Данная статья является частью общего массива данных посвященных Реалити по проектированию систем видеонаблюдения.
Ссылки на остальные статьи цикла и информация по этапам Реалити размещена на странице - https://reality.proipvideo.ru/
Статья включает в себя методологию, наработки и материалы, созданные в рамках Реалити Эталонный проект на этапе 7 – проектирование ЛВС видеонаблюдения.
Вы можете скачать артефакты этапа проектирования ЛВС Реалити Эталонный проект на нашем сайте - Архив артефактов по этапу проектирование ЛВС видеонаблюдения.
При проектировании системы IP-видеонаблюдения специалист-проектировщик решает множество отдельных задач, собирая систему в единое целое. Это выбор камер и мест их установки, выбор станционного оборудования и программного обеспечения для решения задачи клиента.
Отдельной и важной частью в проектировании IP-видеонаблюдения является создание локальной вычислительной сети (ЛВС). В статье мы приводим рекомендации и подходы к проектированию ЛВС для IP-видеонаблюдения.
С чего начать проектирование ЛВС, какие действия должен сделать проектировщик в процессе проектирования, что необходимо учесть и на что нужно обязательно обратить внимание в процессе проектирования. На эти вопросы в своем докладе на конференции PROIPvideo2025 отвечал Руководитель отдела поддержки проектировщиков компании ВИДЕОМАКС, Александр Минасян.
Проектирование ЛВС видеонаблюдения, Александр Минасян, ВИДЕОМАКС PROIPvideo2025
Для того, чтобы проектировщик обошел большинство проблем при проектировании ЛВС видеонаблюдения на конференции PROIPvideo2025 был продемонстрирован алгоритм, созданный в результате работы с этапом проектирования ЛВС видеонаблюдения:
Скачать алгоритм, разработанный для Реалити Эталонный проект на этапе проектирования ЛВС видеонаблюдения можно по ссылке.
При использовании данной методики действия проектировщика начинаются со сбора и изучения информации.
Оценка возможности прокладки кабельных трасс
Производить оценку возможностей прокладки кабельных трасс необходимо до начала проектирования ЛВС, потому что выявленная позднее проблема с прокладкой линии может сказаться на последующих этапах проектирования.
Недоработка или серьезная ошибка на этапе проектирования ЛВС может стать критической – ведь линии связи в последствии очень сложно заменить или модернизировать.
Прежде всего проектировщику нужно определить требования проекта к ЛВС и прокладке кабельных линий, найти эту информацию можно в задании на проектирование.
Статью про формирование задания на проектирование можно прочитать по ссылке.
Проектировщик ЛВС при изучении документации объекта должен обратить внимание на то что имеется сильное различие в возможностях прокладки линий между зонами расположенными внутри зданий и внешними уличными территориями.
Перечислим кратко основные документы, которые могут понадобиться при проектировании ЛВС.
Определение возможности прокладки линий ЛВС, проходящих внутри зданий
- поэтажный план (БТИ) и экспликация помещений, для сверки с фактической планировкой;
- архитектурный план (АП), для определения проемов, типов перегородок;
- конструктивный план (КП), для определения несущих стен, материалов перекрытий, наличие колон, ригелей;
- план электроснабжения, для определения трасс силовых кабелей и щитовых;
- планы слаботочных систем, с целью определить существующие кабельные трассы, лотки, стояки;
- планы отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения и канализации, чтобы избежать препятствий к прокладке, не допустить перекрытия доступа к задвижкам и узлам, определить мокрые и горячие зоны.
Мы перечислили основные документы с которыми следует ознакомиться перед проектированием ЛВС в здании, теперь перейдём к уличной ЛВС.
Определение возможности прокладки линий ЛВС на территории объекта
- ГПЗУ: градостроительный план земельного участка, поможет узнать типы покрытий;
- Геодезический план: инженерно-топографический план, позволяет оценить рельеф естественный и искусственный;
- СПОЗУ: схема планировочной организации земельного участка, чтобы определить размещение зданий, сооружений, инженерных сетей и благоустройства;
- Сводный план инженерных сетей (СПИС), это схемы которые позволят определить то что находится под землей - водоотвод, канализация, теплосети, газопроводы, электрокабели и сети наружного освещения, слаботочные сети.
А если объект находится на территории с особыми условиями, то могут понадобиться:
- ИЭИ: инженерно-экологические изыскания (СП 502.1325800.2021) при расположении объекта в охраняемой экологической зоне;
- ОКН: объект культурного наследия (ФЗ от 25.06.2002г №73), при расположении объекта на территории прилегающей к объекту культурного наследия;
- Расположение объекта в технической зоне метрополитена, моста, путепровода, потребует изучения ведомственных предписаний и требований.
