到底什么原因造成你的视频监控系统会卡顿(课件) 附视频卡顿问题网络侧问题处理方案.docx

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1、当被对方要求确认2.4Gbps容量交换机是否可以支持300路视频时，您是否犹豫过，因为随便一台普通的交换似乎都可以支持，但现实的情况是，视频出现了【卡顿】现象。相信这时候有点石化的感觉，因为传统计算带宽的理论似乎行不通【很多IT厂家就是这样指导选型，也适合我们的思维惯性】，但又无法进一步清晰的为客户分析具体原因。其实问题的定位并不难，难在技术的底层分析，亦或是IT行业自我为中心，根本就不想解释清楚。建议逆向思维做【问题排除】，您可以这样推断，如果传统计算方式正解，那意味着256Gbps容量的汇聚交换机可以支持32000路】，真是这样的吗！【好像，可能，应该】等类似回复从专业的技术中飞出，让你也

2、“无所适从，；更为严重的是，我们只能破口大骂，却无问题解决方案；其实技术族们也很无奈，因为在他的【知识结构】中，还没有成熟实际经验或知识体系来支撑他的判断，自然也就只能有如此答复。在这样的现象下，传统处理速通数据（手机、PC数据）的网络设备表现了【水土不服】的弱点，不加行业优化，全盘直拿至安防行业，硬性应对视频大数据帧应用时，问题自不言说。自从IP高清占据安防视频监主流的那一刻，卡顿问题也一直没有得到好的改善，不是不想，而是因为这是一项系统性工程，系统的每一个节点都需为之深究，并需要付出长期的投入，方可有收获。提问题，讲困难，相信这是大部分人的专利；但提出方案并付出行动来解决的人少之又少；今天

3、我们提出问题，自然会给大家一个解决办法，提供一套可行的解决办法，解决或改善视频卡顿的现状。以下是针对安防项目交换机选型的简单定义：实际项目选型时，交换容量可作为选型的参考值，但不建议采用传统计算方式，下文分析，说明原因。为什么视频会卡顿，传统交换理论为什么有水土不服的现象，下文进一步分析探讨；了解目前技术的现状与一些技术误区，建议先预习芯片知识、并行与串行处理知识、温度与芯片，元器件工作效率关系、同时还要了解木桶原理等一系列的综合知识，方便清楚的认识问题的本质。安防VS传统交换机行业特点传统速通数据与视频监控数据的区别传统速通数据一般包含（手机、PC数据）网页、点播类数据，网页数据一般才几十K

4、,点播也一般在IM左右（广播方式多），而且都是下行方式；因为这类数据对实时性要求不高，即使网络状况不好的时候，缓存方式可以起到很大的改善作用；同一时间内，并发使用率比较低。控制数据时需延按可HTTP数据稳定724h带宽：4M16M视嫉数据视频监控数据则不一样，带宽一般在4-8M,突发可能会超过一倍多，【达到16M,数据的【传输方式向上工也传统相反，7*24h实时】，视频对实时性要求非常高，所有数据在任何时刻都是【100%并发，如此两者数据的方式，存在非常大的差异，目前存在问题，也就不足为然,而且这只是问题的冰山一角。厂家专业测试数据VS安防实际数据这里要我们对芯片知识有一定的了解，芯片在同一时

5、间节点上，是采用单项处理，简单说就是流水线处理，属串行处理方式；专业的测试仪器模拟串行吐出数据，刚好与芯片步调一致【而且数据比较规整工自然效率高。流水线申行处理、数据转发效率高并发处理、数据转发效率低，90bytes巨型帧需要进行切片但视频数据是【并行数据】,【而且数据大小不一，经常有9000bytes巨型帧】,也就是在同一时间内，并行提交;这就不难解释专业测试参数在我们实际选型时,似乎难以应对。温度高低，对芯片工作效率影响我们经常提到工作温度，也相信大家重视这项指标，然环境温度的高低对设备影响经常被忽视；然而宽温对安防前端接入子系统非常的重要【安防前端系统一般都是标准工业级设备才可胜任恶劣的

