīng)全面打響，各地區(qū)各領(lǐng)域建設(shè)如火如荼。智能交通、道路監(jiān)控、校園安全、智能社區(qū)、酒店監(jiān)控等應(yīng)用領(lǐng)域不一而足，“非高清不建設(shè)”已是建設(shè)方的共識。雖然踏入高清時代之初，IP、SDI、模擬各種協(xié)議曾經(jīng)交集，監(jiān)控領(lǐng)域的從業(yè)人員曾經(jīng)面臨選擇的迷茫：IP系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待商榷，SDI系統(tǒng)規(guī)?；ㄔO(shè)聯(lián)網(wǎng)遭遇考驗(yàn)，模擬系統(tǒng)的實(shí)用性尚待考證;最讓系統(tǒng)安防集成商產(chǎn)品商糾結(jié)不已的是：選擇意味著放棄，意味著非此即彼，意味著不歸路，意味著重新選擇就是前功盡棄!于是，總有勇敢的先行者走出一條條荊棘的小道，為觀望的后來人踏出堅(jiān)實(shí)的大路作出種種嘗試;漸漸地，迷霧在一次次起航中淡去，建設(shè)方、集成商、產(chǎn)品商逐漸認(rèn)清了自我，或者基于項(xiàng)目建設(shè)的需求，或者在各種權(quán)益的平衡下選擇了自己的陣營。

　　2007年深圳展會上，IP高清初展崢嶸;09年初臺灣展會，SDI高清攝像機(jī)嶄露頭角;彼時，IP攝像機(jī)延遲尚接近1s，SDI實(shí)時效果倍顯優(yōu)勢，尤其對于中國這個大屏在項(xiàng)目中遍地生根的特殊使用國度，其效果尤其奪人眼球;另一方面，對傳統(tǒng)集成商而言，IP是個陌生的領(lǐng)域，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃令人望而生畏。起初，不少傳統(tǒng)安防人是希望SDI系統(tǒng)可與IP系統(tǒng)抗衡的，可是在源源不斷的項(xiàng)目建設(shè)中卻無奈地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是一道無法繞過去的坎。

　　傳統(tǒng)安防人恐怕都有一聲感嘆：IP系統(tǒng)遠(yuǎn)不如模擬系統(tǒng)穩(wěn)定!隨著高清系統(tǒng)裹挾著我們不由自主地向前時我們不禁要問：高清監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，你準(zhǔn)備好了嗎?

　　模擬傳輸與數(shù)字傳輸概念的轉(zhuǎn)換

　　模擬系統(tǒng)的傳輸最常用的就是點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，傳輸和端口都是一一對應(yīng)的，如圖1-1所示，即便出現(xiàn)故障，替換法或逐段物理鏈路檢修很容易解決，即便是級聯(lián)式傳輸，維護(hù)方式也雷同。而IP系統(tǒng)要么死機(jī)重啟IPC，要么重啟收發(fā)器，要么重啟交換機(jī)，還常常會出現(xiàn)大型系統(tǒng)核心交換機(jī)Down掉，你能做的似乎只有不斷地重啟，卻無法解釋也無法根本解決，檢測故障也不如模擬系統(tǒng)簡單清晰。

　　我們首先要從傳統(tǒng)的模擬傳輸一對一轉(zhuǎn)換過來，IP傳輸?shù)暮诵母拍钍墙粨Q，當(dāng)全局網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成型，數(shù)據(jù)包就像個淘氣的孩子，全網(wǎng)內(nèi)每個端口都是他向往的城堡，只有當(dāng)你規(guī)劃好數(shù)據(jù)包(如圖1-2、圖1-3所示)，這個淘氣的孩子才會安心地往返于他應(yīng)屬的活動范圍。IP系統(tǒng)真的不穩(wěn)定嗎?事實(shí)上，隨著壓縮算法的優(yōu)化、物理鏈路的升級、各方的認(rèn)識，IP系統(tǒng)的優(yōu)勢越來越明顯，其實(shí)，并不是IP系統(tǒng)不穩(wěn)定，而是在于IP系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃師們是否真正地理解了IP設(shè)備在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用的特殊性。俗話說，世上沒有廢物，只有放錯了地方的寶物。