Это только часть возможных изысканий, с которыми может встретиться проектировщик уличного видеонаблюдения.
Проведение обследования
Обследование объекта обязательно нужно провести и для внутренней, и для уличной зон расположения кабельных линий ЛВС.
Кабинетный анализ объекта не отменяет визуальный осмотр объекта, а в некоторых случаях необходимо инструментальное обследование (например измерение ЭМП).
Определение точек установки оборудования узлов сети
После определения возможности прокладки кабельных трасс, пора переходить к определению точек установки узлов ЛВС.
Узлы ЛВС видеонаблюдения должны учитывать расположение видеокамер на объекте.
Это означает что до начала проектирования ЛВС должна быть произведена расстановка камер видеонаблюдения. Методика расстановки видеокамер подробно описана в статье.
Но для проектирования ЛВС видеонаблюдения недостаточно получить расположение видеокамер, обязательно должны быть определены модели видеокамер в каждой точке.
Подробнее про то, как произвести подбор IP-камер описывается в статье, посвященной этапу подбора камер видеонаблюдения.
Точки установки для внутренней части ЛВС
Выбор внутренних точек установки зависит от планов БТИ и архитектурных планов, а центральные узлы ЛВС (например серверные комнаты) часто уже определены и прописаны в ТЗ.
Проектировщик должен следовать стандарту СКС, чтобы линии Ethernet между IP-камерой и узлом сети (между патч-панелью узла сети и сетевой розеткой IP-камеры) не превышали 90 метров. Остается определить внутренние узлы сети, не прописанные в ТЗ, а после утвердить их расположение у заказчика.
Внутренние сетевые узлы имеют различия в требованиях для размещения, можно разделить их на несколько типов:
- серверные 19” стойки и шкафы, должны устанавливаться в технических помещениях с ограниченным доступом, где предусмотрена возможность организации климатического контроля;
- телекоммуникационные шкафы, как правило это настенные запираемые 19″ шкафы. Допускается размещение в большинстве внутренних помещений, включая коридоры и лестничные клетки. Исключение составляют помещения со специфическими условиями (душевые, бойлерные и т.п.);
- кроссовые шкафы (кроссы), не содержат активного оборудования, поэтому предъявляют менее строгие требования к условиям размещения.
Точки установки для уличной части ЛВС
Выбор уличных точек узлов ЛВС зависит не только от расстановки видеокамер, но и от возможности прокладки кабельных линий.
В случае уличного размещения узлов ЛВС также нужно соблюдать 90 метров от узла сети до IP-камеры, но при прокладке линии по территории объекта следует внимательно отнестись к возможности дотянуть линию до IP-камеры. Не редкостью возникает ситуация, когда «по прямой» от узла сети до IP-камеры 20 метров, но с учетом возможности прокладки длина линии выходит за рамки 90 метров.
При расстановке уличных узлов крайне важно учитывать возможности современных промышленных коммутаторов. Желательно рассчитывать на типовые параметры, иначе подобрать подходящий коммутатор по требованиям ЛВС может быть проблематично.
Также на расстановку узлов сети большое влияние оказывает возможность подключения к питанию 220В. Используя уже имеющиеся на территории объекта линии 220В можно серьезно оптимизировать сложность проекта.
Возможность установки гермошкафа может быть определяющей при выборе места размещения уличного узла сети. Для установки может быть использована стена строения, столб освещения, капитальный забор, бетонный постамент.
Проектировщику при расположении узлов сети (гермошкафов) приходится учитывать климатические условия. Например, в жарком климате не следует устанавливать гермошкаф на солнечной стороне, и стараться использовать теневые участки, а в холодном климате избегать продуваемых мест установки.
Перечислим основные правила для выбора точек установки уличного узла сети:
- использовать план расстановки IP-камер для оптимального распределения нагрузки на узлы сети;
- учитывать возможности прокладки линий и соблюдать дальность 90 метров до IP-камер;
- учитывать параметры современных коммутаторов при проектировании узлов ЛВС;
- использовать точки для установки имеющие возможность запитать гермошкаф от линии электропитания 220В;
- использовать имеющиеся на территории возможности для установки гермошкафов;
- учитывать климатические условия при размещении узлов сети.
В результате изучения документации и осмотра объекта проектировщику предстоит ответить на такие вопросы как - На что мы будем крепить шкафы? На существующие столбы или нужно забивать дополнительные? Или ставить гермошкафы на бетонный постамент? Как мы планируем вести линии между узлами сети? Будем копать траншеи? Или будем крепить над землёй?