6、环境】；例如工作温度-40-75。：其代表了设备在这个温度范围内可正常工作，在40。下，可以正常启动（非热机状态）,75。高温时，仍能运行。企业级标准安防工业级标准然在实际的应用中，随着四季变化，冬天导致设备【启动不了工夏天导致设备【故障频发，其罪魁罪魁祸首是所选设备【这里主指网络设备】不适合当前环境应用，或许在项目验收时，正处于天气春秋季节，温度比较适宜，但进入冬夏，设备因温度问题性能下降，表现出来的现象只能带来卡顿问题。其最主要的设备底层问题，一般可以这样理解：当温度超出设备正常工作温度时，设备性能下降（芯片在超出工作温度后，性能会急剧的下降），然视频业务是7*24h不间断运行，而且是10

7、0%负荷，稍有瓶颈，自然会出视频卡顿问题。解决&改善办法安防工业交换选型VS传统企业交换选型推荐交换机这样选型：安防交换机市场合理应用组合定位4it.ftUEAHMttX.4令收人量优化传统传输系统设计是这样:安防工业交换缓存VS传统企业缓存视频大数据转发，采用大缓存解决传统速通行业，主要以交换几十K类数据为主，如浏览网页动作所需的数据交换，一般不要求实时性，近而目前IT通信产品也是以适应于这类场景进行优化，沉淀的产物，拿来主义能否适用于我们安防视频传输呢，如下针对缓存的应用作简要分析。信令数据包：一般几十bit至几Kbit上网数据包：一般几十Kbit或IMbit视频监控数据包：一般28Mbi

8、t常用巨型帧传统速通行业IMbPS以下的数据为主，而视频常见4-8MbPS数据，鉴于视频的特殊性，常有9K左右的巨型帧，当缓存不足时，会大幅降低转发效率。交换芯片缓存安防i：业交接1-4Mbitframebuffermemory安防企或交换0.25-0.5Mbitframebuffermemory企业模块核心8Mbitframebuffermemory安防应用环境vs传统应用环境如果您是IT人员，请设想一下机房环境如何；如果您是一员网络工程师，请设想一下机房环境如何，然而当您是一个安防工程师，般会看到什么的机房环境。如果不出意外的话，网络工程师所设想的机房应该是下图的，机房部署非常有序，走线标

9、准合规；然而我们安防行业的分机房，很多如下图的CE,也有可能不至于如此糟。不管那种环境，如果是您，您会选择什么样的设备来适应更多的客户应用，为客户提供精品的服务。安防交换机高低温意义传统传输类产品主要由电力工业级、商用企业级、民用级为主，在很多安防项目中，所采用的设备也是繁杂，室外监控项目中，常用企业级设备，更过者使用民用级，往往怀着验收即可，完全不顾售后服务，给客户不仅带来了更多的投入，增加客户的负担，其实最终伤害的是提供服务者。所以很多高端客户，明确要求采用电力工业级设备，然而由于电力工业级设备附加了防腐、防辐等类属性，成本要高于企业级设备几倍，多者数十倍，然而这些属性针对于安防场景（主要

10、关注宽温、防尘），这类附加属性其实非常多余。安防交换机，继承了电力工业交换的宽温、防尘IP40属性，同时精简了企业交换机复杂的功能，可以非常好的胜任室外恶劣的应用环境，又不会过于增加项目投入成本。备注：摄像机一般室外的工作温度是-30-70度，安防工业交换机工作温度是-40-75,与摄像机可以组成非常好的搭档。重新定义安防交换机标准产品市场格局安防工业交换机（Securityindustryswitch）类同安防设备属性，采用大缓存、宽温、防尘、无风扇自然散热等设计，更好的适用于安防视频高稳定转发。安防FAQ视频卡顿问题网络侧问题处理方案视频业务（例如视频监控，智真等）最常见的问题是视频图像卡

11、顿，花屏，通常此产生此问题的原因可能涉及到前端摄像头，编码器，网络，媒体单元，解码器。根据日常项目总结，发现其中80%的问题为承载网络所导致，本文将详细描述视频业务的特征以及如何定位排查网络侧的问题。通常导致视频卡顿，花屏，网络侧最主要的原因就是网络中存在丢包。但是通常采用ping的手段，往往发现网络一切正常，那么究竟是什么原因呢，首先我们需要先了解下视频流量的特点。高带宽与语音、数据业务相比，视频所占带宽是最高的。一方面源于单路视频的分辨率和码率在不断提高，目前，一路H.264编码720P的高清视频占用2M左右带宽，H.264编码的108OP的高清视频将占用48M带宽。与此同时，随着视频接入

