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2010年是高清爆发元年,2011年则是高清的全面进军年。

应该说,数字高清网络视频监控市场的兴起,不仅刺激了对数字高清网络摄像机的巨大需求,同时也刺激了存储设备市场。相关数据显示,在采用传统的DVR和NVR解决方案时,存储设备占整个视频监控系统的成本大致为15%~30%;而在数字网络高清视频监控系统中,存储设备在整个系统中的造价则将上升到50%~70%。

而随着百万像素数字高清网络视频监控市场的不断拓展,越来越多的最终用户趋向于采用数字和网络视频录像机进行存储和检索监控视频,百万像素摄像机产生的视频数据要比低分辨率的摄像机多得多,构建监控存储解决方案成为一大难题。

安防监控存储的特点分析

视频监控系统的主要特点是图像信息量巨大,要求具有足够的存储空间。与其他类型系统不同,视频监控系统一般具有监控点多(摄像头数量多)、视频数据流大、存储时间长、24小时连续不间断作业等特点。

以目前高清最基本的720P效果为例,正常监控录像需要的硬盘容量大约为4G~8G/路•小时,出于经济性考虑,降低每小时视频录像可压缩到3GB左右容量。以此为例,按一个月保存时间计算,8路监控大约17T(17000G)容量左右。

可想而知,如果需要成百上千路这样的高清监控,如此庞大的视频数据对存储设备的容量,读写性能、可靠性提出了更高要求。

应该说,作为图像数据和报警事件记录的载体,存储的重要性已不言而喻。当前,存储已不仅是一个设备而已,而是已经升华到了一个解决方案平台的地步。大容量的存储系统并不是存储设备的简单堆积,更需要解决存储机制的完备性、存储标准以及在时间(存储数据处理速度)和空间(存储容量)上的可使用性等问题,还有大容量存储系统的可管理性要求。

目前监控存储的主要方式

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DVR存储。90年代末,基于数字信号处理(DSP)的数字化视频监控逐渐开始普及,各类编解码技术在图像处理方面获得了广泛应用,经过处理后的图像也可以以数字码流的方式进行传输,图像的存储也开始进入数字化时期。最典型的应用是数字硬盘录像机(DVR),其采用内置硬盘的方式进行图像存储。

DVR存储是目前最常见的一种存储模式,编解码器设备直接挂接硬盘,最多可直接带8个硬盘。由于编译码设备性能的限制,一般采用硬盘顺序写入的模式,没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大,单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长。随着远程视频监控的不断发展,DVR存储也表现出明显的前端化和单机化的特征。

NVR存储。NVR(NetworkVideoRecorder,网络视频录像机)是近两年中国安防市场上逐渐兴起的一种产品形态,在视频监控系统中,NVR是模拟录像机和硬盘录像机的升级换代产品,是在原来DVR基础上实现的免除窗口操作系统和计算机配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术,拥有先进的数字化录像、存储和重放功能,无需计算机配合和日常维护,因此,能够实现较高分辨率(可达到D1分辨率)、高质量实时监控,并且简单易用。

简单来说,NVR系统将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过NVR设备上的网络接口,以IP包的形式在网络上传输,在DVR的基础上,实现了系统的网络化。NVR是基于大系统、联网设计的,业务可能是“数据中心”化的,而管理是基于控制台的思路,如果需要,这种系统也可以采用网络存储进行备份。

编码器外挂存储设备直连存储。通过编解码器的外部存储接口连接,主要采用SATA、USB、iSCSI和NAS等存储协定扩展。这种方式可以实现编解码器容量的再扩展,适合于中小规模的部署,监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。其中SATA/USB模式采用的直连方式,不能共享并且扩展能力较低。IP网络(iSCSI和NAS)方式下具有更好的扩展能力和共享能力。由于数据的直接写入,减少了服务器中转这一环节,在性能提升的同时也节省了用户的投资,但是这种方式在进行数据的转发和检索时容易在转发这一环节出现很大瓶颈,且目前直写通常采用像NAS等存储方式,由于NAS自身的文件协议等原因,导致在多节点并发写入数据时效率不高。    集中管理存储。服务器连接前端编解码器,通过流媒体协议下载数据,然后存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可以通过SAS、iSCSI、NAS、FC协议连接。集中存储方式适合于大中型平台的部署。集中存储方式中,IP连接模式(iSCSI)和FC连接模式有良好的扩展能力和可管理性,是目前采用较多的方式之一。从实际的部署和效果来讲,FC存储由于强大的性能和数据处理能力,在节点较多的监控环境里较为合适,而IP存储由于性能和扩展性的限制,在中小型应用中能具备更高的性价比。