Определение топологии ЛВС
IP-видеонаблюдение строится на базе технологии Ethernet и учитывает ограничения и возможности сетевых протоколов и стандартов, таких как RSTP, Link Aggregation, PoE и т.п.
Узлы ЛВС соединяются по определенным топологиям. Перечислим основные виды топологий которые мы встречаем в проектах наших партнеров.
Каскадное соединение
Каскадное соединение коммутаторов иногда используют в ситуациях, когда требуется преодолеть ограничение длины медного кабеля в 100 метров.
При превышении возможностей Ethernet соединения рекомендуется переходить на оптические линии.
Главный плюс топологии «Каскад» в том, что это простейшая топология, в которую легко добавляются устройства.
Минусы каскадного подключения:
- рост задержки в передаче информации (чем больше коммутаторов в цепочке, тем выше задержки);
- дополнительный транзитный трафик для промежуточных коммутаторов, которые вынуждены обрабатывать чужие потоки (при увеличении потоков появляются узкие места);
- низкая надежность (при поломке промежуточного коммутатора теряется доступ ко всей цепочке расположенной за ним коммутаторов).
Топология «звезда»
Топология «звезда» это построение ЛВС, в котором каждое конечное устройство подключается к центральному устройству отдельной кабельной линией.
Топология «звезда» является одной из самых популярных и предпочтительных в видеонаблюдении.
Она отличается простотой в монтаже и настройке, при этом обладает рядом неоспоримых плюсов.
Плюсы топологии:
- централизованная структура, все потоки «звезды» сходятся в центральной точке;
- простая в наладке и обслуживании топология, соединения между устройствами не влияют друг на друга, а потоки не смешиваются;
- простое управление и мониторинг, за счёт центральной точки;
- простое добавление устройств, новое соединение не влияет на остальные устройства;
- отказоустойчивость, обрыв одной линии не влияет на остальные.
Но схема соединения «звезда» имеет и проблемы:
- не предоставляет резервирования, нет защиты от обрыва линии;
- не имеет защиты от сбоев, при сбое центрального узла происходит остановка всей ЛВС;
- схема «звезда» имеет большую зависимость от центральной точки.
Пример построения ЛВС для видеонаблюдения с использованием топологий «каскад» и «звезда»:
- Периферийные PoE коммутаторы принимают потоки IP-камер и питают их.
- Далее PoE коммутаторы передают потоки по меди или оптике в ядро сети - на центральный коммутатор (или несколько коммутаторов).
- Ядро сети состоит из каскада стоечных коммутаторов, к которому подключается станционное оборудование, серверы, УРМы.
Предложенная схема проста и понятна, не потребует сложной наладки, но при этом не имеет возможностей для построения резервированных, отказоустойчивых соединений. Для добавления в схему ЛВС таких возможностей используются топологии описанные ниже.
Топология «кольцо»
Несмотря на то, что Ethernet — это изначально древовидная архитектура типа «каскад» и «звезда», в видеонаблюдении большое распространение получила кольцевая архитектура.
«Кольцо» это последовательное соединение коммутаторов в замкнутом контуре.
Предназначено оно для увеличения надёжности и живучести системы при обрыве связи. Данная топология имеет большую востребованность для периметральных и распределенных систем.
Какие плюсы предоставляет топология «кольцо»:
- данные передаются по кругу, в случае сбоя меняется направление передачи;
- имеется защита от единичных отказов, таких как поломка устройства или обрыв линии.
Проблемы данной топологии:
- низкая производительность т.к. данные передаются по цепочке увеличивая задержки и нагрузку на устройства;
- сложное добавление устройств узлов кольца т.к. от устройств требуется поддержка технологий работы в кольце и необходима настройка каждого устройства «кольца»;
Технологии, на которых базируется кольцевая инфраструктура, а также их преимущества и недостатки, мы подробно разобрали в статье Видеонаблюдение на периметре. Часть 3: построение ЛВС, оптика, коммутаторы
Топология цепочка колец.
Топология создает структуру из нескольких независимых колец соединенных последовательно через общие узлы. При этом внутри каждого кольца сохраняется кольцевая топология, а обмен между кольцами происходит только через точки соединения.
Топология последовательного соединения нескольких колец в единую структуру позволяет снизить такие проблемы топологии как увеличение задержек с ростом устройств и увеличение нагрузки от устройства к устройству. А добавление новых устройств увеличивает задержку и нагрузку только внутри своего кольца.
