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网络摄像机选择交换机时需要考虑哪些因素？
监控交换机选择：千兆/百兆/核心/PoE/光纤交换机选型指南
网络摄像机选择交换机时需要考虑哪些因素？
一、交换机的分类
网络构成方式：接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机
OSI模型：第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机等，一直到第七层交换机。
交换机的可管理性：可管理型交换机和不可管理型交换机，它们的区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。
二、选择交换机主要参考那些因素
a、背板带宽、二/三层交换吞吐率。
b、VLAN类型和数量。
c、交换机端口数量及类型。
d、支持网络管理的协议和方法。需要交换机提供更加方便和集中式的管理。
e、Qos、802.1q优先级控制、802.1X、802.3X的支持。
f、堆叠的支持。
g、交换机的交换缓存和端口缓存、主存、转发延时等参数。
h、线速转发、路由表大小、访问控制列表大小、对路由协议的支持情况、对组播协议的支持情况、包过滤方法、机器扩展能力等都是值得考虑的参数，应根据实际情况考察。
上面一个完成交换机选择需要参考的因素，那通常选择交换机我们可以通过以下几个因素的判断。
1、背板带宽:
交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽。所以只有模块交换机（拥有可扩展插槽，可灵活改变端口数量）才有这个概念，固定端口交换机是没有这个概念的，并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。背板带宽决定了各板卡（包括可扩展插槽中尚未安装的板卡）与交换引擎间连接带宽的最高上限。由于模块化交换机的体系结构不同，背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。
2、交换容量、转发能力
由于交换引擎是作为模块化交换机数据包转发的核心，所以这一指标能够真实反映交换机的性能。对于固定端口交换机，交换引擎和网络接口模板是一体的，所以厂家提供的转发性能参数就是交换引擎的转发性能，这一指标是决定交换机性能的关键。支持第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率，一般二层能力用bps，三层能力用pps，采用不同体系结构的模块化交换机，这两个参数的意义是不同的。但是，对于一般的局域网用户而言，只关心这两个指标就可以了，它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户，讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。
3、背板带宽计算
背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。
计算公式：端口数×相应端口速率×2（全双工模式）
24口百兆+2口千兆
24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps
4、线速包转发率的计算方法
(1)、背板带宽（交换容量）
考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2（全双工模式）如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。
(2)、包转发线速
包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法。
5、参数1.488Mpps的来历
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。
故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。
快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。
对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。
对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。
对于以太网，一个线速端口的包转发率为0.01488Mpps。
6、包转发率
包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。是指交换机每秒可以转发多少个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。计算方法=千兆端口数量× 1.488Mpps+百兆端口数量× 0.1488Mpps+其余类型端口数
24口百兆口，2个千兆口
2*1.488+24*0.1488≌6.6Mbps
7、线速交换
什么的线速交换：
线速交换，是指能够按照网络通信线上的数据传输速度实现无瓶颈的数据交换。其实现首先依ASIC芯片，通过专用硬件完成协议解析和数据包的转发，而不是通过软件方式依交换机的CPU完成。线速交换的实现还借助于分布式处理技术，交换机多个端口的数据流能够同时进行处理。因此局域网交换机可以看做是CPU、RISC和 ASIC并用的并行处理设备。
三、MB、 Bps 、 bps 、pps的区别
前者是位，后者是字节
1byte=8bit
1MB=8Mb=8M
1MB=1024KB
1KB=1024byte
Mbps这里的p相当于“/”，也可以写成Mb/s （兆比特每秒Mbps ）
通常说的100M的宽带可以表示为100Mbps(100Mb/s)也可以表示成12.5MB/s(12.5MBps)
12.5MB/s就是我们通过软件下载看到的数据 。
1、bps
宽带速率的单位用bps(或b/s)表示；
bps表示比特每秒，即表示每秒钟传输多少位信息。在实际所说的1M带宽的意思是1Mbps（是兆比特每秒Mbps不是兆字节每秒MBps）
线路单位是bps，表示bit(比特)/second(秒)，注意是小写字母b；用户在网上下载时显示的速率单位往往是Byte(字节)/s(秒)，注意是大写字母B。字节和比特之间的关系为1Byte=8Bits
2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s（即2048Kb/s），实际速率大约为103--200kB/s
2、pps
包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为pps（包每秒）
