Как решить проблему перегрузки сети при видеонаблюдении?

Перегрузка сети во время видеонаблюдения может серьезно повлиять на производительность систем безопасности, что приведет к потере видео, пикселизации и задержке подачи. Эта проблема часто возникает из-за требований к высокой пропускной способности камер наблюдения, особенно при передаче видеопотоков высокой четкости по общим сетям. Вот несколько стратегий по устранению и предотвращению перегрузки сети в системах видеонаблюдения.

1. Сегментируйте сеть наблюдения (VLAN).

Проблема: Общие сети могут оказаться перегруженными, когда потоки видео наблюдения конкурируют с обычным сетевым трафиком.

Решение: Используйте виртуальные локальные сети (VLAN) для отделения трафика наблюдения от других данных, гарантируя, что видеопотоки не будут мешать критически важным бизнес-приложениям.

Выполнение:

--- Настройте выделенную VLAN для всех IP-камер и системы управления видео (VMS).

--- Назначьте этой VLAN высокий приоритет качества обслуживания (QoS), чтобы видеотрафик имел приоритет над другими типами данных.

Пример конфигурации:

2. Внедрение качества обслуживания (QoS)

Проблема: Без определения приоритетов критически важный видеотрафик может испытывать задержки из-за других сетевых действий, таких как передача файлов или передача голоса по IP (VoIP).

Решение: Внедрите QoS, чтобы отдать приоритет трафику видеонаблюдения над второстепенным трафиком, сокращая задержки и предотвращая перегрузки.

Выполнение:

--- Используйте сетевые устройства (коммутаторы и маршрутизаторы), поддерживающие политики QoS, для определения приоритета трафика видеонаблюдения на основе порта, диапазона IP-адресов или протокола.

--- Классифицируйте видеопотоки как высокоприоритетные, отдавая приоритет менее критичному трафику (например, передаче файлов или просмотру веб-страниц).

Пример политики Cisco QoS:

3. Используйте сетевые видеорегистраторы (NVR) с локальным хранилищем.

Проблема: Непрерывная потоковая передача с нескольких камер на централизованный сервер может перегрузить сеть.

Решение: Используйте сетевые видеорегистраторы (NVR) с локальным хранилищем, уменьшая необходимость постоянной отправки потоков с высокой пропускной способностью по сети.

Выполнение:

--- Установите сетевые видеорегистраторы в стратегических местах, чтобы хранить видеоданные локально и передавать метаданные или видео с низкой пропускной способностью только при необходимости.

--- Централизуйте видеомониторинг, распределяя хранилище по сети.

4. Реализация многоадресной потоковой передачи

Проблема: Одноадресная потоковая передача, при которой каждая камера отправляет отдельный поток на каждую станцию просмотра, потребляет чрезмерную пропускную способность, когда несколько устройств просматривают один и тот же канал.

Решение: Используйте многоадресную потоковую передачу, которая позволяет отправлять один поток нескольким зрителям без дублирования трафика для каждого получателя.

Выполнение:

--- Настройте многоадресную рассылку на коммутаторах и маршрутизаторах и включите ее на IP-камерах и VMS.

--- Внедрите протокол управления группами Интернета (IGMP) для управления группой многоадресной рассылки.

Пример команды многоадресной рассылки:

5. Оптимизируйте разрешение камеры и частоту кадров.

Проблема: Видеопотоки с высоким разрешением и высокой частотой кадров потребляют значительную часть полосы пропускания, что приводит к перегрузке, особенно в крупномасштабных развертываниях.

Решение: Отрегулируйте настройки камеры, уменьшив разрешение и частоту кадров там, где Full HD не требуется.

Выполнение:

--- Оцените окружающую среду и уменьшите разрешение для областей, где не требуется видео высокой четкости.

--- Настройте камеры в зонах с низким трафиком на более низкую частоту кадров (например, 15 кадров в секунду вместо 30 кадров в секунду), чтобы уменьшить использование полосы пропускания без ущерба для качества видео.

Пример настроек камеры:

--- Разрешение: от 1080p до 720p для некритических областей.

--- Частота кадров: от 30 до 15 кадров в секунду, где это применимо.

6. Используйте сжатие видео (H.265 или H.264+).

Проблема: Необработанные или несжатые видеопотоки требуют большой пропускной способности.