Плюсами такого построения является то что:
- каждое кольцо функционирует автономно и обрыв в одном из колец не затрагивает работу других;
- данные внутри кольца не нагружают другие сегменты (кольца);
- нет ограничений для наращивания количества устройств;
Недостатком топологии является появление точек возможного отказа или перегрузки в соединительных узлах, к тому же при последовательном соединении колец увеличивается задержка.
Для снижения указанных недостатков используют:
- соединение колец через два независимых узла (резервирование и балансировка);
- создание центрального коммутационного кольца, к которому подключаются периферийные кольца (топология «звезд колец»), где задержки предсказуемы и не растут с увеличением количества колец.
Топология агрегирования
Архитектура агрегирования заключается в параллельном соединении нескольких физических каналов в один логический канал передачи данных.
Данная топология используется с целью увеличить резервирование и повысить отказоустойчивость.
Плюсы, которые приносит данная топология:
- резервирование физических каналов, при обрыве или сбое одного физического канала, данные передаются по другим;
- повышение отказоустойчивости, можно добиться если проложить физические каналы разными путями, в таком случае повреждение участка линии не сможет нарушить соединение;
- возможность настройки балансировки трафика между сетевыми портами, правильно сделанная балансировка способна увеличить пропускную способность;
- масштабирование в виде возможности добавления дополнительных физических соединений (линий) в единый логический канал.
Из минусов можно перечислить:
- требуется поддержка технологий агрегирования в устройствах на обоих концах линии;
- балансировка трафика — это сложная в настройке процедура (неправильная балансировка может привести к деградации производительности и даже к отказу сети).
Топология агрегирования, наложенная на топологию «кольца» предоставляет два уровня отказоустойчивости.
На физическом уровне - это кольцевая топология из коммутаторов соединенных группами параллельных кабелей.
На логическом уровне - каждая группа кабелей объединена в логический канал.
Важно – проложить физические линии, соединенные в логический канал разными путями.
Для реализации топологии в виде агрегированного кольца необходимо применять более прогрессивные технологии построения колец (MSTP и выше).
Технология стекирования
Стекирование применяется, когда в проекте для центрального узла сети указаны требования к отказоустойчивости и резервированию. Стекированием называют объединение центральных коммутаторов в единое ядро сети (стек) с единым интерфейсом управления всех устройств в стеке.
Обычно технология стекирования добавляется в высокоскоростные стоечные коммутаторы Энтерпрайз уровня. Проектировщику оптимально передать производителю коммутационного оборудование ТЗ на построение ядра своей ЛВС для корректного подбора т.к. при стекировании нужно учитывать особенности, которые часто знает только производитель оборудования.
Совет:
При подключении к центральному узлу критически важного оборудования (например, центрального сервера) подключайте его одновременно к двум коммутаторам, объединенным в единый стек, при этом повышается отказоустойчивость и резервирование.
Что может получить проектируемая ЛВС при использовании стека в ядре сети:
- единое управление всем стеком коммутаторов (единый интерфейс, единая матрица портов);
- горячая замена устройств в стеке, коммутаторы стека способны резервировать задачи друг друга, выход из строя коммутатора стека не останавливает работу ядра сети;
- добавление устройств в стек без остановки работы ядра сети.
С какими проблемами может столкнуться проектировщик:
- количество устройств в стеке ограничено (обычно до 8 устройств, поэтому заранее уточните количество у производителя оборудования);
- между собой стекируются только коммутаторы одного производителя и очень часто между собой стекируются только коммутаторы одной модели, поэтому крайне важен первоначальный выбор модели коммутатора для стека, ведь при дальнейшем масштабировании не будет возможности использовать другие модели.
Формирование структуры ЛВС
На структуру ЛВС оказывают влияние требования, прописанные в задании на проектирование, а также параметры объекта.
Формирование структуры ЛВС и применение топологий нужно производить исходя из:
- требований задания на проектирование (например требования к резервированию, отказоустойчивости, разделению трафика);
- особенности физических параметров объекта в зонах расположения узлов ЛВС (учитывается протяженность, удаленность узлов, возможность прокладки линий);
- вероятности сбоев или обрыва соединения на данном участке ЛВС (учитывается возможность повреждения линий ЛВС);
- исходя из плюсов и минусов топологии, с учетом логики их работы, а также с учетом предоставляемых возможностей.
Давайте разберем некоторые часто встречающиеся примеры.
Центральный узел
В такой узел стекаются все потоки ЛВС, а от него требуется с минимальной задержкой и на максимальной скорости перенаправлять эти потоки. При этом все коммутаторы центрального узла часто расположены в единой серверной стойке.
