Băng thông là yếu tố cơ bản nhất của mạng máy tính cho hệ thống giám sát video. Vì hình ảnh giám sát chiếm một lượng lớn băng thông và các biến tải băng thông có thể rất đáng kể, nên việc hiểu được băng thông trong hình ảnh giám sát là vô cùng quan trọng.
Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ đề cập đến những điều sau:
Đo băng thông
Băng thông thường được tính bằng bit (ví dụ: 100Kb / s, 1Mb / s, 1000Mb / s… ..). Bit là đơn vị cơ bản nhất của băng thông và lưu trữ.
Bạn có thể kiểm tra băng thông trên máy tính cá nhân của mình. Trên máy tính, điều này được thực hiện bằng cách truy cập Trình quản lý tác vụ như hình dưới đây:
Trên máy tính của bạn, băng thông được hiển thị bằng hai thông số: Send (gửi) và Nhận (ví dụ: khi bạn xem video từ Youtube thì có nghĩa là bạn đang “nhận băng thông”, ngược lại khi bạn gửi email đồng nghĩa với việc “gửi băng thông “).
Bit và byte
Băng thông thường được đo bằng bit, tuy nhiên trong một số trường hợp, nó cũng được đo bằng byte, điều này có thể gây nhầm lẫn. 8 bit sẽ bằng 1 Byte, vì vậy một số người thích sử dụng khái niệm bit, một số người thích sử dụng Byte, nhưng 400bit sẽ không khác gì 50Byte về giá trị.
Bit và Byte đều sử dụng một chữ cái để đại diện cho chữ viết tắt, sự khác biệt duy nhất là bit sử dụng chữ thường “b”, trong khi Byte sử dụng chữ “B” viết hoa. Bạn có thể sử dụng điều này thay vì nhớ rằng Byte là một giá trị lớn hơn bit. Nhiều người mắc phải sai lầm này vì họ thường không chịu đọc kỹ. Ví dụ: 100Kb / s và 100KB / s (100KB / s lớn hơn 8 lần so với 100Kb / s).
Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng đơn vị bit khi mô tả băng thông của hình ảnh giám sát, nhưng đối với các trường hợp phía máy chủ hoặc dung lượng lưu trữ, nên sử dụng đơn vị Byte.
Kilo, Mega và Giga
Cần rất nhiều bit (hoặc byte) để truyền dữ liệu hình ảnh. Trên thực tế, bạn sẽ không bao giờ có một luồng hình ảnh 500b / s hoặc thậm chí 500B / s. Hình ảnh thường cần ít nhất hàng nghìn hoặc hàng triệu bit. Một luồng hình ảnh tổng hợp thường tiêu thụ hàng tỷ bit.
Các biểu thức / tiền tố phổ biến để biểu thị lượng lớn băng thông:
Kilobit, là hàng nghìn, ví dụ 500Kb / s = 500.000b / s. Luồng có giá trị trong phạm vi kilobit sẽ là luồng hình ảnh có độ phân giải thấp hoặc khung hình trên giây thấp (có thể là cả hai).
Megabit, hàng triệu đơn vị, ví dụ 5Mb / s = 5.000.000b / s. Các luồng hình ảnh HD / MP thường yêu cầu băng thông lớn trong phạm vi này (ví dụ 2Mb / s, 4Mb / s hoặc 8Mb / s là bình thường). Các luồng trên 10Mb / s ít phổ biến hơn.
Tuy nhiên, với 100 camera xem trực tiếp cùng lúc, băng thông thường được yêu cầu lên đến 200Mb / s thậm chí 400Mb / s….
Gigabit là hàng tỷ đơn vị, ví dụ 5Gb / s = 5.000.000.000b / s. Rất hiếm khi cần 1 gigabit băng thông để giám sát video trừ khi một hệ thống giám sát quy mô lớn.
