Битрейт камеры видеонаблюдения: как рассчитать поток и нагрузку на сеть

Сеть на объекте падает не от количества камер, а от неверного расчёта. Битрейт камеры видеонаблюдения — то самое число, с которого начинается вся арифметика сети. Двадцать камер 4K спокойно живут на одном гигабитном коммутаторе, а двенадцать камер с плохо настроенным битрейтом рвут картинку и ломают архив. Разница — в расчёте, который делают до закупки, а не после монтажа.

Считать нужно три вещи: поток от каждой камеры, суммарный поток в каждом сегменте сети и мощность, которую коммутатор отдаст по PoE. Эти три расчёта определяют, какой коммутатор брать, где нужен гигабитный аплинк и хватит ли одного кабеля от серверной до этажного шкафа.

Ниже — методика, по которой мы считаем сеть на объектах, с ориентирами по битрейту и типовыми ошибками, из-за которых потом приходится перекладывать трассы.

Короткий ответ

Поток одной камеры берут из её характеристик: ориентировочно 2–4 Мбит/с для 2 Мп на H.265 и 8–16 Мбит/с для 8 Мп. Суммарный поток — сумма всех основных и дополнительных потоков плюс запас 30%. Под этот результат подбирают коммутатор: до 100 Мбит/с хватит 100-мегабитных портов, выше — только гигабит и гигабитный аплинк.

В статье разберём

1. Что такое битрейт камеры и от чего он зависит
2. Ориентиры битрейта по разрешению и кодеку
3. Как посчитать суммарный поток объекта
4. Почему считают не только поток на регистратор, но и просмотр
5. Где гигабит обязателен, а где хватит 100 Мбит/с
6. Как считать аплинк и каскад коммутаторов
7. Как считать бюджет PoE и почему паспортная мощность — не вся мощность
8. Типовые ошибки расчёта и чем они заканчиваются

Для кого эта статья

• Монтажникам, которые подбирают коммутаторы под проект и не хотят переделывать стойку
• Главным инженерам и снабженцам: понять, что заложено в смету и почему там гигабит
• Проектировщикам слаботочки, которым нужны рабочие ориентиры битрейта
• Оптовым покупателям, которые комплектуют объект «камеры + коммутаторы + кабель»

Что такое битрейт камеры видеонаблюдения и от чего он зависит?

Битрейт — объём данных, которые камера передаёт в сеть за секунду. Измеряется в Мбит/с. Именно битрейт, а не разрешение, определяет нагрузку на сеть и размер архива.

На битрейт влияют пять параметров: разрешение, частота кадров, кодек (H.264 или H.265), режим кодирования (постоянный CBR или переменный VBR) и сама сцена. Камера, смотрящая на пустую стену склада, отдаёт в разы меньше, чем камера над въездными воротами, где постоянно движение, листва и меняющийся свет.

Отсюда первое практическое правило: любые табличные цифры битрейта — это ориентир для прикидки. Точное значение смотрят в характеристиках конкретной модели, а на объекте проверяют по факту, через веб-интерфейс камеры или статистику регистратора.

Второе правило: переменный битрейт (VBR) экономит канал на спокойных сценах, но в пике даёт выброс. Если считать сеть по среднему значению VBR, в момент, когда на всех камерах одновременно началось движение, канал закончится. Поэтому в расчёт сети мы закладываем верхнюю границу битрейта, а не среднюю.

Какие ориентиры битрейта брать для расчёта?

Для предварительного расчёта используем вилки ниже. Это диапазоны для уличных и внутренних камер при 25 к/с и типовой динамике сцены — нижняя граница для спокойных помещений, верхняя для улицы и движения. Любой онлайн-калькулятор видеонаблюдения считает по таким же вилкам, поэтому его результат — тоже прикидка, а не проектное значение.

Что видно из таблицы: переход с H.264 на H.265 примерно вдвое снижает поток при той же картинке. На объекте из 32 камер это разница между «хватает одного гигабитного аплинка с запасом» и «аплинк забит под потолок».

