Проектирование ЛВС для видеонаблюдения: методика Александра Минасяна

Что нужно для начала проектирования ЛВС

Для начала проектирования ЛВС необходимы подбор камер, серверов, программного обеспечения и рабочих мест. Исходные требования к ЛВС предоставляются заданием на проектирование: архитектура, топология, масштабирование, резервирование, расположение узлов сети и кабельных линий.

Задание на проектирование нужно изучить и проанализировать. Оно может указывать, где должны стоять узлы сети и где будут располагаться кабельные линии.

Особенности ЛВС для видеонаблюдения

ЛВС для видеонаблюдения — это транспортная инфраструктура для передачи потоков IP-камер к серверу. Она отличается от офисной сети определённым типом потоков и их направленностью.

ЛВС всегда рассчитывается на максимум, в отличие от архива, у которого есть больше и меньше.

Алгоритм проектирования: оценка возможностей прокладки и размещение узлов

На первом этапе нужно открыть генплан объекта и определить зоны, где прокладка линий невозможна или сложна: вода, асфальтовые площадки и дороги. Необходимо учесть сторонние коммуникации (теплотрассы, энергосети), которые могут серьёзно помешать.

Следует сопоставить местоположение камер с планом сложных зон и оптимально расставить узлы сети, учитывая наличие опор освещения для уличных шкафов и нормы (например, Ethernet 5e категории до 90 метров).

Построение архитектуры ЛВС

Популярная простая архитектура — звезда: централизована, проста в обслуживании и наладке, но сильно зависит от центральной точки, не масштабируется и не имеет резервирования.

Для повышения отказоустойчивости добавляют кольцевую топологию (например, уличные линии на волокне), но кольцо увеличивает задержки и нагрузку на устройства. Можно сделать несколько колец, но появляются узлы, соединяющие кольца, — критические точки отказа.

Агрегирование соединений повышает резервирование, отказоустойчивость и пропускную способность за счёт балансировки трафика по разным линкам. Агрегированные линии должны идти разными путями, чтобы при обрыве одной вторая оставалась. Стекирование для центрального узла обеспечивает резервирование, горячую замену и добавление устройств, единое управление с одного IP-адреса, но ограничено: максимум 8–9 устройств в стеке, обычно один производитель и одна модель.

Расчёт потоков ЛВС

Расчёт потоков ЛВС производится по максимальным потокам камер, а не по рабочим (рабочие — для расчёта архива). К максимальному потоку добавляется 25% запаса пропускной способности, затем учитывается реальная, а не теоретическая пропускная способность интерфейса. С 1 Гбит/с линка можно получить около 400 Мбит/с реального потока из-за множественности потоков на входе и выходе.

Если вендор камер предоставляет параметр максимального потока, нужно использовать его; иначе рекомендуется рассчитать с использованием кодека H.264, максимального разрешения, максимальной скорости и минимальной степени сжатия (максимального качества) и максимальной интенсивности движения в калькуляторе вендора.

Выходные данные проекта ЛВС

Необходимо подготовить план с указанием всех узлов сети и всех соединений между узлами и центральной точкой; соединения должны быть подписаны и желательно выделены разными цветами (например, оптическое кольцо №1 — зелёная линия, кольцо №2 — синяя, UTP — другой цвет).

Требуется составить техническую таблицу требований узлов сети: требования к коммутатору и технологиям в конкретной точке, входящий/исходящий/суммарный поток от всех камер узла, расчёт бюджета для узла. Шаблон таблицы доступен в файлах эталонного проекта (QR-код в конце доклада).

Практика

Чек-лист по материалу

• Изучить задание на проектирование: требования к архитектуре, топологии, масштабированию, резервированию, расположению узлов и кабельных линий.
• Открыть генплан объекта и определить сложные зоны для прокладки линий (вода, асфальт, сторонние коммуникации).
• Сопоставить местоположение камер с планом сложных зон и оптимально расставить узлы сети с учётом опор и нормативов (Ethernet 5e до 90 м).
• Выбрать архитектуру ЛВС (звезда, кольцо, агрегирование, стекирование) с учётом отказоустойчивости и масштабируемости.
• Рассчитать максимальные потоки камер (при отсутствии данных вендора — через калькулятор с кодеком H.264, максимальным разрешением, скоростью, минимальным сжатием и максимальной интенсивностью движения).
• Добавить 25% запаса к максимальному потоку и учесть реальную пропускную способность интерфейса (около 400 Мбит/с на 1 Гбит/с).
• Подготовить план с узлами и подписанными соединениями (разными цветами).
• Составить техническую таблицу требований узлов сети (требования к коммутатору, потоки, бюджет).

Справка

Термины из видео

ЛВС

Локально-вычислительная сеть; в контексте видеонаблюдения — транспортная инфраструктура для передачи потоков IP-камер к серверу.

Максимальный поток

Поток, который камера способна выдать при максимальной интенсивности движения и минимальном сжатии; используется для расчёта ЛВС.

Рабочий поток

Поток камеры в обычном режиме; используется для расчёта архива, но не ЛВС.

Агрегирование

Объединение нескольких линий в одно логическое соединение для повышения пропускной способности и отказоустойчивости.

Стекирование

Технология объединения коммутаторов в единый стек с единым управлением и резервированием; ограничена 8–9 устройствами, обычно одним производителем и моделью.

Кольцевая топология

Топология, в которой устройства соединены в кольцо; обеспечивает защиту от сбоев за счёт альтернативного пути, но увеличивает задержки и нагрузку.

Звезда

Топология с центральным узлом, к которому подключены остальные; проста, но зависит от центральной точки и не имеет резервирования.