Tỷ giá bit
Khái niệm về tốc độ bit, giống như tốc độ của xe cộ, là một tỷ lệ theo thời gian. Vì vậy, nói một cách hình tượng, nói rằng bạn đang lái xe với tốc độ 96km / h giống như băng thông của camera là 600Kb / giây (600kilobit được truyền trong 1 giây).
Tốc độ bit luôn được biểu thị dưới dạng dữ liệu (bit hoặc byte) trên giây. Mỗi phút hoặc giờ sẽ không áp dụng, điều này là do các thiết bị mạng được đánh giá là những thiết bị có khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng chỉ trong một giây.
Khái niệm về nén (Compression)
Về cơ bản, tất cả các hình ảnh giám sát được truyền qua mạng IP đều được nén. Camera giám sát có thể xuất ra hình ảnh không nén (ví dụ: analog) nhưng nó sẽ được nén trước khi truyền qua mạng. Về mặt lý thuyết, có thể truyền một hình ảnh giám sát không nén qua mạng, tuy nhiên nó yêu cầu tốc độ bit rất lớn (thậm chí một luồng đơn yêu cầu trên 1000 Mb / s. Điều này làm cho nó không thực tế.
Băng thông trên mỗi camera.
Băng thông thường được tính trên mỗi camera và lượng băng thông cần thiết cho mỗi camera có thể thay đổi đáng kể.
Người ta có thể tổng hợp nhu cầu băng thông cho mỗi camera để xác định tổng băng thông cần thiết cho toàn bộ hệ thống. Ví dụ: nếu bạn có 10 camera, trong đó 3 camera sử dụng 4Mb / s, 4 camera sử dụng 2Mb / s và 3 camera sử dụng 1Mb / s, tổng tải cần thiết mà bạn phải cung cấp cho hệ thống này là 23Mb / s, được hiển thị trong bảng dưới đây:
Tốc độ bit cố định và thay đổi (CBR so với VBR).
Lượng băng thông mà camera cần tại bất kỳ thời điểm nào để duy trì mức chất lượng hình ảnh cụ thể thay đổi theo thời gian. Ví dụ, một camera cần băng thông 1 Mb / giây để xem hành lang văn phòng vào chiều Chủ nhật nhưng có thể cần tới 4Mb / giây để giám sát vào sáng thứ Hai (để cung cấp chất lượng hình ảnh). không thay đổi).
Có hai cách để giải quyết vấn đề này: Tốc độ bit cố định (CBR), tốc độ bit giữ nguyên ngay cả khi chế độ xem thay đổi và tốc độ bit thay đổi (VBR), tốc độ bit thay đổi. khi cảnh thay đổi.
Hiểu được tốc độ bit mà camera sử dụng là rất quan trọng, vì nó có tác động đáng kể đến băng thông truyền tải.
Theo thống kê, hầu hết các mạng giám sát hiện nay đều sử dụng tốc độ bit thay đổi. Tuy nhiên, đối với một số tổ chức, họ thường thích sử dụng bitrate cố định vì họ có thể dễ dàng lập kế hoạch kiểm soát băng thông (điều này có nghĩa là “OK, tôi biết nếu tôi phân bổ 3Mb / s cho mỗi camera, sử dụng CBR, tôi sẽ không bao giờ phải lo lắng về những camera giám sát này vì nó sử dụng trên các bit được cấp phát và không ảnh hưởng đến tổng dung lượng băng thông).
Các yếu tố tiêu thụ băng thông camera
Không có tiêu chuẩn hoặc tiêu chuẩn nào cho việc tiêu thụ băng thông của camera. Ví dụ về một chiếc xe, trên đường cao tốc, bạn có thể ước tính một cách hợp lý rằng hầu hết tất cả các tốc độ chuyển tiếp đều nằm trong khoảng 60kmh ~ 100kmh.
Đối với hình ảnh giám sát, một số loại tiêu thụ băng thông ít nhất là 50Kb / s (0,05Mb / s) trong khi các loại khác yêu cầu gấp 300 lần (15000Kb / s) 15Mb / s. .
