2023年11月27日发(作者：)
⼤型监控系统如何⼀步步设计、如何规划ip地址和选择交换机？
关于⼤型监控项⽬该如何来设计？如何规划ip地址？怎样选择交换机？本期我们主要从硬件配置的⾓度来探讨，如何实
现1000路视频监控应⽤。
要实现1000路监控显⽰，主要有五个问题：
1、⽤什么摄像机？
2、1000路监控如何选择交换机？如何组⽹？
3、1000路如何合理安排存储？
4、1000路ip地址如何规划？
5、1000路监控如何显⽰？
我们来逐⼀分析。
⼀、摄像机如何选择？
如何选择摄像机，1000路⼤型监控项⽬中，可能⽤到的摄像机不⽌⼀种，需要根据环境会选择不同的摄像机，我们来看
下各摄像机的⽤途。我们常⽤的会根据摄像机的外形进⾏分类。
1、枪式摄像机：吊装、壁装均可，室外安装⼀般要加配防护罩。⼀般安装在通道内，⼚房或者停车场等室外区域。主
要应⽤于没有灯光或照度低的地下库、仓库、监控城市道路、⼩区室外环境等。
2、球型摄像机：实际上就是“⼀体化机芯（变焦镜头+摄像机）+护罩+云台+云台协议解码器”，⼀般使⽤在室外或者室
内⾯积⽐较⼤、范围⽐较⼴的场合。
3、半球形摄像机：安装⽅式是吸顶安装。⼤多⽤于室内⼩范围的监控场合，没有灯光或者灯光较暗的半公共区、酒店
⾛廊、医院、⼩区、电梯、室内⼤厅等场所。
4、红外⼀体机：红外⼀体是⼀种具备红外夜视探照头的监控摄像机。该摄像机已经⼴泛的应⽤于⽇夜及⼤范围摄像的
环境，如：⼩区，超市，⼴场，银⾏，⼯⼚，军营学校等场所。
实际项⽬中，可根据应⽤场景来选择合适的摄像机。另外，摄像机有不同分辨率，对应码率也不⼀样，在实际选型的时
候也需要注意，具体参照图2。
图2常见摄像机分辨率、码率关系对照参考表
⼆、如何选择交换机组⽹？
1000路的监控项⽬，其重点就是交换机的选择了，这⾥我们选⽤三层⽹络结构，⽹络结构为接⼊层‐汇聚层‐核⼼层。相
对两层⽹络架构，三层架构⽹络组⽹规模更⼤，传输距离更远，⽹络可拓展性更强。
拓扑图如下：
图3 1000路视频传输系统拓扑图
⼀、那么各层交换机如何选择呢？
1000路的⼤型监控系统，如果交换机分配不合理，时常会出现卡顿或掉线，甚⾄造成系统瘫痪。所以合理的选择和分配
1000路的⼤型监控系统，如果交换机分配不合理，时常会出现卡顿或掉线，甚⾄造成系统瘫痪。所以合理的选择和分配
接⼊层、汇聚层、核⼼层交换机⾄关重要。
接⼊层是前端采集设备与传输系统的接⼝，交换机需易于使⽤和安装，同时兼具安全性，确保⼊⼝数据的安全。当然在
设计上，主张使⽤性价⽐⾼的设备。接⼊层交换机选型设计注意要点如下：
•单个摄像机码流⼀般是按4Mbps计算，峰值是6-8M，选型的时候需要考虑到峰值。
•传输带宽利⽤率在60%左右，100M的也就60M左右。
•综上两点，⼀个百兆交换机⼀般可以带8路摄像机，8路以上摄像机需采⽤千兆上联交换机。
•根据前端的布局⽅式集中或者分散，可能会采⽤8到24不同⼝数的交换机。根据安装环境的不同，还可能会⽤到⼯业
级交换机。
⼆、汇聚层交换机的选择
汇聚层承上启下，压⼒较⼤，需要考虑同时处理的监控查看的带宽。
条件1、交换机带宽，如果1000路摄像机，汇聚层有8台交换机的话，则每台需要同时处理 125 只摄像机的 4M 码流
（125* 4M=500M），也就意味着汇聚层交换机需要⽀持同时转发500M以上的交换容量。这样的话⼀般的千兆交换机可
以说是⽐较充⾜的。
条件2： 汇聚层交换机的背板带宽，每台汇聚层交换机⾄少会接⼊来⾃接⼊层的5台千兆交换机，我们为了保证带宽充
⾜，则交换机背板带宽要求为：
(5*1000M*2)/1000=10Gbps 的背板带宽。
条件3： 包转发率：⼀个 1000M ⼝的包转发率为 1.488Mpps/s，汇聚层下接则汇聚层的交换机交换速率为：
5*1.488Mpps/s=7.44Mpps。
根据以上条件得出： 当有1000路摄像机接⼊⽹络时，汇聚层需要满⾜背板带宽不少于10Gbps，包转发率⼤于
7.44Mpps。
我们可以⾄少需要8⼝全千兆交换机，且背板带宽不少于10Gbps，包转发率⼤于7.44Mpps。
交换机容量与包转发率都是⽐较充⾜的。
三、核⼼层交换机的选择
核⼼交换机主要承担数据转发和⽹络架构设置功能，对交换能⼒、⽹路管理功能、稳定性要求也更⾼。另外，因为存储
设备是在核⼼层上，需要考虑交换机的交换容量以及到核⼼链路的带宽和⾼速转发能⼒。所以要满⾜以下条件：
带宽：1000路监控的带宽⾄少为1000*4Mbps=4000Mbps，核⼼交换机建议选择⾼带宽的千兆或万兆交换机，上联端⼝
为万兆，才能使数据通畅。
背板带宽：核⼼交换机⾄少会有8个来⾃汇聚层的千兆接⼝、2个上联的万兆端⼝，以及4个可能接⼊其它的千兆端⼝，
所以⼀共有12个千兆⼝与2个万兆⼝，为了保证带宽充⾜，则交换机背板带宽要求为：
