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技術解答

安防交換機卡頓原因及選型誤區(qū)

安防自模擬轉網絡之后，網絡在安防的應用越來越重要，也越來越復雜。

網絡交換機選型三大誤區(qū)

誤區(qū)1：盲目根據交換容量計算攝像機帶機數量

這種算法，就是把交換機的交換容量簡單除以攝像頭的碼流，然后計算出帶機數量。

如果根據這個理論，一臺24口全千兆非網管交換機每個端口速率都是1000Mbps，下連端口只要合計接入不超過250路4M碼流的攝像機就沒有問題，那整臺交換機就可以帶幾千路？

估且按所謂的實際性能一般只有理論值的 60~70%，那每個下連端口也可以合計接入不超過150路就沒有問題，整機怎么著也可以帶1000多路？

可實際情況是這樣嗎？

照這個邏輯，千兆傻瓜機和網管機帶機能力也沒啥區(qū)別了。當我們按照這個理論去分析視頻卡頓的網絡原因，會分析到你懷疑人生。

最后發(fā)現，網絡的各個節(jié)點的帶寬設計完全沒有問題，流量根本不存在瓶頸，交換機運行狀態(tài)看起來很正常的，可視頻就是卡卡卡，馬賽克花花花，怎么解釋？

誤區(qū)2：交換機的實際性能一般只有理論值的 60~70% ？

很多人，甚至是交換機廠家的售前，會在做安防方案的時候，跟你說，交換機實際轉發(fā)性能只有理論值的60%~70%，所以，計算待機數量要留余量。

編者從事數通領域工作7年，在設備廠家待過，也在芯片公司待過，至少在這有限的從業(yè)期間，還從未見過哪家芯片公司推出的某一款芯片的實際性能（交換容量）達不到理論值的。

24口全千兆交換芯片，交換容量必須≥48Gbps【24（24個端口）X1G（1000M）X2（全雙工）=48G】，否則就達不到線速轉發(fā)，我想沒有哪一家芯片設計公司會犯這種低級的常識性錯誤，也沒有哪一家正規(guī)交換機廠商會把一款達不到線速轉發(fā)性能的交換機推向市場（機箱式交換機線卡存在阻塞比另當別論）。

如果你真遇到過交換機的交換容量達不到理論值，只有60~70%的性能，那恭喜你，你成功購買了一臺次品，這種次品正規(guī)廠商想做都做不到，因為只有研發(fā)設計或者生產制程有缺陷，并且沒有經過專業(yè)測試就直接市場銷售的才有可能出現這種產品。同理，包轉發(fā)率也是如此。

誤區(qū)3：根據經驗進行交換機選型

目前各個網絡設備廠商在涉足安防網絡項目時，除了按端口規(guī)格選型，按交換容量選型，還有較重要的一個手段，就是根據以往的項目經驗選型。

可是我們常常遇到這樣的情況，同一款交換機在不同項目中，并且這些項目網絡規(guī)模差不多，攝像機數量及碼流也差不多，組網方案也是一樣的。

A項目是好的，B項目也是好的，可是C項目就會出現卡頓，WHY？

立馬聯系廠家換一臺，一換就好了，嗯，看來真是運氣不好?？墒沁^段時間又出現卡頓了，WHY？

不斷的換設備，重啟設備，調整網絡結構等。反復折騰，也許好了，也許還是會隨機卡頓，搞的筋疲力盡，最終也無法定論，甚至一線網絡品牌廠家也給不出一個準確原因。

視頻卡對的原因

首先，我們先來簡單的剖析一下視頻流傳輸的基礎原理：

視頻流是由I幀和P幀組成，其中I幀為超大幀，在網絡傳輸的過程，I幀的任何一個報文的丟失，就會導致視頻無法成像，同時，由于視頻的實時性要求，一般采用UDP的傳輸機制，即丟包不重傳，所以，基本上網絡只要出現丟包，就會卡頓。

其次，再來簡單介紹一下交換機的交換原理：

當某個100M端口向另一個100M端口傳輸1M的數據流時，是以100M的速率傳輸了1/100秒。如果這1/100秒時有另外一個100M端口也向同一個100M端口傳輸1M的數據流，雖然兩個端口加起來數據流只有2M，遠沒有達到100M的帶寬瓶頸，但也會擁塞。

同理，1000M端口在同一時間點只能接受一個1000M端口傳輸數據，但可以同一時間點接受10個100M端口傳輸數據，但超過10個，也會擁塞。

所以，流量（帶寬）與速率是二個概念，不能混為一談。無論傳輸的數據流有多大，傳輸的速率都是100M或1000M，只是不同數據流大小傳輸所需的時間長短不同罷了。當速率相同的情況下，兩個及以上的端口在同一時間點向同一端口傳輸時，就會擁塞。此時緩存如果能夠存放下擁塞的數據流，就不會丟包，如果緩存存放不下，就會丟包。

