Как выбрать сетевой коммутатор для системы видеонаблюдения?
Как выбрать сетевой коммутатор для системы видеонаблюдения?
Сетевые коммутаторы часто считают обычными элементами сети, которые ретранслируют поступающие на вход данные. При этом многие забывают, что свитч является проводником, имеющим собственное сопротивление, причем отнюдь не электрического тока, а пропускной способности сети в коммутаторе.
Сетевой коммутатор является устройством для обработки данных общего назначения. Однако при использовании их в сситемах видеонаблюдения размер пакета зависит от пиксельного разрешения камеры, и-за чего размеры файла видеоданных заметно превышает размеры текстовых данных.
Мало того, рабочие характеристики свитчей проверяют при размере пакета 64 байта,но для передачи мегапиксельных видеоизображений требуется как минимум 1024 байта. При этом максимальный размер обрабатываемого пакета у большинства коммутаторов составляет 1518 байт, что соответствует 2-3 мегапиксельным видеопотокам.
А ведь видеоданные с камер сверхвысокого разрешения при форматах с низкой степенью компрессии, например, Motion JPEG требуют размеров пакета до 9600 байт, и это совершенно не учитывается при проектировании коммутаторов.
При изучении технической документации на свитч зачастую невозможно выяснить, каким образом коммутатор отреагирует на повышенную нагрузку, возникающую при передаче видеопотоков. И это зачастую создает проблемы при работе систем видеоконтроля в штатном режиме эксплуатации.
У каждого сетевого коммутатора есть ряд характеристик:
При этом требования, предъявляемые к коммутатору, будут зависеть от размеров сети видеонаблюдения. Выбор коммутатора зависит от того, какую сеть вы хотите организовать. Здесь важно учитывать сразу несколько аспектов, поскольку от них будут зависеть затрачиваемые ресурсы, итоговое качество работы и возможность расширения.
Основные характеристики свичей определяют, как много устройств к ним можно подключить и какой поток данных они способны передавать. Так что, выбирая коммутатор, следует уделить внимание и этим параметрам. К примеру, нет нужды в свиче с 20 портами, когда планируется подключать только пару камер видеонаблюдения.
Такая же ситуация обстоит и с выбором пропускной способности свича. Здесь нужно обязательно посчитать, какую скорость передачи данных должна выдерживать ваша сеть.
Есть и еще одна проблема при использовании сетевых коммутаторов, заключающаяся в согласовании скоростей потоков. Если согласования не удаётся добиться, попытка вывести на экран мегапиксельное изображение с камеры при слабеньком свитче окончится практически ничем. Вы получите расфокусированную картинку, причем, в замедленном и ступенчатом движении в кадре.
Кроме того, существуют и характеристики физической пропускной способности сетевого коммутатора. Это так называемая фабричная пропускная способность, которая должна как минимум вдвое превышать предельную сумму сетевого трафика по всем портам свитча.
На этом часто экономят производители, так как в приложениях, не связанных с интенсивным видеотрафиком, используются не все порты одновременно. Если коммутатор работает на пределе заводских ограничений, то передача видеосигнала может идти без проблем до того момента, пока не увеличиться число задействованных портов. И тогда видеоизображение с камер может и вовсе стать статичным, а попросту замрет.
Что не может огорчать, так это то, что характеристики сетевых коммутаторов до сих пор не стандартизованы. Поэтому, прежде чем включать в систему видеонаблюдения сетевые коммутаторы, нужно тщательно изучить техническую документацию на них, а при необходимости и провести тесты на работающей система видеонаблюдения.
Нужно также отметить, что сетевые коммутаторы имеют ряд функций, которые призваны сделать использование сети более удобным и надежным.
Одной из таких функций является PoE, позволяющая запитывать камеры через тот же кабель, по которому идет передача данных. Данная технология упрощает процесс монтажа и организации энергоснабжения подключенных устройств.