Снижение частоты кадров с 25 до 12–15 к/с даёт ещё около 30–40% экономии. Для коридоров, складских проходов и подсобных помещений этого достаточно. Для кассовой зоны, въездных групп и мест, где важны детали движения, частоту не режем.

Отдельно про дополнительный поток. Камеры почти всегда отдают два потока: основной на запись и второй, облегчённый, на живой просмотр. Второй поток в расчёте часто забывают — и получают лишние 10–30 Мбит/с на объекте из двадцати камер. Его надо считать.

Как посчитать суммарный поток объекта?

Расчёт потока видеокамеры делают по каждой модели отдельно, а потом складывают результаты. Суммарный поток = сумма основных потоков всех камер + сумма дополнительных потоков + запас. Запас берём 30% — на разброс сцен, пиковые выбросы VBR и будущее расширение.

Разберём на примере. Объект: склад, 24 камеры, все 4 Мп, кодек H.265, 20 к/с. Основной поток берём по верхней границе — 6 Мбит/с, потому что часть камер смотрит на зону погрузки с постоянным движением техники. Дополнительный поток — 1 Мбит/с.

• Основные потоки: 24 × 6 = 144 Мбит/с
• Дополнительные: 24 × 1 = 24 Мбит/с
• Итого: 168 Мбит/с
• С запасом 30%: около 220 Мбит/с

Вывод по этому объекту: 100-мегабитная сеть не подходит категорически, нужен гигабит в ядре. При этом 220 Мбит/с — меньше четверти гигабитного канала, то есть одного аплинка от этажного коммутатора к стойке хватает с большим запасом.

Второй пример, другой масштаб. Производственный цех, 8 камер 8 Мп на H.265 по 14 Мбит/с плюс второй поток по 1 Мбит/с: 8 × 15 = 120 Мбит/с, с запасом — около 156 Мбит/с. Камер в три раза меньше, а поток почти такой же. Количество камер само по себе ничего не говорит о нагрузке.

Третий расчёт, который нужен всегда — поток на один порт. Камера 8 Мп на H.264 в пике даёт до 25 Мбит/с. Это ещё влезает в 100-мегабитный порт, но запас по порту уже меньше четырёх раз, и при любом сбое с настройками кодирования порт начнёт терять кадры. Поэтому камеры выше 5 Мп мы вешаем на гигабитные порты.

Почему расчёта «камеры → регистратор» недостаточно?

Потому что по сети идёт не только запись. Нагрузка складывается из трёх независимых направлений, и каждое считают отдельно.

Первое — поток от камер на регистратор или сервер. Это тот расчёт, который сделали выше.

Второе — поток от регистратора к рабочим местам. Когда охранник открывает мультиэкран на 16 камер, регистратор начинает раздавать 16 потоков. Если клиент выведен на основной поток, а не на второй, это ещё 100+ Мбит/с в ту же сеть. Отсюда практическое требование: мультиэкран и мобильный доступ настраивают на дополнительный поток, основной открывают только при развороте одной камеры на весь экран.

Третье — выгрузка архива и удалённый доступ через интернет. Выгрузка часового фрагмента с четырёх камер 4 Мп — это несколько гигабайт, которые идут через ядро сети. Если на объекте это делают регулярно, канал под выгрузку закладывают отдельно.

Отдельно смотрим на внешний канал. Удалённый просмотр ограничен не локальной сетью, а скоростью отдачи провайдера. Входящая скорость 100 Мбит/с при исходящей 10 Мбит/с означает, что удалённо получится смотреть примерно 3–6 камер в облегчённом потоке. Это стоит проверять до того, как заказчику пообещают «смотреть всё с телефона».

Где нужен гигабит, а где хватит 100 Мбит/с?

