經(jīng)常有朋友提到，大型監(jiān)控項(xiàng)目該如何來設(shè)計(jì)?比如1000路監(jiān)控該如何規(guī)劃呢?本期我們主要從硬件配置的角度來探討，如何實(shí)現(xiàn)1000路視頻監(jiān)控應(yīng)用。

　　圖1 1000路綜合監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　1000路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)算是中大型項(xiàng)目了，要實(shí)現(xiàn)1000路監(jiān)控應(yīng)用，主要解決四個(gè)問題：

　　1、用什么攝像機(jī)?

　　2、如何選擇交換機(jī)?如何組網(wǎng)?

　　3、如何合理安排存儲(chǔ)?

　　4、1000路監(jiān)控如何顯示?

　　下面我們來逐一分析。

　　一、用什么攝像機(jī)

　　1000路監(jiān)控項(xiàng)目中，用到的攝像機(jī)一般不止一種，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境會(huì)選擇不同形態(tài)和功能的攝像機(jī)。

　　圖2 槍式攝像機(jī)

　　1、槍式攝像機(jī)：吊裝、壁裝均可，室外安裝一般要加配防護(hù)罩。一般安裝在通道內(nèi)，廠房或者停車場(chǎng)等室外區(qū)域。主要應(yīng)用于沒有燈光或照度低的地下庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、監(jiān)控城市道路、小區(qū)室外環(huán)境等。

　　2、球型攝像機(jī)：實(shí)際上就是“一體化機(jī)芯(變焦鏡頭+攝像機(jī))+護(hù)罩+云臺(tái)+云臺(tái)協(xié)議解碼器”，一般使用在室外或者室內(nèi)面積比較大、范圍比較廣的場(chǎng)合。

　　3、半球形攝像機(jī)：安裝方式是吸頂安裝。大多用于室內(nèi)小范圍的監(jiān)控場(chǎng)合，沒有燈光或者燈光較暗的半公共區(qū)、酒店走廊、醫(yī)院、小區(qū)、電梯、室內(nèi)大廳等場(chǎng)所。

　　4、紅外一體機(jī)：一種具備紅外夜視探頭的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，可以廣泛應(yīng)用于日夜及大范圍監(jiān)控環(huán)境，如：小區(qū)、超市、廣場(chǎng)、銀行、工廠、軍營(yíng)學(xué)校等場(chǎng)所。

　　實(shí)際項(xiàng)目中，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來選擇合適的攝像機(jī)。另外，攝像機(jī)有不同分辨率，對(duì)應(yīng)碼率也不一樣，在實(shí)際選型的時(shí)候也需要注意，具體參照表1。

　　表1 常見攝像機(jī)分辨率、碼率關(guān)系對(duì)照參考表

　　二、如何選擇交換機(jī)組網(wǎng)?

　　1000路的監(jiān)控項(xiàng)目，其重點(diǎn)就是交換機(jī)的選擇了，這里我們選用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為接入層‐匯聚層‐核心層。相對(duì)兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，三層架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)模更大，傳輸距離更遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)可拓展性更強(qiáng)。拓?fù)鋱D如下：

　　圖3 1000路視頻傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　那么各層交換機(jī)如何選擇呢?1000路的大型監(jiān)控系統(tǒng)，如果交換機(jī)分配不合理，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)卡頓或掉線，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。所以合理的選擇和分配接入層、匯聚層、核心層交換機(jī)至關(guān)重要。

　　1、如何選擇接入層交換機(jī)?

　　接入層是前端采集設(shè)備與傳輸系統(tǒng)的接口，交換機(jī)需易于使用和安裝，同時(shí)兼具安全性，確保入口數(shù)據(jù)的安全。當(dāng)然在設(shè)計(jì)上，主張使用性價(jià)比高的設(shè)備。接入層交換機(jī)選型設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)如下：

　　l 單個(gè)攝像機(jī)碼流一般是按4Mbps計(jì)算，峰值是6-8M，選型的時(shí)候需要考慮到峰值。

　　l 傳輸帶寬利用率在60%左右，100M的也就60M左右。

　　l 綜上兩點(diǎn)，一個(gè)百兆交換機(jī)一般可以帶8路攝像機(jī)，8路以上攝像機(jī)需采用千兆上聯(lián)交換機(jī)。

　　l 根據(jù)前端的布局方式集中或者分散，可能會(huì)采用8到24不同口數(shù)的交換機(jī)。根據(jù)安裝環(huán)境的不同，還可能會(huì)用到工業(yè)級(jí)交換機(jī)。