通過以上兩點的簡單分析，我們可以明白，當交換機傳輸經過的視頻流路數越多，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，傳輸經過的視頻流路數是較多的，整個網絡幾百路上千路都要經過核心交換機進行傳輸。

這里要再次重點強調，安防網絡中，卡頓丟包多數是因為這種擁塞而導致的，而不是轉發(fā)性能導致的，這是兩個完全不同的概念。

備注：很多客戶會將延時和卡頓混淆，延時指的是圖像數據從前端的網絡攝像機采集后到用戶端的監(jiān)視設備觀看到圖像的時間差。攝像機采集后的圖像通過壓縮編碼、網絡傳輸、解碼輸出顯示等處理，這些過程雖然很短暫，但我們仍然可以感覺顯示的圖像有滯后，這個滯后就是圖像延時。但延時只要不超過1S，是很難直觀感覺到，并且多數場景也不影響應用。除非是一些特定的工業(yè)領域，需要依據視頻的分析做出毫秒級的處理的，那延時就比較關鍵了。延時并不會產生圖像丟失，也不會丟包。而卡頓則會造成圖像丟失，是因丟包引起的。

除了擁塞丟包外，還有一種原因就是因為布線工程的質量引起的，比如線路老化，水晶頭氧化，水晶頭沒有做好等，這些情況都會導致類似于FCS錯誤幀而引起丟包。嚴格意義上，這跟交換機沒有關系，在此就不細說。

安防交換機怎么選型

1、根據攝像機的碼流和數量做好交換機規(guī)格選型，并設計好組網方案。

隨著網絡在安防的普及，從業(yè)人員的技術能力逐步加強，因規(guī)格選型和組網方案導致的網絡故障會越來越少。如果因為這個原因導致帶寬瓶頸，確實太低級了。某網絡共有XX臺X碼流的攝像機，接入層該選多少臺什么樣端口規(guī)格（端口數量和端口速率）的交換機，匯聚層該選多少臺什么樣端口規(guī)格的交換機，核心層該怎么選，這類簡單的知識我就不在這里浪費筆墨去寫了，網上很多。

同時，為了應對突發(fā)流量，在選型和設計方案時，交換機端口的帶寬使用率建議不要超過70%，控制在60%以內。注意：并不是因為實際性能只有理論值的 60~70%，而是為了預防突發(fā)流量，不建議使用率過高。轉發(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管型交換機。

緩存是可以減少擁塞導致的丟包，理論上，如果緩存足夠大，丟包為零，視頻也不會因網絡原因卡頓。那該怎么計算XX路XX碼流的攝像機該用多大緩存的交換機？理論上是可以計算的，但實際上你計算完了之后，發(fā)現地球上目前還沒有能滿足這個緩存需求的交換機。

擁塞是有概率性的，不可能每個端口都會同時擁塞，所以芯片公司不會這樣去設計緩存，因為緩存的成本太高。正常情況下，越高端的交換機，業(yè)務特性越豐富的交換機緩存越大。這也就是為什么當我們選擇網管型，或者三層交換機，丟包卡頓的概率會低一些。同樣24口千兆交換機，非網管的緩存可能只有幾百K，而三層交換機緩存可能有幾十M。

所以，當預算足夠，成本可以接受的時候，盡可能選擇緩存大的網管型交換機，因為這是芯片公司設計芯片時的規(guī)律。普及一個小知識，同樣24口千兆非網管芯片與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容量，緩存大小，業(yè)務特性（功能）等。對于設備廠商來說，研發(fā)交換機時，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，無論交換機怎么選型和組網設計，目前沒有任何一家廠商敢保證他的產品和方案在任何安防項目中永遠都不會出現卡頓，包括我們所熟知的華為華三也不敢保證。因為攝像機碼流的傳輸是動態(tài)的，擁塞的可能性隨時存在，而交換機的緩存大小又不可能完全解決所有攝像機擁塞的需要。

1問題：關于DSP 的解釋

回答：DSP這個名詞在CCTV工業(yè)中越來越被廣泛使用。DSP（Digital Signal Processing）是數字信號處理的縮寫。DSP芯片提高了攝像機的視頻處理及操作性能。

2問題：DSP攝像機的特點
回答：智能型DSP攝像機此類攝像機提高圖像效果的同時具有智能特色。典型的智能攝像機具有以下幾種特點。 a. 可編程的背景光補償 b. 視頻動態(tài)檢測 c. 通過串行數據接口可進行遙控 d. 內置字符發(fā)生器 e. 屏幕菜單

3問題：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接觸面至鏡頭焦平面（攝像機 CCD光電感應器應處的位置）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型攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉接環(huán)可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機無法配合使用。