При этом управление видеопотоком и первостепенность трафика обеспечивают стабильную работу ключевых элементов сети при высоких нагрузках.
Сегодня для систем цифрового видеонаблюдения используются именно PoE коммутаторы, позволяющие получить оптимальные параметры видеоизображения.
При использовании свитчей агрегирование каналов и стекирование используются для повышения скорости работы. Агрегирование позволяет объединять несколько физических портов для увеличения максимальной пропускной способности. А стекирование объединяет несколько физических коммутаторов, как один элемент сети с целью увеличения числа портов и, как следствие, масштабирования сети.
Подводя итог всему вышесказанному, можно с сожалением консттатировать, что универсального решения для организации сети и IP-видеонаблюдения не существует. Лучшим сетевым коммутатором является тот, который даст возможность сети стабильно работать, обеспечивая оптимальную работу системы видеонаблюдения.
Наша компания «Запишем всё» с 2010 года занимается проектированием, монтажом, модернизацией и обслуживанием систем видеонаблюдения в Москве и Подмосковье. Мы работаем быстро, качественно и по доступным ценам. Перечень услуг и цены на их вы можете посмотреть здесь.
Звоните +7 (499) 390-28-45 с 8-00 до 22-00 в любой день недели, в том числе и в выходные. Мы будем рады Вам помочь!
Выбираем сетевой коммутатор для видеонаблюдения
Прежде всего, следует определиться, что такое сетевой коммутатор для IP видеонаблюдения, и зачем он используется. Коммутатор для видеонаблюдения — это устройство, которое объединяет несколько IP камер в одну сеть, позволяя им обмениваться данными. В чем-то он похож на роутер, только без возможности самостоятельного подключения к интернету и с собственной спецификой.
У каждого коммутатора есть ряд характеристик:
Следовательно, требования, предъявляемые пользователем к коммутатору, будут зависеть от размеров сети наблюдения.
Лучший сетевой коммутатор для IP камер тот, который подходит требованиям вашей сети и позволяет её масштабировать
Да, выбор коммутатора действительно зависит от того, какую сеть вы хотите организовать. Здесь важно учитывать сразу несколько деталей, поскольку от них будут зависеть затрачиваемые ресурсы, итоговое качество работы и возможность расширения.
Основные характеристики свичей определяют, как много устройств к ним можно подключить и какой поток данных они способны передавать. Так что, выбирая оптимальный коммутатор, следует уделить внимание именно этим параметрам. К примеру, нет нужды в свиче с 20 портами, когда планируется подключать только пару камер видеонаблюдения и 2-3 ПК. Для этой цели подойдут модели с 8 портами. Они позволят сэкономить средства без потери качества работы сети.
Такая же ситуация обстоит и с выбором пропускной способности свича. Здесь достаточно посчитать, какую скорость передачи данных должна выдерживать ваша сеть.
Рассмотрим основные типы коммутаторов для IP камер
Самые простые свичи позволяют подключить оборудование и сразу же использовать его в сети. Это ненастраиваемые коммутаторы. Они просты в установке и позволяют быстро организовать сеть. Настраиваемые коммутаторы позволяют производить ряд настроек вроде конфигурирования VLAN.
Также коммутаторы бывают управляемыми и неуправляемыми, позволяя выбирать между простотой в использовании и необходимостью формировать сеть под конкретные нужды. Первые позволяют создавать сложные сети, где часть устройств отделены от других. Вторые — подходят для простейших сетей, где нет необходимости разграничивать отдельные устройства в ней.
Функции PoE коммутаторов, зачем они нужны и что дают?
Как и большинство других устройств, коммутаторы имеют ряд функций, которые призваны сделать использование сети более удобным и надежным.
И в первую очередь стоит упомянуть про PoE. Эта функция позволяет запитывать другие устройства через тот же кабель, по которому идет передача данных. Это очень важно для организации видеонаблюдения, поскольку позволяет избавиться от лишних проводов, а также упрощает процесс монтажа и организации энергоснабжения подключенных устройств.
