اگر در یک پروژه دوربین تحت شبکه، تصویرها با تأخیر باز میشوند، بعضی دوربینها قطع و وصل میشوند یا NVR با وجود داشتن تعداد کانال کافی نمیتواند همه Streamها را بدون مشکل دریافت کند، یکی از اولین مواردی که باید بررسی شود پهنای باند شبکه است.
محاسبه پهنای باند دوربین مداربسته فقط برای پروژههای بزرگ نیست. حتی در یک سیستم 8 یا 16 دوربینه هم اگر Bitrate دوربینها، ظرفیت Uplink، توان واقعی سوئیچ و Incoming Bandwidth دستگاه NVR با هم هماهنگ نباشند، شبکه میتواند دچار گلوگاه شود.
در این راهنما یاد میگیرید Bitrate، Bandwidth و Throughput چه تفاوتی دارند، چه عواملی روی مصرف شبکه اثر میگذارند، پهنای باند هر بخش از پروژه را چطور محاسبه کنید و چه ارتباطی بین پهنای باند، NVR، سوئیچ و فضای ذخیرهسازی وجود دارد.
در سیستمهای تحت شبکه، هر دوربین IP یک یا چند Video Stream تولید میکند. نرخ دادهای که هر Stream در هر ثانیه ایجاد میکند معمولاً با Kbps یا Mbps بیان میشود.
اگر یک دوربین با Bitrate برابر 4 Mbps کار کند، تقریباً 4 مگابیت داده در هر ثانیه تولید میکند. وقتی چند دوربین همزمان فعال هستند، مجموع این دادهها باید از پورتهای Access، Uplink سوئیچ و در نهایت ورودی NVR عبور کند.
یکی از اشتباهات رایج این است که فقط تعداد پورتهای سوئیچ یا تعداد کانالهای NVR بررسی شود. ممکن است یک NVR شانزده کاناله باشد اما پهنای باند ورودی آن برای شانزده دوربین با تنظیمات سنگین کافی نباشد.
محاسبه درست پهنای باند کمک میکند:
Bitrate مربوط به خود Stream دوربین است، اما Bandwidth ظرفیت مسیری است که Stream از آن عبور میکند. برای مثال اگر 10 دوربین هرکدام 4 Mbps تولید کنند، مجموع Bitrate آنها 40 Mbps است. این 40 Mbps فقط مصرف پایه است و برای طراحی شبکه باید ترافیک اضافی و حاشیه اطمینان نیز دیده شود.
افزایش رزولوشن معمولاً داده بیشتری برای پردازش ایجاد میکند، اما Bitrate نهایی فقط تابع رزولوشن نیست و به Codec، FPS، حرکت و تنظیمات Encoder هم وابسته است.
هرچه تعداد فریم در ثانیه بیشتر باشد، Encoder معمولاً باید اطلاعات بیشتری پردازش کند. در بسیاری از کاربردها لازم نیست همه دوربینها با بالاترین FPS ممکن تنظیم شوند.
H.265 در شرایط مناسب میتواند برای کیفیت مشابه نسبت به H.264 نرخ داده کمتری نیاز داشته باشد، اما میزان کاهش ثابت نیست. برای جزئیات بیشتر مقاله تفاوت H.264 و H.265 در دوربین مداربسته را ببینید.
خودرو، افراد، برگ درختان، باران، نویز و جزئیات زیاد باعث تغییر رفتار Encoder میشوند؛ بهخصوص در VBR.
در نور ضعیف ممکن است Noise افزایش یابد و تصویر برای فشردهسازی دشوارتر شود. این موضوع در بعضی تنظیمات باعث افزایش Bitrate میشود.
Main Stream معمولاً برای ضبط با کیفیت اصلی استفاده میشود و Sub Stream برای نمایش چندتصویری یا انتقال تصویر. در طراحی دقیق باید مشخص شود هر Stream در کدام مسیر شبکه مصرف ایجاد میکند.
