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    安防監(jiān)控當中視頻出現卡頓的原因
    更新:2019-6-24 14:45:26 稿件:視聽號 調整大小:【

    首先,我們先來簡單的剖析一下視頻流傳輸的基礎原理:

    視頻流是由I幀和P幀組成,其中I幀為超大幀,在網絡傳輸的過程,I幀的任何一個報文的丟失,就會導致視頻無法成像,同時,由于視頻的實時性要求,一般采用UDP的傳輸機制,即丟包不重傳,所以,基本上網絡只要出現丟包,就會卡頓。

    其次,再來簡單介紹一下交換機的交換原理:

    當某個100M端口向另一個100M端口傳輸1M的數據流時,是以100M的速率傳輸了1/100秒。如果這1/100秒時有另外一個100M端口也向同一個100M端口傳輸1M的數據流,雖然兩個端口加起來數據流只有2M,遠沒有達到100M的帶寬瓶頸,但也會擁塞。

    1.jpg

    同理,1000M端口在同一時間點只能接受一個1000M端口傳輸數據,但可以同一時間點接受10個100M端口傳輸數據,但超過10個,也會擁塞。

    所以,流量(帶寬)與速率是二個概念,不能混為一談。無論傳輸的數據流有多大,傳輸的速率都是100M或1000M,只是不同數據流大小傳輸所需的時間長短不同罷了。當速率相同的情況下,兩個及以上的端口在同一時間點向同一端口傳輸時,就會擁塞。此時緩存如果能夠存放下?lián)砣臄祿,就不會丟包,如果緩存存放不下,就會丟包。

    通過以上兩點的簡單分析,我們可以明白,當交換機傳輸經過的視頻流路數越多,瞬間并發(fā)的可能性就越大,那么擁塞的概率就越高,這也是為什么匯聚層或核心層更容易擁塞的原因,尤其是核心層,傳輸經過的視頻流路數是最多的,整個網絡幾百路上千路都要經過核心交換機進行傳輸。

    這里要再次重點強調,安防網絡中,卡頓丟包多數是因為這種擁塞而導致的,而不是轉發(fā)性能導致的,這是兩個完全不同的概念。2.jpg

    很多客戶會將延時和卡頓混淆,延時指的是圖像數據從前端的網絡攝像機采集后到用戶端的監(jiān)視設備觀看到圖像的時間差。攝像機采集后的圖像通過壓縮編碼、網絡傳輸、解碼輸出顯示等處理,這些過程雖然很短暫,但我們仍然可以感覺顯示的圖像有滯后,這個滯后就是圖像延時。但延時只要不超過1S,是很難直觀感覺到,并且多數場景也不影響應用。除非是一些特定的工業(yè)領域,需要依據視頻的分析做出毫秒級的處理的,那延時就比較關鍵了。延時并不會產生圖像丟失,也不會丟包。而卡頓則會造成圖像丟失,是因丟包引起的。

    除了擁塞丟包外,還有一種原因就是因為布線工程的質量引起的,比如線路老化,水晶頭氧化,水晶頭沒有做好等,這些情況都會導致類似于FCS錯誤幀而引起丟包。嚴格意義上,這跟交換機沒有關系,在此就不細說。

    3.jpg

    1、根據攝像機的碼流和數量做好交換機規(guī)格選型,并設計好組網方案。

    隨著網絡在安防的普及,從業(yè)人員的技術能力逐步加強,因規(guī)格選型和組網方案導致的網絡故障會越來越少。如果因為這個原因導致帶寬瓶頸,確實太低級了。某網絡共有XX臺X碼流的攝像機,接入層該選多少臺什么樣端口規(guī)格(端口數量和端口速率)的交換機,匯聚層該選多少臺什么樣端口規(guī)格的交換機,核心層該怎么選,這類簡單的知識我就不在這里浪費筆墨去寫了,網上很多。

    同時,為了應對突發(fā)流量,在選型和設計方案時,交換機端口的帶寬使用率建議不要超過70%,最好控制在60%以內。注意:并不是因為實際性能只有理論值的 60~70%,而是為了預防突發(fā)流量,不建議使用率過高。轉發(fā)性能是第一步要保證的,然后再去考慮避免擁塞。

    4.jpg

    2、盡可能選用緩存大的網管型交換機。

    緩存是可以減少擁塞導致的丟包,理論上,如果緩存足夠大,丟包為零,視頻也不會因網絡原因卡頓。那該怎么計算XX路XX碼流的攝像機該用多大緩存的交換機?理論上是可以計算的,但實際上你計算完了之后,發(fā)現地球上目前還沒有能滿足這個緩存需求的交換機。

    擁塞是有概率性的,不可能每個端口都會同時擁塞,所以芯片公司不會這樣去設計緩存,因為緩存的成本太高。正常情況下,越高端的交換機,業(yè)務特性越豐富的交換機緩存越大。這也就是為什么當我們選擇網管型,或者三層交換機,丟包卡頓的概率會低一些。同樣24口千兆交換機,非網管的緩存可能只有幾百K,而三層交換機緩存可能有幾十M。

    所以,當預算足夠,成本可以接受的時候,盡可能選擇緩存大的網管型交換機,因為這是芯片公司設計芯片時的規(guī)律。普及一個小知識,同樣24口千兆非網管芯片與24口千兆三層芯片,交換容量是一樣的,不一樣的是各種表項容量,緩存大小,業(yè)務特性(功能)等。對于設備廠商來說,研發(fā)交換機時,只能盡可能選擇緩存大的芯片,并不能更改緩存的大小,這是芯片的硬件特性。

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