从交换机谈安防视频会卡顿现象

2016-11-16 11:59:41 来源:安防知识网 作者:程亮 有...人评论

[摘要] 解决视频卡顿、重新定义适用于安防视频数据的交换机才是正途。超高性价比(与企业级相当)、宽温(保证室外应用稳定)、大缓存(保证每一个端口大数据帧不卡顿)、高防护(IP30 40,保证适用恶劣环境)、电源冗余,所有功能均为安防应用量身设计。

  文/浙江大华技术股份有限公司产品经理 程亮 

  图1中的故事,是不是曾经遭遇过,当被对方要求确认2.4Gbps容量交换机是否可以支持300路视频时,您是否犹豫过,因为随便一台普通的交换似乎都可以支持,但现实的情况是,视频出现了“卡顿”现象。
安防交换机

  相信这时候有点石化的感觉,因为传统计算带宽的理论似乎行不通“很多IT厂家就是这样指导选型,也适合我们的思维惯性”,但又无法进一步清晰的为客户分析具体原因。

  其实问题的定位并不难,难在技术的底层分析,亦或是IT行业自我为中心,根本就不想解释清楚。建议逆向思维做“问题排除”,您可以这样推断,如果传统计算方式正解,那意味着256Gbps容量的汇聚交换机可以支持“32000路”,真是这样的吗!

  “好像,可能,应该”等类似回复从专业的技术口中飞出,让你也“无所适从”;更为严重的是,我们只能破口大骂,却无问题解决方案;其实技术族们也很无奈,因为在他的“知识结构”中,还没有成熟实际经验或知识体系来支撑他的判断,自然也就只能有如此答复。

  在这样的现象下,传统处理速通数据(手机、PC数据……)的网络设备表现了“水土不服”的弱点,不加行业优化,全盘直拿至安防行业,硬性应对视频大数据帧应用时,问题自不言说。

  自从IP高清占据安防视频监主流的那一刻,卡顿问题也一直没有得到好的改善,不是不想,而是因为这是一项系统性工程,系统的每一个节点都需为之深究,并需要付出长期的投入,方可有收获。

  提问题,讲困难,相信这是大部分人的专利;但提出方案并付出行动来解决的人少之又少;今天我们提出问题,自然会给大家一个解决办法,提供一套可行的解决办法,解决或改善视频卡顿的现状。以下是针对安防项目交换机选型的简单定义:

  考虑项目选型有可靠依据,建议参考我司摄像机模拟环境实测数据“大华安防工业交换机,均会提供推荐摄像机接入路数参考值”,大华官网与产品彩页均会有体现交换机“推荐视频路数”。

  实际项目选型时,交换容量可作为选型的参考值,但不建议采用传统计算方式,下文分析,说明原因。

  为什么视频会卡顿,传统交换理论为什么有水土不服的现象,下文进一步分析探讨;了解目前技术的现状与一些技术误区,建议先预习芯片知识、并行与串行处理知识、温度与芯片,元器件工作效率关系、同时还要了解木桶原理等一系列的综合知识,方便清楚的认识问题的本质。

  1、安防VS传统交换机行业特点

  1.1传统速通数据与视频监控数据的区别

  传统速通数据一般包含(手机、PC数据……)网页、点播类数据,网页数据一般才几十K,点播也一般在1M左右(广播方式多),而且都是下行方式;因为这类数据对实时性要求不高,即使网络状况不好的时候,缓存方式可以起到很大的改善作用;同一时间内,并发使用率比较低。

  视频监控数据则不一样,带宽一般在4-8M,突发可能会超过一倍多,“达到16M”,数据的“传输方式向上”,也传统相反,“7*24h实时”,视频对实时性要求非常高,所有数据在任何时刻都是“100%并发”。

  如此两者数据的方式,存在非常大的差异,目前存在问题,也就不足为然,而且这只是问题的冰山一角。

  1.2厂家专业测试数据VS安防实际数据

  这里要我们对芯片知识有一定的了解,芯片在同一时间节点上,是采用单项处理,简单说就是流水线处理,属串行处理方式;专业的测试仪器模拟串行吐出数据,刚好与芯片步调一致“而且数据比较规整”,自然效率高。

  但视频数据是“并行数据”,“而且数据大小不一,经常有9000bytes巨型帧”,也就是在同一时间内,并行提交;这就不难解释专业测试参数在我们实际选型时,似乎难以应对。

