技術(shù)解答
安防交換機(jī)卡頓原因及選型誤區(qū)
安防自模擬轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)之后,網(wǎng)絡(luò)在安防的應(yīng)用越來(lái)越重要,也越來(lái)越復(fù)雜。
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選型三大誤區(qū)
誤區(qū)1:盲目根據(jù)交換容量計(jì)算攝像機(jī)帶機(jī)數(shù)量
這種算法,就是把交換機(jī)的交換容量簡(jiǎn)單除以攝像頭的碼流,然后計(jì)算出帶機(jī)數(shù)量。
如果根據(jù)這個(gè)理論,一臺(tái)24口全千兆非網(wǎng)管交換機(jī)每個(gè)端口速率都是1000Mbps,下連端口只要合計(jì)接入不超過(guò)250路4M碼流的攝像機(jī)就沒(méi)有問(wèn)題,那整臺(tái)交換機(jī)就可以帶幾千路?
估且按所謂的實(shí)際性能一般只有理論值的 60~70%,那每個(gè)下連端口也可以合計(jì)接入不超過(guò)150路就沒(méi)有問(wèn)題,整機(jī)怎么著也可以帶1000多路?
可實(shí)際情況是這樣嗎?
照這個(gè)邏輯,千兆傻瓜機(jī)和網(wǎng)管機(jī)帶機(jī)能力也沒(méi)啥區(qū)別了。當(dāng)我們按照這個(gè)理論去分析視頻卡頓的網(wǎng)絡(luò)原因,會(huì)分析到你懷疑人生。
最后發(fā)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶寬設(shè)計(jì)完全沒(méi)有問(wèn)題,流量根本不存在瓶頸,交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)看起來(lái)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(jī)的實(shí)際性能一般只有理論值的 60~70% ?
很多人,甚至是交換機(jī)廠家的售前,會(huì)在做安防方案的時(shí)候,跟你說(shuō),交換機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)發(fā)性能只有理論值的60%~70%,所以,計(jì)算待機(jī)數(shù)量要留余量。
編者從事數(shù)通領(lǐng)域工作7年,在設(shè)備廠家待過(guò),也在芯片公司待過(guò),至少在這有限的從業(yè)期間,還從未見(jiàn)過(guò)哪家芯片公司推出的某一款芯片的實(shí)際性能(交換容量)達(dá)不到理論值的。
24口全千兆交換芯片,交換容量必須≥48Gbps【24(24個(gè)端口)X1G(1000M)X2(全雙工)=48G】,否則就達(dá)不到線速轉(zhuǎn)發(fā),我想沒(méi)有哪一家芯片設(shè)計(jì)公司會(huì)犯這種低級(jí)的常識(shí)性錯(cuò)誤,也沒(méi)有哪一家正規(guī)交換機(jī)廠商會(huì)把一款達(dá)不到線速轉(zhuǎn)發(fā)性能的交換機(jī)推向市場(chǎng)(機(jī)箱式交換機(jī)線卡存在阻塞比另當(dāng)別論)。
如果你真遇到過(guò)交換機(jī)的交換容量達(dá)不到理論值,只有60~70%的性能,那恭喜你,你成功購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)次品,這種次品正規(guī)廠商想做都做不到,因?yàn)橹挥醒邪l(fā)設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)制程有缺陷,并且沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)測(cè)試就直接市場(chǎng)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(yàn)進(jìn)行交換機(jī)選型
目前各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商在涉足安防網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目時(shí),除了按端口規(guī)格選型,按交換容量選型,還有較重要的一個(gè)手段,就是根據(jù)以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)選型。
可是我們常常遇到這樣的情況,同一款交換機(jī)在不同項(xiàng)目中,并且這些項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)規(guī)模差不多,攝像機(jī)數(shù)量及碼流也差不多,組網(wǎng)方案也是一樣的。
A項(xiàng)目是好的,B項(xiàng)目也是好的,可是C項(xiàng)目就會(huì)出現(xiàn)卡頓,WHY?
立馬聯(lián)系廠家換一臺(tái),一換就好了,嗯,看來(lái)真是運(yùn)氣不好??墒沁^(guò)段時(shí)間又出現(xiàn)卡頓了,WHY?