Правило простое: доступ (порт на камеру) может быть 100-мегабитным для камер до 5 Мп, а аплинк и ядро — только гигабитные, если суммарный поток превышает 60–70 Мбит/с.

Почему граница по аплинку 60–70, а не 100. 100-мегабитный порт в реальности отдаёт около 90–94 Мбит/с полезной нагрузки, и работать на пределе нельзя: пиковые выбросы битрейта приведут к потере пакетов и «рассыпанию» картинки в архиве. Рабочая загрузка канала — не больше 60–70% номинала.

Практический вывод для закупки: разница в цене между 100-мегабитным и гигабитным PoE-коммутатором на 8 портов сегодня небольшая, а переделка аплинка после монтажа стоит дороже. Мы берём гигабитные модели по умолчанию и ставим 100-мегабитные только там, где объект заведомо маленький и расширяться не будет. Подобрать модели можно в разделах PoE-коммутаторы и коммутаторы.

Как считать аплинк и каскад коммутаторов?

Аплинк считают по сумме потоков всех камер, подключённых к коммутатору, плюс потоки нижестоящих коммутаторов, если они включены каскадом. Самая частая ошибка — сложить камеры одного коммутатора и забыть про транзит.

Пример каскада. Три коммутатора по 8 камер 4 Мп (по 6 Мбит/с основной + 1 Мбит/с второй), соединённые последовательно: третий в второй, второй в первый, первый в стойку.

• Поток одного коммутатора: 8 × 7 = 56 Мбит/с
• Аплинк третьего коммутатора: 56 Мбит/с
• Аплинк второго: 56 + 56 = 112 Мбит/с — 100-мегабитный порт уже не тянет
• Аплинк первого: 168 Мбит/с

То есть при каскаде нижний коммутатор можно оставить на 100 Мбит/с, а все, что выше по цепочке, обязаны быть гигабитными. Поэтому каскад длиннее двух звеньев мы стараемся не делать: проще протянуть отдельный кабель или волокно до стойки и собрать звезду.

Ещё одно следствие: при каскаде падение одного коммутатора отключает всё, что за ним. На объектах, где важна непрерывность записи, мы разводим этажи отдельными линиями, даже если по трафику каскад проходит. Кабель и патч-корды для таких трасс берут из раздела кабельной продукции, трансиверы и сопутствующее сетевое — из сетевого оборудования.

Если расстояние до коммутатора больше 90–100 метров по меди, вопрос трафика превращается в вопрос трассы: нужен либо промежуточный коммутатор, либо оптика. Это уже задача проектирования линий связи, а не расчёта битрейта.

Как считать бюджет PoE?

Бюджет PoE — суммарная мощность, которую коммутатор может отдать на все порты одновременно. Складывают потребление всех камер и добавляют запас 20–25% на потери в кабеле и пусковые токи.

Ориентиры потребления: купольная или цилиндрическая камера без обогрева — 4–7 Вт, уличная камера с ИК-подсветкой — 7–12 Вт, уличная с обогревом корпуса — 12–25 Вт, поворотная PTZ — от 25 Вт и выше, ей нужен PoE+ или PoE++.

Считаем 8 уличных камер с обогревом по 15 Вт: 120 Вт потребления плюс 25% запаса — около 150 Вт. Коммутатор с бюджетом PoE 120 Вт здесь не подойдёт, хотя портов у него восемь и формально всё сходится.

Три момента, которые чаще всего упускают.

Первое: бюджет PoE почти всегда меньше, чем количество портов × максимум на порт. У 8-портового коммутатора с PoE+ на каждом порту бюджет редко бывает 240 Вт — обычно 120–150 Вт. Значит, все порты на полную нагрузку одновременно он не отдаст.

Второе: потери в кабеле. На 80–90 метрах витой пары теряется заметная доля мощности, и камера, которой по паспорту нужно 12 Вт, на конце длинной линии может не запуститься. На длинных линиях мы берём кабель с медной жилой нормального сечения и не экономим на нём — на обогреваемых уличных камерах это вопрос работоспособности зимой, а не комфорта.