Внутри центрального узла очень короткие линии с крайне малой вероятностью обрыва, зато вероятность перегрузки соединения кратно выше, чем у других узлов сети. Поэтому именно для центрального узла сети характерно использование высокоскоростных интерфейсов.
На вопрос, в каких случаях оптимально выбирать высокоскоростной интерфейс и в каких агрегацию, отвечает FAQ размещенный нанашем сайте.
Для центрального узла хорошо подойдут топологии:
- Стекирование для максимально быстрого и бесшовного соединения устройств в единое ядро сети;
- Агрегирование для соединения ядра сети с критически важным оборудованием, а также с целью расширения полосы пропускания.
Плохо подойдут топологии:
- Каскадирование увеличит задержки потоков и снизит отказоустойчивость;
- Кольцо тоже крайне неподходящая топология для ядра сети т.к. направленность потоков, увеличение задержки, накопление потоков станут критической проблемой для ядра сети.
Периметр
Это множество узлов расположенных в цепочку друг за другом, при этом задача этих узлов заключается в приеме потоков ограниченного количества IP-камер и перенаправление этих потоков в центральный узел. На периметре создаются относительно небольшие потоки, но из-за протяженности и удаленности от центрального узла опасность потери соединения с узлами сети периметра кратно выше.
Подходящие топологии:
- Кольцевые топологии из-за отказоустойчивости и подходящей модели передачи потоков по цепочке от узла к узлу;
- Агрегирование хорошо подойдет для крайних коммутаторов кольца, в которые стекаются максимальные потоки от всех узлов кольца;
- Топология звезда используется в узлах периметра, при подключении IP-камер.
Плохо подойдут топологии:
- Каскадирование т.к. высока вероятность потери узлов сети при любых отказах;
- Топология звезда при соединении узлов периметра протяженного потребует проводить отдельную линию к каждому узлу, а при обрыве на периметре будет потеряна связь со всеми узлами сети после обрыва.
Пример проектирования ЛВС для системы видеонаблюдения Эталонного проекта:
Перечислим топологии, из которых сформирована ЛВС:
- узлы периметра соединены в две топологии кольцо, IP-камеры подключаются к узлам сети по топологии звезда;
- для подключения стоечного оборудования (коммутаторы, сервера, УРМы) использована агрегация;
- для центрального узла использовано стекирование коммутаторов уровня ядра, а соединение с кольцами реализовано по топологии «звезда колец».
В архиве артефактов Эталонного проекта, расположен архив артефактов этапа 7 проектирования ЛВС видеонаблюдения, в котором содержится План расположения узлов сети и Структурная схема ЛВС.
После формирования структуры ЛВС можно перейти к расчету сетевых потоков.
Расчёт сетевых потоков ЛВС
Расчет потоков ЛВС необходим для определения требований к сетевым интерфейсам активного оборудования (коммутаторов) и определения количества сетевых интерфейсов.
Расчет должен исходить из параметров IP-камер, как основного источника генерации трафика в ЛВС IP-видеонаблюдения.
Нужно уточнить, что расчет потоков ЛВС проводится отдельно от расчета архива или расчёта потоков для стриминга. Дело в том, что пропускная способность ЛВС сильно отличается от реальных потоков IP-камер в системе видеонаблюдения.
Потоки ЛВС рассчитываются по максимальным потокам IP-камер
Каковы причины такого подхода?
Почему используются именно максимально возможные потоки?
Дело в том что ЛВС это часть инфраструктуры, работа которой не должна зависеть от замены оборудования видеонаблюдения или от его настроек.
ЛВС должна быть готова к максимальной интенсивности движения на объекте, должна быть готова к тому что поменяются камеры, изменится интеграция с ПО и деградирует кодек сжатия, к тому что могут потребоваться потоки IP-камер на максимальной скорости и в наивысшем качестве.
Максимальный поток — это максимально возможный поток, который возможно получить от данной IP-камеры. Информацию о максимально потоке IP-камеры можно получить в параметрах от производителя камер.
Однако в большом количестве случаев производитель не указывает такой параметр.
Как же проектировщику определить максимальный поток камеры?
Расчет максимального потока от IP-камеры
Расчет максимально возможного потока IP-камеры нужно производить с учетом следующих условий:
- максимального разрешения всех создаваемых потоков;
- максимальной скорости всех создаваемых потоков;
- выбрать стандартный, максимально совместимый кодек сжатия (на сегодня это H.264);
- выбрать для кодека минимальную степень сжатия;
- расчет производится при максимальной интенсивности движения в кадре;
- следует учесть в расчете все создаваемые IP-камерой потоки.
