活化IP監控網路細胞

作 者： 張淂福

IP監控網路的設定，是工程商們執業過程中，常感力不從心之處，而網路環境節點的佈建，又更是複雜的領域，畢竟，網路架構的多元，常令工程商深感困惑，究竟怎麼樣的環境，該採用怎麼樣的網路節點架構呢？本文將提供讀者不同的網路型態，分析適用的監控環境，以提升IP監控的工程品質。

常見的網路儲存設備類型

目前，工程上常見的網路儲存設備，依據組織方式和在不同網路節點下的解決方案，大致上可以分為數位錄影主機（DVR）、直連式儲存裝置（DAS）與網路連接儲存裝置（NAS）三種：

數位錄影主機（DVR）
單機式數位錄影主機（DVR）是運作高品質數位影像監控系統中最簡單、最經濟的方式。它們體積輕巧，而且只需再加上攝影機就可正常運作。

對於不需要或沒有資源來管理較複雜的網路監控系統來說，DVR是最適合的解決方案。DVR系統通常運作使用相當方便，所以現場的操作人員即可輕鬆檢視錄影儲存的影片、進行例行維護和資料管理工作，該款設備在網路安裝上，是節點限制最低的設備。

直連式儲存裝置（DAS）
DAS是把儲存裝置直接連結至DVR或NDVR。DAS可以內部附接（磁碟機內建在DVR），或是透過多種外接式陣列儲存（RAID）互連，透過SCSI、USB或eSATA介面卡進行外部連接。

此類設備成本較高，加上RAID體積大又笨重。然而，外接式DAS能提高儲存容量和擴充能力，卻不是DVR所能比擬。

同時，外接式DAS機殼可以提供的磁碟機槽位數，比內建式硬碟槽的DVR多更多，如果需要更多磁碟機，外接式DAS機殼可以用串鏈方式，提高可用的儲存容量，而且這種儲存方式，對於網路設置節點，可以方便使用者透過網路TCP／IP架構進行影像錄影存取。

網路連接儲存裝置（NAS）
NAS類似小型的網路伺服器，協助檔案透過TCP／IP在網路加以儲存，並運用NFS或CIFS檔案層級通訊協定。NAS佈署和維護採用IP和Ethernet通訊協定時，只需少數IT人員就可管理NAS。

和外接式DAS的機箱一樣，NAS中包含多個磁碟機槽，使用者能選擇最佳的RAID光碟機組態，在效能、容量和故障容忍度之間維持相當的平衡。一旦容量不夠， NAS能輕鬆新增外接式儲存裝置模組，這種設備在網路節點的佈置，屬於較能靈活運用的一種。

工程商或許會納悶，到底在網路上，除了DVR是很直觀的網路節點設備外，其它如DAS、NAS甚至是SAN這些網路儲存裝置，應該怎麼佈建，才能發揮設備最大的效益呢？

在決定錄影儲存設備放置節點前，儲存設備所在的網路環境，也是工程商須認識與了解的一環，而網路架構拓樸的訂定，又是業界經常討論的一部分。

網路節點大觀園

網路拓樸可以定義網路架構，拓樸包含兩層含義：一為實體拓樸，就是纜線（媒體）的實際佈置情形，另一個就是邏輯拓樸，主要用來定義主機如何存取媒體資料的方法。

一般所用的實體拓樸是匯流排、環狀、星狀、延伸式星狀、階層式與網狀等。這些網路架構通常都會存在於影像監控網路環境中，因此工程商有必要了解不同的網路節點架構。這些基礎的先備知識，將用來判斷與決定錄影設備在網路環境的位置安排，一般常見的拓樸架構如下：

星狀架構
星狀架構的網路集線器（Hub）會將網路各個節點（設備）連結起來，以轉接網路訊號。Hub的類型眾多，埠數上以4、8、12、16及24個埠較多。所謂埠（Port）即為訊號進入或發出點，類似監控網路協定層中，所定義的影像及控制資料存取點（Access Point）。