  1.3 温度高低,对芯片工作效率影响

  我们经常提到工作温度,也相信大家重视这项指标,然环境温度的高低对设备影响经常被忽视;然而宽温对安防前端接入子系统非常的重要“安防前端系统一般都是标准工业级设备才可胜任恶劣的环境”;例如工作温度-40-75°,其代表了设备在这个温度范围内可正常工作,在-40°下,可以正常启动(非热机状态),75°高温时,仍能运行。

  然在实际的应用中,随着四季变化,冬天导致设备“启动不了”,夏天导致设备“故障频发”。其罪魁罪魁祸首是所选设备“这里主指网络设备”不适合当前环境应用,或许在项目验收时,正处于天气春秋季节,温度比较适宜,但进入冬夏,设备因温度问题性能下降,表现出来的现象只能带来卡顿问题。

  其最主要的设备底层问题,一般可以这样理解:当温度超出设备正常工作温度时,设备性能下降(芯片在超出工作温度后,性能会急剧的下降),然视频业务是7*24h不间断运行,而且是100%负荷,稍有瓶颈,自然会出视频卡顿问题。

  2、解决&改善办法

  2.1安防工业交换选型VS 传统企业交换选型

  大华推荐交换机这样选型:

  传统传输系统设计是这样:

  2.2  安防工业交换缓存VS传统企业缓存

  视频大数据转发,大华采用大缓存解决

  传统速通行业,主要以交换几十K类数据为主,如浏览网页动作所需的数据交换,一般不要求实时性,近而目前IT通信产品也是以适应于这类场景进行优化,沉淀的产物,拿来主义能否适用于我们安防视频传输呢,如下针对缓存的应用作简要分析。

  信令数据包:一般几十bit至几K bit

  上网数据包:一般几十K bit或1M bit

  视频监控数据包:一般2-8M bit 常用巨型帧

  传统速通行业1Mbps以下的数据为主,而视频常见4-8Mbps数据,鉴于视频的特殊性,常有9K左右的巨型帧,当缓存不足时,会大幅降低转发效率。

  行业交换机缓存设计

  2.3 安防应用环境VS传统应用环境

  如果您是IT人员,请设想一下机房环境如何;如果您是一员网络工程师,请设想一下机房环境如何,然而当您是一个安防工程师,一般会看到什么的机房环境。

  如果不出意外的话,网络工程师所设想的机房应该是下图的,机房部署非常有序,走线标准合规;然而我们安防行业的分机房,很多如下图的Œ,也有可能不至于如此糟。

  不管那种环境,如果是您,您会选择什么样的设备来适应更多的客户应用,为客户提供精品的服务。

  2.4安防交换机高低温意义

  传统传输类产品主要由电力工业级、商用企业级、民用级为主,在很多安防项目中,所采用的设备也是繁杂,室外监控项目中,常用企业级设备,更过者使用民用级,往往怀着验收即可,完全不顾售后服务,给客户不仅带来了更多的投入,增加客户的负担,其实最终伤害的是提供服务者。

  所以很多高端客户,明确要求采用电力工业级设备,然而由于电力工业级设备附加了防腐、防辐等类属性,成本要高于企业级设备几倍,多者数十倍,然而这些属性针对于安防场景(主要关注宽温、防尘),这类附加属性其实非常多余。

  安防交换机,继承了电力工业交换的宽温、防尘IP40属性,同时精简了企业交换机复杂的功能,可以非常好的胜任室外恶劣的应用环境,又不会过于增加项目投入成本。(注:摄像机一般室外的工作温度是-30-70度,安防工业交换机工作温度是-40-75度,与摄像机可以组成非常好的搭档。)

  3、重新定义安防交换机标准

  3.1产品市场格局


  安防工业交换机(Security industry switch )类同安防设备属性,采用大缓存、宽温、防尘、无风扇自然散热等设计,更好的适用于安防视频高稳定转发。

  安防FAQ

  系统经常出现大面积卡顿现象,用户体验差;

  应用环境复杂、面对室内外高低温、灰尘等因素挑战;

  市场交换机参差不齐,低端低性能民用产品稳定不足;

  安防行业交换技术积累薄弱,缺乏标准、野蛮成长;

  方案设计不合理,系统稳定性差,后期维护成本。

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[责任编辑:water]

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