1000路大型監(jiān)控系統(tǒng)該如何設計,？
經(jīng)常有朋友提到,，大型監(jiān)控項目該如何來設計？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,，如何實現(xiàn)1000路視頻監(jiān)控應用。
要實現(xiàn)1000路監(jiān)控顯示,，主要有四個問題：
1,、用什么攝像機？
2,、1000路監(jiān)控如何選擇交換機,？如何組網(wǎng)？
3,、1000路如何合理安排存儲,？
4、1000路監(jiān)控如何顯示,？
我們來逐一分析,。
一、用什么攝像機
如何選擇攝像機,，1000路大型監(jiān)控項目中,，可能用到的攝像機不止一種，需要根據(jù)環(huán)境會選擇不同的攝像機,，我們來看下各攝像機的用途,。我們常用的會根據(jù)攝像機的外形進行分類。
1,、槍式攝像機：吊裝,、壁裝均可,，室外安裝一般要加配防護罩。一般安裝在通道內(nèi),，廠房或者停車場等室外區(qū)域,。主要應用于沒有燈光或照度低的地下庫、倉庫,、監(jiān)控城市道路、小區(qū)室外環(huán)境等,。
2,、球型攝像機：實際上就是“一體化機芯（變焦鏡頭+攝像機）+護罩+云臺+云臺協(xié)議解碼器”，一般使用在室外或者室內(nèi)面積比較大,、范圍比較廣的場合。
3,、半球形攝像機：安裝方式是吸頂安裝,。大多用于室內(nèi)小范圍的監(jiān)控場合，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)大廳等場所。
4,、紅外一體機：紅外一體是一種具備紅外夜視探照頭的監(jiān)控攝像機,。 該攝像機已經(jīng)廣泛的應用于日夜及大范圍攝像的環(huán)境，如：小區(qū),，超市,，廣場，銀行,，工廠,，軍營學校等場所。
實際項目中,，可根據(jù)應用場景來選擇合適的攝像機,。另外，攝像機有不同分辨率,，對應碼率也不一樣,，在實際選型的時候也需要注意，具體參照圖2,。
二,、如何選擇交換機組網(wǎng),？
1000路的監(jiān)控項目，其重點就是交換機的選擇了,，這里我們選用三層網(wǎng)絡結構,，網(wǎng)絡結構為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網(wǎng)絡架構,，三層架構網(wǎng)絡組網(wǎng)規(guī)模更大,，傳輸距離更遠，網(wǎng)絡可拓展性更強,。
拓撲圖如下：
那么各層交換機如何選擇呢,？
1000路的大型監(jiān)控系統(tǒng)，如果交換機分配不合理,，時常會出現(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,、核心層交換機至關重要。
一,、1000路監(jiān)控接入層交換機的選擇
接入層是前端采集設備與傳輸系統(tǒng)的接口,，交換機需易于使用和安裝，同時兼具安全性,，確保入口數(shù)據(jù)的安全,。當然在設計上，主張使用性價比高的設備,。接入層交換機選型設計注意要點如下：
單個攝像機碼流一般是按4Mbps計算,，峰值是6-8M，選型的時候需要考慮到峰值,。
傳輸帶寬利用率在60%左右,，100M的也就60M左右。
綜上兩點,，一個百兆交換機一般可以帶8路攝像機,，8路以上攝像機需采用千兆上聯(lián)交換機。
根據(jù)前端的布局方式集中或者分散,，可能會采用8到24不同口數(shù)的交換機,。根據(jù)安裝環(huán)境的不同，還可能會用到工業(yè)級交換機,。
優(yōu)特普安防專用接入交換機針對安防應用特點,，選用4M大緩存芯片，百+兩千兆上聯(lián)設計，全系列產(chǎn)品具有6KV電源和端口防雷防護設計及寬溫設計特點,，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量和監(jiān)控圖像質(zhì)量,。
二,、匯聚層交換機的選擇
匯聚層承上啟下,，壓力較大，需要考慮同時處理的監(jiān)控查看的帶寬,。
條件1,、交換機帶寬，如果1000路攝像機,，匯聚層有8臺交換機的話,，則每臺需要同時處理 125 只攝像機的 4M 碼流（125* 4M=500M），也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉發(fā)500M以上的交換容量,。 這樣的話一般的千兆交換機可以說是比較充足的。
條件2： 匯聚層交換機的背板帶寬,，每臺匯聚層交換機至少會接入來自接入層的5臺千兆交換機,，我們?yōu)榱吮ＷC帶寬充足，則交換機背板帶寬要求為：
(5*1000M*2)/1000=10Gbps 的背板帶寬,。
條件3： 包轉發(fā)率：一個 1000M 口的包轉發(fā)率為 1.488Mpps/s，匯聚層下接 則匯聚層的交換機交換速率為：5*1.488Mpps/s=7.44Mpps,。
根據(jù)以上條件得出： 當有1000路攝像機接入網(wǎng)絡時,，匯聚層需要滿足背板帶寬不少于10Gbps，包轉發(fā)率大于7.44Mpps,。
我們可以至少需要8口全千兆交換機,，且背板帶寬不少于10Gbps,，包轉發(fā)率大于7.44Mpps,。
例如：這款24口全千兆交換機比較符合匯聚層要求。
交換機容量與包轉發(fā)率都是比較充足的,。
三,、核心層交換機的選擇