　　高清監(jiān)控傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

　　僅僅立足于傳輸設(shè)備本身來理解高清監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸是局限的，只有站在系統(tǒng)的角度掌握高清監(jiān)控的特點(diǎn)和要求才能真正合理地規(guī)劃傳輸系統(tǒng)。

　　1、流量大

　　一般IPC主碼流在4M左右，各IPC廠家參數(shù)不同需要具體分析;另外球機(jī)和槍機(jī)的流量變化也不同，球機(jī)在轉(zhuǎn)動的過程中場景變化大，流量將產(chǎn)生尖銳的上升。

　　2、實(shí)時性

　　監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中常常要求實(shí)時上傳，流量的傳輸是源源不斷的。

　　3、耐高溫

　　前端設(shè)備一般安裝在室外，甚至是密不透風(fēng)的設(shè)備箱內(nèi)，夏季設(shè)備箱溫度常常達(dá)到六七十度甚至更高。

　　.電壓穩(wěn)定性差：同樣是因?yàn)榘惭b在室外，很多安裝在農(nóng)村地區(qū)，這些地區(qū)電壓波動大，常常會在90V到260V跳變;

　　.電磁環(huán)境惡劣：室外電磁環(huán)境復(fù)雜，容易產(chǎn)生電磁干擾;

　　.雷擊概率：夏季雷雨季節(jié)雷擊頻發(fā)。

　　交換機(jī)行業(yè)是一個發(fā)展多年的成熟行業(yè)，Cisco、H3C、華為、中興這些交換機(jī)品牌我們耳熟能詳，但在交換機(jī)進(jìn)入安防行業(yè)使用之前，其主要應(yīng)用在局域網(wǎng)，所連接的設(shè)備對于實(shí)時性要求不高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包流量也是斷斷續(xù)續(xù)的，流量可能僅僅是幾K、幾十K或者幾百K，而恰恰安防監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)流量大，實(shí)時要求高，在選擇上行端口時必須考慮流量因素;安防監(jiān)控的前端設(shè)備一般安裝在室外，甚至安裝在密不透風(fēng)的設(shè)備箱內(nèi)，其耐高溫性能必須斟酌;很多道路周圍電源電壓波動大，電磁環(huán)境也比較惡劣，建議可選用工業(yè)級設(shè)備，一般工業(yè)級設(shè)備EMC設(shè)計(jì)周全，冗余電源設(shè)計(jì)，抗浪涌性能更優(yōu)良，為系統(tǒng)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

　　有必要了解的以太網(wǎng)和交換機(jī)知識

　　選擇交換機(jī)之前，必須了解以太網(wǎng)和交換機(jī)的概念。

　　1、二層交換機(jī)、三層交換機(jī)應(yīng)該如何選擇

　　二層交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，實(shí)現(xiàn)同一網(wǎng)段的主機(jī)間通信。

　　三層交換機(jī)可同時工作在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，具備交換、路由、轉(zhuǎn)發(fā)功能，可完成不同網(wǎng)段之間主機(jī)的通信。

　　2、接入層、匯聚層、核心層交換機(jī)應(yīng)該如何選擇

　　接入層交換機(jī)

　　直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)的部分稱為接入層，接入交換機(jī)一般用于直接連接電腦或其他網(wǎng)絡(luò)終端，在此就是連接IPC。

　　核心層交換機(jī)

　　核心交換機(jī)并不是交換機(jī)的一種類型，而是放在網(wǎng)絡(luò)主干部分的交換機(jī)可稱為核心交換機(jī)。核心層交換機(jī)通過高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu)，因此核心層交換機(jī)應(yīng)具備更高的可靠性、性能和吞吐量。核心交換機(jī)是相對而言，終端達(dá)到一定數(shù)量才會需要使用核心交換機(jī)，所謂的核心交換機(jī)是針對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言，極端地說，如果是幾臺電腦的小局域網(wǎng)，一個8口的小交換機(jī)就可以稱之為核心交換機(jī)。一般意義上的核心交換機(jī)是指具備網(wǎng)管功能，吞吐量強(qiáng)大的二層或者三層交換機(jī)。

　　匯聚層交換機(jī)