Dưới đây là một số thông số camera phổ biến khi nói đến mức tiêu thụ băng thông:
Độ phân giải: Độ phân giải cao hơn yêu cầu băng thông lớn hơn.
Tốc độ khung hình: Tốc độ khung hình cao hơn yêu cầu băng thông lớn hơn.
Độ phức tạp của hiện trường: Một khu vực quan sát có nhiều hoạt động đặc biệt (nhiều xe cộ qua lại hoặc nhiều người qua lại) sẽ đòi hỏi một lượng băng thông lớn hơn.
Ban đêm: không phải lúc nào cũng vậy, nhưng thường là do muỗi được quan sát vào ban đêm làm tăng lượng băng thông tiêu thụ.
Loại sản phẩm: Một số sản phẩm phụ thuộc vào cảm biến hình ảnh.
Ví dụ thực tế về mức tiêu thụ băng thông của camera
Dưới đây là một số ví dụ từ kiểm tra băng thông camera của IPVM:
Cif 5FPS tiêu chuẩn quan sát trong văn phòng: 50 KB / s
720P 10FPS tiêu chuẩn quan sát trong phòng hội nghị: 0,5 Mb / giây
720P 30FPS tiêu chuẩn quan sát tại giao lộ: 4 Mb / s
1080P 10FPS tiêu chuẩn trong phòng hội nghị: 2 Mb / s
Chuẩn 1080P 30FPS có bật hồng ngoại, quan sát tại giao lộ: 8 Mb / s
Máy ảnh 5MP 15FPs với công nghệ toàn cảnh toàn cảnh tại văn phòng: 4,5 Mb / giây
4K 30FPS tiêu chuẩn tại giao điểm: 7 Mb / giây
Băng thông và sắp xếp đầu ghi
Giám sát video tiêu thụ băng thông mạng trong hai trường hợp điển hình:
Máy ảnh / mã hóa và giải mã: Thông thường, hình ảnh được tạo ra trong thiết bị khác với nơi chúng được ghi lại (ví dụ: máy ảnh tạo ra hình ảnh, nhưng máy ghi mới là thiết bị ghi lại chúng). Video cần được truyền giữa hai loại thiết bị này, nếu nó sử dụng mạng IP (ví dụ: từ camera IP đến NVR hoặc VMS), thì băng thông là cần thiết.
Từ bộ giải mã đến máy trạm: Theo thống kê, con người quan sát video trực tiếp chiếm tỷ lệ rất thấp, thông thường họ sẽ sử dụng một thiết bị khác tại một số vị trí trong mạng IP với đầu ghi. Nhân vật. Ví dụ, đầu ghi hình có thể được đặt trong một giá đỡ ở trung tâm, nhưng người xem (ví dụ: khách hàng) có thể quan sát bằng máy tính xách tay hoặc điện thoại thông minh tại một vị trí nhất định.
Do các đặc tính như vậy, băng thông cần thiết trong hệ thống giám sát được xác định bởi loại camera, vị trí tương đối của camera và đầu ghi hình.
Đối với trường hợp camera không phải IP (NTSC / PAL analog, Analog HD, HD SDI….) Thường không tiêu tốn băng thông mạng, trừ khi hình ảnh đang được truyền đến khách hàng (qua đầu ghi hình).
Đối với camera IP, vị trí vật lý tương đối của đầu ghi hình đối với camera có ảnh hưởng đáng kể đến băng thông. Ví dụ, hãy tưởng tượng một hệ thống quy mô lớn với 1000 camera trên 10 tòa nhà, mỗi tòa nhà 100 camera. Nếu mỗi tòa nhà có một đầu ghi video, yêu cầu về băng thông sẽ thấp hơn khoảng 90% so với nếu chỉ có một đầu ghi video (tức là mỗi tòa nhà sẽ có một đầu ghi video riêng. Có thể chỉ cần băng thông khoảng 200Mb / s so với khoảng 2Gb / s nếu chỉ sử dụng 1 thiết bị ghi). Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm, nhưng hiểu được hệ thống của bạn sẽ có tác động rất lớn.
