Выбор коммутаторов для видеонаблюдения

Статья включает в себя методологию и материалы, созданные в рамках Реалити Эталонный проект на этапе 8 - выбор коммутаторов для видеонаблюдения.

Вы можете скачать артефакты этапа на нашем сайте - Архив артефактов по этапу выбора коммутаторов для видеонаблюдения.

Проектировщик производит подбор коммутаторов, а также проектирование ЛВС и выбор СКС почти одновременно т.к. они взаимно зависят друг от друга, но в Эталонном проекте эта работа проектировщика разделена на три этапа.

Эксперты Эталонного проекта определили первичной задачей - проектирование и расчет ЛВС, ведь только после этого этапа проектировщик получает достаточные требования для выбора коммутаторов в проекте видеонаблюдения. Методика проектирования и расчета ЛВС описана в статье.

А завершающим этапом идет подбор СКС, который должен обеспечить ЛВС и коммутаторы соответствующими кабельными линиями.
Статья посвященная подбору СКС размещена на нашем сайте.

Типовые требования к коммутатору в
IP-видеонаблюдении

Определим, зачем проекту видеонаблюдения нужны коммутаторы.

Коммутаторы для видеонаблюдения должны обеспечивать бесперебойную передачу видеопотоков в реальном времени без потерь и задержек, а также передавать питание IP-камерам по технологии PoE. От коммутаторов зависит надежность всей системы.

Основные требования к коммутатору исходя из специфики работы в системах IP-видеонаблюдения:

• Пропускная способность
  Возможность коммутатора бесперебойно принимать и отдавать видеопотоки.
  Внутренняя пропускная способность коммутатора должна соответствовать уровню потоков;
• Бюджет и класс PoE
  Возможность коммутатора производить не только подключение IP-камер, но и передавать питание с использованием линий передачи данных.
  Cпецификации PoE на порты коммутатора и общий бюджет PoE обычно указаны в параметрах коммутаторов;
• Уровень коммутатора
  Возможность коммутатора производить мониторинг и управление потоками и питанием IP-камер.
  Коммутатор может быть неуправляемым и управляемый, при этом у управляемых коммутаторов существуют уровни управления. Подробности ниже.
• Поддержка сетевых протоколов и технологий
  В видеонаблюдении могут быть востребованы: агрегация каналов IEEE 802.3ad, QoS, VLAN, STP протоколы и также шифрование если система видеонаблюдения интегрирована в общую локальную сеть заказчика. Подробности ниже.

Следует учитывать, что переход на следующий уровень управления коммутатора — это значительные дополнительные расходы.

Сложности выбора

Перечисленные выше типовые требования составляют довольно короткий список, по которому несложно подобрать коммутатор, остается только учесть требуемое количество портов.

При этом коммутаторы стандартизированы, сетевые порты SFP и Ethernet у всех коммутаторов соответствуют давно зафиксированным стандартам. Размеры и методы крепления коммутаторов диктуются размерами серверной стойки или DIN рейки. Сетевые технологии тоже стандартны для всех производителей. Получается, что если в коммутаторе заявляются необходимые проекту интерфейсы и технологии, то его можно взять в проект независимо от того какого он производителя.

В чем же тогда сложность выбора?

И почему настолько большая разница в цене между моделями коммутаторов различных производителей?

На какие параметры коммутаторов нужно обратить внимание рассказала в своем докладе на PROIPvideo Руководитель проектов ШПД компании ЭЛТЕКС, Кристина Чвалун:

Выбор коммутатора для видеонаблюдения. Кристина Чвалун, ЭЛТЕКС, PROIPvideo2025

▷ Посмотреть на Youtube

На каналах VIDEOMAX регулярно публикуются обучающие видео, демонстрации работы технологий, записи мероприятий.

Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых технологий видеонаблюдения

youtube VK Видео Яндекс.Дзен

Из доклада эксперта становиться понятно, что параметры коммутаторов взаимно связаны и проектировщику необходимо обращать внимание на больший список таких взаимно связанных параметров.

Также в докладе объяснялось в чем ключевая разница между уровнями Доступ, Агрегация, Ядро, на которые производители делят свои коммутаторы.
Отдельный акцент доклада был сделан на то, что сложностью подбора коммутатора для видеонаблюдения является взаимосвязанность множества параметров.