目前来说,许多厂商都开发了具有联网传输功能的DVR或NVR,以及具有网络存储架构的NAS和SAN软硬件设备。从现实情况来看,NAS采用磁盘阵列和网络架构具有很大的存储容量,而SAN配合监控管理平台能够提供更大的存储空间,具有存储空间易于扩展、寻址灵活、可远距离传输数据、存储设备利用率高等特点,适合大型的集中式网络监控系统。IPSANs是目前视频监控存储市场的一个热点,而DVR在相当长的一段时间内会与其他的存储方式共存。

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近两年来,电信和网通在全国各地建设了很多不同规模的“全球眼”、“宽视界”网络视频监控系统。“全球眼”或“宽视界”系统的终极目标是建设一个类似话音网络和数据服务网络一样的、遍布全国的视频监控系统,为所有用户提供远程的实时视频监控和视频回放功能,并通过服务来收取费用。但由于目前城市内部和城市之间网络条件限制,视频监控系统存储设备规模的限制,“全球眼”或“宽视界”一般只能在一个城市内部来建设。

以平安城市建设为例,其成千上万个摄像头视频录像的联网要求并不是简单的存储设备相加就可以达到的。仍然以上文所提的720P高清摄像头为例,其每小时视频录像可压缩到3GB左右容量,按一个月保存时间要求计算,可以得到这样一个数据:3GB/小时×24小时×30天×1路=2.16T。目前的平安城市大型联网监控摄像头路数少则几百,多可以上万,假设某交通监控系统有500路高清摄像头,那么需要保存30天的监控系统所需的最少存储容量为1PB,而如果全省交通监控系统联网,又如果全国交通监控联网呢?可以想见的是,如此巨大的数据存储量对存储领域来说不得不是一个挑战性的难题。

云计算是近两年来IT界兴起的一大热点,而在云计算概念上延伸和发展起来的云存储概念对存储领域来说具有极大的诱惑性,它通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能,似乎给大型联网视频监控系统带来了曙光。

然而,正如云计算给IT业界人员带来的困扰一般,云存储概念的提出似乎也面临了许多必解的难题,比如数据安全性、数据传输的延时性、存储的便携性等问题。

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数据安全性。从云计算诞生开始,安全性一直是一个备受争议的话题,同样,在云存储方面,安全性通常是首要的商业考虑和技术考虑。视频监控数据的安全性可想而知,如何满足用户对数据安全性的要求恐怕是云存储不得不面对的现实。

数据传输的延时性。远程视频监控避免不了的尴尬之一就是监控录像的延时,特别是发生重大突发事件时,很可能一秒钟的延时便会造成重大的人力财力损失。那么,云存储如何保证在大规模数据请求的情况下提供足够的访问人群呢?

存储的便携性。一些用户在考虑托管存储的时候还要考虑数据的便携性。一般情况下这是有保证的,一些大型服务提供商所提供的解决方案承诺其数据便携性可媲美最好的传统本地存储。有的云存储结合了强大的便携功能,可以将整个数据集传送到你所选择的任何媒介,甚至是专门的存储设备。

目前其仍是安防存储的最常见的模式之一,然而,在数字数字网络视频监控系统大规模进军下,目前集成商们有了更多的选择,NAS、iSCSI、FCSAN等存储方案似乎更受欢迎——NAS方案便于共享存储的信息,iSCSI和FCSAN方案便于扩展存储容量;嵌入式NVR相比而言因成本不具备竞争力,反而被较少采用。随着高清、联网这些词不断冲击着视频监控领域,已有的存储方式似乎并不能解决海量数据存储的难题,云存储的出现,能够给安防行业带来曙光吗?