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從交換機看為什么視頻會卡頓

來源:CPS中安網??????2017-02-26 19:23:38??????點擊:

        上圖中的故事,是不是曾經遭遇過,當被對方要求確認2.4Gbps容量交換機是否可以支持300路視頻時,您是否猶豫過,因為隨便一臺普通的交換似乎都可以支持,但現實的情況是,視頻出現了卡頓現象。

  相信這時候有點石化的感覺,因為傳統計算帶寬的理論似乎行不通【很多IT廠家就是這樣指導選型,也適合我們的思維慣性】,但又無法進一步清晰的為客戶分析具體原因。

  其實問題的定位并不難,難在技術的底層分析,亦或是IT行業自我為中心,根本就不想解釋清楚。建議逆向思維做問題排除,您可以這樣推斷,如果傳統計算方式正解,那意味著256Gbps容量的匯聚交換機可以支持【32000,真是這樣的嗎!

  【好像,可能,應該】等類似回復從專業的技術口中飛出,讓你也“無所適從”;更為嚴重的是,我們只能破口大罵,卻無問題解決方案;其實技術族們也很無奈,因為在他的知識結構中,還沒有成熟實際經驗或知識體系來支撐他的判斷,自然也就只能有如此答復。

  在這樣的現象下,傳統處理速通數據(手機、PC數據……)的網絡設備表現了水土不服的弱點,不加行業優化,全盤直拿至安防行業,硬性應對視頻大數據幀應用時,問題自不言說。

  自從IP高清占據安防視頻監主流的那一刻,卡頓問題也一直沒有得到好的改善,不是不想,而是因為這是一項系統性工程,系統的每一個節點都需為之深究,并需要付出長期的投入,方可有收獲。

  提問題,講困難,相信這是大部分人的專利;但提出方案并付出行動來解決的人少之又少;今天我們提出問題,自然會給大家一個解決辦法,提供一套可行的解決辦法,解決或改善視頻卡頓的現狀。以下是針對安防項目交換機選型的簡單定義:

  實際項目選型時,交換容量可作為選型的參考值,但不建議采用傳統計算方式,下文分析,說明原因。

  為什么視頻會卡頓,傳統交換理論為什么有水土不服的現象,下文進一步分析探討;了解目前技術的現狀與一些技術誤區,建議先預習芯片知識、并行與串行處理知識、溫度與芯片,元器件工作效率關系、同時還要了解木桶原理等一系列的綜合知識,方便清楚的認識問題的本質。

  安防VS傳統交換機行業特點

  傳統速通數據與視頻監控數據的區別

  傳統速通數據一般包含(手機、PC數據……)網頁、點播類數據,網頁數據一般才幾十K,點播也一般在1M左右(廣播方式多),而且都是下行方式;因為這類數據對實時性要求不高,即使網絡狀況不好的時候,緩存方式可以起到很大的改善作用;同一時間內,并發使用率比較低。

  視頻監控數據則不一樣,帶寬一般在4-8M,突發可能會超過一倍多,達到16M,數據的傳輸方式向上,也傳統相反,【7*24h實時,視頻對實時性要求非常高,所有數據在任何時刻都是【100%并發

  如此兩者數據的方式,存在非常大的差異,目前存在問題,也就不足為然,而且這只是問題的冰山一角。

  廠家專業測試數據VS安防實際數據

  這里要我們對芯片知識有一定的了解,芯片在同一時間節點上,是采用單項處理,簡單說就是流水線處理,屬串行處理方式;專業的測試儀器模擬串行吐出數據,剛好與芯片步調一致而且數據比較規整,自然效率高。

  但視頻數據是并行數據】,【而且數據大小不一,經常有9000bytes巨型幀,也就是在同一時間內,并行提交;這就不難解釋專業測試參數在我們實際選型時,似乎難以應對。

   溫度高低,對芯片工作效率影響

  我們經常提到工作溫度,也相信大家重視這項指標,然環境溫度的高低對設備影響經常被忽視;然而寬溫對安防前端接入子系統非常的重要安防前端系統一般都是標準工業級設備才可勝任惡劣的環境;例如工作溫度-40-75°:其代表了設備在這個溫度范圍內可正常工作,在-40°下,可以正常啟動(非熱機狀態),75°高溫時,仍能運行。

