百家號17-07-2700:41
大型監控系統如何組網，分佈式還是集中式？可靠性與性價比又如何取捨？什麼纔是最合適的視頻監控存儲產品？在不同地區、行業的項目中，這些疑問均成爲業主、專家、系統集成商等各方面共同關注的重要議題……隨着網絡化尤其是高清化視頻監控的逐步普及，視頻監控中心的存儲、解碼、監控中心如何設計施工成爲視頻監控系統，尤其是大規模視頻監控系統中重要的支撐產品。本文試圖從幾個重要技術要素方面作出分析。
一：高清監控系統組網
前言
對於三網融合,想必讀者都耳熟能詳。然而在還有“兩網”的融合，正在悄然的發生，多數人沒有注意到，哪就
是“計算機網”和“安防監控網”。
傳統的“安防監控網”，是採用模擬技術傳送視頻和音頻信號。優點是技術難度低，兼容性好；缺點是智能化程
度低，清晰度難以提高，網絡擴展性差。
新興的“高清監控網絡”，採用最先進的局域網與互聯網（IP）技術，具有以下優點：
1、 入門即爲高清，而且清晰度升級空間大，超清、4K 等技術都可以無縫升級；
2、更加智能化，音視頻信息和控制信息同網傳輸，具備整網融合智能管理的條件；
3、 同網建設，可以同企業內部計算機網、互聯網同網建設，大大減少建設和維護成本；
4、 可擴展性強，無論是網絡規模、還是功能擴展，都有很強的擴展能力；
作爲未來趨勢的“高清監控網”，雖然提供了很多的便利，但是在流行的過程中也遇到了很多障礙。其中最大的 障礙是，傳統的安防監控工程師，對計算機網絡不熟悉，更嚴重的是，高清監控網絡應用中一些情況與傳統的安防 監控經驗相沖突，以至在規劃和實施中遇到前所未遇的問題。
本白皮書，集合了宙視達多 年 大型網絡高清監控系統整體解決方案經驗所得，針對高清監控網絡在規劃和實 施中的實際問題，進行分析和解答。希望與廣大安防監控工程師一道成長，爲高清監控網絡的普及一盡綿薄之力。
高清監控網絡規劃總略高清監控網絡的規劃，同傳統監控網絡有很大不同，但同時，又與一般計算機網絡在工程要點上有所出入，因此，它的規劃既不同於傳統監控網絡，也不能照抄一般的計算機網絡設計。對於高清監控組網經驗尚不足夠的工程師，“宙視達”建議按照以下流程嚴格的進行網絡規劃：
1、 構畫拓撲（TOP）圖；
2、 瓶頸計算與解決；
3、 設備安置與供電考慮；
4、 與計算機網絡併網；
5、特殊情況解決；
6、 拓撲圖定稿 所謂熟能生巧，如果工程師嚴格按照以上流程進行思考，幾個項目之後，就可以略過以上流程，直接劃出滿足
用戶需求的組網拓撲了。
拓撲圖拓撲圖就是表達的是網絡設備間的連接關係，網絡的基本結構，畫拓撲圖就是完成網絡規劃的過程。初畫拓撲圖的時候，需要注意以下要點：
1、 注意儘量採用金字塔結構。金字塔結構是快速以太網以上版本推薦使用的網絡拓撲結構，這樣的組網方式邏輯清晰，點到點的平均開銷最小，流量分佈均勻，易於發現瓶頸。
典型的金字塔結構如下圖：
2、級聯交換機級數不宜過多，建議最多不超過 5 級。
3、 中心健壯原則。按照星形結構，居中的交換機（或者中心交換機）承載的負荷最重，如果發生故障，影響 也最大。因此中心交換機應該採用相對更爲健壯的交換機，也應該考慮更大的冗餘。
瓶頸的計算與解決
高清監控網絡中，音視頻不流暢是大敵，而我們從大量案例中發現，設備原因造成音視頻不流暢只是其中很小
一部分，網絡擁塞佔到原因的 95%。