（12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板带宽。
包转发率：⼀个千兆⼝的包转发率为1.488Mpps/s，⼀个万兆⼝的包转发率为14.88Mpps/s，为了保证能够线速转发，
则⾄少会有12个千兆⼝与2个万兆⼝，则核⼼交换机交换速率为：
12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。
根据以上条件得出：当有1000路摄像机接⼊⽹络时，核⼼层交换机⾄少需要满⾜背板带宽不少于64Gbps，包转发率⼤
根据以上条件得出：当有1000路摄像机接⼊⽹络时，核⼼层交换机⾄少需要满⾜背板带宽不少于64Gbps，包转发率⼤
于47.56Mpps。
除此之外，核⼼交换机还需要考虑系统的可扩展性、插槽数量、模块类型、模块冗余、路由冗余等，才能保证1000路监
控的数据⾼速交换。
三、1000路监控的存储：IP-SAN
要解决1000路监控存储，光靠NVR和硬盘是不⾏的，这⾥⾯我们要⽤到IP SAN存储产品，IP SAN也算是SAN的⼀种，
只是服务器和存储之间通过⽹络交换机互联，性能不算最好，但不受距离的限制。SAN是超⼤容量，可以接上百路，但
价格很贵，所以我们选择ip SAN，它是以块作为存储的，你可以认为它是含阵列功能的硬盘，其实就是磁盘阵列+硬
盘。
1、数据存储
那么，当涉及到1000 路全⾼清IP监控时，到底有多少数据需要存储呢？⽹络摄像机，每秒可产⽣约4Mb视频流。每台
NVR有42路的实时视频流，1000路⾼清视频流全部传输到APT 双控10Gb磁盘阵列的话，每秒则产⽣4Gb的惊⼈数据
量。
如何解决整体⽅案中的稳定性以满⾜7X24⼩时的不停⼯作。
⼀个码率为4M的摄像头⼀天的存储量为48G左右。
那么1000个7天的存储量为：
1000个摄像*48G*7=395136G=328T左右。
以市场上4T硬盘计算，它在电脑上显⽰约3700GB，h.265编码格式，则可以使⽤96块硬盘，完全够⽤。
如何利⽤这96块硬盘以满⾜24台NVR系统传来的视频流呢？
每⼏块硬盘组成⼀个RAID组，⽽不是将这96块硬盘组成⼀个巨⼤容量的RAID组。
因此，这96块硬盘可以每4块硬盘组成⼀个RAID5，组成24个RAID组。
我们采⽤16盘位的⽹络存储IP SAN磁盘阵列，6台可以解决。
⽽对于⼤型公共监控的要考虑其扩展性、易管理性，所以采⽤IP SNA的解决⽅案。
四、1000路监控ip地址规划
对于⼀个项⽬，如果超过250个点位不划分⽹段的话，如果让系统⾃动分配ip地址的话，容易产⽣ip冲突，所以1000路
监控的ip地址不能只有⼀个⼤⽹段，我们需要对其划分vlan，⽅便管理和减少⽹络故障。
我们着重来看下1000路监控划分vlan，使⽤三层交换机可以直接划分四个vlan，如图所⽰：
VLAN10： 192.168.0.1～192.168.0.254 掩码 255.255.255.0
VLAN20： 192.168.1.1～192.168.1.254 掩码 255.255.255.0
VLAN30： 192.168.2.1～192.168.2.254 掩码 255.255.255.0
VLAN30： 192.168.2.1～192.168.2.254 掩码 255.255.255.0
VLAN40： 192.168.3.1～192.168.3.254 掩码 255.255.255.0
这⾥⾯每个VLAN都可以容纳250个点位以上，四个⽹段共有1000 ip地址可以使⽤，是完合⾜够分配每个区域的ip地址
的。
另外，如果你的项⽬后续点位有所增加，可以再多划分个vlan，以便扩展。
那么这样划分⽹段有什么好处呢？
四个区域ip地址⽐较明显了，如果那个摄像机有问题，可以直接通过批量ping ip地址可以很快定位到那个摄像机出了问
题，同时也可以有效防⽌ip冲突，ip是⽹络故障中出现频率⽐较⾼的问题，也可以减少⼴播风暴。
五、监控显⽰
⼤型监控监控如何显⽰？⼤型监控⼀般都会选择使⽤监控显⽰墙。
中⼼就要有管理平台，需要配置综合监控⼀体化平台，例如最新海康iSecureCenter平台，⼤华综合管理平台，都是解
码能⼒强，功能更强⼤，上墙预览的数量看需求，不需要全部上完，可以做轮巡。
图7 1000路视频监控显⽰
总的来说，⼤型视频监控系统的设计原则是：以系统稳定可靠、拓展性强为前提，要求监控画⾯不卡顿、图像不中断，
安全不泄密。在规划和架构⽹络系统时，要综合摄像机码流、⽹络带宽、传输数据量、具体⽹络环境，以及⽤户对监控
系统的具体要求等因素，合理规划设计，并选择合适的监控设备。
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