Управление потоком и первостепенность трафика обеспечивают стабильную работу ключевых элементов сети при высоких нагрузках.
Агрегирование каналов и стекирование используются для повышения скорости работы. Агрегирование позволяет объединять несколько физических портов для увеличения максимальной пропускной способности. А стекирование объединяет несколько физических коммутаторов, как один элемент сети с целью увеличения числа портов и, как следствие, масштабирования сети.
Подводя итог можно смело заявить, что универсального решения для организации сети и IP-видеонаблюдения не существует. Лучшим коммутатором является тот, который позволит удовлетворить все потребности сети и предоставит возможность для ее развития.
Что следует учитывать при выборе коммутатора для системы видеонаблюдения?
На сегодняшний день системы видеонаблюдения широко используются в сфере гостиничного бизнеса, общественного питания, розничной торговли, образования, транспорта и многих других. IP-камеры являются важным компонентом системы видеонаблюдения, позволяющим обеспечить видимость и понимание бизнеса, создавая безопасную среду для персонала и клиентов. Правильное обслуживание системы видеонаблюдения так же важно, как и сама система для безопасности вашего бизнеса. Когда вы планируете организовать систему видеонаблюдения, всегда возникает важный вопрос: какую инфраструктуру выбрать в качестве вспомогательного оборудования? В текущей ситуации использование коммутаторов PoE (Power over Ethernet) для IP-камер очень распространено и популярно.
Power over Ethernet, или PoE, описывает любую из нескольких стандартных или специальных систем, которые передают как электроэнергию, так и данные по одному и тому же кабелю Ethernet с витой парой. Это позволяет использовать один кабель для передачи данных и подачи электроэнергии таким устройствам, как точки беспроводного доступа, IP-камеры и телефоны VoIP. PoE имеет преимущество, которое позволяет использовать подключенные устройства без необходимости в дополнительных розетках, что экономит время и деньги на конфигурацию шнура питания и снижает затраты на компоновку системы.
Стандарты PoE обеспечивают передачу сигналов между оборудованием источника питания (PSE) и устройством с питанием (PD). Его протоколы делятся на 802.3af, 802.3at и 802.3bt. Максимальная выходная мощность 802.3af и 802.3at составляет 15,4 Вт и 30 Вт соответственно. 802.3bt делится на два типа мощности (тип 3 и тип 4), а максимальная выходная мощность двух типов bt составляет 60 Вт и 90 Вт соответственно.
Требования к питанию IP-камер
802.3af PoE с максимальной выходной мощностью 15,4 Вт достаточно для питания большинства камер видеонаблюдения. Для камеры с высоким энергопотреблением, такой как камеры PTZ (поворотной), обычно достаточно 802.3at PoE с максимальной выходной мощностью 30 Вт.
В то же время камеры имеют различные требования к мощности, и суммарная мощность должна быть меньше, чем общий бюджет PoE коммутаторов. Также следует учитывать уровень энергопотребления и количество подключенных устройств, потери в линии и дополнительный зарезервированный бюджет мощности. На потери в линии влияют мощность PSE, расстояние передачи и качество кабеля. Что касается потерь в линии, сравнивая результаты тестирования выходной мощности PSE 30 Вт, 15 Вт и 10 Вт (кабель CAT5E) на расстоянии 100 м, потеря трех видов выходной мощности составляет около 1,1 Вт, 0,8 Вт и 0,3 Вт, соответственно. Например, если у вас есть четыре камеры с потребляемой мощностью 12 Вт, индивидуально подключенные к коммутатору, бюджет мощности PoE коммутатора должен превышать 4 × (9 Вт + 0,8 Вт) = 39,2 Вт. С учетом дополнительного зарезервированного бюджета. В данном случае, коммутатор PoE мощностью более 40 Вт будет идеальным выбором.
