Free xml sitemap generator 零壹數位監控專家: EtherWan
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2012年4月2日 星期一

EtherWan 環狀乙太網路交換器在IP監控系統的備援應用


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。