近年來IP監控快速興起，已成為專業監控市場的主流，由於IP監控比起傳統監控擁有許多優點，在諸多文章或相關報導中已有詳細介紹，在此不再贅述。但相關文章對於IP監控系統中網路傳輸部份的探討相對較少，因此本文主要將針對這部份與讀者進行探討及分享。
目前IP Camera幾乎都具備高速乙太網路埠，因此可以說目前所建構的IP監控網路在區域網路的傳輸都是以乙太網路為基礎。而由於乙太網路技術在區域網路的發展已相當成熟，單一網路埠的傳輸速度已可達到10Gbps，而40Gbps及100Gbps的標準IEEE802.3ba-2010也於去年六月制訂完成，相信不久的未來相關產品隨著晶片技術的提升也會快速普及。
以往乙太網路技術的發展主要以傳輸資料為主，後來由於語音及影像IP化的需求，才有VLAN及QoS等技術，而這些技術仍舊是以區域網路資料傳輸的觀點所開發，並未考量到佈建IP監控網路時對於網路備援的特別需求。目前的乙太網路主流技術主要是採用階層式的星狀網路拓蹼，將網路區分為存取層（Access Layer）、分佈層(Distribution Layer)及核心層(Core Layer)。相關主要交換器廠商如思科及友訊等都是在這樣的觀念下進行產品設計，這樣的網路設計主要是提供一般企業網路使用，對於某些專業監控例如要求超快速的網路備援或鄉鎮、城市中較大範圍的監控網路佈健，使用星狀網路拓蹼會增加成本，因此通常不被採用。
大範圍的網路佈建由於距離較遠，通常會使用光纖作為主要傳輸媒介，且可能涉及道路開挖等問題，因此成本非常高，通常會採用環狀網路拓蹼作為主要技術。一般企業級的網路交換器透過快速擴張樹協定（RSTP, Rapid Spanning Tree Protocol）雖然也可支援環狀網路拓蹼，不過由於RSTP原先就是為企業級網路提供解決方案，因此有其先天的缺點：
一、備援速度慢，往往大於１秒以上：使用RSTP的網路交換器會透過BPDU（RSTP的特殊封包）的交換來確認網路的連線狀態，備援交換器必須等待３倍的Hello Interval且未收到BPDU時，才啟動備援機制，因此從偵測到網路斷線，到備援埠開始通訊，往往必須大於１秒以上，對於擁有數百支IP攝影機的大規模監控網路而言，如果在主要傳輸環上斷線超過１秒，即導致非常多的影像丟失，尤其目前很多IP攝影機都採用H.264或MPEG-4壓縮格式，如果丟失的影像是I-frame，更會導致接收的影像在P-frame期間完全無法顯示。
二、BPDU封包佔用網路頻寬：一般的企業網路密集度高且增加頻寬時所花費的成本較低，只要在機房內增加幾台交換器即可，但在大範圍的區域網路中，要增加頻寬必須更新各集縮點的交換器，相對成本高出很多，因此BPDU封包佔用網路頻寬的問題也必須注意，尤其當網路愈大，網路交換器愈多時，每個交換器在Hello Interval期間都要交換BPDU，對於頻寬的佔用也會愈大。尤其為了縮短備援時間，需縮短Hello Interval，會造成交換器更加頻繁的交換BPDU，因而佔用網路頻寬及交換器CPU的處理能力。
為了滿足專業監控的需求提供非RSTP的環狀乙太網路備援解決方案，在此特別介紹益網科技的α-Ring環狀網路備援技術，α-Ring的設計可為乙太網路交換器提供小於15毫秒(<15ms)的快速備援，並且僅需在網路初始進行通訊埠或備援埠的設定時佔用少許頻寬，設定完成後即不再進行交換器間的通訊，因此不佔用網路頻寬作環狀網路連線狀態的偵測，以下即針對α-Ring的操作原理進行詳細介紹：
一、α-Ring支援全環狀網路拓蹼的連接，各網路交換器可連接成一個大型的環狀網路，或形成各個小型的α-Ring子網路後，再串連成一個大型的α-Ring網路(可參考圖一及圖二之應用說明)。
(圖一) 益網科技的α-Ring環狀網路備援技術，應用於嚴峻環境之路口交通監控系統，控制中心可即時得知各路口交通狀況。
(圖二) 益網科技的α-Ring環狀網路備援技術，也可應用於室內大樓監控與管理。
二、每個交換器上須預先設定兩個埠為α-Ring埠，並且實體連接時也須以此二埠與其它交換器的α-Ring埠相連接。
三、如要進行α-Ring子網路的連接，則需於邊界的交換器再另設兩埠為α-Ring Coupling埠，並以這兩埠與其它子網路的邊界交換器相連接。
四、當網路架設完成後，α-Ring即會依”流程一”進行可通訊埠及備援埠的設定；而當線路損壞時則會依”流程二”進行備援。
由於α-Ring的設定及備援過程完全不須經由複雜的RSTP運算及通訊，除了可節省BPDU的通訊頻寬，還可加快備援速度至15毫秒以內，因此可為專業IP監控網路提供環狀網路備援的最佳解決方案。
益網科技所提供的網路交換器除具備α-Ring功能之外，還具有以下功能可充份支援專業IP監控網路的需求：
一、乙太網路供電（Power Over
Ethernet），直接由網路交換器透過網路線供應電源給IP網路攝影機，不需額外再加裝其它的電源供應器或電源線，節省電源佈線成本。與一般企業級網路交換器僅提供每埠7.2W電源不同，益網科技之網路供電交換器完全符合IEEE802.3af或IEEE802.3at標準，可提供高達每埠15.4W或30W的電源，滿足各類型IP攝影機的電源需求。
二、虛擬區域網路(VLAN)功能：虛擬網路功能可將不同監控點的IP攝影機以VLAN的功能區隔開來，或將影像與其它監控相關設備如門禁或交通儀控訊號等作區隔。
三、頻寬保障(QoS)功能：提供網路第二層到第四層的頻寬保障功能，可設定較重要的IP攝影機影像為高優先權，當網路有壅塞情況時保障重要影像的傳輸。
四、支援光纖埠並有多種距離以供選擇，可滿足大範圍監控網路佈建需求。
五、攝氏零下40度到75度寬溫度操作：在惡劣、無空調戶外環境仍可保證開機及運作，對於台灣夏天戶外常超過攝氏35度高溫的炎熱環境，益網科技的寬溫型網路交換器可提供5年的產品保證。
以上主要是針對環狀網路拓蹼及快速備援在IP監控的應用的介紹，環狀網路在大範圍的網路佈建有其相對的成本優勢，搭配α-Ring的超快速備援能力，能有效建構成本較低且可靠的傳輸網路，以上的介紹，希望能對於IP監控的網路規劃者有所幫助，尤其目前較大型IP監控建設專案多以價格標案的形式來採購，有效降低成本又能維護網路效能及可靠性是非常重要的。
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