　　優(yōu)特普安防專用接入交換機(jī)針對(duì)安防應(yīng)用特點(diǎn)，選用4M大緩存芯片，百+兩千兆上聯(lián)設(shè)計(jì)，全系列產(chǎn)品具有6KV電源和端口防雷防護(hù)設(shè)計(jì)及寬溫設(shè)計(jì)特點(diǎn)，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量和監(jiān)控圖像質(zhì)量。

　　圖4 優(yōu)特普安防專用接入交換機(jī)SF18P-LM

　　2、匯聚層交換機(jī)的選擇

　　匯聚層承上啟下，壓力較大。與接入層交換機(jī)比較，需要更高的性能，更多的接口和更高的交換速率。匯聚層交換機(jī)選型設(shè)計(jì)注意點(diǎn)：

　　交換機(jī)帶寬：如果1000路攝像機(jī)，匯聚層有8臺(tái)交換機(jī)的話，則每臺(tái)需要同時(shí)處理125只攝像機(jī)的4M碼流(125* 4M=500M)，也就意味著匯聚層交換機(jī)需要支持同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)500M以上的交換容量。考慮到前端交換機(jī)接入設(shè)備的不同，有百兆、千兆、電口或者光口，宜選擇千兆光電混合的交換機(jī)。

　　背板帶寬：每臺(tái)匯聚層交換機(jī)至少會(huì)接入5臺(tái)千兆交換機(jī)，為了保證帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：(5*1000M*2)/1000=10Gbps的背板帶寬。

　　包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個(gè)1000M口交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，匯聚層的交換機(jī)交換速率為：5**1.488Mpps/s=7.44Mpps。

　　根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有1000路攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，匯聚層需要滿足背板帶寬不少于10Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率大于7.44Mpps。

　　優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機(jī)UTP7524GE-16GF8GT是應(yīng)用于安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工程系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)匯聚層的光電混合網(wǎng)管型全千兆以太網(wǎng)交換機(jī)。該產(chǎn)品提供可替換的16個(gè)全千兆光口和8個(gè)千兆電口，上聯(lián)2光2電全千兆端口，交換容量為56Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率為42Mpps,可以滿足匯聚層交換機(jī)的需求。

　　優(yōu)特普24口光電混合全千兆匯聚網(wǎng)管交換機(jī)

　　3、核心層交換機(jī)的選擇

　　核心交換機(jī)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置功能，對(duì)交換能力、網(wǎng)路管理功能、穩(wěn)定性要求也更高。另外，因?yàn)榇鎯?chǔ)設(shè)備是在核心層上，需要考慮交換機(jī)的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉(zhuǎn)發(fā)能力。所以要滿足以下條件：

　　帶寬：1000路監(jiān)控的帶寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps，核心交換機(jī)建議選擇高帶寬的千兆或萬兆交換機(jī)，上聯(lián)端口為萬兆，才能使數(shù)據(jù)通暢。

　　背板帶寬：核心交換機(jī)至少會(huì)有8個(gè)來自匯聚層的千兆接口、2個(gè)上聯(lián)的萬兆端口，以及4個(gè)可能接入其它的千兆端口，所以一共有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬兆口，為了保證帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：

　　(12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps 的背板帶寬。

　　包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個(gè)千兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，一個(gè)萬兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps/s，為了保證能夠線速轉(zhuǎn)發(fā)，則至少會(huì)有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬兆口，則核心交換機(jī)交換速率為：

　　12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

　　根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有1000路攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，核心層交換機(jī)至少需要滿足背板帶寬不少于64Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率大于47.56Mpps。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機(jī)，背板帶寬高達(dá)352G，包轉(zhuǎn)發(fā)率達(dá)132.Mpps，能很好地滿足1000路視頻的傳輸組網(wǎng)要求。

