Kalkulator przepustowości CCTV

Matematyka przepustowości każdej kamery IP

Przepustowość na kamerę jest iloczynem pięciu czynników: bazowej rozdzielczości i liczby klatek na sekundę, wydajności kodeka, struktury GOP, złożoności sceny i trybu kontroli szybkości transmisji. W kartach katalogowych producentów podawana jest pojedyncza wartość CBR, która prawie nigdy nie odpowiada przepływności bitowej widocznej na kablu — wartość podana w karcie katalogowej to kontrolowane maksimum laboratoryjne przy średniej złożoności sceny, 2-sekundowym interwale klatek I i 30 kl./s. Rzeczywiste instalacje działają z wartością od 0,4× do 1,6× tej wartości, w zależności od konfiguracji.

Bazowa wartość rozdzielczości i liczby klatek na sekundę skaluje się mniej więcej liniowo zarówno wraz z liczbą pikseli, jak i liczbą klatek na sekundę. Aparat 4 MP z 30 klatkami na sekundę i kodekiem H.264 zazwyczaj osiąga około 8 Mbps . Podwojenie liczby klatek na sekundę do 60 klatek na sekundę podwaja przepływność. Czterokrotne zwiększenie liczby pikseli do 16 MP podwaja przepływność. To jest dolna granica – kodek i kompresja uwzględniająca treść mają na nią wpływ.

Wydajność kodeka w porównaniu z H.264 to najważniejszy czynnik. H.265 (HEVC) osiąga około 50% przepustowości H.264 przy tej samej jakości percepcyjnej dzięki lepszej intrapredykcji, większym jednostkom kodującym i asymetrycznemu partycjonowaniu ruchu. H.265 + – dynamiczne rozszerzenie ROI Hikvision i Dahua – obniża o kolejne 20–40% przepustowość w systemach CCTV z kamerami statycznymi, tłumiąc kodowanie wektorów ruchu w niezmiennych obszarach tła. AV1 osiąga około 35% przepustowości bazowej H.264 , ale od 2026 roku jest rzadko spotykany w kamerach IP; można się go spodziewać w nowych chipsetach od 2027 roku.

Struktura GOP – rytm pełnych ramek I wśród przewidywanych ramek P/B – ma znaczenie, ponieważ ramki I są 5-10 razy dłuższe niż ramki P. 1-sekundowy interwał ramki I przy 25 kl./s oznacza jedną ramkę I na 25 ramek; interwał 5 s oznacza jedną ramkę I na 125. Zmniejszenie interwału ramki I o połowę zwiększa średnią przepływność o około 40-60%. Wadą jest responsywność wyszukiwania w osi czasu odtwarzania VMS: krótsze GOP-y umożliwiają wyszukiwanie z dokładnością do ramki, ale obciążają sieć i pamięć masową.

Złożoność sceny to zmienna, której nikt nie planuje. Dzięki zmiennej przepływności (VBR) – domyślnej w każdej nowoczesnej kamerze IP – statyczny parking o godzinie 3:00 może działać z 0,4-krotnością nominalnej przepływności, podczas gdy ruchliwy węzeł komunikacyjny w godzinach szczytu działa z 1,6-2-krotnością nominalnej. Zmiany oświetlenia (świt, zmierzch, zachmurzenie) wyzwalają krótkie skoki przepływności, gdy koder odbudowuje klatki referencyjne. Dwie identyczne kamery w różnych środowiskach mogą generować 3-krotnie różniące się zużycie pamięci masowej i przepustowości w ciągu miesiąca.

Tryb kontroli przepustowości — VBR vs CBR vs constrained-VBR — to ostatnia dźwignia. CBR jest preferowany, gdy przepustowość jest ograniczona, ponieważ szczyty są ograniczone, ale marnuje wydajność kompresji w cichych scenach. VBR jest domyślnym trybem w przypadku wdrożeń wrażliwych na dane. Constrained-VBR ustawia zarówno docelową średnią, jak i maksymalny limit, zapewniając najlepsze z obu rozwiązań kosztem bardziej złożonej konfiguracji enkodera.

Jak korzystać z tego kalkulatora przepustowości

1. Wprowadź liczbę kamer i rozdzielczość. Wybierz liczbę kamer przesyłających strumieniowo dane jednocześnie do NVR lub VMS. Rozdzielczość to natywna liczba megapikseli matrycy kamery — to ona decyduje o przepustowości.
2. Ustaw liczbę klatek na sekundę i kodek. Większość systemów CCTV działa z szybkością 15–25 kl./s; zwiększ do 30 kl./s dla systemów ANPR i kontroli dostępu. Wybierz kodek, który dekoduje Twój system VMS — H.265 jest teraz niemal uniwersalny, H.265 + wymaga ścieżek dekodowania zgodnych z Hikvision / Dahua .
3. Dobierz uczciwie złożoność sceny. Nie ustawiaj domyślnie średniej rozdzielczości we wszystkich sytuacjach. Kamera zamontowana na słupie autostradowym w nocy jest statyczna. Hala handlowa o 14:00 jest średnia. Peron kolejowy o 8:30 jest skomplikowany. Zmiana rozdzielczości z 0,6× na 1,6× zmienia decyzję o rozmiarze zwrotnicy.
4. Przeczytaj trzy karty wyników. Przepustowość Mbps dla każdej kamery decyduje o wyborze portu PoE w przełączniku. Łączna przepustowość Mbps decyduje o przepustowości łącza uplink i zapisu NVR . Karta rekomendacji łącza uplink wskazuje próg nasycenia 1 Gbps , dzięki czemu można zaplanować rozproszoną architekturę NVR , zanim instalacja się nie powiedzie.