Сетевые требования IP-камер
Есть четыре основных элемента, которые влияют на пропускную способность IP-камер и скорость интернета: разрешение, FPS (частота кадров в секунду), кодек сжатия видео и количество камер.
Чтобы обеспечить стабильную передачу видео, пиковая полоса пропускания обычно составляет 120% от битрейта потока. В результате рекомендуемая пропускная способность каждой камеры рассчитывается следующим образом. Основной поток обычно представляет собой изображение высокой четкости, используемое для записи и одноэкранного отображения; подпоток обычно представляет собой изображение стандартной четкости, используемое для передачи по сети или многоэкранного отображения, обычно со скоростью 0,5 Мбит/с.
Полоса пропускания = 1,2 × (Битрейт (основной поток) + Битрейт (дополнительный поток)).
Кроме того, фактическая полоса пропускания коммутатора обычно составляет 50%
70% от теоретической скорости. Следовательно, рассчитанную полосу пропускания необходимо разделить на 0,7, чтобы получить рекомендованную теоретическую полосу пропускания коммутатора. Здесь вы можете найти стандартное разрешение камеры и соответствующие рекомендуемые коммутаторы. Мы видим, что коммутаторов 10/100 Мбит/с достаточно для передачи видеоданных практически для всех сценариев.
Пропускная способность формата H.264 (Мбит/с)
Downlink на порт коммутатора (Мбит/с)
Рекомендованный Uplink на порт коммутатора (Мбит/с)
Выбор сетевых коммутаторов для видеонаблюдения
Автор статьи: Озеров Евгений Игоревич
Ведущий инженер ЗАО НВП «Болид»
Системы безопасности, июнь-июль 2018
Эволюция сетевых технологий в последние годы привела к новому устойчивому тренду в развитии систем видеонаблюдения. Из системы телевидения замкнутого контура (Сlosed Circuit Television, CCTV) видеонаблюдение все больше смещается в сторону одной из IT систем собственника. С теми же принципами передачи, обработки и хранения информации, а зачастую и с той же средой передачи данных локальной вычислительной сети (ЛВС) заказчика.
В данной статье обсудим основные подходы к подбору сетевых коммутаторов для систем видеонаблюдения на примере оборудования ЗАО НВП “Болид”.
Принципы подбора оборудования
Попробуем разобраться с базовыми принципами выбора сетевых коммутаторов для видеонаблюдения.
Управляемые или неуправляемые?
Для грамотного ответа на данный вопрос придется немного погрузиться в то, как устроен процесс передачи данных в сетях связи. Проще всего для этого воспользоваться стандартной базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем OSI (open systems interconnection basic reference model).
Всего в модели OSI 7 уровней. Но на практике нам интересны лишь два из них: второй канальный (layer 2 data link или L2) и третий сетевой (layer 3 network или L3).
Сетевой коммутатор работает либо на 2 уровне, либо на 2 и 3 уровне по модели OSI. Разберемся, что это означает. Канальный уровень предназначен для обмена данными между узлами, находящимися в том же сегменте локальной сети. Сетевой уровень предполагает взаимодействие между разными сегментами локальной сети. Однако для систем видеонаблюдения, которые как правило физически отделены от локальных вычислительных сетей предприятия, 3 уровень модели OSI используется достаточно редко. Поэтому, несмотря на то, что управляемые коммутаторы могут поддерживать как 2 и 3 уровень модели OSI (L3) так и только 2 (L2), для систем видеонаблюдения используются коммутаторы второго уровня L2.
Теперь можно определить, чем отличаются управляемые коммутаторы от неуправляемых. Неуправляемый коммутатор – это устройство, самостоятельно передающее пакеты данных с одного порта на остальные. Но не всем устройствам подряд, а только непосредственно получателю, так как в коммутаторе есть таблица MAC-адресов. Благодаря данной таблице коммутатор «помнит», на каком порту находится какое устройство. Неуправляемый коммутатор с оптическими портами может являться альтернативой медиаконвертера с ограниченным количеством портов, например, когда необходимо конвертировать оптику и передавать пакеты данных далее сразу на несколько портов/устройств. Стоит отметить, что в данном типе коммутаторов нет web-интерфейса, именно поэтому они и называются неуправляемыми.