Третье: холод. Зимой уличные камеры включают обогрев, и потребление растёт в два-три раза относительно летнего. Расчёт бюджета PoE делают по зимнему максимуму, иначе в первые морозы коммутатор начнёт отключать порты по перегрузке. Это одна из самых частых причин «камеры отвалились, а летом всё работало».

Какие ошибки расчёта встречаются чаще всего?

Перечислим те, которые реально приходится исправлять на выездах. Каждая из них стоит либо переделки, либо потери архива.

Считали по среднему битрейту VBR. Сеть работает, пока на объекте спокойно, и начинает терять кадры в часы активности. Лечится либо ограничением максимального битрейта в камерах, либо заменой аплинка.

Не учли второй поток. Расчёт делали по основным потокам, а оператор открыл мультиэкран на основном потоке — канал закончился. Настройка клиента на дополнительный поток решает вопрос без железа.

Забыли транзит в каскаде. Поставили 100-мегабитные коммутаторы в цепочку, верхний аплинк забит, камеры дальних сегментов периодически выпадают.

Бюджет PoE рассчитан по лету. Описано выше — самый массовый случай из зимних заявок.

Регистратор не тянет суммарный битрейт. У каждого NVR есть предел входящего потока — например, 160 или 320 Мбит/с. Камеры могут влезать по количеству каналов, но не по битрейту. Этот параметр смотрят в характеристиках регистратора до закупки, а не после.

Нет запаса на расширение. Коммутатор взят ровно под текущее количество камер. Через полгода заказчик добавляет две камеры — нужен новый коммутатор и новый аплинк. Мы всегда оставляем 2–4 свободных порта и не меньше 30% запаса по трафику.

Связанные категории товаров

• Камеры видеонаблюдения — ориентиры битрейта и потребления смотрят в характеристиках конкретной модели
• Видеорегистраторы и NVR — проверяйте предел входящего битрейта, а не только число каналов
• PoE-коммутаторы — для сегментов доступа с питанием камер по кабелю
• Коммутаторы — агрегация, гигабитное ядро, аплинки
• Сетевое оборудование — инжекторы, медиаконвертеры, сопутствующее
• Кабельная продукция — витая пара под PoE и патч-корды для стойки
• Оптовые поставки и работа с партнёрами — комплектация объекта целиком

Как мы можем помочь

Мы проектируем и монтируем системы видеонаблюдения в Волгограде и области с 2013 года, поэтому считаем сеть не «по таблице из интернета», а под конкретные модели камер и конкретные трассы на объекте.

Что делаем по этой задаче: считаем суммарный битрейт по вашему списку камер, подбираем коммутаторы с нужным бюджетом PoE и гигабитными аплинками, проверяем, проходит ли регистратор по входящему потоку, и собираем комплект под объект. Если камеры ещё не выбраны — предлагаем варианты, которые укладываются в существующую сеть.

Монтажникам и подрядчикам комплектуем объекты оптом: камеры, коммутаторы, кабель, питание одной поставкой, с проверкой, что всё это друг с другом сходится по мощности и трафику. Услуга установки видеонаблюдения — если нужен монтаж под ключ, с настройкой потоков и последующим обслуживанием.

Главный вывод

Расчёт сети видеонаблюдения — три действия: сложить битрейты всех камер по верхней границе, добавить второй поток и 30% запаса, затем проверить этим числом каждый аплинк и предел регистратора. Отдельно считают бюджет PoE — по зимнему потреблению с обогревом, а не по летнему.

Табличные ориентиры битрейта годятся для прикидки сметы, но итоговые значения берут из характеристик выбранных камер. Гигабит в аплинках и ядре сегодня дешевле, чем переделка трасс после монтажа, — это та экономия, которая почти всегда оказывается ложной.

Вопросы и ответы (FAQ)