首先,我們先來(lái)簡(jiǎn)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^(guò)程,I幀的任何一個(gè)報(bào)文的丟失,就會(huì)導(dǎo)致視頻無(wú)法成像,同時(shí),由于視頻的實(shí)時(shí)性要求,一般采用UDP的傳輸機(jī)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(huì)卡頓。
其次,再來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下交換機(jī)的交換原理:
當(dāng)某個(gè)100M端口向另一個(gè)100M端口傳輸1M的數(shù)據(jù)流時(shí),是以100M的速率傳輸了1/100秒。如果這1/100秒時(shí)有另外一個(gè)100M端口也向同一個(gè)100M端口傳輸1M的數(shù)據(jù)流,雖然兩個(gè)端口加起來(lái)數(shù)據(jù)流只有2M,遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到100M的帶寬瓶頸,但也會(huì)擁塞。
同理,1000M端口在同一時(shí)間點(diǎn)只能接受一個(gè)1000M端口傳輸數(shù)據(jù),但可以同一時(shí)間點(diǎn)接受10個(gè)100M端口傳輸數(shù)據(jù),但超過(guò)10個(gè),也會(huì)擁塞。
所以,流量(帶寬)與速率是二個(gè)概念,不能混為一談。無(wú)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(shí)間長(zhǎng)短不同罷了。當(dāng)速率相同的情況下,兩個(gè)及以上的端口在同一時(shí)間點(diǎn)向同一端口傳輸時(shí),就會(huì)擁塞。此時(shí)緩存如果能夠存放下?lián)砣臄?shù)據(jù)流,就不會(huì)丟包,如果緩存存放不下,就會(huì)丟包。
通過(guò)以上兩點(diǎn)的簡(jiǎn)單分析,我們可以明白,當(dāng)交換機(jī)傳輸經(jīng)過(guò)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(guò)的視頻流路數(shù)是較多的,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)幾百路上千路都要經(jīng)過(guò)核心交換機(jī)進(jìn)行傳輸。
這里要再次重點(diǎn)強(qiáng)調(diào),安防網(wǎng)絡(luò)中,卡頓丟包多數(shù)是因?yàn)檫@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(gè)完全不同的概念。
備注:很多客戶會(huì)將延時(shí)和卡頓混淆,延時(shí)指的是圖像數(shù)據(jù)從前端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集后到用戶端的監(jiān)視設(shè)備觀看到圖像的時(shí)間差。攝像機(jī)采集后的圖像通過(guò)壓縮編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、解碼輸出顯示等處理,這些過(guò)程雖然很短暫,但我們?nèi)匀豢梢愿杏X(jué)顯示的圖像有滯后,這個(gè)滯后就是圖像延時(shí)。但延時(shí)只要不超過(guò)1S,是很難直觀感覺(jué)到,并且多數(shù)場(chǎng)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(jí)的處理的,那延時(shí)就比較關(guān)鍵了。延時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生圖像丟失,也不會(huì)丟包。而卡頓則會(huì)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?yàn)椴季€工程的質(zhì)量引起的,比如線路老化,水晶頭氧化,水晶頭沒(méi)有做好等,這些情況都會(huì)導(dǎo)致類似于FCS錯(cuò)誤幀而引起丟包。嚴(yán)格意義上,這跟交換機(jī)沒(méi)有關(guān)系,在此就不細(xì)說(shuō)。
1、根據(jù)攝像機(jī)的碼流和數(shù)量做好交換機(jī)規(guī)格選型,并設(shè)計(jì)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(qiáng),因規(guī)格選型和組網(wǎng)方案導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)故障會(huì)越來(lái)越少。如果因?yàn)檫@個(gè)原因?qū)е聨捚款i,確實(shí)太低級(jí)了。某網(wǎng)絡(luò)共有XX臺(tái)X碼流的攝像機(jī),接入層該選多少臺(tái)什么樣端口規(guī)格(端口數(shù)量和端口速率)的交換機(jī),匯聚層該選多少臺(tái)什么樣端口規(guī)格的交換機(jī),核心層該怎么選,這類簡(jiǎn)單的知識(shí)我就不在這里浪費(fèi)筆墨去寫(xiě)了,網(wǎng)上很多。