網絡擁塞原因有兩種，第一種是規劃考慮不當或則施工不當造成的結構性擁塞，第二種是網絡中應用非正常大 量報文造成的擁塞。對於第二種擁塞，我們應該建立起在網絡管理的快速應對機制（詳見後文）。與第一種結構性 擁塞，我們應該在產品規劃中計算考慮清楚瓶頸問題，堅決杜絕此類問題的發生。
一個單純的監控網絡中，流量瓶頸點主要在以下幾個：
1、交換機級聯口；
2、 存儲設備（如 NVR）與交換機接口；
3、 解碼設備（如矩陣）與交換機接口；
4、 外網（互聯網）接口；
怎樣判斷一個監控網絡是否存在瓶頸？如何計算？ 先對於以上端口，用以下公式計算所需帶寬：
所需帶寬=流經 IPC 數量*（主碼流率+輔碼流率）*1.5
如果所需帶寬>端口帶寬，那麼就意味着有結構瓶頸。如
連接端口①：所需帶寬=20×4M×1.5=120M＞100M，存在瓶頸； 連接端口②：所需帶寬=20×8M×1.5=240M＜1000M，不存在瓶頸； 連接端口③：所需帶寬=120M+240M=360M＜1000M，不存在瓶頸。 （圖例，對於流經 IPC 數量的計算方法，用圖例說明）
如果出現瓶頸，那麼怎麼解決？
1、 改 用更 高速 的接口 。 普通 快速 以太網 的接 口最大 帶寬爲 100Mbits/s,我 們 可以 改用千 兆以 太網接 口1000Mbits/s。
2、 如果是交換機級聯，則可用“鏈路聚合”技術“併線”，利用宙視達智能交換機，可以併線 4 條 100M 線路最大達到 400M，4 條 1000M 線路最大達到 4000M。
3、 重新設計設備間的連接關係，消除瓶頸。
設備安置與供電考慮
設備的放置地理位置考慮，對網絡拓撲結構會有很大影響，因此進行現場考察非常有必要。
哪些設備要集中在機房放置？哪些設備要樓道放置？都要結合用戶需求考慮清楚。
以下是典型的完全集中放置方案，和分佈式放置方案的對照參考。
特殊情況的解決 特殊情況一:網線距離過長
我們知道，傳統模擬視頻傳輸的允許最大距離爲 500 米，快速以太網的標準距離爲 100 米。而模擬視頻傳 輸如果超過有效距離時，對視頻產生的影響是視頻質量下降，噪點增加，越來越模糊直至沒有，是個逐漸的過程。而以太網超過有效距離時，效果是圖像直接斷掉，是個突然的過程。
雖然我們安置樓道交換機或者其他中間網絡設備，可以解決距離問題，但是確實有一些情況下，很難安裝中間設備，因此需要一些解決的辦法。
對於交換機與 IPC 之間，如果距離超過 100 米，一般慣常的辦法是加光纖收發器。如 圖 ：
但是這樣成本增加較多，施工難度增大。如果延長距離不多，可以通過宙視達的“網線+”技術來實現。單向 通過“網線+”技術，合格的標準 5 類佈線可以延長網線距離到 150 米，如果 IPC 端採用了類似技術，可以延長 網線距離到 300 米（注意此種情況不可同時使用 POE 供電）。
由於交換機之間傳輸數據量大，如果需要交換機之間距離延長，則“網線+”技術無法勝任。宙視達推薦使用千兆光纖級聯技術。宙視達智能交換機帶標準SFP插槽，可以通過更換模塊來達到不同的距離要求。
室內佈線困難跟室外佈線困難這裏先暫時不說。
附一：一百臺典型方案
注：此一百臺方案選用 HVS24G 28 口全千兆監控智能交換機作爲中心交換機，接入層選擇 5 臺 HVS24G 24 口百兆標準 POE 口，2 口千兆交換機，每臺 HVS24G 接 20 臺 IPC，選取 1 個千兆口與中心交換機級聯， 其餘 5 個接口可接入工作 PC，中心交換機接 1 個服務器監控平臺，通過光纖收發器可實現遠端電視牆全面 監控，通過上層路由與互聯網相通，方便戶外工作人員實行監控。
