เครื่องคำนวณแบนด์วิดท์ CCTV

การคำนวณแบนด์วิดท์ที่อยู่เบื้องหลังกล้อง IP ทุกตัว

แบนด์วิดท์ต่อกล้องแต่ละตัวเป็นผลมาจากปัจจัยห้าประการ ได้แก่ ความละเอียดและอัตราเฟรมพื้นฐาน ประสิทธิภาพของตัวแปลงสัญญาณ โครงสร้าง GOP ความซับซ้อนของฉาก และโหมดควบคุมอัตรา ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตระบุค่า CBR เพียงค่าเดียว ซึ่งแทบจะไม่ตรงกับอัตราบิตที่คุณเห็นบนสายเคเบิลเลย ตัวเลขในเอกสารข้อมูลจำเพาะเป็นค่าสูงสุดที่ได้จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่มีความซับซ้อนของฉากปานกลาง ช่วงเวลาเฟรม I 2 วินาที และ 30 เฟรมต่อวินาที การใช้งานจริงจะอยู่ที่ประมาณ 0.4 เท่าถึง 1.6 เท่าของตัวเลขนั้น ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า

ความละเอียดและอัตราเฟรมพื้นฐานจะแปรผันเชิงเส้นโดยประมาณกับทั้งจำนวนพิกเซลและอัตราเฟรม กล้อง 4 MP ที่ 30 fps โดยใช้ H.264 โดยทั่วไปจะมีอัตราการส่งข้อมูลประมาณ 8 Mbps การเพิ่มอัตราเฟรมเป็น 60 fps จะทำให้อัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า การเพิ่มจำนวนพิกเซลเป็น 16 MP จะทำให้อัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า นี่คือค่าต่ำสุด การบีบอัดข้อมูลด้วยโคเดกและการบีบอัดตามเนื้อหาจะลดค่านี้ลงไป

ประสิทธิภาพของตัวแปลงสัญญาณเมื่อเทียบกับ H.264 เป็นปัจจัยสำคัญที่สุด H.265 (HEVC) สามารถใช้แบนด์วิดท์ได้ประมาณ 50% ของ H.264 ที่คุณภาพการรับรู้เท่ากัน ด้วยการคาดการณ์ภายในที่ดีกว่า หน่วยการเข้ารหัสที่ใหญ่กว่า และการแบ่งส่วนการเคลื่อนไหวแบบไม่สมมาตร H.265 + ซึ่งเป็นส่วนขยาย ROI แบบไดนามิกของ Hikvision และ Dahua ช่วยลดแบนด์วิดท์ลงอีก 20-40% สำหรับกล้องวงจรปิดแบบคงที่ โดยการระงับการเข้ารหัสเวกเตอร์การเคลื่อนไหวในบริเวณพื้นหลังที่ไม่เปลี่ยนแปลง AV1 สามารถใช้แบนด์วิดท์ได้ประมาณ 35% ของ H.264 แต่ยังไม่ค่อยพบในกล้อง IP ในปี 2026 คาดว่าจะปรากฏในชิปเซ็ตที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ตั้งแต่ปี 2027 เป็นต้นไป

โครงสร้าง GOP — จังหวะของเฟรม I ที่สมบูรณ์ระหว่างเฟรม P/B ที่คาดการณ์ไว้ — มีความสำคัญเนื่องจากเฟรม I มีขนาดใหญ่กว่าเฟรม P ถึง 5-10 เท่า ช่วงเวลาเฟรม I 1 วินาทีที่ 25 เฟรมต่อวินาที จะมีเฟรม I หนึ่งเฟรมต่อ 25 เฟรม ในขณะที่ช่วงเวลา 5 วินาที จะมีเฟรม I หนึ่งเฟรมต่อ 125 เฟรม การลดช่วงเวลาเฟรม I ลงครึ่งหนึ่งจะเพิ่มอัตราบิตเฉลี่ยประมาณ 40-60% ข้อแลกเปลี่ยนคือการตอบสนองการค้นหาในไทม์ไลน์การเล่น VMS: GOP ที่สั้นลงช่วยให้การค้นหาแม่นยำระดับเฟรม แต่มีค่าใช้จ่ายด้านเครือข่ายและพื้นที่จัดเก็บข้อมูล

ความซับซ้อนของฉากเป็นตัวแปรที่ไม่มีใครวางแผนไว้ล่วงหน้า ด้วยอัตราบิตแปรผัน (VBR) ซึ่งเป็นค่าเริ่มต้นในกล้อง IP สมัยใหม่ทุกตัว ลานจอดรถนิ่งๆ ในเวลา 03:00 น. อาจใช้บิตเรตเพียง 0.4 เท่าของอัตราที่กำหนด ในขณะที่ศูนย์กลางการขนส่งที่พลุกพล่านในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนอาจใช้บิตเรต 1.6-2 เท่าของอัตราที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงของแสง (รุ่งเช้า พลบค่ำ จากแดดจัดเป็นเมฆมาก) จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของบิตเรตในช่วงสั้นๆ ขณะที่ตัวเข้ารหัสสร้างเฟรมอ้างอิงใหม่ กล้องสองตัวที่เหมือนกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอาจสร้างปริมาณการใช้พื้นที่จัดเก็บและแบนด์วิดท์ที่แตกต่างกันถึง 3 เท่าในหนึ่งเดือน