Для того чтобы получить поток от всех типов IP-камер со всеми указанными выше условиями потребуется полноценное исследование и у проектировщика часто нет ни времени, ни знаний чтобы сделать это.
На помощь приходит калькулятор производителя видеокамер, нужно применить в нём все перечисленные условия и сделать расчёт для всех возможных потоков. Далее все полученные потоки нужно сложить в единую цифру. Это и будет рассчитанный максимальный поток от IP-камеры.
В случае если калькулятор производителя не позволяет выбрать все требуемые параметры, нужно направить запрос на расчет в его техническую поддержку.
Итак, мы узнали максимально возможный поток от каждого типа IP-камер проекта и теперь можем подсчитать входящие потоки, которые получают узлы ЛВС от подключенных к ним IP-камер.
Теперь остается только подобрать скорость сетевого интерфейса коммутатора узла?
Всё не так просто.
Дело в том, что при выборе интерфейсов проектировщику ЛВС нужно учитывать реальную пропускную способность.
Реальная пропускная способность сетевого интерфейса
У проектировщика возникает вопрос, а как считать реальную пропускную способность, ведь она не указывается в параметрах коммутаторов?
Значение скорости сетевого порта 1Гбит это реальная скорость или теоретическая?
Выделим два основных параметра влияющих на пропускную способность ЛВС для видеонаблюдения.
Чувствительность потоков ЛВС видеонаблюдения
Одно из отличий ЛВС видеонаблюдения и например ЛВС для офиса, в том что потоки ЛВС видеонаблюдения — это непрерывно поступающий медиатрафик критически чувствительный к задержкам и потерям пакетов. Если в офисной ЛВС задержка загрузки веб-страницы в браузере на 2 секунды незаметна для пользователя, то для потока IP-камеры подобная задержка или потеря части пакетов недопустимы. Это приведет либо к "рваному" движению (срыв кадров) на экране оператора, либо к невосполнимой потере опорного кадра, что вызовет долговременный провал в архиве. Для системы безопасности такие сбои критичны.
Поэтому потоки ЛВС видеонаблюдения имеют высокую чувствительность к коллизиям и перегрузкам и рекомендуется иметь запас минимум в 30% пропускной способности.
Утилизация потоков ЛВС видеонаблюдения
В офисной ЛВС при скачивании ZIP-архива с локального NAS утилизация гигабитного интерфейса может достигать 95%, но при передаче нескольких непрерывных видеопотоков максимальная утилизация редко превышает 70%.
Это связано с тем, что при передаче информации в канале присутствует служебный трафик, таймауты, заголовки пакетов, биты и CRC-прибавки для контроля целостности пакетов и т.п.
С учетом двух описанных параметров рекомендуется использовать не более 40% от пропускной способности интерфейса. Запас нужен еще и для того, чтобы система справлялась с пиковыми нагрузками, которые могут быть в системах видеонаблюдения. Это, например, включение и выключение света во всем здании.
Теперь мы знаем как посчитать реальную пропускную способность, но для расчета потоков нужно учитывать направленность потоков в системе охранного телевидения. Чем может грозить проектировщику эта особенность ЛВС для видеонаблюдения?
Направленность потоков ЛВС для видеонаблюдения
Направленность движения потоков - один из важных факторов при расчете и проектировании ЛВС для видеонаблюдения и важное отличие от других ЛВС. Разберемся в чём она заключается и какое влияние оказывает.
Влияние на направленность потоков оказывают:
- фиксированные роли устройств видеонаблюдения. Поток идет от IP-камер к центральному серверу, при этом невозможен сценарий обратного движения потоков. Проектирование ЛВС должно учитывать эту особенность, благодаря которой происходит накопление потоков по пути к центральному серверу;
- особенности работы системы видеонаблюдения (ПО).
Первый пример - в СОТ добавлен сервер дублирующего или длительного архива, такой сервер часто располагают отдельно от стойки с центральным серверным оборудованием. В зависимости от логики работы ПО этот сервер может получать поток от IP-камер (для дублирующей записи), а может получать потоки от центрального сервера (для длительного бекапа архива).
Второй пример - трансляция потоков на УРМ.
Потоки могут идти на УРМ напрямую от IP-камер, а могут идти от центрального сервера (от сервера стриминга).
В обоих примерах направленность потоков зависит от ПО видеонаблюдения или от его настроек и лицензий.
Имейте в виду: каждое подключение УРМ к камере запрашивает свой независимый поток с камеры. И если рабочих мест оператора в системе несколько, то трафик в сети увеличивается, и ресурсы IP-камеры или сетевых портов могут закончиться.