同時(shí),為了應(yīng)對(duì)突發(fā)流量,在選型和設(shè)計(jì)方案時(shí),交換機(jī)端口的帶寬使用率建議不要超過(guò)70%,控制在60%以內(nèi)。注意:并不是因?yàn)閷?shí)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(guò)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(jī)。
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(huì)因網(wǎng)絡(luò)原因卡頓。那該怎么計(jì)算XX路XX碼流的攝像機(jī)該用多大緩存的交換機(jī)?理論上是可以計(jì)算的,但實(shí)際上你計(jì)算完了之后,發(fā)現(xiàn)地球上目前還沒(méi)有能滿足這個(gè)緩存需求的交換機(jī)。
擁塞是有概率性的,不可能每個(gè)端口都會(huì)同時(shí)擁塞,所以芯片公司不會(huì)這樣去設(shè)計(jì)緩存,因?yàn)榫彺娴某杀咎?。正常情況下,越高端的交換機(jī),業(yè)務(wù)特性越豐富的交換機(jī)緩存越大。這也就是為什么當(dāng)我們選擇網(wǎng)管型,或者三層交換機(jī),丟包卡頓的概率會(huì)低一些。同樣24口千兆交換機(jī),非網(wǎng)管的緩存可能只有幾百K,而三層交換機(jī)緩存可能有幾十M。
所以,當(dāng)預(yù)算足夠,成本可以接受的時(shí)候,盡可能選擇緩存大的網(wǎng)管型交換機(jī),因?yàn)檫@是芯片公司設(shè)計(jì)芯片時(shí)的規(guī)律。普及一個(gè)小知識(shí),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(xiàng)容量,緩存大小,業(yè)務(wù)特性(功能)等。對(duì)于設(shè)備廠商來(lái)說(shuō),研發(fā)交換機(jī)時(shí),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(wú)論交換機(jī)怎么選型和組網(wǎng)設(shè)計(jì),目前沒(méi)有任何一家廠商敢保證他的產(chǎn)品和方案在任何安防項(xiàng)目中永遠(yuǎn)都不會(huì)出現(xiàn)卡頓,包括我們所熟知的華為華三也不敢保證。因?yàn)閿z像機(jī)碼流的傳輸是動(dòng)態(tài)的,擁塞的可能性隨時(shí)存在,而交換機(jī)的緩存大小又不可能完全解決所有攝像機(jī)擁塞的需要。
1問(wèn)題:關(guān)于DSP 的解釋
回答:DSP這個(gè)名詞在CCTV工業(yè)中越來(lái)越被廣泛使用。DSP(Digital Signal Processing)是數(shù)字信號(hào)處理的縮寫(xiě)。DSP芯片提高了攝像機(jī)的視頻處理及操作性能 。
2問(wèn)題:DSP攝像機(jī)的特點(diǎn)
回答:智能型DSP攝像機(jī)此類攝像機(jī)提高圖像效果的同時(shí)具有智能特色。典型的智能攝像機(jī)具有以下幾種特點(diǎn)。
a. 可編程的背景光補(bǔ)償 b. 視頻動(dòng)態(tài)檢測(cè) c. 通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口可進(jìn)行遙控 d. 內(nèi)置字符發(fā)生器 e. 屏幕菜單
3問(wèn)題:C與CS接口的解釋
回答:C與CS接口的區(qū)別在于鏡頭與攝像機(jī)接觸面至鏡頭焦平面(攝像機(jī)
CCD光電感應(yīng)器應(yīng)處的位置)的距離不同,C型接口此距離為17.5mm.,
CS型接口此距離為12.5mm.。C型鏡頭與CS型攝像機(jī)之間增加一個(gè)5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機(jī)無(wú)法配合使用。
4問(wèn)題:關(guān)于IP率的解釋
回答:IP率是器材防塵防水的一個(gè)指標(biāo)。此項(xiàng)指標(biāo)在歐洲及英國(guó)產(chǎn)品中經(jīng)常使用,由兩位數(shù)字組成。前一位是對(duì)固體的防御指標(biāo),后一位是對(duì)液體的防御指標(biāo)。
與防護(hù)罩有關(guān)的IP率:
IP55:防塵,但會(huì)進(jìn)入有限少量灰塵。防止來(lái)自各個(gè)方向的低壓水,但會(huì)進(jìn)入有限少量水。
IP65:防塵,不會(huì)進(jìn)入灰塵。防止來(lái)自各個(gè)方向的低壓水,但會(huì)進(jìn)入有限的少量水。
IP66:防塵,不會(huì)進(jìn)入灰塵。防止來(lái)自各個(gè)方向的高壓水,但會(huì)進(jìn)入有限的少量水。
5問(wèn)題:F值的分級(jí)
回答:F值是描述鏡頭進(jìn)光亮的指標(biāo)。
F值越小進(jìn)光亮越大,F(xiàn)值等于鏡頭的相對(duì)孔徑除以鏡頭焦距。F值增加一級(jí)進(jìn)光亮降低一倍。
6問(wèn)題:通用鏡頭分類
回答:標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:典型水平視場(chǎng)角為30度,與人類肉眼視場(chǎng)角相同。廣角鏡頭:典型水平視場(chǎng)角64度,短焦距鏡頭提供寬角度視場(chǎng)。長(zhǎng)焦鏡頭:典型水平視場(chǎng)角15度,長(zhǎng)焦距鏡頭提供高倍放大。