Постараемся в этой статье объяснить о каких параметрах идет речь и как, учитывая большое количество взаимосвязанных параметров, проектировщик может выбрать коммутатор для системы видеонаблюдения.

Определение ключевых требований

Современные коммутаторы предоставляют проектировщику оборудование любого уровня, при этом количество портов коммутаторов может быть одинаковым, но стоимость может различаться в десятки раз. Поэтому проектировщику важно выбрать оптимальное решение для своего проекта.

При выборе коммутатора проектировщик сталкивается с тем, что исполнение, сетевые порты, сетевые стандарты разных моделей коммутаторов аналогичны, но выбрать нужный коммутатор помогают ключевые и сложные требования проекта.
Однако, у проектировщика нет специфических знаний, а количество параметров, протоколов и технологий огромно.

Как определить эти ключевые параметры?

Понимая эту проблему эксперты этапа выбора коммутаторов Реалити разработали пошаговый план действий:

Данный алгоритм можно использовать как методику работы проектировщика при подборе оптимального коммутатора. Методика рассчитана на то, что не обладающий специфическими знаниями сетевых технологий проектировщик, проходя этапы алгоритма будет постепенно очерчивать круг необходимых именно для его проекта моделей.
Скачать алгоритм выбора коммутаторов можно с нашего сайта.

Какие же данные должен иметь проектировщик для подбора?
И из каких источников эти данные можно получить?

Требования задания на проектирование

В задании на проектирование (ТЗ) могут содержаться нужные сведения в разделах:

• Архитектура и топология
  От коммутаторов может потребоваться поддержка определенных технологий для реализации нужных проекту топологий (например STP семейство технологий для реализации кольцевой топологии). В данном разделе могут содержаться требования к резервированию линий данных и сетевых соединений;
• Соединение с другими системами
  Содержит требования о необходимости определенных портов и нужных интерфейсов для соединения с системами безопасности, эти дополнительные интерфейсы нужно учесть при подборе коммутаторов;
• Требования надежности
  Могут содержать требования к надежности коммутаторов (например требование к дублированному блоку питания);
• Защита от внешних воздействий
  Крайне важный пункт для подбора уличных коммутаторов. В нем могут быть прописаны требования по климатическому исполнению ( например У1) и требования к степени защиты корпуса (например IP54);
• Конструктивные и эргономические требования 
  Могут содержать указания на размеры и тип монтажа (например 19" стойка или DIN рейка);
• Требования к применяемому оборудованию
  могут содержать прямые указания на вендора и даже на модели коммутаторов.

Требования узлов сети ЛВС

После учета требований ТЗ, проектировщику следует использовать данные для подбора коммутаторов, появившиеся после проектирования и расчета ЛВС.

Каждый узел ЛВС должен предоставить для подбора коммутатора следующие данные:

• входящий и исходящий из узла ЛВС потоки. Входящие потоки могут разделяться на потоки от подключенных к узлу IP-камер и входящие потоки от других узлов ЛВС;
• необходимое минимальное количество оптических и медных портов;
• требуемая минимальная скорость интерфейсов для оптических и медных соединений;
• суммарный бюджет PoE узла ЛВС и требуемый класс PoE от портов коммутатора узда ЛВС;
• структурная схема соединений с указанием длины линий соединяющих узлы ЛВС.

Требования системы IP-видеонаблюдения

Переход систем видеонаблюдения на IP сформировал особые требования к ЛВС.

Часть этих требований может отсутствовать в задании на проектирование ТЗ, однако их учет является обязательным для создания масштабируемой и стабильной ЛВС для видеонаблюдения.

При этом, главная особенность ЛВС видеонаблюдения в том, что потоки передающиеся по такой ЛВС – это множественные и непрерывные видеопотоки, которые крайне чувствительны к буферизации, коллизиям, выпадению пакетов из потока.