โหมดควบคุมอัตรา — VBR เทียบกับ CBR เทียบกับ VBR แบบจำกัด — เป็นตัวแปรสุดท้าย CBR เหมาะกว่าเมื่อแบนด์วิดท์มีจำกัด เพราะค่าสูงสุดถูกจำกัด แต่จะสูญเสียประสิทธิภาพการบีบอัดในฉากที่เงียบ VBR เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับการใช้งานที่คำนึงถึงพื้นที่จัดเก็บข้อมูล Constrained-VBR กำหนดทั้งค่าเฉลี่ยเป้าหมายและค่าสูงสุด ทำให้ได้ข้อดีของทั้งสองแบบ แต่ต้องแลกมาด้วยการกำหนดค่าตัวเข้ารหัสที่ซับซ้อนกว่า

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณแบนด์วิดท์นี้

1. ระบุจำนวนกล้องและความละเอียด เลือกจำนวนกล้องที่ต้องการสตรีมภาพพร้อมกันไปยัง NVR หรือ VMS ความละเอียดคือจำนวนเมกะพิกเซลของเซ็นเซอร์กล้อง ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อแบนด์วิดท์
2. ตั้งค่าอัตราเฟรมและตัวแปลงสัญญาณ กล้องวงจรปิดส่วนใหญ่ทำงานที่ 15-25 เฟรมต่อวินาที เพิ่มเป็น 30 เฟรมต่อวินาทีสำหรับระบบอ่านบัตรประชาชนอัตโนมัติ (ANPR) และระบบควบคุมการเข้าออก เลือกตัวแปลงสัญญาณที่ระบบจัดการวิดีโอ (VMS) ของคุณรองรับ — H.265 เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ส่วน H.265 + นั้นจำเป็นต้องมีระบบถอดรหัสที่รองรับ Hikvision / Dahua ด้วย
3. เลือกความซับซ้อนของฉากอย่างซื่อสัตย์ อย่าใช้ค่ากลางเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับทุกอย่าง กล้องวงจรปิดบนเสาไฟริมถนนในเวลากลางคืนนั้นคงที่ พื้นที่ค้าปลีกเวลา 14:00 น. นั้นปานกลาง ชานชาลาสถานีรถไฟเวลา 8:30 น. นั้นซับซ้อน การแกว่ง 0.6 เท่าถึง 1.6 เท่าจะเปลี่ยนการตัดสินใจของคุณเกี่ยวกับการเลือกขนาดสวิตช์
4. อ่านผลการแข่งขันทั้งสามใบ ความเร็ว Mbps ต่อกล้องแต่ละตัวเป็นตัวกำหนดการเลือกพอร์ตสวิตช์ PoE ส่วนความเร็ว Mbps รวมเป็นตัวกำหนดความเร็วในการอัปโหลดของสวิตช์และปริมาณการเขียนข้อมูล NVR การ์ดแนะนำการอัปโหลดระบุขีดจำกัดความอิ่มตัวที่ 1 Gbps เพื่อให้คุณสามารถวางแผนสถาปัตยกรรม NVR แบบกระจายก่อนที่การติดตั้งจะเกิดปัญหา

ตัวอย่างการใช้งาน: ร้านค้าปลีกที่มีกล้อง 16 ตัว

ร้านค้าปลีกแฟชั่นขนาด 600 ตารางเมตร ต้องการติดตั้งกล้องวงจรปิด 16 ตัว ประกอบด้วย: กล้อง turret กระบอก 4 MP จำนวน 4 ตัว สำหรับพื้นที่ขาย, กล้อง bullet 4 MP จำนวน 6 ตัว สำหรับทางเดินและห้องลองเสื้อ, กล้องฟิชอาย 8 MP จำนวน 4 ตัว ที่ทางเข้าและเคาน์เตอร์ชำระเงิน และกล้อง bullet IR 4 MP จำนวน 2 ตัว สำหรับพื้นที่หลังร้านและจุดขนถ่ายสินค้า การบันทึกภาพทำที่ 25 เฟรมต่อวินาที, H.265 , ช่วงเวลา 2 วินาทีต่อเฟรม ไม่มีเสียง

กล้อง 4 MP ที่บันทึกด้วย H.265 25 fps ระดับความซับซ้อนปานกลาง ใช้ปริมาณข้อมูลประมาณ 8 × 0.83 (อัตราเฟรมต่อวินาที) × 0.5 (ตัวแปลงสัญญาณ) × 1.0 (ฉาก) ≈ 3.3 Mbps ต่อตัว กล้องฟิชอาย 8 MP ใช้ปริมาณข้อมูลประมาณ 16 × 0.83 × 0.5 × 1.0 ≈ 6.6 Mbps ต่อตัว รวมทั้งหมด: 12 × 3.3 + 4 × 6.6 ≈ 39.6 + 26.4 ≈ 66 Mbps กล้องสองตัวที่ติดตั้งด้านหลังอาคาร ที่ระดับความซับซ้อนคงที่ในเวลากลางคืน ลดปริมาณข้อมูลลงเหลือ 0.6 × ≈ 2 Mbps ต่อตัว ปริมาณการรับส่งข้อมูลเครือข่ายต่อเนื่องทั้งหมด ≈ 70 Mbps

