Журнал ТЗ № 4 2013 | Охранное IP-видеонаблюдение: основные вопросы хранения данных
  бюро находок  
  Где искать        
наши издания
наши анонсы






2013
№ 4
статьи



Журнал ТЗ № 4 2013



Раздел: Стоп-кадр
Тема: IP камеры видеонаблюдения
Автор: Алекс СВАНСОН (Alex Swanson), руководитель проектно-конструкторского отдела компании IndigoVision Group plc

Охранное IP-видеонаблюдение: основные вопросы хранения данных

В настоящее время многие пользователи хотят, чтобы видеоизображение СОВН записывалось и архивировалось непрерывно со всех камер на протяжении 90 дней или более. В крупных системах это подразумевает использование хранилищ данных значительного объема. Задача усложняется требованиями пользователей, желающих хранить видео с максимально высоким качеством и максимальной частотой кадров, в частности, в приложениях для органов национальной безопасности и правоохранительных органов, когда отснятый видеоматериал СОВН требуется для доказательных целей. В связи с этим хранилище данных крупной IP-системы охранного видеонаблюдения может представлять собой основную составляющую общей стоимости системы как в отношении первоначальных, так и текущих затрат, поскольку жесткие диски часто нуждаются в замене в течение срока реализации проекта. При наличии потенциально больших объемов данных, которые необходимо хранить, технология сжатия и архитектура решения по хранению данных имеет решающее значение для увеличения временных интервалов записи данных. Кроме того, важным является вопрос безопасности хранимых данных, чтобы отказ в работе отдельного диска и оборудования не привел к потере информации.

Масштаб проблемы
Факторы, влияющие на требования к объему дискового пространства, включают разрешение видео, частоту кадров, количество камер и качество применяемой технологии сжатия. Таким образом, при сравнении систем основной переменной является технология сжатия, поскольку все остальные факторы постоянны. Способ сжатия видео может в значительной степени обуславливать требования к хранению данных. Следующий учебный пример демонстрирует характеристики хранения данных в типовой системе для сравнения оборудования со стандартными показателями сжатия и с самыми передовыми на данное время технологиями.
Количество цифровых данных, полученных одной камерой:
Оптимальное сжатие: 20 гигабайт в сутки
Среднее сжатие: 40 гигабайт в сутки
На первый взгляд разница не кажется существенной, поскольку жесткий диск стоит недорого, а диски на 750 гигабайт можно легко найти в продаже. Однако предположим систему, состоящую из 100 камер, и тогда объем хранения будет равен:
Оптимальное сжатие: 2 терабайта в сутки
Среднее сжатие: 4 терабайта в сутки
Архивирование записей в течение 90 дней:
Оптимальное сжатие: 180 терабайт
Среднее сжатие: 360 терабайт
Разница между средним и оптимальным сжатием составляет 180 терабайт дополнительной памяти, и это только для относительно небольшой системы, состоящей из 100 камер.

Работа сетевого видеорегистратора
В вопросе хранения данных системы охранного видеонаблюдения сильно отличаются от ИТ-систем. Объем данных, поступающих с камер на сетевые видеорегистраторы, велик и непрерывен. Объем данных, исходящих от сетевых видеорегистраторов к пользователям, очень мал и периодичен. Рабочая нагрузка постоянна, т. е. скорость записи данных на диск постоянно высока, а не растет периодически, как в случае типичных ИТ-задач.
Поэтому затраты на обработку записи и чтения потоков видео с диска являются важным фактором при работе сетевых видеорегистраторов в целом. Объем таких накладных расходов в зависимости от производителей программного обеспечения для сетевых видеорегистраторов может значительно меняться. Лучшее серверное программное обеспечение сетевых видеорегистраторов на рынке имеет такую низкую загрузку ЦП, что потоки 200 камер могут записываться даже на самых маломощных серверах.
Таким образом, в большой системе с требованием 90-дневной записи данных, ограничением на сервере является объем хранимых им данных, а не возможности обработки.

Отступление: виртуальные серверы
Виртуализация является проверенной технологией создания программного обеспечения, которая быстро меняет ИТ-среду.
Современное мощное аппаратное обеспечение ПК первоначально было предназначено для работы только с одной операционной системой, которая в один момент времени могла выполнять лишь одну задачу. Виртуализация ломает эти преграды, позволяя запускать несколько операционных систем и несколько приложений на одном компьютере в одно и то же время, увеличивая гибкость и эффективность использования оборудования.
По сути, виртуализация трансформирует аппаратное обеспечение в программное. Программное обеспечение, такое как VMware, преобразует или «виртуализует» аппаратные ресурсы ПК, включая процессор, оперативную память, жесткий диск и сетевой контроллер, для создания полнофункциональной виртуальной машины, которая может запускать собственную операционную систему и приложения так же, как «настоящий» компьютер.
Множественные виртуальные машины используют одни и те же аппаратные ресурсы, не мешая работе друг друга, так что несколько операционных систем и приложений могут безопасно функционировать одновременно на одном компьютере.
Специальные автономные сетевые видеорегистраторы могут обеспечить более высокий уровень надежности и резервирования по сравнению с серверными сетевыми видеорегистраторами.