در CBR نرخ داده حول مقدار تعیینشده کنترل میشود. در VBR نرخ داده متناسب با پیچیدگی صحنه تغییر میکند، بنابراین Peak مصرف را نیز باید در نظر گرفت.
Total Bandwidth = Sum of Camera Bitrates
اگر همه دوربینها Bitrate یکسان داشته باشند:
Total Bandwidth = Number of Cameras × Bitrate per Camera
برای 16 دوربین با Bitrate برابر 4 Mbps:
16 × 4 = 64 Mbps
این عدد، مصرف پایه Main Stream است. برای طراحی واقعی باید ترافیک Sub Stream، Live View، Management، نوسانات Bitrate و توسعه آینده نیز بررسی شوند.
| تعداد | نوع دوربین | Bitrate هر دوربین | مجموع |
|---|---|---|---|
| 8 | 2MP | 2 Mbps | 16 Mbps |
| 4 | 4MP | 4 Mbps | 16 Mbps |
| 4 | 8MP | 8 Mbps | 32 Mbps |
مجموع Main Stream برابر 64 Mbps است. اگر همه این دوربینها از یک Uplink عبور کنند، همان لینک باید این ترافیک را با حاشیه مناسب حمل کند.
برای همه پروژهها یک درصد ثابت و جهانی وجود ندارد. میزان حاشیه باید بر اساس VBR، توسعه آینده، Live View، ترافیک مدیریتی و سایر سرویسهای شبکه تعیین شود. نکته مهم این است که طراحی را دقیقاً روی سقف مصرف محاسبهشده نبندید.
Incoming Bandwidth حداکثر نرخ دادهای است که NVR میتواند از دوربینها دریافت کند. بنابراین تعداد Channel بهتنهایی معیار کافی نیست.
برای مثال، اگر مجموع Streamهای ضبطی شما 120 Mbps باشد اما NVR فقط 80 Mbps ورودی پشتیبانی کند، حتی اگر تعداد کانالها کافی باشد دستگاه در محدودیت پهنای باند قرار میگیرد.
برای تنظیمات ضبط و شبکه NVR، مقاله تنظیمات DVR و NVR مکمل خوبی برای این بخش است.
در طراحی سوئیچ فقط Speed یک پورت مهم نیست. باید ببینید چند دوربین روی یک Uplink تجمیع میشوند و این Uplink به کجا متصل است.
برای انتخاب ظرفیت، تعداد پورت، Uplink و Switching Capacity، راهنمای خرید سوئیچ شبکه دوربین مداربسته را ببینید.
جانمایی اشتباه میتواند تعداد زیادی دوربین را بدون برنامه روی یک Uplink ضعیف جمع کند. در پروژه بزرگ، بهتر است ترافیک هر ناحیه و مسیر Backbone قبل از نصب مشخص شود.
برای این بخش، مقاله بهترین محل نصب سوئیچ شبکه در پروژه دوربین IP را مطالعه کنید.
برای یک دوربین معمولی، در بسیاری از پروژهها بله؛ چون Bitrate یک دوربین معمولاً بسیار کمتر از 100 Mbps است. اما همان پورت 100Mbps اگر نقش Uplink چند دوربین را داشته باشد ممکن است به گلوگاه تبدیل شود.
پس باید بین Access Port و Uplink Port تفاوت قائل شوید.
وقتی مجموع Bitrate دوربینها به ظرفیت Fast Ethernet نزدیک میشود، یا توسعه آینده، Live View و ترافیکهای دیگر وجود دارد، Uplink گیگابیتی انتخاب مطمئنتری است. تصمیم نهایی باید بر پایه مجموع ترافیک همان مسیر گرفته شود.
در شبکه چند سوئیچی، محاسبه باید مرحلهای انجام شود. ابتدا مصرف دوربینهای هر Access Switch را جمع کنید؛ سپس مجموع ترافیکهایی را که روی هر Distribution یا Core Uplink قرار میگیرند محاسبه کنید.