附二：二百臺典型方案
注：此 200 臺方案同 100 臺方案類似
附三：五百臺典型方案
注：此 500 臺方案採用兩臺 HVS24G 級聯作爲核心層，並且採用兩端口鏈路聚合的方法將兩交換機之間的 端口帶寬增加至 2000M，每臺 HVS24G 連接的 12 臺接入層交換機接入 250 攝像頭，此攝像頭分配方案是由 於 HVS24G 最多支持 250 臺 IPC，由於 IPC 接入數量較大，接入 NVR 數量太多不便管理，因此採用服務器監 控平臺進行管理，每臺服務器最多管理 100 臺 IPC，因此選用 5 臺服務器；此外，核心交換機連接解碼矩陣， 方便在電視牆統一查看監控畫面。
2續：監控中心集中存儲解碼上牆的設計與施工注意事項
對於一箇中大型安防視頻監控項目，都要有一個對所有視頻監控統一管理調度的監控機房，由物業或保安部門負責監管。那麼，安防視頻監控機房應該如何設計施工呢？需要注意什麼呢？
大中型監控系統機房又該如何組建，存儲是分佈式還是集中式？可靠性與性價比又如何取捨？什麼纔是最合適的視頻監控存儲解碼產品？在不同地區、行業的項目中，這些疑問均成爲業主、專家、系統集成商等各方面共同關注的重要議題……隨着網絡化尤其是高清化視頻監控的逐步普及，視頻監控的存儲成爲視頻監控系統，尤其是大規模視頻監控系統中重要的支撐產品本文試圖從幾個重要技術要素方面作出分析。
2.1.視頻監控有哪些存儲方案？
在早期，由於技術和產品發展的制約，視頻監控同其他行業的解決方案相類似，磁帶機成爲當時存儲的主流。在探頭都處於本地並且數量少的情況下，確實解決了沒有需要錄像記錄的現實問題，但也確實存在記錄時間短、錄像查詢困難等缺點。
在網絡化、數字化時代剛開始興起的階段，根據項目規模的不同採取了不同的存儲解決方案。例如在小規模視頻監控系統中，低成本的DVR存儲成爲主流，而在多級組網的集中式視頻監控系統中，存儲服務器存儲則是主流。這兩類方案由於解決了數字化的問題，共同克服了磁帶存儲的一些缺點。從另一方面仔細分析，這兩個方案仍然存在一些需要優化的方面。如DVR存儲，其在RAID等可靠性保障方面的缺失成爲幾乎致命的一個缺陷；而集中存儲服務器存儲在性價比方面一直需要不斷優化.2.2.當前評判存儲的要素有哪些？
2.2.1可靠性：視頻監控系統的應用絕大多數與存儲相關，所以存儲的可靠性是一個重要保障。在大型視頻監控系統的存儲產品中，冗餘備份機制、硬盤等易損件的保護機制、硬件異常之後的數據恢復機制等，已經成爲存儲系統可靠性的基本要求。宙視達採用專業的流媒體存儲服務器與智能摘要備份服務器相結合，不僅大大降低了存儲成本，並且對重點視頻進行重點備份，這樣及節省了大量成本，對重點視頻錄像文件的可靠性有了保障。採用專業的按盤輪巡及塊狀寫入方式，不僅降低了機器硬件及硬盤的損耗，同時也間接的降低了設備故障延長了機器的使用壽命。
2. 2.2性價比：在高清化逐步規模普及的今天，高清在帶來細節更清晰優勢的同時，由於碼流大小方面的原因，在存儲、網絡、解碼等方面也帶來了更高的要求。如果不能夠在單T成本方面有下降，存儲總成本的增加將會帶來巨大的壓力。宙視達採用最新的安霸低碼流方案，不僅降低對前端帶寬的要求，同時大大節約了存儲成本，採用存儲矩陣結合網絡高清解碼，流媒體轉發，網絡高清存儲等多功能於一體的專業的矩陣，就是最好的解決方案
