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  • 技术文章

    从交换机看为什么视频会卡顿

    来源:CPS中安网??????2017-02-26 19:23:38??????点击:

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            上图中的故事,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。

      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,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:

      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。

      安防VS传统交换机行业特点

      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。

      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。

       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。

      解决&改善办法

      安防工业交换选型VS 传统企业交换选型

      推荐交换机这样选型:

      传统传输系统设计是这样:

      安防工业交换缓存VS传统企业缓存

      视频大数据转发,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。

      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?,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。

      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。

      备注: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。

      重新定义安防交换机标准

       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

      l  系统经常出现大面积卡顿现象,用户体验差

      l  应用环境复杂、面对室内外高低温、灰尘等因素挑战

      l  市场交换机参差不齐,低端低性能民用产品稳定不足

      l  安防行业交换技术积累薄弱,缺乏标准、野蛮成长

      l  方案设计不合理,系统稳定性差,后期维护成本

    【作者单位:浙江大华技术股份有限公司】

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