Самый очевидный пример использования неуправляемых коммутаторов – объединение видеорегистраторов, серверов, видеокамер, рабочих станций оператора в одну сеть.
Управляемый коммутатор – более сложное устройство, которое может работать как неуправляемый, но при этом имеет расширенный набор функций, и поддерживает протоколы сетевого управления благодаря наличию микропроцессора (по сути управляемый свитч – это узкоспециализированный компьютер). Доступ к настройкам данного типа устройства осуществляется, как правило, через WEB-интерфейс. Одно из основных преимуществ управляемого коммутатора – возможность разделения локальной сети с помощью виртуальной локальной сети (VLAN). Это необходимо если по каким-либо причинам невозможно выделить локальную сеть видеонаблюдения из общей локальной сети предприятия физически.
Еще одно отличие управляемого коммутатора – протоколы резервирования, которые позволяют создавать сложные топологии, например физические кольца. При этом логическое подключение все равно остается шинным.
Таким образом, все коммутаторы можно разделить на 3 категории:
| Возможности | Неуправляемые коммутаторы | Управляемые коммутаторы | |
|---|---|---|---|
| Уровня 2 OSI (L2) | Уровня 3 OSI (L3) | ||
| Равноправная работа в рамках одной подсети | да | да | да |
| Приоритезация трафика в рамках одной подсети | нет | да | да |
| Передача данных между разными подсетями | нет | нет | да |
| Стандартный коммутатор в 19” стойку | Коммутатор промышленного исполнения на Din-рейку |
|---|---|
| SW-216 SW-224 | SW-104 SW-108 SW-204 |
“Витая пара” или “оптика”?
Это зависит от расстояния между камерой, коммутатором и сервером. Расстояние от точки терминирования “витой пары” (кабеля UTP / FTP категории 5 либо выше) в горизонтальном кроссе телекоммуникационной (рядом с сервером / регистратором) до точки терминирования в телекоммуникационной розетке (рядом с камерой видеонаблюдения) не должно превышать 90 метров (п. 5.2.1 ГОСТ Р 53246-2008 Системы кабельные структурированные).
| Модель | Число портов 10/100 Base-T c PoE (“медь”) | Число Up-link портов 10/100/1000 Base-T (“медь”) | Число Up-link портов 100/1000 Base-X (“оптика”) | Типы SFP модулей для “оптических” портов |
|---|---|---|---|---|
| SW-104 | 4 | 1 | 1 | 155 Мб/с 850 нм, 2 км, LC, многомодовое волокно 1,25 Гб/с 850 нм, 500 м, LC, многомодовое волокно 155 Мб/с 1310 / 1550 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно 155 Мб/с 1550 / 1310 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно 1,25 Гб/с 1310 / 1550 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно 1,25 Гб/с 1550 / 1310 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно |
| SW-108 | 8 | 1 | 1 | |
| SW-204 | 3 | 1 | 2 | 1,25 Гб/с 850nm, 500 м, LC, многомодовое волокно 1,25 Гб/с 1310 / 1550 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно 1,25 Гб/с 1550 / 1310 нм, 20 км, LC, одномодовое волокно |
| SW-216 | 16 | 2 | 0 | — |
| SW-224 | 24 | 2 | 0 | — |
Почти всегда топология построения локальной вычислительной сети (ЛВС) для систем видеонаблюдения строится по топологии типа “звезда”. Для крупных систем идет разделение: на коммутаторы уровня доступа, к которым подключаются камеры видеонаблюдения, и на коммутатор уровня ядра сети, к которому подключаются коммутаторы уровня доступа, видеосервера, рабочие станции поста охраны. Для небольших ЛВС один коммутатор может совмещать уровень доступа и уровень ядра.
