问题:

　　1. 网络监控在以太网络上须要的网络速度是否可以具备高速条件

　　2. 一般企业级的网络交换器透过快速扩张树协议(RSTP, Rapid Spanning Tree Protocol)可支持环形网络拓蹼，但会有那些缺点?

　　3. 当网络愈大，网络交换器愈多时，每个交换器在Hello Interval期间都要交换BPDU，带宽的占用也会愈大。为了缩短备援时间，如何降低占用网络带宽?

　　4. 在网络监控上α-Ring环形网络备援技术如何应用?

　　内文：

　　近年来IP监控快速兴起，已成为专业监控市场的主流，由于IP监控比起传统监控拥有许多优点，在诸多文章或相关报导中已有详细介绍，在此不再赘述。但相关文章对于IP监控系统中网络传输部份的探讨相对较少，因此本文主要将针对这部份与读者进行探讨及分享。

　　目前IP Camera几乎都具备高速以太网络端口，因此可以说目前所建构的IP监控网络在局域网络的传输都是以以太网络为基础。而由于以太网络技术在局域网络的发展已相当成熟，单一网络端口的传输速度已可达到10Gbps，而40Gbps及100Gbps的标准IEEE802.3ba-2010也于去年六月制订完成，相信不久的未来相关产品随着芯片技术的提升也会快速普及。

　　以往以太网络技术的发展主要以传输数据为主，后来由于语音及影像IP化的需求，才有VLAN及QoS等技术，而这些技术仍旧是以局域网络数据传输的观点所开发，并未考虑到布建IP监控网络时对于网络备援的特别需求。目前的以太网络主流技术主要是采用阶层式的星状网络拓蹼，将网络区分为存取层(Access Layer)、分布层(Distribution Layer)及核心层(Core Layer)。相关主要交换器厂商如思科及友讯等都是在这样的观念下进行产品设计，这样的网络设计主要是提供一般企业网络使用，对于某些专业监控例如要求超快速的网络备援或乡镇、城市中较大范围的监控网络布健，使用星状网络拓蹼会增加成本，因此通常不被采用。

　　大范围的网络布建由于距离较远，通常会使用光纤作为主要传输媒介，且可能涉及道路开挖等问题，因此成本非常高，通常会采用环形网络拓蹼作为主要技术。一般企业级的网络交换器透过快速扩张树协议(RSTP, Rapid Spanning Tree Protocol)虽然也可支持环形网络拓蹼，不过由于RSTP原先就是为企业级网络提供解决方案，因此有其先天的缺点：

　　一、备援速度慢，往往大于1秒以上：使用RSTP的网络交换器会透过BPDU(RSTP的特殊封包)的交换来确认网络的联机状态，备援交换器必须等待3倍的Hello Interval且未收到BPDU时，才启动备援机制，因此从侦测到网络断线，到备援端口开始通讯，往往必须大于1秒以上，对于拥有数百支IP摄影机的大规模监控网络而言，如果在主要传输环上断线超过1秒，即导致非常多的影像丢失，尤其目前很多IP摄影机都采用H.264或MPEG-4压缩格式，如果丢失的影像是I-frame，更会导致接收的影像在P-frame期间完全无法显示。

　　二、BPDU封包占用网络带宽：一般的企业网络密集度高且增加带宽时所花费的成本较低，只要在机房内增加几台交换器即可，但在大范围的局域网络中，要增加带宽必须更新各集缩点的交换器，相对成本高出很多，因此BPDU封包占用网络带宽的问题也必须注意，尤其当网络愈大，网络交换器愈多时，每个交换器在Hello Interval期间都要交换BPDU，对于带宽的占用也会愈大。尤其为了缩短备援时间，需缩短Hello Interval，会造成交换器更加频繁的交换BPDU，因而占用网络带宽及交换器CPU的处理能力。

　　为了满足专业监控的需求提供非RSTP的环状以太网络备援解决方案，在此特别介绍益网科技的α-Ring环形网络备援技术，α-Ring的设计可为以太网络交换器提供小于15毫秒(<15ms)的快速备援，并且仅需在网络初始进行通讯端口或备援埠的设定时占用少许带宽，设定完成后即不再进行交换器间的通讯，因此不占用网络带宽作环形网络联机状态的侦测，以下即针对α-Ring的操作原理进行详细介绍：

　　一、α-Ring支持全环形网络拓蹼的连接，各网络交换器可连接成一个大型的环形网络，或形成各个小型的α-Ring子网后，再串连成一个大型的α-Ring网络。

　　二、每个交换器上须预先设定两个埠为α-Ring端口，并且实体连接时也须以此二埠与其它交换器的α-Ring埠相连接。

　　三、如要进行α-Ring子网的连接，则需于边界的交换器再另设两埠为α-Ring Coupling埠，并以这两埠与其它子网的边界交换器相连接。

　　四、当网络架设完成后，α-Ring即会依”流程一”进行可通讯端口及备援埠的设定;而当线路损坏时则会依”流程二”进行备援。

　　由于α-Ring的设定及备援过程完全不须经由复杂的RSTP运算及通讯，除了可节省BPDU的通讯带宽，还可加快备援速度至15毫秒以内，因此可为专业IP监控网络提供环形网络备援的最佳解决方案。

　　益网科技所提供的网络交换器除具备α-Ring功能之外，还具有以下功能可充份支持专业IP监控网络的需求：

　　一、以太网络供电(Power Over Ethernet)，直接由网络交换器透过网络线供应电源给IP网络摄影机，不需额外再加装其它的电源供应器或电源线，节省电源布线成本。与一般企业级网络交换器仅提供每埠7.2W电源不同，益网科技之网络供电交换器完全符合IEEE802.3af或IEEE802.3at标准，可提供高达每埠15.4W或30W的电源，满足各类型IP摄影机的电源需求。

　　二、虚拟局域网(VLAN)功能：虚拟网络功能可将不同监控点的IP摄影机以VLAN的功能区隔开来，或将影像与其它监控相关设备如门禁或交通仪控讯号等作区隔。

　　三、带宽保障(QoS)功能：提供网络第二层到第四层的带宽保障功能，可设定较重要的IP摄影机影像为高优先权，当网络有壅塞情况时保障重要影像的传输。

　　四、支持光纤端口并有多种距离以供选择，可满足大范围监控网络布建需求。

　　五、摄氏零下40度到75度宽温度操作：在恶劣、无空调户外环境仍可保证开机及运作，对于台湾夏天户外常超过摄氏35度高温的炎热环境，益网科技的宽温型网络交换器可提供5年的产品保证。

　　以上主要是针对环形网络拓蹼及快速备援在IP监控的应用的介绍，环形网络在大范围的网络布建有其相对的成本优势，搭配α-Ring的超快速备援能力，能有效建构成本较低且可靠的传输网络，以上的介绍，希望能对于IP监控的网络规划者有所帮助，尤其目前较大型IP监控建设项目多以价格标案的形式来采购，有效降低成本又能维护网络效能及可靠性是非常重要的。