包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。
计算方法
1个千兆端口的线速包转发率是1.4881Mpps， 百兆端口的线速包转发率是0.14881Mpps
具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个字节的数据包，原本只有512个bit,但在传输过程中实际=512+64+96=672bit，千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps
用设备参数中的pps数值乘以672=bps
6.6Mpps*672=4435.2Mbps
监控交换机选择：千兆/百兆/核心/PoE/光纤交换机选型指南
交换机是监控网络传输的核心设备。交换机的选型，有很多的重要技术参数需要考虑，硬件上包括百兆/千兆/万兆速率的端口、电口/光口/PoE口、端口数量、MAC地址表深度、转发延迟、缓存大小、VLAN、隔离等等。很多项目就是因为交换机选择当，出现各种各样的问题，严重影响项目的交付与体验。
今天就分享一下交换机选型的时候，需要重点考虑的几个点。
下面我们就交换机选型时的四个主要方面讲一下。
01选择千兆还是百兆？
视频监控系统的网络中，需要传输大量、持续的视频数据，这就要求交换机具有稳定转发数据的能力。交换机接入的摄像头数量越多，流经该交换机的数据量就会越大。我们可以码流想象成水流，交换机就是一个个的水利枢纽，一旦流转的水流超出负荷，大坝就会溃堤。同理，如果交换机下的摄像头转发的数据量超出某个端口的转发能力，也同样会造成这个端口丢弃大量的数据，出现问题。
比如百兆的交换机转发超出100M的数据量，就会造成大量丢包，导致花屏卡顿现象。
那么，到底接入多少个摄像头就需要选择千兆交换机呢？
有一个标准，看摄像头上联端口转发数据量的大小：如果上联端口转发数据量大于70M，就选择千兆端口，即选择千兆交换机或千兆上联交换机。
这里有一个快速计算和选择的方法：
带宽值=（子码流+主码流）*通道数*1.2
①带宽值＞70M，用千兆
②带宽值＜70M，用百兆
举个例子来说明：有台交换机，接入了20台H.264 200W的摄像机（4+1M），那么按此计算，上联端口的转发速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，这种情况就要用千兆交换机。某些场景里，交换机只有一个端口需要是千兆，但如果不能优化系统结构，平衡流量，那么就需要配千兆交换机或者千兆上联交换机。
问题来了1：码流计算过程是很清楚，但是为什么要乘以1.2呢？
因为根据网络通讯原理，数据包的封装也是遵循TCP/IP协议的，数据部分需要打上各个协议层的头部字段才能顺利传输，所以头部也会占用一定比例的开销。
我们经常说的摄像机4M码率、2M码率等，指的其实都是数据部分的大小。根据数据通信比例，头部开销约占20%，所以公式里要乘以1.2。
数据头部约占20%的开销
问题来了2：为什么是70M不是100M呢？
主要是为了考虑突发流量。视频数据流是由很多的帧组成的，看似平缓的数据流，实际会发生很多瞬间突发数据，这种情况就需要交换机对数据的波动能够进行缓冲和整流处理。
交换机对这些数据进行存储-转发-存储-转发，所以建议有一定的预留，设计交换网络时能有30%~40%的预留，一个100M的端口，建议转发流量不超出70M。
工程上常用的摄像机主要有H.264和H.265两种码率，根据这个码率大小计算：
我们以H.264 200W摄像机（主子码流按4+1M计算），常见的串联型网络中的带宽计算和交换机选型：
星型的网络结构如下：
02怎么选择核心交换机？
大中型的监控网络，通常会按照接入-汇聚-核心三层结构设计。核心交换机是整个网络的数据转发中心，承载着大量的数据流，所以必须保证核心交换机的各个端口转发没有瓶颈。
有些人对于核心交换机的选择有一些误区，比如有 200、500 个摄像头，如果按照 500*5M=2500M 的方式计算，结果远远大于千兆端口的转发速率，这种项目一定要用万兆交换机吗？
也不一定，实际上，典型的大型监控网络，流量不会集中于一个端口，一定会分布在多个端口，由多个千兆端口进行转发。
如下图：
可以看出图中每个端口均没有超出 1000M，而全千兆交换机的任何两个千兆端口之间就可以实现 1000M 的双向传输，总的吞吐量（满载）一般小于或等于交换机的背板带宽。
所以在选择核心交换机的时候，根据IPC数量，建议如下：
①100~200台，推荐千兆管理型交换机
②200~500台，推荐三层管理型交换机
目前二/三层管理型全千兆交换机，均适合作为监控网络的核心交换，承担大容量数据交换。组建各样的网络。
对于大型或超大型（300~1000）的监控网络，需要使用三层交换机划分网段，建议使用三层交换机。下面给大家100、300、500个点位的组网方案。
100台IPC的组网方案
100个左右点位，设计重点在无阻塞转发核心。
300台IPC的组网方案
300个左右点位，设计重点多网段、流畅转发。
500台IPC的组网方案
500个点位的规模，需要进行冗余设计，非常适合在政企等大型园区。
03如何选择PoE交换机？
PoE是通过网线进行供电和数据传输的一种技术，只需要一条网线就可以接入一个PoE摄像机点位，不需要额外的电源布线。
在选择PoE交换机的时候，有哪些需要考虑的地方？
01单端口功率
单端口功率是否可以满足交换机下挂接的任意一款IPC的最高功率，也就是根据IPC的最大功率选择交换机的规格。
普通PoE IPC功率不会超过10W，所以交换机只需要支持802.3af即可。但部分高速球机的功率需求约20W，或者部分无线接入AP的功率会更高，那么则需要交换机支持802.3at。
下面是两种技术对应的输出功率：
02整机最大供电功率
确认整机最大供电功率满足要求，设计时需要将所有IPC的功率都考虑在内。交换机的最大输出供电功率需要大于所有IPC的功率之和。
03供电类型
使用八芯网线进行传输，不需要考虑。
如果是四芯网线，则需要确认交换机是否支持A类供电。
选择的时候，可以结合各类PoE的优势和成本考虑进行选择：
04怎么选光纤交换机？
在远距离点位的监控中，经常会用到光纤收发器、光纤交换机。下面的例子里，就包含了比较全面的光纤交换网络设备，如收发器、交换机、模块等。
光交换机、光纤收发器、光模块是可以相互搭配着使用的。在选择的时候，要注意成对使用，务必保证 A-B 端匹配。
A/B 端就是光纤传输的两端，无论两端选择的是交换机、光模块还是光纤收发器，两端必须分别是 A、B 才能配对使用（在产品型号上有标明是A端或B端）。
A 端设备的工作波长是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必须要搭配B 端光纤收发器（RX1550nm、TX1310nm）使用。
最后，也同样需要考虑端口速率、光纤类型、双纤or单纤这些事项。
于2021/11/23写