Однако бывают случаи, когда стандартная топология не является идеальной. Это относится в первую очередь к периметральным системам охранного телевидения, где очевидны преимущества кольцевой топологии: более равномерная нагрузка на каналы связи, автоматическое восстановление сети после единичного обрыва.
Коммутатор BOLID SW-204 с двумя гигабитными оптическими портами 100/1000 Base-X поддерживает стандартный протокол RSTP (Rapid spanning tree protocol) и кольцевую топологию с функционалом резервирования связи Fast Ring Network для построения локальных вычислительных сетей периметральных систем видеонаблюдения (см. рис.1).
Рисунок 1. Сравнение кольцевых топологий для построения периметральных систем видеонаблюдения.
На данный момент для создания кольцевой топологии с поддержкой Fast Ring Network требуется использовать сторонние L2+ коммутаторы, поддерживающие протокол Fast Ring Network (Ring topology), однако, очередном обновлении линейки видеонаблюдения «Болид» целесообразность расширения модельного ряда коммутаторов будет рассмотрена.
Сформулируем рекомендации по использованию управляемых и неуправляемых коммутаторов компании «Болид»:
Резервирование электропитания
При выборе коммутатора необходимо учитывать параметры сетевого электропитания. Как правило, стоечные 19” коммутаторы питаются переменным напряжением 220 VAC. Коммутаторы промышленного исполнения могут иметь различные, не всегда стандартные номиналы питающего напряжения.
Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet.
При выборе коммутатора необходимо учитывать два параметра, касающиеся использования технологии PoE:
Максимальная мощность, выделяемая коммутатором на 1 порт не должна быть меньше потребляемой мощности ни одной из подключенных к коммутатору камер. Суммарная потребляемая мощность всех камер не должна превышать общую мощность, выделяемую коммутатором на все PoE порты. Коммутаторы «Болид» поддерживают IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. В таблице представлены данные по коммутаторам «Болид»:
Классы потребление PoE IP камер Болид
Классы потребления мощности питаемых устройств приведены в таблице:
| Модель | Потребляемая мощность, не более Вт | Стандарт PoE | Класс PoE |
|---|---|---|---|
| VCI-113 | 4,5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-122 | 5,1 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-123 | 5,1 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-120 | 9,09 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-121-01 | 13 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-130 | 5,5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-143 | 6 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-140-01 | 11,5 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-184 | 7 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-180-01 | 12,95 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-212 | 4,5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-222 | 2,6 | IEEE 802.3af-2003 | 1 |
| VCI-722 | 5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-220 | 9,75 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-220-01 | 10 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-230 | 5,5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-830-01 | 7,5 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-242 | 4 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-742 | 5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-240-01 | 11,5 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-884 | 4,97 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-280-01 | 15 | IEEE 802.3at-2009 | 4 |
| VCI-252-05 | 6 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-320 | 10 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-412 | 4,5 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-432 | 4,85 | IEEE 802.3af-2003 | 2 |
| VCI-627-00 | 10 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-627 | 13 | IEEE 802.3at-2009 | 4 |
| VCI-628-00 | 12 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| VCI-528-00 | 20 | IEEE 802.3at-2009 | 4 |
| VCI-528 | 26 | IEEE 802.3at-2009 | 5 |
| VCI-529 | 43 | IEEE 802.3at-2009 | 5 |
| VCI-529-06 | 38 | IEEE 802.3at-2009 | 5 |
| TCI-111 | 7 | IEEE 802.3af-2003 | 3 |
| Модель | Граничные параметры входного воздействия (8/20 мкс) | |
|---|---|---|
| синфазной помехи по схеме “провод-провод”, кВ | дифференциальной помехи по схеме “провод-земля”, кВ | |
| SW-104 | 4 | 2 |
| SW-204 | 4 | 2 |
| SW-108 | 4 | 2 |
| SW-216 | 2 | 1 |
| SW-224 | 2 | 1 |