4問題：關于IP率的解釋
回答：IP率是器材防塵防水的一個指標。此項指標在歐洲及英國產品中經常使用，由兩位數字組成。前一位是對固體的防御指標，后一位是對液體的防御指標。
與防護罩有關的IP率：
IP55：防塵，但會進入有限少量灰塵。防止來自各個方向的低壓水，但會進入有限少量水。
IP65：防塵，不會進入灰塵。防止來自各個方向的低壓水，但會進入有限的少量水。 IP66：防塵，不會進入灰塵。防止來自各個方向的高壓水，但會進入有限的少量水。

5問題：F值的分級
回答：F值是描述鏡頭進光亮的指標。 F值越小進光亮越大，F值等于鏡頭的相對孔徑除以鏡頭焦距。F值增加一級進光亮降低一倍。

6問題：通用鏡頭分類
回答：標準鏡頭：典型水平視場角為30度，與人類肉眼視場角相同。廣角鏡頭：典型水平視場角64度，短焦距鏡頭提供寬角度視場。長焦鏡頭：典型水平視場角15度，長焦距鏡頭提供高倍放大。

7問題：鏡頭后截距的調整
回答：定焦鏡頭后截距的調整使用攝像機自動電子快門功能，將鏡頭光圈調到較大，鏡頭聚焦環(huán)按景物實際距離調整，然后調節(jié)鏡頭后截距直至圖像較清晰。

8問題：CCD攝像機的安裝與調整
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式安裝座從基準面到焦點的距離為17.562毫米，比CS式距離CCD靶面多一個專用接圈的長度，CS式距焦點距離為12.5毫米。

9問題：自動增益控制
回答：AGC ON/OFF（自動增益控制）：攝像頭內有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大即增益，等于有較高的靈敏度，然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過載，使視頻信號畸變。當開關在ON時，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動增加增益以獲得清晰的圖象。開關在OFF時，在低亮度下可獲得自然而低噪聲的圖像。

10問題：自動白平衡
回答：ATW ON/OFF（自動白平衡）：開關撥到ON時，通過鏡頭來檢測光源的特性/色溫，從而自動連續(xù)設定白電平，即使特性/色溫改變也能控制紅色和藍色信號的增益。

11問題：自動亮度控制/電子亮度控制
回答：ALC/ELC（自動亮度控制/電子亮度控制）：當選擇ELC時，電子快門根據射入的光線亮度而連續(xù)自動改變CCD圖像傳感器的曝光時間（一般從1/50到1/10000秒連續(xù)調節(jié)）。選擇這種方式時，可以用固定或手動光圈鏡頭替代ALC自動光圈鏡頭。

12問題：背光補償
回答：BLC ON/OFF（背光補償開關）：當強大而無用的背景照明影響到中部重要物體的清晰度時，應該把開關撥到ON位置。注意： ① 當與云臺配用或照明迅速改變時，建議把該開關放在OFF位置，因為在ON位置時，鏡頭光圈速度變慢； ② 如果所需物體不在圖像中間時，背光補償可能不會充分發(fā)揮作用。

13問題：同步選擇
回答：LL/INT（同步選擇開關）：此開關用以選擇攝像頭同步方式，INT為內同步2，1隔行同步；LL為電源同步。有些攝像頭還有一個LL PHASE電源同步相位控制器。當攝像頭使用于電源同步狀態(tài)時，此裝置可調整視頻輸出信號的相位，調整范圍大概是一幀。

14問題：鏡頭控制信號
回答：VIDEO/DC（鏡頭控制信號選擇開關）：ALC自動光圈鏡頭的控制信號有兩種，當需要將直流控制信號的自動光圈鏡頭安裝在攝像頭上時，應該選擇DC位置，需要安裝視頻控制信號的自動光圈鏡頭時，應該選擇VIDEO位置。

15問題：FLICKERLESS（無閃動方式）
回答：在電源頻率為50Hz的地區(qū)，CCD積累時間為1/50秒，如果使用NISC制式攝像機，其垂直同步頻率為60Hz，這樣將造成視覺影像不同步，在監(jiān)視器上出現閃動；反之，在電源為60Hz的地區(qū)用PAL制式攝像機也會有此現像。為克服此現像，在電子快門設置了無閃動方式檔，對NISC制式攝像機提供1/100秒，對PAL制式攝像機提供1/120秒的固定快門速度，可以防止監(jiān)視器上圖像出現閃爍。

16問題：彩色系統(tǒng)
回答：世界上有3種彩色方式即：
1．NTSC：采用國家包括美國、加拿大、日本等。
2．PAL：采用國家包括中國、英國、澳大利亞、法國除外之歐洲自由國家，PAL系統(tǒng)是全世界較多國家采用的系統(tǒng)。
3．SECAM：采用主要地區(qū)為法國及東歐國家。