CCTV 대역폭 계산기

모든 IP 카메라의 대역폭 계산 방식

카메라별 대역폭은 해상도-프레임률 기준선, 코덱 효율성, GOP 구조, 장면 복잡성, 속도 제어 모드 등 다섯 가지 요소의 곱으로 결정됩니다. 제조사 데이터시트에는 단일 CBR 수치가 명시되어 있지만, 실제 전송되는 비트레이트와는 거의 일치하지 않습니다. 사양표에 제시된 수치는 중간 정도의 장면 복잡성, 2초의 I-프레임 간격, 30fps 조건에서 제어된 실험실 환경의 최대값입니다. 실제 설치 환경에서는 구성에 따라 사양표 수치의 0.4배에서 1.6배까지 다양하게 나타납니다.

해상도와 프레임률의 관계는 픽셀 수와 프레임률 모두에 대략 선형적으로 비례합니다. H.264 코덱을 사용하는 4MP 카메라의 경우 일반적으로 비트 전송률은 약 Mbps 입니다. 프레임률을 두 배로 늘려 60fps로 만들면 비트 전송률도 두 배가 됩니다. 픽셀 수를 네 배로 늘려 16MP로 만들면 비트 전송률도 네 배가 됩니다. 이것이 최소값이며, 코덱과 콘텐츠 인식 압축으로 인해 이 값이 감소합니다.

H.264 대비 코덱 효율성은 가장 큰 성능 향상 요소입니다. H.265 (HEVC)는 향상된 인트라 예측, 더 큰 코딩 유닛, 비대칭 모션 분할을 통해 동일한 화질에서 H.264 대역폭의 약 50%를 달성합니다. Hikvision 과 Dahua 의 동적 ROI 확장 기술인 H.265 +는 움직이지 않는 배경 영역의 모션 벡터 인코딩을 억제하여 고정 카메라 CCTV에서 대역폭을 20~40% 더 낮춥니다. AV1은 H.264 기준선의 약 35%를 달성하지만 2026년 현재 IP 카메라에서는 드물며, 2027년 칩셋 업데이트에서 탑재될 것으로 예상됩니다.

GOP 구조, 즉 예측된 P/B 프레임 간의 전체 I 프레임 간격은 I 프레임이 P 프레임보다 5~10배 크기 때문에 중요합니다. 초당 25프레임에서 1초 간격의 I 프레임은 25프레임당 하나의 I 프레임을 배치하고, 5초 간격은 125프레임당 하나의 I 프레임을 배치합니다. I 프레임 간격을 절반으로 줄이면 평균 비트 전송률이 약 40~60% 증가합니다. 하지만 VMS 재생 타임라인에서 탐색 응답성이 저하되는 단점이 있습니다. GOP 간격이 짧을수록 프레임 단위로 정확한 탐색이 가능하지만 네트워크 및 저장 용량이 증가합니다.

장면의 복잡성은 누구도 예상하지 못하는 변수입니다. 모든 최신 IP 카메라의 기본 설정인 가변 비트레이트(VBR)를 사용하면, 정적인 주차장을 오전 3시에 촬영할 경우 정격 비트레이트의 0.4배로 실행될 수 있지만, 혼잡한 교통 허브를 촬영할 경우에는 정격 비트레이트의 1.6~2배로 실행될 수 있습니다. 조명 변화(새벽, 황혼, 맑은 날씨에서 흐린 날씨로의 전환)는 인코더가 기준 프레임을 재구성하는 과정에서 짧은 시간 동안 비트레이트 급증을 유발합니다. 서로 다른 환경에 설치된 동일한 카메라 두 대라도 한 달 동안 저장 공간과 대역폭 사용량이 최대 3배까지 차이가 날 수 있습니다.

속도 제어 모드(VBR, CBR, 제한 VBR)는 마지막 조절 요소입니다. 대역폭이 제한적일 때는 피크값이 제한되기 때문에 CBR이 더 유리하지만, 조용한 장면에서는 압축 효율이 떨어집니다. VBR은 저장 공간에 민감한 환경에서 기본값으로 사용됩니다. 제한 VBR은 목표 평균값과 최대값을 설정하여 두 가지 장점을 모두 활용할 수 있지만, 인코더 구성이 더 복잡해집니다.

대역폭 계산기 사용 방법

1. 카메라 개수와 해상도를 입력하세요. NVR 또는 VMS로 동시에 스트리밍할 카메라 수를 선택하십시오. 해상도는 카메라 센서의 기본 메가픽셀 수이며, 이는 대역폭을 결정하는 주요 요소입니다.
2. 프레임 속도와 코덱을 설정하세요. 대부분의 CCTV는 초당 15~25프레임으로 작동하지만, 차량 번호판 인식(ANPR) 및 출입 통제 시스템과의 연동을 위해서는 초당 30프레임으로 높이는 것이 좋습니다. 사용하는 VMS(비디오 관리 시스템)에서 디코딩 가능한 코덱을 선택하십시오. H.265 는 이제 거의 모든 시스템에서 사용 가능하며, H.265 + 코덱을 사용하려면 Hikvision / Dahua 호환되는 디코딩 경로가 필요합니다.
3. 장면의 복잡성을 솔직하게 선택하세요. 모든 것에 기본적으로 중간 크기를 적용하지 마세요. 야간에 기둥에 설치된 고속도로 카메라는 고정되어 있습니다. 오후 2시의 매장 바닥은 중간 크기입니다. 오전 8시 30분의 기차역 플랫폼은 복잡한 구조입니다. 0.6배에서 1.6배 사이의 스윙 범위는 스위치 크기 결정에 영향을 미칩니다.
4. 결과 카드 세 장을 읽어보세요. 카메라별 Mbps PoE 스위치 포트 선택에 영향을 미칩니다. 총 Mbps 는 스위치 업링크 및 NVR 쓰기 처리량에 영향을 미칩니다. 업링크 권장 카드에는 Gbps 포화 임계값이 명시되어 있으므로 설치 과정에서 문제가 발생하기 전에 분산형 NVR 아키텍처를 계획할 수 있습니다.

