Гигабитные технологии в сетевых устройствах.

Октябрь 5, 2017

В современных проектах по IP-видеонаблюдению основное внимание уделяется подбору видеокамер и регистраторов, однако правильный выбор сетевого оборудования также играет большую роль в успешной реализации проекта. В данной статье будет рассмотрен вопрос о целесообразности использования сетевых устройств с гигабитными коммутационными матрицами.

Задача коммутатора в типовом проекте.

Главная задача коммутатора в IP-видеонаблюдении заключается в том, чтобы без искажений доставить IP-потоки от видеокамер до регистрирующих устройств и при необходимости передать потоки на сетевые рабочие места. Таким образом, сетевой коммутатор является устройством, от которого напрямую зависит, в каком виде Заказчик увидит свои инвестиции в проект.

Выбор коммутатора в типовом проекте.

рис.1 Типовой проект IP-видеонаблюдения

Ниже приведен типовой проект на базе 16 IP-камер 2Мп формата, который имеет 2 два варианта подбора оборудования со сметой:

Проект	Бюджетный* (руб.)	Классический* (руб.)
Видео камеры 16 шт	80 000	240 000
Регистратор с HDD + монитор	15 000	80 000
Блоки питания видео камер 4 шт	4 000	12 000
Защита питания, бесперебойное питание оборудования	6 000 (600ВА)	20 000 (1500ВА)
Кабель UTP 5e для передачи данных и питания	20 000	20 000
Гофрошланги, разъемы, крепеж	24 000	24 000
Сетевой коммутатор 24 порта
ИТОГО:	~154 000*	~396 000*

* Приведённые цены и названия товаров носят исключительно ознакомительный характер и не являются публичной офертой

Проектировщик часто закладывает в проект устройства спецификации IEEE802.3u, которая именуется пользователями как «100Мбит». В связи с тем, что в теории стандартный поток IP-камеры составляет от 2 до 8 Мбит, эти потоки должны успешно передаваться через порты 100-мегабитного устройства.

Учитывая меньшую стоимость при том же количестве портов, заказчики не видят необходимости в «1Гбит» устройствах (спецификация IEEE802.3ab), только для оптических портов SFP понятна поддержка 1Гбит технологий в случае объединения коммутаторов в единую сеть.

При выборе 100-мегабитного решения, подходящим вариантом может стать сетевой коммутатор Comonyx CO-SW24. При использовании 1-гигабитного решения CO-SW24G. В случае использования технологии PoE, стоимость позиции «Блоки питания» и часть позиции «Кабель» войдет в стоимость коммутатора, но общей картины изменит не сильно: 100Мбитное решение CO-SWP24F и 1Гбитное решение CO-SWP24GF.

Стоимость коммутатора в типовом проекте.

Доля гигабитного коммутатора составляет менее 10% стоимости бюджетного проекта и менее 5% в классическом варианте. Основная часть затрат заложена в видеокамерах и оборудовании для регистрации/отображения. Если в смету добавить стоимость монтажа, которая составляет 50-70% от всех затрат, то доля затрат на коммутатор снижается от 3 до 5%.

1Гбит или 100Мбит для типового проекта.

Просмотрев прайсовую стоимость оборудования, можно сделать вывод что средняя стоимость 1Гбитного решения дороже 100Мбитного примерно на 25%.

В типовом проекте добавление «Гигабитности» в коммутатор составит порядка 1-1.5% всей стоимости.

Учитывая важную роль данного устройства в IP-проекте, оценим разницу работы всего проекта, которую заказчик получит за этот 1% стоимости.

В теории:

Сама спецификация IEEE802.3ab относительно 100-мегабитной IEEE802.3u имеет уменьшенную в 10 раз задержку межпакетного интервала пересылки IP-пакетов (IPG). В теории она снижается до 0.1 микросекунды, этот же параметр для IEEE 802.3u составляет единицы микросекунд, а для 10-мегабитной спецификации IEEE 802.3 составляет десятки микросекунд.
Для гигабитного устройства время, затрачиваемое на передачу пакета данных через коммутационную матрицу устройства, снижено в 3-5 раз, по сравнению с 100-мегабитным.
В 1-гигабитном устройстве используются более производительные процессоры, на порядок выше скорость коммутационной матрицы (Gbps) и максимальное количество передающихся пакетов в секунду (Mpps). За счет этого снижается буферизация потока и уменьшается время доставки пакетов, кроме того этот важный параметр отвечает за своевременную доставку кадров потока IP-камер.
Гигабитные устройства имеют высокий объем ОЗУ (32-128Мб и выше), и, что самое главное, имеют увеличенный объем буфера памяти каждого порта (128-512Кб и выше). Буферный объем ОЗУ устройства критически важен при доставке кадров потока IP-камеры.

На практике:

Уровень задержек потоков IP-камер через 1-гигабитное устройство составляет 0.1-0.3сек, через 100-мигабитное от 0.5 до 0.9 секунды, а 10-мегабитное задерживает поток на секунды. Уровень задержки 100-мегабитного устройства при высокой загрузке IP-камерами может оказаться критичным для некоторых зон наблюдения по ТЗ заказчика. Например, такие зоны контроля как – проходные, въезд/выезд, зоны торговых операций.

В случае необходимости передачи потока IP-камер через несколько коммутаторов задержки передачи пакетов аккумулируются, буферы памяти портов и процессор работают с повышенной нагрузкой. В таком случае использование 1-гигабитных устройств, критически важно для корректной доставки кадров потока IP-камеры.

Выпадение кадров в случае серьезной загрузки коммутатора, когда IP-камеры подключены к 8 и более портам RJ45, на 1-гигабитном устройстве происходить не должно, на 100-мегабитном устройстве возможна потеря 2-3к/сек, на 10-мегабитном устройстве возможна потеря половины кадров потоков IP-камер.На данную проблему оказывают влияние параметры коммутатора Gbps и Mpps. Если они высокие, то 100 мегабитное устройство не будет испытывать проблем, однако эти параметры часто не указываются поставщиками рынка IP-видеонаблюдения.

В случае использования IP-камер высокого разрешения, либо IP-камер имеющих высокий размер стопового «опорного» кадра, накладываются высокие требования к приемо/передающим буферам памяти портов коммутаторов. В таком случае, использование 1-гигабитного решения позволит избежать многих проблем, включая разрушение потока.

Выводы и рекомендации.
Гигабитные решения нужно использовать если:

Необходимо создание линии из нескольких коммутаторов.

Превышение суммарного потока через коммутатор более 50Мбит или более 8 IP-камер.

В проекте имеются критически важные зоны оперативного видеонаблюдения.

В проекте используются IP-камеры с высоким уровнем потока или разрешения.

В ТЗ проекта указана возможность дальнейшего расширения.

Александр Минасян

Технический директор компании ОНИКС