一文讀懂弱電(diàn)工程各種類型交換機選型方法
作(zuò)者：福建佰富通信息技術有限公司 來(lái)源：本站(zhàn) 發布時(shí)間(jiān)：2020-04-13 浏覽：905
交換機是監控網絡傳輸的核心設備。交換機的選型，有(yǒu)很(hěn)多(duō)的重要技(jì)術(shù)參數(shù)需要考慮，硬件上(shàng)包括百兆/千兆/萬兆速率的端口、電(diàn)口/光口/PoE口、端口數(shù)量、MAC地址表深度、轉發延遲、緩存大(dà)小(xiǎo)、VLAN、隔離等等。很(hěn)多(duō)項目就是因為(wèi)交換機選擇當，出現各種各樣的問題，嚴重影(yǐng)響項目的交付與體(tǐ)驗。
今天就分享一下交換機選型的時(shí)候，需要重點考慮的幾個(gè)點。
正文：
下面我們就交換機選型時(shí)的四個(gè)主要方面講一下。
一、選擇千兆還(hái)是百兆？
視(shì)頻監控系統的網絡中，需要傳輸大(dà)量、持續的視(shì)頻數(shù)據，這就要求交換機具有(yǒu)穩定轉發數(shù)據的能力。交換機接入的攝像頭數(shù)量越多(duō)，流經該交換機的數(shù)據量就會(huì)越大(dà)。我們可(kě)以碼流想象成水(shuǐ)流，交換機就是一個(gè)個(gè)的水(shuǐ)利樞紐，一旦流轉的水(shuǐ)流超出負荷，大(dà)壩就會(huì)潰堤。同理(lǐ)，如果交換機下的攝像頭轉發的數(shù)據量超出某個(gè)端口的轉發能力，也同樣會(huì)造成這個(gè)端口丢棄大(dà)量的數(shù)據，出現問題。
比如百兆的交換機轉發超出100M的數(shù)據量，就會(huì)造成大(dà)量丢包，導緻花(huā)屏卡頓現象。
那(nà)麽，到底接入多(duō)少(shǎo)個(gè)攝像頭就需要選擇千兆交換機呢？
有(yǒu)一個(gè)标準，看攝像頭上(shàng)聯端口轉發數(shù)據量的大(dà)小(xiǎo)：如果上(shàng)聯端口轉發數(shù)據量大(dà)于70M，就選擇千兆端口，即選擇千兆交換機或千兆上(shàng)聯交換機。
這裏有(yǒu)一個(gè)快速計(jì)算(suàn)和(hé)選擇的方法：
帶寬值=（子碼流+主碼流）*通(tōng)道(dào)數(shù)*1.2
①帶寬值＞70M，用千兆
②帶寬值＜70M，用百兆
舉個(gè)例子來(lái)說明(míng)：有(yǒu)台交換機，接入了20台H.264 200W的攝像機（4+1M），那(nà)麽按此計(jì)算(suàn)，上(shàng)聯端口的轉發速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，這種情況就要用千兆交換機。某些(xiē)場(chǎng)景裏，交換機隻有(yǒu)一個(gè)端口需要是千兆，但(dàn)如果不能優化系統結構，平衡流量，那(nà)麽就需要配千兆交換機或者千兆上(shàng)聯交換機。
問題來(lái)了1：碼流計(jì)算(suàn)過程是很(hěn)清楚，但(dàn)是為(wèi)什麽要乘以1.2呢？
因為(wèi)根據網絡通(tōng)訊原理(lǐ)，數(shù)據包的封裝也是遵循TCP/IP協議的，數(shù)據部分需要打上(shàng)各個(gè)協議層的頭部字段才能順利傳輸，所以頭部也會(huì)占用一定比例的開(kāi)銷。我們經常說的攝像機4M碼率、2M碼率等，指的其實都是數(shù)據部分的大(dà)小(xiǎo)。根據數(shù)據通(tōng)信比例，頭部開(kāi)銷約占20%，所以公式裏要乘以1.2。
▲數(shù)據頭部約占20%的開(kāi)銷
問題來(lái)了2：為(wèi)什麽是70M不是100M呢？
主要是為(wèi)了考慮突發流量。視(shì)頻數(shù)據流是由很(hěn)多(duō)的幀組成的，看似平緩的數(shù)據流，實際會(huì)發生(shēng)很(hěn)多(duō)瞬間(jiān)突發數(shù)據，這種情況就需要交換機對數(shù)據的波動能夠進行(xíng)緩沖和(hé)整流處理(lǐ)。
交換機對這些(xiē)數(shù)據進行(xíng)存儲-轉發-存儲-轉發，所以建議有(yǒu)一定的預留，設計(jì)交換網絡時(shí)能有(yǒu)30%~40%的預留，一個(gè)100M的端口，建議轉發流量不超出70M。
工程上(shàng)常用的攝像機主要有(yǒu)H.264和(hé)H.265兩種碼率，根據這個(gè)碼率大(dà)小(xiǎo)計(jì)算(suàn)：
我們以H.264 200W攝像機（主子碼流按4+1M計(jì)算(suàn)），常見的串聯型網絡中的帶寬計(jì)算(suàn)和(hé)交換機選型：