核心交換機主要承擔數(shù)據(jù)轉發(fā)和網(wǎng)絡架構設置功能,，對交換能力,、網(wǎng)路管理功能、穩(wěn)定性要求也更高,。另外,，因為存儲設備是在核心層上，需要考慮交換機的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉發(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,，核心交換機建議選擇高帶寬的千兆或萬兆交換機,，上聯(lián)端口為萬兆，才能使數(shù)據(jù)通暢,。
背板帶寬：核心交換機至少會有8個來自匯聚層的千兆接口、2個上聯(lián)的萬兆端口,，以及4個可能接入其它的千兆端口,，所以一共有12個千兆口與2個萬兆口，為了保證帶寬充足,，則交換機背板帶寬要求為：
（12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板帶寬,。
包轉發(fā)率：一個千兆口的包轉發(fā)率為1.488Mpps/s，一個萬兆口的包轉發(fā)率為14.88Mpps/s,，為了保證能夠線速轉發(fā),，則至少會有12個千兆口與2個萬兆口,，則核心交換機交換速率為：
12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps,。
根據(jù)以上條件得出：當有1000路攝像機接入網(wǎng)絡時，核心層交換機至少需要滿足背板帶寬不少于64Gbps,，包轉發(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，背板帶寬高達352G,，包轉發(fā)率達132.Mpps,，能很好地滿足1000路視頻的傳輸組網(wǎng)要求。
4萬兆上聯(lián),，高速轉發(fā)
UTP7748GE-L3提供48個千兆下行端口和2個萬兆上行鏈路以及2個萬兆堆疊端口,，背板帶寬高達352G，最多支持6臺設備堆疊,，堆疊系統(tǒng)交換容量最高可達2112Gbps,。
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,，設備支持雙AC冗余電源輸入，保證設備的長時間不斷電穩(wěn)定工作,。
強大業(yè)務處理能力,，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)控的存儲：IP-SAN
要解決1000路監(jiān)控存儲,，光靠NVR和硬盤是不行的，這里面我們要用到IP SAN存儲產(chǎn)品,，IP SAN也算是SAN的一種,，只是服務器和存儲之間通過網(wǎng)絡交換機互聯(lián)，性能不算最好,，但不受距離的限制,。SAN是超大容量，可以接上百路,，但價格很貴,，所以我們選擇ip SAN，它是以塊作為存儲的,，你可以認為它是含陣列功能的硬盤,，其實就是磁盤陣列+硬盤。
1,、數(shù)據(jù)存儲
那么,，當涉及到1000 路全高清IP監(jiān)控時，到底有多少數(shù)據(jù)需要存儲呢,？網(wǎng)絡攝像機，每秒可產(chǎn)生約4Mb的30FPS的視頻流,。每臺NVR有42路的實時視頻流,，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,。
如何解決整體方案中的穩(wěn)定性以滿足7X24小時的不停工作,。
一個碼率為4M的攝像頭一天的存儲量為48G左右。
那么1000個7天的存儲量為：
1000個攝像*48G*7=395136G=328T左右,。
以市場上4T硬盤計算,，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。
如何利用這96塊硬盤以滿足24臺NVR系統(tǒng)傳來的視頻流呢,？
每幾塊硬盤組成一個RAID組,，而不是將這96塊硬盤組成一個巨大容量的RAID組,。
因此,，這96塊硬盤可以每4塊硬盤組成一個RAID5，組成24個RAID組。
我們采用16盤位的網(wǎng)絡存儲IP SAN磁盤陣列,，6臺可以解決,。
而對于大型公共監(jiān)控的要考慮其擴展性、易管理性,，所以采用IP SNA的解決方案,。
四、監(jiān)控顯示
1000路監(jiān)控如何顯示,，大型監(jiān)控一般都會選擇使用監(jiān)控顯示墻,。
中心就要有管理平臺，需要配置綜合監(jiān)控一體化平臺,，解碼能力強,，功能更強大，上墻預覽的數(shù)量看需求,，不需要全部上完,，可以做輪巡。
1000路監(jiān)控還有一個關鍵點就是ip地址的分配與設置,，這個后面會提到,。
五、結語
總的來說,，1000路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計原則是：以系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,、拓展性強為前提，要求監(jiān)控畫面不卡頓,、圖像不中斷,，安全不泄密。在規(guī)劃和架構網(wǎng)絡系統(tǒng)時,，要綜合攝像機碼流,、網(wǎng)絡帶寬、傳輸數(shù)據(jù)量,、具體網(wǎng)絡環(huán)境,，以及用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的具體要求等因素，合理規(guī)劃設計,，并選擇合適的監(jiān)控設備,。