این روش باعث میشود گلوگاه فقط در مسیر آخر دیده نشود و هر Segment شبکه جداگانه بررسی شود.
PoE و پهنای باند دو موضوع جدا هستند: PoE برق را روی کابل شبکه فراهم میکند و Bandwidth ظرفیت انتقال داده است. ممکن است سوئیچ از نظر PoE Budget کاملاً کافی باشد اما Uplink آن برای مجموع ترافیک دوربینها محدود باشد.
برای طراحی توان سوئیچ، مقاله PoE چیست و PoE Budget چگونه محاسبه میشود؟ را ببینید.
Bitrate مستقیماً روی حجم ذخیرهسازی اثر دارد. تبدیل تقریبی برای یک Stream ثابت:
حجم روزانه بر حسب Byte = Bitrate × 86400 ÷ 8
در عمل Codec، VBR، Motion Recording، تعداد ساعت ضبط و سایر تنظیمات نیز اثر دارند. برای محاسبه کاملتر مقاله محاسبه ظرفیت هارد دوربین مداربسته را ببینید.
خیر. میزان صرفهجویی به محتوا، حرکت، نور، کیفیت Encoder، GOP، FPS و تنظیمات کیفیت وابسته است. بهجای تکیه بر یک درصد ثابت، Bitrate واقعی یا پیشنهادی همان دوربین را مبنای طراحی قرار دهید.
ترافیک بین دوربین، سوئیچ و NVR داخل شبکه محلی لزوماً از اینترنت عبور نمیکند. برای Remote View، محدودیت Upload اینترنت محل پروژه و Stream مورد استفاده اهمیت دارد.
برای روشهای انتقال تصویر، مقاله انتقال تصویر دوربین مداربسته را مطالعه کنید.
Bandwidth فقط یکی از اجزای طراحی است. برای اجرای پایدار باید IP Addressing، PoE، کابل شبکه، سوئیچ، NVR و Backbone هم هماهنگ باشند.
اگر میخواهید این زنجیره را از مرحله کابلکشی تا اتصال دوربین به NVR بهصورت عملی ببینید، مقاله آموزش نصب و راهاندازی دوربین IP را مطالعه کنید.
محاسبه پهنای باند دوربین مداربسته یعنی فقط جمع کردن چند عدد Bitrate نیست. باید مسیر واقعی عبور داده، ظرفیت Uplink، Incoming Bandwidth NVR، Streamهای اضافه و توسعه آینده را با هم بررسی کنید.
برای پروژه حرفهای، هر Segment شبکه را جداگانه محاسبه کنید و سپس ظرفیت سوئیچ و NVR را بر اساس مصرف واقعی انتخاب کنید. اگر هدف شما یادگیری کامل طراحی و اجرای شبکه دوربین تحت شبکه است، دوره آموزش دوربین IP مسیر تخصصی مرتبط آکادمی وجودی است.
Bitrate تمام Streamهایی را که همزمان از یک مسیر عبور میکنند جمع کنید و ظرفیت همان مسیر و NVR را با حاشیه مناسب انتخاب کنید.
مقدار دادهای است که Stream ویدئویی در واحد زمان تولید میکند و معمولاً با Kbps یا Mbps بیان میشود.
اغلب میتواند مصرف را افزایش دهد، اما Codec، FPS، حرکت، نور و تنظیمات Encoder نیز تعیینکننده هستند.
حداکثر نرخ دادهای است که NVR برای دریافت Streamهای دوربین پشتیبانی میکند.
برای یک دوربین معمولی اغلب کافی است، اما برای Uplink چند دوربین باید مجموع Bitrate همان مسیر محاسبه شود.
PoE مربوط به انتقال توان است و Bandwidth مربوط به انتقال داده؛ این دو باید جداگانه طراحی شوند.