Przykład zastosowania: sklep detaliczny z 16 aparatami fotograficznymi

Sklep odzieżowy o powierzchni 600 m² wymaga rozmieszczenia 16 kamer: 4 kamery turret 4 MP pokrywające salę sprzedaży, 6 kamer typu bullet 4 MP w alejkach i przymierzalniach, 4 kamery typu „rybie oko” 8 MP przy wejściach i kasach oraz 2 kamery bullet IR 4 MP w zapleczu i na rampie załadunkowej. Nagrywanie odbywa się z szybkością 25 kl./s, H.265 , z interwałem 2 s dla klatek I, bez dźwięku.

Kamery 4 MP przy średniej złożoności H.265 25 fps działają w przybliżeniu 8 × 0,83 (skala fps) × 0,5 (kodek) × 1,0 (scena) ≈ 3,3 Mbps każda. Kamery typu „rybie oko” 8 MP działają w przybliżeniu 16 × 0,83 × 0,5 × 1,0 ≈ 6,6 Mbps każda. Łącznie: 12 × 3,3 + 4 × 6,6 ≈ 39,6 + 26,4 ≈ 66 Mbps . Dwie kamery zaplecza przy statycznej złożoności nocnej spadają do 0,6× = 2 Mbps każda. Całkowite ciągłe obciążenie sieci ≈ 70 Mbps .

Prędkość 70 Mbps jest komfortowa na łączu zwrotnym przełącznika 1 Gbps — poniżej 10% nasycenia. Jednak szczytowe obciążenie chwilowe, gdy wszystkie 16 kamer emituje klatkę I w tym samym oknie 40 ms, może przekroczyć 200 Mbps . Łącze 1 Gbps radzi sobie z tym bez problemu; łącze 100 Mbps gubiłoby klatki. Rozmiar przełącznika PoE również ma znaczenie: 16 turret 4 MP o typowym budżecie PoE 6-9 W wymaga łącznie około 120 W plus grzałki dome w zimie — 24-portowy przełącznik PoE+ 1 Gbps s z budżetem 250 W to minimum.

Przełączenie tej samej instalacji na H.265 z kodekiem Smart Codec obniża łączną przepustowość do około 42 Mbps – co jest istotne w przypadku scenariuszy zdalnego podglądu, w których centrala sklepu przesyła strumienie na żywo przez pojedyncze łącze światłowodowe o przepustowości 100 Mbps . Powrót do H.264 zwiększa przepustowość do około 130 Mbps i zaczyna obciążać łącze przełącznika o przepustowości 1 Gbps podczas przeglądania wielu strumieni.

Typowe błędy w planowaniu przepustowości

• Rozmiarówka średnia, nie maksymalna. Średnia łączna jest wystarczająca dla pamięci masowej. W przypadku łącza zwrotnego przełącznika i przepustowości zapisu NVR , zaplanuj 2-3-krotność średniej, aby zniwelować serie klatek I, gdy wiele kamer jest zsynchronizowanych.
• Zaufaj arkuszowi danych i traktuj go jak ewangelię. Dane w arkuszu danych zakładają CBR o średniej złożoności, 2 s I-frame, 30 kl./s. Rzeczywista instalacja VBR może działać z szybkością 0,4× lub 1,6×, w zależności od sceny i konfiguracji.
• Ignorując architektury dwustrumieniowe. Klienci VMS pobierają drugi strumień o niskiej rozdzielczości do wyświetlania na ścianie na żywo. Każda kamera emituje dwa strumienie jednocześnie, a nie jeden. Dodaj strumień dodatkowy (zwykle 0,5-1 Mbps ) do swojej agregacji.
• Zapominanie o przesyłaniu danych w celu zdalnego przeglądania. Podgląd na żywo z zewnątrz wykorzystuje transmisję danych przez dostawcę usług internetowych, a nie sieć LAN. Obciążenie wewnętrzne o przepustowości 70 Mbps może wymagać jedynie 5-10 Mbps przesyłania danych, jeśli zdalny podgląd jest rzadki i ograniczony, ale 70 Mbps , jeśli jest przesyłany w sposób ciągły do centrum operacyjnego (NOC).
• Mieszanie H.265 + z nieświadomym VMS. Jeśli Twój system VMS nie dekoduje natywnie formatu H.265 +, kamera lub NVR ponownie koduje do H.265 na wyjściu, co powoduje utratę oszczędności przepustowości. Sprawdź obsługę dekodera, zanim użyjesz formatu H.265 + w obliczeniach rozmiaru.

Czytaj dalej