LAN và WAN
Mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN) là hai từ viết tắt phổ biến trong hệ thống mạng. LAN, như tên của nó, đề cập đến các mạng cục bộ (hoặc mạng nội bộ) nằm trong một tòa nhà hoặc đơn vị khác…. Ngược lại, WAN là một mạng rộng khắp kết nối khắp các thành phố, tiểu bang, thậm chí quốc tế ……
Do đó, có thể nói, so với mạng WAN, trong mạng LAN, băng thông sẽ rẻ hơn và dễ dàng hơn.
Dung lượng băng thông mạng
Trong mạng LAN, có ba yếu tố phổ biến của băng thông là:
100Mb / giây
1.000Mb / giây (1 Gig)
10.000Mb / giây (10 Gig)
Băng thông 100Mb / s và 1000Mb / s khá phổ biến đối với các hệ thống mạng hiện đại.
Có băng thông thấp hơn 100Mb / s là một hệ thống đã lỗi thời. Chúng có thể đã tồn tại nhiều năm trước, nhưng ngày nay không có mạng nào có băng thông thấp như vậy.
WAN có thể cung cấp băng thông ngang bằng hoặc có thể nhiều hơn LAN tuy nhiên chi phí cao hơn đáng kể (gấp 10 hoặc 100 lần ..) vì loại mạng này cần phải chạy rất xa và phải trải qua nhiều biến thể. . Mặc dù có thể đảm bảo kết nối WAN 1Gig, nhưng khả năng mọi người làm điều này cho các hệ thống giám sát là thấp vì chi phí lớn thường phát sinh.
Băng thông đối xứng và không đối xứng
Nhiều hệ thống WAN sử dụng băng thông không đối xứng, đây là một vấn đề đối với việc giám sát hoặc ghi âm từ xa.
Băng thông đối xứng có nghĩa là nó có thể vừa “lên” vừa “xuống”, nghĩa là một liên kết có thể gửi cùng một lượng băng thông mà nó có thể nhận được (ví dụ, nó có thể vừa tăng 100 Mb / s vừa giảm 100Mb / s).
Băng thông không đối xứng có nghĩa là nó không thể “lên” và “xuống” như nhau. Cụ thể, băng thông lên thường thấp hơn nhiều so với xuống. Loại này khá thông dụng khi sử dụng cho gia đình hoặc văn phòng. Băng thông tải xuống nằm trong khoảng 10-25 Mb / giây, nhưng băng thông tải lên chỉ khoảng 500 Kb / giây hoặc 2 Mb / giây. Ví dụ, nếu ai đó đang ở nhà và muốn tải xuống một bộ phim HD, thì đó không phải là vấn đề, nhưng nếu người này muốn tải lên một bộ phim HD…, đó sẽ là một vấn đề lớn.
Băng thông không đối xứng phổ biến nhất là WAN, các ngoại lệ chính khiến băng thông không đối xứng:
Các mạng viễn thông / viễn thông (ví dụ: T1s, T3s), tuy nhiên chúng đắt tiền và có tốc độ bit tương đối thấp.
Mạng cáp quang cho gia đình hoặc doanh nghiệp ít tốn kém hơn mạng điện thoại và có thể cung cấp kết nối lên đến 100Mb / s. Tuy nhiên, có một hạn chế khi sử dụng loại mạng này, và thông qua sự phát triển trong thập kỷ qua, chúng có xu hướng tập trung ở các thành phố đông dân cư.
Quy mô cơ sở hạ tầng mạng cho hệ thống giám sát
Để thiết kế cơ sở hạ tầng mạng cho hệ thống giám sát, bạn sẽ cần biết những thông tin sau:
Lượng băng thông tiêu thụ trên mỗi camera, nhận ra rằng có thể tồn tại sự khác biệt lớn.
Đầu ghi hình được đặt xa hoặc gần camera.
Lượng băng thông đủ để truyền tải hệ thống hiện tại và hệ thống mở rộng trong tương lai.