12、点的不断增加，千万条支流汇聚起来，也会形成汹涌辽阔的干流带宽。2流量突发依据视频图像压缩算法，视频流量由一系列的I帧和P帧组成，I帧传递一副图像的完整信息，P帧传递每副图像之间的差异信息。显然I帧会需要更多的IP包发送，并在瞬时造成报文突发，对于高清视频（1080P）,相对于CIF格式，此现象会更为明显。另一方面，由于当前各厂家所生产的前端，媒体单元普遍没有采用码流平滑技术，通常所宣称的码率（例如720P,4M/S）,实际上是以秒为单位，IS的平均流量大小，但是通过实际抓包分析视频流量特点，我们发现视频流量的瞬时带宽，能够达到28M/S,也就是说峰值流量是平均流量的7倍。当这种带有突发特征的多

13、路视频流叠加在一起时就会累积形成更大的突发。3丢包敏感视频业务由于输出数据的高压缩比，在报文丢失的影响方面存在放大效应。对于每帧报文，如果出现一个丢包，整帧报文重组都将失败，如果I帧出现报文丢失，整个1秒钟的图像都会受到影响。普通IP业务一般丢包率控制在1%2%以内，但对于视频业务来说这个控制指标远远不够，需要考虑更严格的0%0.05%网络端到端丢包率设计。通过对视频流量特征的描述，我们终于明白了，为什么网络中出现了视频流量丢包，而通过Ping测试网络却一切正常。Ping包相对视频流量，为固定大小，流量平稳的数据包。而视频流量正是由于高带宽，高突发的特点,造成了传输过程中出现了丢包。既然视频流

14、量具有这样的特征,那么在网络传输中是否一定会出现丢包呢？针对此问题，我们首先需要了解下网络在什么情况下会产生丢包。1 .线路质量差，数据在输出过程中出现错误。此问题较为常见，通常也较好排查,通常我们通过查看网络设备接口计数器是否存在错误报文持续增长，即可定位。2 .网络端口协商出现问题，例如速率，双工等模式协商出现异常。此问题经常出现在前端、媒体单元接入网络处。3.网络拥塞。此问题通常较难排查，因为我们通常查看网络接口带宽利用率，可能只有30%,但实际上由于视频流量突发特征，可能端口在瞬时已经产生拥塞并导致了丢包。某些网络设备在接口计数方面存在缺陷，不能够直观显示出由于网络拥塞所导致的丢包,导

15、致问题定位,排查较为复杂。基于网络拥塞较难排查，我们接下来将详细介绍此问题该如何分析处理。首先分析如下两种流量模型：高低速模型,汇聚模型（也称多打一模型）,网络节点只可能在此两种情况下，才会在端口出方向产生拥塞。（备注：对于传统网络设备，基于设备转发原理，不会在端口入方向产生拥塞，也不会在端口入方向产生拥塞丢包）那么是否网络中只要存在这样的节点，在此节点处，就一定会出现拥塞丢包呢？对于高低速模型，指的是从高带宽端口发送流量到低带宽端口，汇聚模型指的是多个端口（例如千兆）向一个相同速率的端口发送流量。这里首先分析的是设备接口带宽。但是网络中是否产生了拥塞，我们要结合实际场景进行分析，需要考虑在每条链路上，当前具体传输的流量带宽有多大，峰值有多大，峰值流量持续时间有多长，以此来判断网络中是否存在产生拥塞的可能。潜在拥塞点找到了，网络中可能也确实产生了拥塞，那么网络设备是否一定会产生丢包呢？通常网络设备端口出方向都具备一定的缓存能力，根据设备、板卡类型、软件版本不同，缓存能力也存在差别（备注：网络设备所有端口缓存总大小通常是固定的，不同的软件版本，对缓存分配方式，即每个端口可能获取的最大缓存值可能存在差异）。如果瞬时突发流量在端口缓存能力范围内，那么不会出现丢包情况，突发的流量会暂时缓存起来，待线路空闲时，再将