Перечислим типовые требования к ЛВС от системы IP-видеонаблюдения:

• для уменьшения накопления задержек, в соединениях между узлами ЛВС использовать интерфейсы скоростью не ниже 1Гбит;
• критически важное оборудование видеонаблюдения (Сервер, Регистратор, УРМ) следует соединять с ядром ЛВС со скоростью интерфейсов не ниже 1Гбит;
• для соединения IP-камер с узлами сети достаточно интерфейсов скоростью 100Мбит;
  
• следует избегать проприетарные технологии соединения с IP-камерами, которые  удлиняют линию Ethernet на дальность более 100 метров или снижают скорость соединения до 10Мбит;
• следует избегать создания соединений в узлах сети по топологии цепочка коммутаторов, и по возможности реализовать все требования узла одним устройством;
• для соединения между собой коммутаторов ядра ЛВС следует выбирать максимальную скорость интерфейсов (например 10G и выше);
• по возможности следует использовать управляемые коммутаторы на всех уровнях ЛВС, это может оказать влияние на дальнейшую эксплуатацию и возможность масштабирования;
• в ЛВС видеонаблюдения с большим количеством IP-камер и высоким уровнем видеопотоков следует использовать управляемые коммутаторы на всех уровнях, что может предоставить такие технологии как:
  - QoS приоритезация трафика с наивысшим приоритетом у видеопотоков,
  - Storm Control и Loop Guard для защиты ЛВС от обрушения при коллизии,
  - Jumbo Frames при одинаковой реализации и настройке на всех устройствах передающей линии позволит увеличить пропускную способность ЛВС.

Подбор коммутаторов для видеонаблюдения

При этом параметры влияют друг на друга так, что, выбрав один параметр, мы усложняем возможность выбора другого параметра. 

Выбор коммутатора при взаимосвязанных требованиях проекта

В докладе на PROIPvideo 2025 эксперт указывал на то, что сложность подбора оборудования при проектировании обусловлена жесткой взаимосвязью между большим количеством технических параметров коммутаторов.
И чем больше таких взаимно зависимых параметров накладываются друг на друга при выборе коммутатора, тем более узкой становится воронка выбора модели коммутатора из каталога производителя.

Пример сложных требований

После сбора требований ТЗ и получения данных расчета узлов ЛВС проектировщик составил список необходимых ключевых параметров для коммутаторов сетевых узлов периметра СОТ. Список ключевых требований:

• промышленное исполнение;
• возможность питания от двух независимых источников (дублирование);
• управляемость не ниже L2+ уровня;
• наличие не менее 8 портов PoE: 7шт IEEE802.3af класс 3 и 1шт IEEE802.3bt класс 6;
• суммарный бюджет PoE не менее 180Вт;
• наличие не менее 2 портов SFP+ (10G).

Проблематика требований

Давайте разбираться что же хочет проект от коммутатора.
Для начала определим что означают требуемые параметры:

Промышленное исполнение – коммутатор будет установлен в уличный гермошкаф ограниченного размера, т.е. проект не предполагает использовать дорогие и большие климатические телеком 19” шкафы. От коммутатора требуется поддержка широкого диапазона температур и установка на DIN рейку.

Питание от двух независимых источников – важное требование для периметральных зон системы охранного телевидения (СОТ), где критична защита от обрыва линии.

Управляемость L2+ - указывает на то, что для периметрального участка СОТ важно иметь технологии для построения кольцевой топологии (RSTP/MSTP).

Порты PoE (7шт класса 3 + 1шт класса 6) – коммутатор узла сети должен питать по технологии PoE одну поворотную платформу (PTZ ) и не менее 7 фиксированных камер.

Бюджет PoE от 180Вт – Потребление складывается из того что каждое из 7 устройств 3 класса потребляет не более 15.4Вт, а суммарное потребление до 108Вт и плюс поворотная платформа имеющая потребление класса 6 т.е. потребляет до 60Вт.

Два порта SFP+ - узлы периметра находятся в кольцевой топологии, а это значит что происходит накопление входящего и исходящего потока от узла к узлу. При этом расчет ЛВС показал, что максимальный расчетный поток превышает 400Мбит т.е. пропускные возможности 1Гбит интерфейса превышены.

Взаимосвязанность требований

Теперь разберемся с влиянием взаимосвязанности.
Пройдем по сужающейся воронке выбора возможных моделей коммутатора.

• Промышленность, Дублирование питания, Управляемость, Порты 8xPoE, Бюджет PoE 180Вт – эти требования почти не ограничивают выбор для проекта необходимых коммутаторов, у производителя коммутационного оборудования точно найдётся множество подходящих моделей.
• Добавляем к этим параметрам необходимость в том чтобы один порт PoE соответствовал  IEEE802.3bt. класс 6.
  И в таком случае количество возможных моделей резко снижается.
• Когда мы добавляем к этим параметрам требование о наличии двух портов SFP+, то теперь, почти гарантированно не находим модели соответствующей всем требованиям в каталоге выбранного проектом производителя.