При определении направления учитывается топология соединения
Например, топология «кольцо» передает потоки от узла к узлу накапливая эти потоки, при этом через крайний узел «кольца» перекачивается вся сумма потоков. Следует знать о том, что «кольцо» может повернуть направленность потоков в другую сторону, и тогда самым нагруженным узлом окажется другой крайний узел.
Начинать подсчет потоков следует с самых дальних от центрального сервера узлов ЛВС, с тех узлов, которые передают только потоки подключенных к ним IP-камер, и после переходить к следующим по направлению потоков узлам вплоть для ядра сети.
Создание структурной схемы соединения узлов ЛВС
Для понимания движения потоков, чтобы посчитать входящие и исходящие потоки каждого узла ЛВС, рекомендуется создать структурную блок-схему из узлов сети (пример структурной схемы Этап 7 размещен в архиве артефактов Эталонного проекта).
Учитывая описанные выше правила, можно рассчитать входящие и исходящие потоки в узлах ЛВС, и теперь можно выбрать пропускную способность и количество сетевых интерфейсов, но прежде следует произвести подсчёт PoE питания для каждого узла сети.
Расчет потребления PoE
Современные системы видеонаблюдения в большей своей части являются системами, построенными на IP-камерах. Питание камер по технологии PoE почти полностью вытеснило в современных системах видеонаблюдения питание с помощью дополнительных линий питания 12В постоянного тока или 24В переменного тока. Поэтому параметры PoE питания оказывают большое значение на требования узлов ЛВС к коммутационному оборудованию.
Для того, чтобы начать расчет PoE следует изучить спецификации выбранных для проекта IP-камер. Проектировщика должно интересовать два параметра:
- класс PoE
PoE-коммутатор должен предоставить требуемый IP-камере класс PoE.
В результате проектирования ЛВС для каждого узла сети нужно указать требуемый класс PoE, ведь, в случае если подобранный PoE-коммутатор не поддерживает требуемый класс, то IP-камеры просто не запустятся. - потребление PoE
Потребление IP-камеры по PoE указывает производитель. Если такого параметра в паспорте IP-камеры нет следует использовать для расчета максимальное потребление IP-камеры.
В результате сложения потребления всех подключенных к узлу ЛВС IP-камер проектировщик получает значение бюджета PoE для узла сети. Также в параметры узла сети проектировщик добавляет количество требуемых PoE портов и класс PoE который требуется для этих портов.
На этом расчет PoE заканчивается, а у проектировщика появляются полные данные для выбора сетевых интерфейсов и типов линий связи.
Выбор сетевых интерфейсов
С типом сетевых интерфейсов все довольно просто. Перечислим разновидности Ethernet, которые наиболее распространены в IP-видеонаблюдении:
- 100BASE-TX (100 Мбит/с, Fast Ethernet). Использует в качестве среды передачи данных медную витую пару категории 5. Используются две пары (четыре проводника). Расстояние до 100 м. Режим полного дуплекса. Это основной интерфейс для соединения IP-камер с узлом ЛВС.
- 1000BASE-T (1 Гбит/с, Gigabit Ethernet). Использует медную витую пару категории не ниже 5е. Задействует для приема и передачи все 4 пары (восемь проводников). Расстояние 100 м. Режим полного дуплекса. Это самый популярный интерфейс для соединения узлов ЛВС между собой.
- 10GBASE-T (10 Гбит/с, 10G Ethernet). Медная витая пара категории 6 для передачи на расстояния до 55 м, и 6а - на расстояния до 100 м. Режим полного дуплекса. Этот высокоскоростной интерфейс (и другие высокоскоростные интерфейсы) наиболее востребован в соединениях между устройствами центрального узла ЛВС.
Вопреки расхожему мнению для Gigabit Ethernet можно использовать тот же кабель категории 5е, что и для Fast Ethernet. Сетевые интерфейсы коммутаторов в подавляющем большинстве обратно совместимы и могут работать в любом режиме. Вы можете встретить в спецификации коммутаторов обозначение 10/100/1000Т.
Для всех технологий существуют реализации с использованием оптоволоконных многомодовых и одномодовых кабелей.
Что такое полный дуплекс
Оперируя ограничениями сетевых интерфейсов, специалисты-проектировщики могут ошибочно суммировать все потоки в интерфейсе. Например, поток от камер на сервер и поток из сервера на УРМ мониторинга.