  然在實際的應用中,隨著四季變化,冬天導致設備啟動不了,夏天導致設備故障頻發。其罪魁罪魁禍首是所選設備【這里主指網絡設備】不適合當前環境應用,或許在項目驗收時,正處于天氣春秋季節,溫度比較適宜,但進入冬夏,設備因溫度問題性能下降,表現出來的現象只能帶來卡頓問題。

  其最主要的設備底層問題,一般可以這樣理解:當溫度超出設備正常工作溫度時,設備性能下降(芯片在超出工作溫度后,性能會急劇的下降),然視頻業務是7*24h不間斷運行,而且是100%負荷,稍有瓶頸,自然會出視頻卡頓問題。

  解決&改善辦法

  安防工業交換選型VS 傳統企業交換選型

  推薦交換機這樣選型:

  傳統傳輸系統設計是這樣:

  安防工業交換緩存VS傳統企業緩存

  視頻大數據轉發,采用大緩存解決

  傳統速通行業,主要以交換幾十K類數據為主,如瀏覽網頁動作所需的數據交換,一般不要求實時性,近而目前IT通信產品也是以適應于這類場景進行優化,沉淀的產物,拿來主義能否適用于我們安防視頻傳輸呢,如下針對緩存的應用作簡要分析。

  信令數據包:一般幾十bit至幾K bit

  上網數據包:一般幾十K bit或1M bit

  視頻監控數據包:一般2-8M bit 常用巨型幀

  傳統速通行業1Mbps以下的數據為主,而視頻常見4-8Mbps數據,鑒于視頻的特殊性,常有9K左右的巨型幀,當緩存不足時,會大幅降低轉發效率。

  安防應用環境VS傳統應用環境

  如果您是IT人員,請設想一下機房環境如何;如果您是一員網絡工程師,請設想一下機房環境如何,然而當您是一個安防工程師,一般會看到什么的機房環境。

  如果不出意外的話,網絡工程師所設想的機房應該是下圖的?,機房部署非常有序,走線標準合規;然而我們安防行業的分機房,很多如下圖的?,也有可能不至于如此糟。

  不管那種環境,如果是您,您會選擇什么樣的設備來適應更多的客戶應用,為客戶提供精品的服務。

  安防交換機高低溫意義

  傳統傳輸類產品主要由電力工業級、商用企業級、民用級為主,在很多安防項目中,所采用的設備也是繁雜,室外監控項目中,常用企業級設備,更過者使用民用級,往往懷著驗收即可,完全不顧售后服務,給客戶不僅帶來了更多的投入,增加客戶的負擔,其實最終傷害的是提供服務者。

  所以很多高端客戶,明確要求采用電力工業級設備,然而由于電力工業級設備附加了防腐、防輻等類屬性,成本要高于企業級設備幾倍,多者數十倍,然而這些屬性針對于安防場景(主要關注寬溫、防塵),這類附加屬性其實非常多余。

  安防交換機,繼承了電力工業交換的寬溫、防塵IP40屬性,同時精簡了企業交換機復雜的功能,可以非常好的勝任室外惡劣的應用環境,又不會過于增加項目投入成本。

  備注:攝像機一般室外的工作溫度是-30-70度,安防工業交換機工作溫度是-40-75度,與攝像機可以組成非常好的搭檔。

  重新定義安防交換機標準

   產品市場格局

  安防工業交換機(Security industry switch)類同安防設備屬性,采用大緩存、寬溫、防塵、無風扇自然散熱等設計,更好的適用于安防視頻高穩定轉發。

  安防FAQ

  l  系統經常出現大面積卡頓現象,用戶體驗差

  l  應用環境復雜、面對室內外高低溫、灰塵等因素挑戰

  l  市場交換機參差不齊,低端低性能民用產品穩定不足

  l  安防行業交換技術積累薄弱,缺乏標準、野蠻成長

  l  方案設計不合理,系統穩定性差,后期維護成本

【作者單位:浙江大華技術股份有限公司】

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