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:

  1. 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.

  2. Для гигабитного устройства время, затрачиваемое на передачу пакета данных через коммутационную матрицу устройства, снижено в 3-5 раз, по сравнению с 100-мегабитным.

  3. 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.

  4. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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:

  1. Необходимо создание линии из нескольких коммутаторов.
  2. Превышение суммарного потока через коммутатор более 50Мбит или более 8 IP-камер.
  3. В проекте имеются критически важные зоны оперативного видеонаблюдения.
  4. В проекте используются IP-камеры с высоким уровнем потока или разрешения.
  5. В ТЗ проекта указана возможность дальнейшего расширения.

Александр Минасян

Технический директор компании ОНИКС

Все статьи