2.2.3I/O性能：視頻監控碼流從前端探頭流向存儲系統，最終的匯聚點在存儲節點上，尤其是大規模集中式存儲系統，在併發寫入方面，要求存儲產品具有接近於網絡匯聚點帶寬的寫入性能。同時，還需要考慮錄像快速查詢方面的讀性能。在高清化的視頻監控系統中，高性能I/O存儲產品成爲關鍵和必須的選擇。
2.2.4集成度：在任何大規模系統中，中心機房的大小、產品的數量甚至能耗等，已經成爲一個系統性的難題。視頻監控系統同樣需要在監控中心，通過由單機具備更多功能更高性能的設備來構成，這是一個重要的考慮因素。存儲產品如果在保障高性能的基礎上，將存儲之外的一些相關功能集成到存儲產品中，將會是一個適應小機房、大應用發展趨勢的必然選擇。宙視達採用最新的安霸低碼流方案，不僅降低對前端帶寬的要求，同時大大節約了存儲成本，採用存儲矩陣結合網絡高清解碼，流媒體轉發，網絡高清存儲等多功能於一體的專業的矩陣，就是最好的解決方案！
2.2.5運維：當前的視頻監控系統，動輒幾千個探頭、甚至上萬路探頭的系統，也不是小概率項目，在這些大規模、多級別的系統中，支撐系統正常運轉的關鍵設備，其自身的易開通、易運維，也非常關鍵。視頻監控存儲設備，同樣需要具備通過簡單易懂的交互界面，支撐清晰方便的開通運維工作。結合宙視達科技多年來與工程商、集成商的合作，瞭解到對網絡監控系統的故障排查，系統維護方面的壓力，公司與交換機廠家共同研發出了視頻專業接換機，大型網絡監控系統中故障排查及維護變得一目瞭然。存儲設備亦是如此！！如下圖：
存儲產品技術展望
面對視頻監控系統中大量的數據和應用需求，網絡存儲技術找到了新的用武之地。未來視頻監控後端設備的發展方向，除雲存儲之外，將有兩個趨勢：一是中小規模的視頻監控系統，將以基於網絡存儲的NVR一體化應用存儲爲主；在較大規模的視頻監控系統中，視頻監控將會以集網絡高清存儲、網絡高清解碼、流媒體轉發等多功能於一體的存儲矩陣及基於一體化應用存儲的雲存儲，將成爲大型視頻監控領域後端服務設備的主流存儲方案。
3.其它設備：
3.1考慮到監控機房的美觀大方，監控機房應該採用吊頂設計，一方面可以起到隱蔽線路的作用，另一方面也可以防止灰塵掉落。
3.2對於大型監控機房，爲了防止靜電對監控後端設備的影響，安裝防靜電地板是必須的。機房安裝防靜電地板主要有以下幾個好處：
1、使整個機房顯得美觀大方。
2、監控機房設備線路可以從防靜電地板下方佈線，不留明線。
3、方便設備及線路維護。
3.3大型監控機房的主要目的是爲了實現監控中心對前端監控設備的集中管理及調度，而電視牆和操作檯是整個監控機房的核心部分。監控中心操作人員可通過監控管理軟件實現對任意一路視頻的上牆操作。
3.4：大型監控機房設備衆多，由於設備散熱很高，短時間內即可使整個監控中心溫度升高，而這些設備長期在高溫狀態下運行容易導致設備故障，因此一套完善的空調調溫系統也是必不可少的。正規的監控機房應該具備溫控傳感器及溫度指示標記，保證機房設備在指定溫度下正常溫度運行。
3.5大型監控機房還應考慮到緊急供電解決方案，當監控機房出現緊急斷電情況時，備用電源可及時啓動，即能防止因突然斷電對設備造成損害，又能保障監控系統在斷電情況下仍能安全穩定運行，避免非法分子破壞供電系統而導致系統漏洞。
注意事項：
在監控機房設計過程中，因以保障設備正常運行爲目的，我們應充分考慮設備的散熱及安全穩定運行。
以上個人關點，僅供參考