Описывая типы сетевых интерфейсов, мы указали на режим передачи данных - полный дуплекс. Это означает, что заявленная скорость передачи данных обеспечивается в обе стороны - к устройству и от него. Расчет нужно проводить независимо для принимаемых и передаваемых устройством потоков.
Full-duplex позволяет производить расчёты на входящие и исходящие потоки независимо.
Сказанное означает, что если сервер имеет сетевой интерфейс 1 Гбит/с, то расчет нужно производить исходя из ограничения в приеме потока от камер - 400 Мбит/с и в передаче на рабочие места мониторинга - также 400 Мбит/с.
Определение типов линий связи
Тип линии связи соединяющий IP-камеры с узлом сети по топологии «звезда» уже определен сетевым портом IP-камеры, в большинстве случаев это 100Мбит Ethernet.
Но нам остается определить типы линий связи между узлами сети.
Созданная структурная схема соединения узлов сети может помочь с визуальным определением соединений между узлами сети.
Данные для определения типов линий связи между узлами ЛВС:
- входящий и исходящий потоки для узла сети;
- подобранные с учетом размеров потоков сетевые интерфейсы;
- расстояния между узлами ЛВС. Если расстояния более 100м, то рекомендуется выбирать оптические типы линий;
- расположение узлов ЛВС внутреннее или уличное. Для внутренних соединений предпочтительны медные линии и только при расстояниях более 90м рекомендуется использование оптических линий. Для уличной линии в большинстве случае предпочтительнее оптический тип линии.
Влияние параметров узлов сети на выбор коммутаторов
После всех расчетов проектировщик получает требования для каждого узла ЛВС.
Но узел сети может предъявлять слишком высокие требования для современных коммутаторов.
Пример высоких требований узла ЛВС:
- слишком большое для уличного узла количество сетевых портов для подключения IP-камер может потребовать использовать стоечный коммутатор, что отразится на размерах и на массе уличного шкафа, а также на остальном оборудовании узла;
- превышение возможностей стандартного сетевого интерфейса (1Гбит/сек), может потребовать переход на неоправданно дорогие коммутаторы и внесения изменений в раздел СКС;
- высокий бюджет PoE или количество портов высокого класса PoE, могут потребовать использовать дополнительный PoE коммутатор в уличном узле, что может стать проблемой в выборе топологии.
Что же делать при получении таких данных?
Каждый случай уникален, но имеются и общие рекомендации что можно сделать:
- проверить возможность перераспределение IP-камер по узлам сети, при близко расположенных узлах сети, переброска нескольких камер между ними может решить проблему перегрузки;
- перевыбрать точки установки узлов сети, увеличить количество узлов и таким образом снизить нагрузку требований на коммутаторы узлов;
- изменить выбор топологии соединения узлов сети.
Заключение
Расчет ЛВС обязательный этап перед выбором коммутационного оборудования.
В нашей статье мы раскрыли множество проблем, с которыми может столкнуться проектировщик при прокладке кабельных линий, при построении архитектуры ЛВС и при расчете потоков.
Мы надеемся, что наши рекомендации помогут инженерам и проектировщикам правильно проектировать ЛВС для видеонаблюдения.
Проектирование ЛВС для видеонаблюдения было выделено в отдельный этап Реалити Эталонный проект. Эксперты этапа на практическом примере производили проектирование ЛВС, раскрывали скрытые подводные камни при проектировании.
В заключительной части этапа проектирования ЛВС для видеонаблюдения практический вебинар провел эксперт компании ВИДЕОМАКС, Руководитель отдела поддержки проектировщиков Александр Минасян.
Проектирование ЛВС видеонаблюдения, Александр Минасян, ВИДЕОМАКС
Вы можете скачать артефакты этапа проектирования ЛВС Реалити Эталонный проект на нашем сайте - Архив артефактов по этапу проектирование ЛВС видеонаблюдения.
Мы рассмотрим в следующей статье цикла Этап 8 , на котором происходит выбор коммутаторов для видеонаблюдения и используются данные полученные при проектировании ЛВС.
Статья посвященная выбору коммутаторов размещена на нашем сайте.
Компания Видеомакс бесплатно осуществляет услуги консалтинга по проектированию ЛВС для видеонаблюдения, а также проводит аудит спецификаций проекта, который избавит вас от рисков совершить ошибку при выборе проектного решения.
Прислать запрос можно на email: info@videomax.ru
Оперативная консультация доступна по телефону (495) 640-55-468 и 800 302-55-46.
Все консультации проводятся бесплатно. Мы всегда рады видеть Вас в нашем офисе.
Скачать статью в формате pdf (необходимо зарегистрироваться или авторизоваться)