Варианты решения проблемы выбора

Проектировщик может посмотреть каталоги других производителей, однако даже при широком поиске подходящей модели на рынке РФ почти не удается найти подходящих коммутаторов, а ведь еще нужно учесть такие важные параметры как Российское производство, скорость поставки, склад, поддержка, цена!

Методика по выбору коммутаторов имеет ответ на эту проблему, проектировщику следует выбрать оптимальный путь действий – снизить общие требования проекта к коммутатору или попытаться снизить требования ЛВС.

Какие варианты можно предложить для решения проблемы?

1. Отказаться от промышленного исполнения

В стоечном 19” исполнении можно найти гораздо больше моделей имеющих необходимые проекту порты PoE и SFP+.
Но, это повлечет за собой:

• замену небольших и дешевых гермошкафов, на большие, тяжелые и дорогие климатические телеком шкафы;
• к тому же довольно непросто найти стоечные коммутаторы уровня Доступа с дублированным питанием, поэтому возможно понадобиться отказаться и от этого пункта требований.

2. Убрать из требований поддержку PoE класса 6

Добавить в проект промышленные блоки питания 24В переменного тока для поворотной платформы, и тогда снижение требований к классу PoE серьезно увеличит возможности выбора нужной модели.
Либо добавить в проект промышленный инжектор PoE требуемого класса.
Это может повлиять:

• на выбор PTZ платформы имеющей поддержку питания от дополнительной линии 24В;
• проведение моделирования расположения оборудования внутри гермошкафа т.к. на DIN рейку добавляется блок питания (инжектор) и возможно дополнительный блок молниезащиты.

3. Вариант - убрать из требований SFP+

Произвести перепроектирование ЛВС с целью снижения уровня потоков. Например, разделить кольцо на несколько колец, поделив таким образом и накопленный поток.
Это потребует:

• изменить требования к ядру ЛВС (которое соединяется с двумя концами кольца), которому понадобиться поддержка дополнительных оптических портов, также потребуется добавление в проект дополнительных оптических модулей;
• внести изменения в выбор кабеля т.к. изменится необходимое количество оптических жил ВОЛС.

Либо выбрать модель коммутатора с 4 портами SFP вместо 2 портов SFP+ и использовать агрегацию.
Но для этого потребуется:

• изменить требования к ядру ЛВС прописав требование по поддержке агрегации (например IEEE802.3ad);
• от ядра ЛВC потребуется поддержка дополнительных оптических портов SFP, также потребуется добавление в проект дополнительных оптических модулей;
• добавить в соединение между узлами ЛВС необходимое количество оптических жил ВОЛС;
• агрегация способна увеличить пропускную способность, но при этом требуется настройка балансировки и выбор устройств с более высоким уровнем управления L3

В обоих вариантах потребуется провести заново расчет потоков ЛВС для проверки новой топологии, ведь наша цель не превысить пропускную способность Гигабитного интерфейса (400Мбит);

Трафик в этом случае идет параллельно, и пропускная способность увеличивается. Агрегация применима для расширения пропускной способности при условии, что сетевая карта поддерживает эту технологию.

Ещё один вариант использования агрегации каналов - повышение отказоустойчивости сети. При обрыве одного линка в агрегированном канале трафик перераспределяется на остальные. При таком подходе линии связи между коммутаторами должны идти разными путями, тогда вероятность повреждения двух линков будет минимальна, и задача повышения «живучести» системы будет выполнена.

Выбор коммутаторов

Предложенные выше примеры снижения сложных ключевых требований к коммутатору приводят к влиянию на другие этапы проектирования – на выбор IP-камер, на проектирование ЛВС, на выбор СКС, на выбор уличных шкафов.

Следует понимать, что вариантов решения множество, и предложенные варианты не уникальны. Решение проблемы зависит от параметров и возможностей конкретного проекта. Но можно точно сказать, что проблема выбора коммутаторов в систему видеонаблюдения влияет на все этапы от формирования ТЗ, до упаковки оборудования в шкафы и стойки.

Проблеме выбора коммутаторов в проект видеонаблюдения посвящен практический вебинар Реалити Эталонный проект, который провел эксперт этапа выбора коммутаторов, Руководитель отдела поддержки проектировщиков компании ВИДЕОМАКС, Александр Минасян.