　　匯聚層作為連接接入層和核心層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，接入的節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一出口轉(zhuǎn)發(fā)，為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚、傳輸、管理、分發(fā)處理。匯聚層為接入層提供基于策略的連接，如地址合并、協(xié)議過濾、路由服務(wù)、認(rèn)證管理等。通過網(wǎng)段劃分(如VLAN)與網(wǎng)絡(luò)隔離可以防止某些網(wǎng)段的問題蔓延和影響到核心層。匯聚層同時也可以提供接入層虛擬網(wǎng)之間的互連，控制和限制接入層對核心層的訪問，保證核心層的安全和穩(wěn)定?？梢允嵌踊蛉龑咏粨Q機(jī)。

　　3、取流模式

　　系統(tǒng)規(guī)劃中取流的方式將直接影響交換機(jī)流量的計(jì)算。

　　圖2-1中實(shí)時取流、存儲取流、上墻取流都通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)的取流按單倍計(jì)算即可。

　　圖2-2中實(shí)時取流一條線路，存儲取流和上墻取流通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，此時交換機(jī)的取流需按兩倍計(jì)算。

　　圖2-3中實(shí)時取流、存儲取流和上墻取流線路各不相同，此時交換機(jī)流量需按三倍計(jì)算。

　　一般而言，都會以統(tǒng)一流媒體轉(zhuǎn)發(fā)來取流，但工程項(xiàng)目中不同集成商的配合或前期后期項(xiàng)目整合都會出現(xiàn)后兩種情況。

　　了解系統(tǒng)信息

　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前首先必須了解相關(guān)重要信息。

　　應(yīng)用場合

　　應(yīng)用的領(lǐng)域各不相同，環(huán)境也各不相同，系統(tǒng)的重點(diǎn)也各不相同，一般道路、野外、煤礦或者嚴(yán)寒酷熱等建議采用工業(yè)級設(shè)備，以保證其適應(yīng)性和穩(wěn)定性;小區(qū)校園建筑物內(nèi)等可適當(dāng)使用普通級設(shè)備，但絕對不建議使用SOHO級設(shè)備，因?yàn)镾OHO級設(shè)備的使用環(huán)境要求偏高，對穩(wěn)定性不利。在取電不便的建筑物內(nèi)也可選用PoE設(shè)備，以減少電源線纜的敷設(shè)成本，當(dāng)然PoE設(shè)備一定要選用帶PD保護(hù)功能、電源配置充分的品牌。

　　鏈路規(guī)劃

　　建設(shè)方的鏈路規(guī)劃決定了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型、總線型和環(huán)網(wǎng)型。大型項(xiàng)目采用運(yùn)營商租賃鏈路的模式比較普遍，可以平衡考慮鏈路運(yùn)營成本和設(shè)備投入成本，環(huán)網(wǎng)是最穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，總線型和環(huán)網(wǎng)型也比較節(jié)約主干鏈路。

　　傳輸協(xié)議

　　采用TCP協(xié)議還是UDP協(xié)議，TCP協(xié)議是面向連接的協(xié)議，具有糾錯功能，適用于傳輸可靠性要求高的應(yīng)用，但由于多次對話確認(rèn)后才建立連接，具有一定的延遲，一般應(yīng)用在存儲;UDP是面向非連接的協(xié)議，不具備糾錯功能，適用于傳輸效率要求高的應(yīng)用，幾乎無延遲，一般應(yīng)用在實(shí)時瀏覽如上大屏。

　　IPC的相關(guān)信息

　　IPC的數(shù)量如果多于254臺，中心端交換機(jī)需選用三層交換機(jī);IPC是球機(jī)還是槍機(jī);IPC的像素和壓縮算法決定了碼流;固定碼流還是可變碼流，多碼流輸出也是IPC之間PK的一個要素，當(dāng)我們計(jì)算一臺IPC的碼流記得勿忘輔碼流，建議選用固定碼流方式，選擇多碼流時，隨著景物的變化碼流極有可能超出估算碼流;IPC的分布。

　　關(guān)于傳輸設(shè)備選型的建議

　　交換機(jī)芯片的選擇

　　目前市場上交換機(jī)售價真可謂霧里看花，那么價格的差別其根源是究竟什么呢?這要從芯片說起，目前交換芯片主要有BROADCOM、MARVELL、Vitesse、REALTEK、ICPLUS等，其中主流廠家高端產(chǎn)品選擇BROADCOM方案比較普遍，其穩(wěn)定性更佳;REALTEK、ICPLUS在非網(wǎng)管型設(shè)備接入層的價格優(yōu)勢非常明顯。