ความเร็ว 70 Mbps นั้นถือว่าสบายบนลิงก์อัปของสวิตช์ 1 Gbps — โดยมีอัตราการใช้งานต่ำกว่า 10% แต่โหลดสูงสุดในทันทีเมื่อกล้องทั้ง 16 ตัวส่งเฟรม I ในช่วงเวลา 40 มิลลิวินาทีเดียวกัน อาจเกิน 200 Mbps ลิงก์หลัก 1 Gbps สามารถรองรับได้สบายๆ แต่ลิงก์หลัก 100 Mbps จะเกิดการตกหล่นของเฟรม ขนาดของสวิตช์ PoE ก็มีความสำคัญเช่นกัน: turret 4 MP จำนวน 16 ตัว ที่ใช้ไฟ PoE ประมาณ 6-9 วัตต์ ต้องการกำลังไฟรวมประมาณ 120 วัตต์ บวกกับฮีตเตอร์ dome ในฤดูหนาว — สวิตช์ PoE+ 24 พอร์ต 1 Gbps ที่มีงบประมาณ 250 วัตต์ คือขนาดขั้นต่ำที่เหมาะสม

การเปลี่ยนการติดตั้งแบบเดียวกันไปใช้ H.265 + Smart Codec ทำให้ความเร็วโดยรวมลดลงเหลือประมาณ 42 Mbps ซึ่งถือว่ามากพอสมควรสำหรับสถานการณ์การรับชมจากระยะไกลที่สำนักงานใหญ่ดึงสตรีมสดผ่านลิงก์ไฟเบอร์ 100 Mbps เพียงเส้นเดียว การเปลี่ยนกลับไปใช้ H.264 จะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 130 Mbps และเริ่มสร้างแรงกดดันให้กับลิงก์อัพลิงค์ของสวิตช์ 1 Gbps ในช่วงเวลาการตรวจสอบหลายสตรีมพร้อมกัน

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการวางแผนแบนด์วิดท์

• ขนาดเหมาะสำหรับคนทั่วไป ไม่ใช่คนรูปร่างใหญ่ ค่าเฉลี่ยโดยรวมนั้นเหมาะสมสำหรับการจัดเก็บข้อมูล สำหรับการรับส่งข้อมูลอัปลิงก์ของสวิตช์และการเขียนข้อมูลลง NVR ควรวางแผนให้มีค่าเฉลี่ยมากกว่า 2-3 เท่า เพื่อรองรับการรับส่งข้อมูล I-frame จำนวนมากเมื่อกล้องหลายตัวซิงโครไนซ์กัน
• เชื่อถือข้อมูลบิตเรตในเอกสารข้อมูลจำเพาะอย่างแน่วแน่ ตัวเลขในเอกสารข้อมูลจำเพาะอ้างอิงจาก CBR ที่มีความซับซ้อนปานกลาง เฟรม I 2 วินาที และ 30 เฟรมต่อวินาที การติดตั้ง VBR จริงของคุณอาจทำงานที่ 0.4 เท่าหรือ 1.6 เท่า ขึ้นอยู่กับฉากและการตั้งค่า
• ไม่สนใจสถาปัตยกรรมแบบสองสตรีม ไคลเอนต์ VMS จะดึงสตรีมที่สองที่มีความละเอียดต่ำสำหรับการแสดงผลแบบ Live Wall กล้องแต่ละตัวส่งสตรีมพร้อมกันสองสตรีม ไม่ใช่แค่สตรีมเดียว เพิ่มสตรีมรอง (โดยทั่วไป 0.5-1 Mbps ) เข้าไปในสตรีมรวมของคุณ
• ลืมอัปโหลดการดูระยะไกล การดูภาพสดจากภายนอกสถานที่ใช้ความเร็วในการอัปโหลดของ ISP ไม่ใช่ LAN ของคุณ การโหลดภายใน 70 Mbps อาจต้องการความเร็วในการอัปโหลดเพียง 5-10 Mbps หากการดูภาพจากระยะไกลเกิดขึ้นไม่บ่อยและมีการจำกัดความเร็ว แต่จะต้องการ 70 Mbps หากมีการดูอย่างต่อเนื่องไปยัง NOC
• การผสมผสาน H.265 + กับ VMS ที่ไม่รองรับ หากระบบจัดการวิดีโอ (VMS) ของคุณไม่รองรับการถอดรหัส H.265 + โดยตรง กล้องหรือ NVR จะเข้ารหัสใหม่เป็น H.265 เมื่อส่งออก และคุณจะสูญเสียการประหยัดแบนด์วิดท์ ตรวจสอบการรองรับตัวถอดรหัสก่อนที่จะนำ H.265 + มาใช้ในการคำนวณขนาดพื้นที่จัดเก็บข้อมูล

อ่านต่อ