예시: 카메라 16대가 있는 소매점

600m² 규모의 패션 매장에는 총 16대의 카메라가 필요합니다. 판매 공간을 커버하는 4MP turret 카메라 4대, 통로와 탈의실 복도를 위한 4MP bullet 카메라 6대, 출입구와 계산대를 위한 8MP 어안 카메라 4대, 그리고 창고와 하역장을 위한 4MP IR bullet 카메라 2대로 구성됩니다. 녹화는 초당 25프레임, H.265 코덱, 2초 간격의 프레임으로 진행되며, 오디오는 녹음되지 않습니다.

4MP 카메라 두 대는 H.265 사용하여 초당 25프레임의 중간 복잡성으로 작동하며, 각 카메라의 대역폭은 대략 8 × 0.83(fps 스케일) × 0.5(코덱) × 1.0(장면) ≈ Mbps 입니다. 8MP 어안 렌즈 카메라는 각 카메라의 대역폭이 대략 16 × 0.83 × 0.5 × 1.0 ≈ Mbps 입니다. 총 대역폭은 12 × 3.3 + 4 × 6.6 ≈ 39.6 + 26.4 ≈ Mbps 입니다. 야간 정적 복잡성으로 작동하는 후방 카메라 두 대는 각 카메라의 대역폭이 0.6 × 10 = Mbps 로 감소합니다. 따라서 전체 연속 네트워크 부하는 약 Mbps 입니다.

Gbps 스위치 업링크에서 Mbps 는 10% 미만의 포화도를 보이는 안정적인 속도입니다. 하지만 16대의 카메라가 모두 동일한 40ms 시간 내에 I-프레임을 전송할 경우 순간 최대 부하는 Mbps 를 초과할 수 있습니다. Gbps 트렁크는 이러한 상황을 쉽게 처리할 수 있지만, Mbps 트렁크에서는 프레임 손실이 발생할 수 있습니다. PoE 스위치 용량 또한 중요합니다. 일반적인 6~9W PoE 예산을 사용하는 16대의 4MP turret 카메라에는 총 약 120W의 전력이 필요하며, 겨울철에는 dome 히터까지 추가로 필요합니다. 따라서 최소 250W 예산을 지원하는 24포트 Gbps PoE+ 스위치가 필요합니다.

동일한 설치 환경에서 H.265 + 스마트 코덱으로 전환하면 총 대역폭이 약 Mbps 로 떨어지는데, 이는 매장 본사에서 Mbps 광섬유 업링크 하나를 통해 라이브 스트림을 수신하는 원격 시청 시나리오에서 중요한 문제입니다. H.264 로 다시 전환하면 대역폭이 약 Mbps 로 증가하여 여러 스트림을 동시에 검토하는 동안 Gbps 스위치 업링크에 부담을 주기 시작합니다.

흔히 저지르는 대역폭 계획 실수

• 평균적인 사이즈를 기준으로 제작되었으며, 최고 사이즈를 기준으로 제작되지 않았습니다. 저장 용량의 경우 평균값을 사용하는 것이 적절합니다. 하지만 스위치 업링크 및 NVR 쓰기 처리량의 경우, 여러 대의 카메라가 동기화될 때 발생하는 I-프레임 버스트를 처리하기 위해 평균값의 2~3배를 계획하는 것이 좋습니다.
• 데이터시트에 나와 있는 비트 전송률을 절대적인 진리로 받아들이는 것. 데이터시트의 수치는 CBR을 중간 수준의 복잡성, 2초 I-프레임, 30fps로 설정했을 때를 기준으로 합니다. 실제 VBR 설치 환경에서는 장면 및 구성에 따라 0.4배 또는 1.6배로 실행될 수 있습니다.
• 듀얼 스트림 아키텍처를 무시합니다. VMS 클라이언트는 라이브 월 디스플레이를 위해 저해상도의 두 번째 스트림을 가져옵니다. 각 카메라는 하나의 스트림이 아닌 두 개의 스트림을 동시에 전송합니다. 보조 스트림(일반적으로 0.5~ Mbps )을 집계에 추가하십시오.
• 원격 보기 업로드를 잊어버렸습니다. 원격 접속 시 인터넷 서비스 제공업체(ISP)의 업로드 속도를 사용하며, 로컬 네트워크(LAN) 속도는 사용하지 않습니다. 예를 들어, Mbps 의 내부 부하에서도 원격 접속 빈도가 낮고 접속 속도 제한이 있는 경우에는 5~ Mbps 의 업로드 속도만 필요할 수 있지만, 네트워크 운영 센터(NOC)와의 지속적인 접속이 필요한 경우에는 Mbps 의 업로드 속도가 필요합니다.
• H.265 + 코덱을 VMS를 인식하지 못하는 환경에서 혼합하여 사용하는 경우. 사용하는 VMS가 H.265 이상을 기본적으로 디코딩하지 않는 경우, 카메라 또는 NVR 송신 시 H.265 로 다시 인코딩하여 대역폭 절감 효과를 잃게 됩니다. H.265 이상을 고려하여 용량을 계산하기 전에 디코더 지원 여부를 확인하십시오.

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