7問(wèn)題:鏡頭后截距的調(diào)整
回答:定焦鏡頭后截距的調(diào)整
使用攝像機(jī)自動(dòng)電子快門(mén)功能,將鏡頭光圈調(diào)到較大,鏡頭聚焦環(huán)按景物實(shí)際距離調(diào)整,然后調(diào)節(jié)鏡頭后截距直至圖像較清晰。
8問(wèn)題:CCD攝像機(jī)的安裝與調(diào)整
回答:鏡頭的安裝方式:有C式和CS式兩種,兩者的螺紋均為1英寸32牙,直徑為1英寸,差別是鏡頭距CCD靶面的距離不同,C式安裝座從基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.562毫米,比CS式距離CCD靶面多一個(gè)專用接圈的長(zhǎng)度,CS式距焦點(diǎn)距離為12.5毫米。
9問(wèn)題:自動(dòng)增益控制
回答:AGC
ON/OFF(自動(dòng)增益控制):攝像頭內(nèi)有一個(gè)將來(lái)自CCD的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器,其放大即增益,等于有較高的靈敏度,然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過(guò)載,使視頻信號(hào)畸變。當(dāng)開(kāi)關(guān)在ON時(shí),在低亮度條件下完全打開(kāi)鏡頭光圈,自動(dòng)增加增益以獲得清晰的圖象。開(kāi)關(guān)在OFF時(shí),在低亮度下可獲得自然而低噪聲的圖像。
10問(wèn)題:自動(dòng)白平衡
回答:ATW
ON/OFF(自動(dòng)白平衡):開(kāi)關(guān)撥到ON時(shí),通過(guò)鏡頭來(lái)檢測(cè)光源的特性/色溫,從而自動(dòng)連續(xù)設(shè)定白電平,即使特性/色溫改變也能控制紅色和藍(lán)色信號(hào)的增益。
11問(wèn)題:自動(dòng)亮度控制/電子亮度控制
回答:ALC/ELC(自動(dòng)亮度控制/電子亮度控制):當(dāng)選擇ELC時(shí),電子快門(mén)根據(jù)射入的光線亮度而連續(xù)自動(dòng)改變CCD圖像傳感器的曝光時(shí)間(一般從1/50到1/10000秒連續(xù)調(diào)節(jié))。選擇這種方式時(shí),可以用固定或手動(dòng)光圈鏡頭替代ALC自動(dòng)光圈鏡頭。
12問(wèn)題:背光補(bǔ)償
回答:BLC
ON/OFF(背光補(bǔ)償開(kāi)關(guān)):當(dāng)強(qiáng)大而無(wú)用的背景照明影響到中部重要物體的清晰度時(shí),應(yīng)該把開(kāi)關(guān)撥到ON位置。注意: ①
當(dāng)與云臺(tái)配用或照明迅速改變時(shí),建議把該開(kāi)關(guān)放在OFF位置,因?yàn)樵贠N位置時(shí),鏡頭光圈速度變慢; ②
如果所需物體不在圖像中間時(shí),背光補(bǔ)償可能不會(huì)充分發(fā)揮作用。
13問(wèn)題:同步選擇
回答:LL/INT(同步選擇開(kāi)關(guān)):此開(kāi)關(guān)用以選擇攝像頭同步方式,INT為內(nèi)同步2,1隔行同步;LL為電源同步。有些攝像頭還有一個(gè)LL
PHASE電源同步相位控制器。當(dāng)攝像頭使用于電源同步狀態(tài)時(shí),此裝置可調(diào)整視頻輸出信號(hào)的相位,調(diào)整范圍大概是一幀。
14問(wèn)題:鏡頭控制信號(hào)
回答:VIDEO/DC(鏡頭控制信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)):ALC自動(dòng)光圈鏡頭的控制信號(hào)有兩種,當(dāng)需要將直流控制信號(hào)的自動(dòng)光圈鏡頭安裝在攝像頭上時(shí),應(yīng)該選擇DC位置,需要安裝視頻控制信號(hào)的自動(dòng)光圈鏡頭時(shí),應(yīng)該選擇VIDEO位置。
15問(wèn)題:FLICKERLESS(無(wú)閃動(dòng)方式)
回答:在電源頻率為50Hz的地區(qū),CCD積累時(shí)間為1/50秒,如果使用NISC制式攝像機(jī),其垂直同步頻率為60Hz,這樣將造成視覺(jué)影像不同步,在監(jiān)視器上出現(xiàn)閃動(dòng);反之,在電源為60Hz的地區(qū)用PAL制式攝像機(jī)也會(huì)有此現(xiàn)像。為克服此現(xiàn)像,在電子快門(mén)設(shè)置了無(wú)閃動(dòng)方式檔,對(duì)NISC制式攝像機(jī)提供1/100秒,對(duì)PAL制式攝像機(jī)提供1/120秒的固定快門(mén)速度,可以防止監(jiān)視器上圖像出現(xiàn)閃爍。
16問(wèn)題:彩色系統(tǒng)
回答:世界上有3種彩色方式即:
1.NTSC:采用國(guó)家包括美國(guó)、加拿大、日本等。
2.PAL:采用國(guó)家包括中國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、法國(guó)除外之歐洲自由國(guó)家,PAL系統(tǒng)是全世界較多國(guó)家采用的系統(tǒng)。
3.SECAM:采用主要地區(qū)為法國(guó)及東歐國(guó)家。
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