　　交換機(jī)實(shí)際應(yīng)用中需要重點(diǎn)考慮的參數(shù)

　　背板帶寬、二/三層轉(zhuǎn)發(fā)線速

　　這三個參數(shù)決定著網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際性能，不管交換機(jī)功能再多，管理再方便，如果實(shí)際吞吐量上不去，網(wǎng)絡(luò)只會變得擁擠不堪。背板帶寬包括交換機(jī)端口之間的交換帶寬，端口與交換機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換帶寬和系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換帶寬。背板帶寬和端口數(shù)量、端口帶寬結(jié)合起來可以確定是否具備全線速轉(zhuǎn)發(fā)性能。

　　交換機(jī)端口數(shù)量及類型

　　不同的應(yīng)用有不同的需要，應(yīng)視具體情況而定。一般建議上行選擇千兆，可以具備更強(qiáng)的靈活性。

　　交換機(jī)的數(shù)據(jù)緩存

　　交換機(jī)的數(shù)據(jù)緩存也是一個很重要的參數(shù)。

　　VLAN類型和數(shù)量

　　一個交換機(jī)支持更多的VLAN類型和數(shù)量將更加方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

　　802.1d生成樹

　　可以讓交換機(jī)學(xué)習(xí)到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對網(wǎng)絡(luò)的性能也有很大的幫助，對于環(huán)路檢測有絕對的屏蔽效果。

　　Qos、802.1q優(yōu)先級控制、802.1X、802.3X的支持能提供更好的網(wǎng)絡(luò)流量控制和用戶的管理。

　　支持SNMP協(xié)議

　　通用的SNMP軟件支持網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，用以監(jiān)測連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備是否有任何引起管理上需要持續(xù)關(guān)注的情況，對于網(wǎng)絡(luò)管理非常有效。

　　網(wǎng)絡(luò)功能

　　當(dāng)建設(shè)大中型網(wǎng)絡(luò)有些功能也是特別值得注意的，路由表大小、訪問控制列表大小、對路由協(xié)議的支持情況、對組播協(xié)議的支持情況、包過濾方法、堆疊的支持，當(dāng)用戶量提高后，堆疊就顯得非常重要了。

　　中心端可以選擇收發(fā)器加交換機(jī)的方式

　　也可以選擇光交換機(jī)的方式。一般建議采用光交換機(jī)，其集成度高，減少了故障節(jié)點(diǎn)，節(jié)約了空間。中心端設(shè)備建議采用網(wǎng)管型，可有效避免環(huán)路故障，監(jiān)看前端設(shè)備端口流量。具備一定實(shí)力的網(wǎng)管軟件可預(yù)設(shè)預(yù)警流量，提前通曉網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)并有效控制;前端設(shè)備暴露在室外，其安全隱患可通過網(wǎng)管功能中的安全綁定來有效避免。

　　總結(jié)

　　目前很多標(biāo)書中會選用運(yùn)營級交換機(jī)的協(xié)議指標(biāo)或電力系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)作為參考，事實(shí)上運(yùn)營商的協(xié)議更偏向于互聯(lián)網(wǎng)級規(guī)模的項(xiàng)目應(yīng)用，比如經(jīng)常提到IPV4和IPV6，IPV4是指目前IP協(xié)議的版本號是4(簡稱為IPv4)，IPv4的地址位數(shù)為32位;IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，它的提出最初是因?yàn)殡S著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不足必將妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，為了擴(kuò)大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間，IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。而高清監(jiān)控系統(tǒng)采用專網(wǎng)，IPv4已綽綽有余。電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)更注重于系統(tǒng)的連續(xù)可靠性，而高清監(jiān)控系統(tǒng)會同時注重圖像順暢等其他因素。當(dāng)然建設(shè)方的建設(shè)預(yù)算也是設(shè)計(jì)方必須考慮的一個重要前提?，F(xiàn)實(shí)情況中許多建設(shè)方把三層交換機(jī)作為簡單的二層來使用，其實(shí)是殺雞用牛刀，大可不必。工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品選型遵循一個項(xiàng)目設(shè)計(jì)，一個點(diǎn)位一設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃全設(shè)計(jì)。因?yàn)椋m合的才是最好的。