目前的技術已進步到能提供150Ｍbps以上的交換式集線器（Switching Hub）。透過這種Hub可以順利完成一個星狀拓樸架構，而錄影儲存設備也可以輕而易舉的放置在任何節點上。

有另外一種延伸式星狀拓樸，主要用來連結各個不同小星狀拓樸的交換集線器／交換器。使用者可以延伸監控網路的長度和大小，也可以擴充網路錄影儲存設備的放置節點。

延伸式星狀拓樸是重複性的星狀拓樸結構，每一個連結到中央節點的節點也同時是另一個星狀結構的中心。就實際觀點而言，延伸式星狀拓樸是核心星狀拓樸的一種，每一個核心拓樸的末端節點，都是本身星狀拓樸結構的中心。

這種結構的優點是，縮短佈線，並限制需與任何一個中央節點相連的設備數目，一方面節省線材的佈建成本，另一方面，設備的有限連結，將提升網路環境的工作效率。

環狀架構
環狀網路架構有延伸的部份，即是雙環狀拓樸，在監控網路觀點上，雙環狀拓樸是由兩個同心環組成，各環只連結到其相鄰的環鄰接點，兩個環並未連接在一起。實際看起來雙環狀拓樸與單環狀拓樸相同，只不過雙環狀有第二個重複的環，用來連接相同的設備。

換句話說，為了提供監控與網路儲存的可靠性與彈性，每一個網路的設備也都是兩個獨立環狀拓樸的一部份，這種備用機制，也是另一種網路環境的應用。

匯流排架構
這種拓樸的主要設備允許主機加入或搭上單一的共享媒體。主要好處就是，所有主機彼此相連，因此能夠直接通訊聯繫；而缺點則是，匯流排拓樸可以讓所有網路監控設備，都可以看見錄影儲存設備的訊號，能將所有影像資訊傳送到所有的監控主機上。階層式拓樸的架構，類似延伸式星狀拓樸的製成方法，該系統不將集線器／交換器連結在一起，而是連結到控制拓樸資料流量的電腦上。

樹狀拓樸與延伸式星狀拓樸類似，最主要的差別在於它不使用一個中央節點，而是使用幹線節點，將分枝連接到其他節點。

樹狀拓樸有兩種：二進位樹狀結構（各節點分成兩個鏈結）；及主幹樹狀結構（主幹網路幹線有分枝節點，鏈結掛在分枝上，再分佈出去）。

網狀架構
網狀拓樸是用在絕對不允許有通訊中斷的情形，道路監控的控制系統，即是很實際的例子。使用者可以看到各監控主機各自與其他所有主機連接的狀況。這可以反映出網際網路的設計、網際網路有多條路徑連到任何一個位置上。

這種拓樸結構可讓影像資訊沿多條通道流動，貫穿整個網路，方便資訊的存取。然而只要超過少數幾個攝影機或監控工作站及DVR節點後，鏈結的媒體量，常常會超過網路的乘載量。

不規則狀架構
不規則狀拓樸也較少見於監控系統的錄影設備節點架構，原因在不規則狀網路拓樸中，鏈結與節點之間沒有明顯的佈線模式，每一條線路都可以從四面八方的節點拉出。這種佈線結構通常都是網路環境較單純，早期建構的階段，或是網路架構規劃不甚完善時期。

蜂巢式架構
該結構的拓樸架構可以看成是「節點的研究」。實際上，拓樸網路架構是由節點（點）及鏈路（線）所組成，這兩者之間經常有相輔相成的固定組合模式。從監控觀點而言，工程商可以了解錄影設備在網路上運作的可行拓樸架構。然後再從實體網路，評估如何佈建錄影與監控設備的線路。

工程商須從實際運用邏輯拓樸來學習影像或控制資訊流通過網路的方式，藉此來判斷可能發生網路流量碰撞的區域。

很多時候，一個監控網路很可能會使用一種實體拓樸，但實際上，卻可能完全不符合拓樸架構的邏輯，這都需要相當的實務經驗，工程商才能適時地因地制宜，採用最理想的網路架構。

資料來源:自動化雜誌