Выбор коммутаторов для виденаблюдения, Александр Минасян, ВИДЕОМАКС

▷ Посмотреть на Youtube

На каналах VIDEOMAX регулярно публикуются обучающие видео, демонстрации работы технологий, записи мероприятий.

Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых технологий видеонаблюдения

youtube VK Видео Яндекс.Дзен

Эксперт рассказал на вебинаре о выборе коммутаторов для различающихся узлов ЛВС.

На практическом примере были объяснены сложности, связанные с выбором и то, как в Эталонном проекте выходили из сложных ситуаций.
При этом были сформулированы типовые правила, которым должен следовать проектировщик при выборе коммутаторов видеонаблюдения.

Рекомендации при выборе коммутаторов видеонаблюдения

• При работе над Эталонным проектом группа экспертов выработала рекомендацию к портам подбираемого коммутатора - с целью соблюдения возможности к масштабированию не использовать не более 75% портов коммутатора. К тому же, если не оставлять свободными часть портов, то любой отказ порта приведет к замене коммутатора;
• Так же были выработаны рекомендации - оставлять в запасе 25% запас бюджета PoE коммутатора с целью возможности масштабирования;
• Исключить ошибки в расчете бюджета PoE позволит рекомендация считать бюджет PoE коммутатора по сумме мощностей, резервированных за классом PoE, а не по сумме потребления IP-камер.
  Подробнее подсчет бюджета PoE коммутатора описан в руководстве на сайте
• При подключении к коммутаторам ядра оборудования видеонаблюдения (серверы, регистраторы) рекомендуется задействовать свободные оптические порты. Для этого можно использовать модули преобразования оптических портов в медные.
• Выбор типа оптического SFP модуля влияет на выбор типа оптического волокна в разделе СКС (SM/MM). При выборе оптических модулей следует использовать список модулей рекомендованных производителем коммутаторов.

Подробнее о перечисленных технологиях и сетевых стандартах

PoE - Технология Power over Ethernet (IEEE802.3af/at/bt) - обеспечивает питание устройств, подключенных к сети Ethernet, с помощью кабеля, используемого для передачи данных. Технология Power over Ethernet стала де факто стандартом для подачи питания IP-камерам.

IEEE 802.3ad Link aggregation for parallel links - агрегирование каналов. Используется для повышения пропускной способности канала. Фактически это объединение нескольких портов в один высокоскоростной порт с суммарной скоростью объединенных портов.

IEEE 802.1q или виртуальные сети (VLAN) - протокол позволяет внутри одной физической сети построить несколько отдельных логических сетей (виртуальных сетей). Например, если на объекте IP-камеры работают в существующей офисной сети заказчика, то с помощью VLAN можно выделить отдельную подсеть для видеонаблюдения.

IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) – протокол позволяет управлять логическими кольцами внутри ЛВС, приводя ее к древовидной структуре. Основная задача протокола RSTP повышение отказоустойчивости.

IEEE 802.1p priority queues (QoS) – возможность предоставления различным классам трафика разных приоритетов в обслуживании при помощи различных технологий. 

QoS востребована в ситуации, когда необходимо обеспечить гарантированную полосу пропускания для трафика от IP-камер при работе в существующей сети заказчика. Либо для выделения приоритета сервисному трафику в сети IP-камер - управление PTZ, команды управления, события от камер и т.п.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамической настройки узла) - сетевой протокол, позволяющий устройствам в ЛВС автоматически получать IP-адрес для работы в сети TCP/IP.

PORT FORWARDING — это технология, которая позволяет обращаться из сети Интернет к серверу или IP камере во внутренней сети за маршрутизатором. Доступ осуществляется при помощи перенаправления трафика определенных портов с внешнего адреса маршрутизатора на адрес выбранного сервера или IP-камеры в локальной сети.

VPN (Virtual Private Network — виртуальная частная сеть) - эта технология позволяет обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет). Часто используется для объединения удаленных объектов распределенной архитектуры в одну частную подсеть.

Заключение

Выверенный подход к подбору сетевого оборудования обеспечит гарантию бесперебойной работы системы видеонаблюдения, ее быстрого запуска в работу, возможность дальнейшего расширения и модернизации.

Вы можете скачать архив артефактов этапа Реалити Эталонный проект – выбор коммутаторов для видеонаблюдения на нашем сайте. 

Компания Видеомакс бесплатно осуществляет услуги консалтинга, 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.