　　圖6 優(yōu)特普UTP7748GE-L3三層核心交換機(jī)

　　除此之外，核心交換機(jī)還需要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、插槽數(shù)量、模塊類型、模塊冗余、路由冗余等，才能保證1000路監(jiān)控的數(shù)據(jù)高速交換。優(yōu)特普UTP7748GE-L3萬兆上聯(lián)IPV6堆疊核心交換機(jī)具備的以下特點(diǎn)比較符合系統(tǒng)的要求。

　　1) 4萬兆上聯(lián)，高速轉(zhuǎn)發(fā)

　　UTP7748GE-L3提供48個(gè)千兆下行端口和2個(gè)萬兆上行鏈路以及2個(gè)萬兆堆疊端口，背板帶寬高達(dá)352G，最多支持6臺(tái)設(shè)備堆疊，堆疊系統(tǒng)交換容量最高可達(dá)2112Gbps。

　　2) 6KV防雷，冗余雙電源，安全可靠

　　所有端口和電源支持6KV防雷防護(hù)，設(shè)備支持雙AC冗余電源輸入，保證設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間不斷電穩(wěn)定工作。

　　3) 強(qiáng)大業(yè)務(wù)處理能力，IPV6/4雙協(xié)議棧

　　完善的IPV6/4雙協(xié)議棧、IGMP V2/V3組播協(xié)議，支持MLD Snooping、IGMP Snooping，滿足多終端IPV6物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和IPV4高清視頻監(jiān)控混合接入的交換需求。

　　三、1000路監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)計(jì)：IP-SAN

　　要解決1000路監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)，光靠NVR和硬盤是不行的，這里要用到IP SAN存儲(chǔ)。IP SAN是SAN的一種，具備超大容量，可以接上百路視頻，但價(jià)格比較貴，所以我們選擇IP-SAN，也就是磁盤陣列+硬盤。

　　那么，當(dāng)涉及到1000路全高清IP監(jiān)控時(shí)，到底有多少數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)呢?網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)每秒可產(chǎn)生約4Mb的30FPS的視頻流。每臺(tái)NVR有42路實(shí)時(shí)視頻流，1000路高清視頻流全部傳輸?shù)紸PT雙控10Gb磁盤陣列的話，每秒則產(chǎn)生4Gb的驚人數(shù)據(jù)量。

　　一個(gè)碼率為4M的攝像頭一天的存儲(chǔ)量為48G左右。那么1000個(gè)7天的存儲(chǔ)量為：1000個(gè)攝像*48G*7=395136G=328T左右。

　　以4T硬盤計(jì)算，它在電腦上顯示約3700GB，h.265編碼格式，則可以使用96塊硬盤，完全夠用。這96塊硬盤可以每4塊硬盤組成一個(gè)RAID5，組成24個(gè)RAID組。我們采用16盤位的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)IP SAN磁盤陣列，6臺(tái)可以解決。

　　大型公共監(jiān)控系統(tǒng)，除了考慮存儲(chǔ)容量，還要考慮其擴(kuò)展性、易管理性，所以IP SAN是最為理想的方案。

　　四、1000路監(jiān)控顯示設(shè)計(jì)

　　1000路監(jiān)控如何顯示?大型監(jiān)控項(xiàng)目一般都會(huì)選擇監(jiān)控顯示墻。監(jiān)控中心有管理平臺(tái)，需要配置綜合監(jiān)控一體化平臺(tái)，要求解碼能力強(qiáng)，功能強(qiáng)大。上墻預(yù)覽數(shù)量則看具體需求，不需要全部上完，可以做輪巡。

　　圖7 1000路視頻監(jiān)控顯示

　　1000路監(jiān)控系統(tǒng)還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就是IP地址的分配與設(shè)置，在此不做詳細(xì)闡述。

　　五、結(jié)語

　　總的來說，1000路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是：以系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、拓展性強(qiáng)為前提，要求監(jiān)控畫面不卡頓、圖像不中斷，安全不泄密。在規(guī)劃和架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，要綜合攝像機(jī)碼流、網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸數(shù)據(jù)量、具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的具體要求等因素，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，并選擇合適的監(jiān)控設(shè)備。