星型的網絡結構如下：
二、怎麽選擇核心交換機？
大(dà)中型的監控網絡，通(tōng)常會(huì)按照接入-彙聚-核心三層結構設計(jì)。核心交換機是整個(gè)網絡的數(shù)據轉發中心，承載着大(dà)量的數(shù)據流，所以必須保證核心交換機的各個(gè)端口轉發沒有(yǒu)瓶頸。
有(yǒu)些(xiē)人(rén)對于核心交換機的選擇有(yǒu)一些(xiē)誤區(qū)，比如有(yǒu) 200、500 個(gè)攝像頭，如果按照 500*5M=2500M 的方式計(jì)算(suàn)，結果遠遠大(dà)于千兆端口的轉發速率，這種項目一定要用萬兆交換機嗎？
也不一定，實際上(shàng)，典型的大(dà)型監控網絡，流量不會(huì)集中于一個(gè)端口，一定會(huì)分布在多(duō)個(gè)端口，由多(duō)個(gè)千兆端口進行(xíng)轉發。
如下圖：
可(kě)以看出圖中每個(gè)端口均沒有(yǒu)超出 1000M，而全千兆交換機的任何兩個(gè)千兆端口之間(jiān)就可(kě)以實現 1000M 的雙向傳輸，總的吞吐量（滿載）一般小(xiǎo)于或等于交換機的背闆帶寬。
所以在選擇核心交換機的時(shí)候，根據IPC數(shù)量，建議如下：
①100~200台，推薦千兆管理(lǐ)型交換機
②200~500台，推薦三層管理(lǐ)型交換機
目前二/三層管理(lǐ)型全千兆交換機，均适合作(zuò)為(wèi)監控網絡的核心交換，承擔大(dà)容量數(shù)據交換。組建各樣的網絡。
對于大(dà)型或超大(dà)型（300~1000）的監控網絡，需要使用三層交換機劃分網段，建議使用三層交換機。下面給大(dà)家(jiā)100、300、500個(gè)點位的組網方案。
100台IPC的組網方案
100個(gè)左右點位，設計(jì)重點在無阻塞轉發核心。
300台IPC的組網方案
300個(gè)左右點位，設計(jì)重點多(duō)網段、流暢轉發。
500台IPC的組網方案
500個(gè)點位的規模，需要進行(xíng)冗餘設計(jì)，非常适合在政企等大(dà)型園區(qū)。
三、如何選擇PoE交換機？
是通(tōng)過網線進行(xíng)供電(diàn)和(hé)數(shù)據傳輸的一種技(jì)術(shù)，隻需要一條網線就可(kě)以接入一個(gè)PoE攝像機點位，不需要額外的電(diàn)源布線。
在選擇PoE交換機的時(shí)候，有(yǒu)哪些(xiē)需要考慮的地方？
01單端口功率
單端口功率是否可(kě)以滿足交換機下挂接的任意一款IPC的最高(gāo)功率，也就是根據IPC的最大(dà)功率選擇交換機的規格。
普通(tōng)PoE IPC功率不會(huì)超過10W，所以交換機隻需要支持802.3af即可(kě)。但(dàn)部分高(gāo)速球機的功率需求約20W，或者部分無線接入AP的功率會(huì)更高(gāo)，那(nà)麽則需要交換機支持802.3at。
下面是兩種技(jì)術(shù)對應的輸出功率：
02整機最大(dà)供電(diàn)功率
确認整機最大(dà)供電(diàn)功率滿足要求，設計(jì)時(shí)需要将所有(yǒu)IPC的功率都考慮在內(nèi)。交換機的最大(dà)輸出供電(diàn)功率需要大(dà)于所有(yǒu)IPC的功率之和(hé)。
03供電(diàn)類型
使用八芯網線進行(xíng)傳輸，不需要考慮。
如果是四芯網線，則需要确認交換機是否支持A類供電(diàn)。
選擇的時(shí)候，可(kě)以結合各類PoE的優勢和(hé)成本考慮進行(xíng)選擇：
04怎麽選光纖交換機？
在遠距離點位的監控中，經常會(huì)用到光纖收發器(qì)、光纖交換機。下面的例子裏，就包含了比較全面的光纖交換網絡設備，如收發器(qì)、交換機、模塊等。
光交換機、光纖收發器(qì)、光模塊是可(kě)以相互搭配着使用的。在選擇的時(shí)候，要注意成對使用，務必保證 A-B 端匹配。
A/B 端就是光纖傳輸的兩端，無論兩端選擇的是交換機、光模塊還(hái)是光纖收發器(qì)，兩端必須分别是 A、B 才能配對使用（在産品型号上(shàng)有(yǒu)标明(míng)是A端或B端）。
A 端設備的工作(zuò)波長是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必須要搭配B 端光纖收發器(qì)（RX1550nm、TX1310nm）使用。
最後，也同樣需要考慮端口速率、光纖類型、雙纖or單纖這些(xiē)事項。