Решение: Используйте современные стандарты сжатия видео, такие как H.265 (HEVC) или H.264+, которые значительно снижают требования к полосе пропускания, сохраняя при этом качество видео.

Выполнение:

--- Убедитесь, что ваши камеры и сетевые видеорегистраторы поддерживают H.265 или H.264+, и переключитесь на эти кодеки, чтобы уменьшить размер видео и использование полосы пропускания на 30–50 %.

--- Настройте системы управления видео для использования наиболее эффективных кодеков.

7. Внедрение периферийных вычислений и видеоаналитики.

Проблема: Потоковая передача всего видеоматериала на центральный сервер может привести к ненужному использованию полосы пропускания, особенно если большая часть отснятого материала не требуется.

Решение: Используйте периферийные вычисления с камерами со встроенной системой видеоаналитики, которая анализирует отснятый материал локально и передает только соответствующее видео или оповещения в центральную систему.

Выполнение:

--- Развертывание интеллектуальных камер с возможностями периферийной обработки, которые анализируют отснятый материал и передают только важные данные или события (например, обнаружение движения).

--- Это уменьшает объем ненужных данных, передаваемых по сети, освобождая полосу пропускания для критического трафика.

8. Настройте избыточные ссылки или агрегированные ссылки (LACP).

Проблема: Одно сетевое соединение может не обеспечить достаточную пропускную способность для потоковой передачи видео высокой четкости с нескольких камер.

Решение: Внедрите протокол управления агрегацией каналов (LACP), чтобы объединить несколько сетевых интерфейсов в один логический канал, увеличивая пропускную способность.

Выполнение:

--- Используйте LACP для создания агрегированных каналов на коммутаторах и маршрутизаторах, эффективно увеличивая пропускную способность, доступную для видеопотоков.

Пример конфигурации LACP:

9. Развертывание выделенных коммутаторов наблюдения

Проблема: Совместное использование сетевых ресурсов с другими службами может привести к конкуренции за полосу пропускания и возможной перегрузке.

Решение: Используйте выделенные коммутаторы для сети наблюдения, чтобы данные наблюдения не конкурировали с обычным трафиком данных.

Выполнение:

--- Установите управляемые коммутаторы, которые обрабатывают только трафик наблюдения.

--- Эти коммутаторы можно оптимизировать специально для видеотрафика, при этом такие функции, как QoS и отслеживание IGMP, включены по умолчанию.

10. Используйте потоковую передачу с адаптивным битрейтом

Проблема: Потоки с фиксированным битрейтом могут перегрузить сеть, если условия ухудшаются или сеть испытывает большую нагрузку.

Решение: Используйте потоковую передачу с адаптивным битрейтом, которая динамически регулирует качество видео в зависимости от доступной пропускной способности сети.

Выполнение:

--- Многие платформы и камеры VMS поддерживают потоковую передачу с адаптивным битрейтом, что снижает качество видео при обнаружении перегрузки и повышает его, когда позволяет полоса пропускания.

--- Эта функция помогает поддерживать стабильность сети без ущерба для качества видео.

11. Мониторинг и оптимизация использования сети

Проблема: Без надлежащего мониторинга перегрузка сети может оставаться незамеченной до тех пор, пока не нарушит работу наблюдения.

Решение: Используйте инструменты мониторинга сети, такие как SolarWinds, PRTG или Zabbix, чтобы постоянно отслеживать использование полосы пропускания, выявлять точки перегрузки и оптимизировать производительность сети.

Выполнение:

--- Настройте оповещения о высокой загрузке сети или потере пакетов и соответствующим образом настройте политику QoS или распределение полосы пропускания.

Заключение

Решение проблемы перегрузки сети во время видеонаблюдения требует сочетания стратегического проектирования сети, модернизации оборудования и оптимизации конфигурации. Разделение трафика наблюдения с помощью VLAN, реализация QoS, использование многоадресной потоковой передачи и оптимизация настроек камеры — важные шаги в предотвращении перегрузки. Кроме того, использование современных технологий, таких как сжатие H.265, периферийные вычисления и потоковая передача с адаптивным битрейтом, может помочь поддерживать производительность сети при поддержке видеопотоков высокой четкости. Тщательно планируя и контролируя свою сеть, вы можете обеспечить эффективную и надежную работу системы наблюдения.