Архитектура систем хранения данных
Архитектуру хранения для систем охранного видеонаблюдения обычно подразделяют на централизованную либо распределенную.

Централизованная архитектура хранения данных
Типичным примером такой системы является казино, где в одном здании расположено большое количество камер. Сетевые видеорегистраторы находятся в одной центральной серверной с центральным коммутатором сети. В этой ситуации все видеопотоки можно записывать на одном сервере, однако почти наверняка ограничением в данном случае будет объем хранимых им данных, а не его мощность. Используя вышеупомянутый пример работы системы, включающей более 100 камер, одним из вариантов будет использование 10 серверов-видеорегистраторов, каждый из которых будет снабжен дисковым массивом на 18 терабайт, при условии что система имеет оптимальную технологию сжатия. По-прежнему требуется большое количество аппаратных средств, но из-за того, что загрузка ЦП низкая, можно развернуть виртуальные серверы. Ведущие поставщики видеорегистраторов могут обеспечить работу своего программного обеспечения в таких приложениях, как VMware, позволяя настроить работу 10 виртуальных серверов на одном физическом сервере, что значительно уменьшает затраты на оборудование. На самом деле, обычное казино использует от 500 до 1000 камер, поэтому такой подход играет важную роль в снижении расходов.

Распределенная архитектура хранения данных
Типичным примером такой системы является железнодорожная сеть, которая может включать 200 камер, расположенных на 25 станциях, в среднем – по 8 камер на станцию, с несколькими станциями, на которых установлено лишь по четыре камеры. В этой ситуации необходима небольшая и гибкая архитектура хранения данных, которая может использовать нужный объем хранения для нужного количества камер.
Для этого примера предположим, что для хранения записи за 90 дней на 1 камеру необходимо 500 гигабайт. На каждой станции можно использовать сетевые видеорегистраторы объемом хранения 2 Тб, один сетевой видеорегистратор – на каждые четыре камеры. На меньших станциях можно использовать один сетевой видеорегистратор для большего количества камер – 5, в общей сложности 50 сетевых видеорегистраторов на все 200 камер. Это позволит значительно снизить требования к пропускной способности сети. Гибкость виртуальной матрицы, созданной IP-видеосистемой, означает, что любой пользователь с правами доступа может просматривать и анализировать записанное видео с любого видеорегистратора независимо от его расположения в сети. Если бы в вышеописанном примере использовались серверы на базе ПК, то потребовалось бы 50 отдельных серверов, каждый со своим жестким диском для хранения данных, что вылилось бы в значительные затраты. В качестве альтернативы можно использовать специальные автономные сетевые видеорегистраторы, которые оснащены аппаратными средствами обработки и хранения данных в одном компактном устройстве. Это значительно дешевле ПК-сервера или аналогичных носителей.
Для того чтобы соответствовать требованиям различных областей применения, поставщик должен иметь возможность обеспечить гибкие и масштабируемые решения для видеозаписи, которые при необходимости могут использовать как конфигурации ПК серверов, так и специализированные автономные сетевые видеорегистраторы.

Обеспечение безопасности хранения данных
С таким большим объемом записываемых ценных данных важно рассмотреть вопросы безопасности и надежности сетевых видеорегистраторов. Большинство серверов сетевых видеорегистраторов на базе ПК используют массивы дисков RAID. Избыточный массив независимых дисков (RAID) – общее обозначение компьютерных схем хранения данных, которые разделяют и/или дублируют данные на нескольких жестких дисках. Существуют различные уровни RAID, обеспечивающие различные уровни защиты. В конфигурации RAID 5, например, данные распределяются на 3 отдельных дисках. При выходе из строя одного из дисков данные не теряются, а компьютер может продолжать работу без остановки.
Для безопасности сетевых видеорегистраторов можно использовать уровень дополнительного специализированного аппаратного обеспечения сетевого видеорегистратора. Эти автономные надежные аппаратные блоки могут иметь резервные источники питания и сетевые соединения, RAID-конфигурации и диски с возможностью горячей замены.
IP-видеосистемы, применяющие автономные сетевые видеорегистраторы, также должны иметь гибкую стратегию резервного копирования своих данных.
Например, если системное программное обеспечение обнаруживает сбой в работе видеорегистратора, то запись может автоматически переключаться на резервный видеорегистратор или распределяться по другим сетевым видеорегистраторам системы. Подобно RAID-конфигурациям персональных компьютеров сетевые видеорегистраторы могут дублироваться, когда одно и то же видео записывается на два сетевых видеорегистратора одновременно, обеспечивая высочайший уровень безопасности.
IP-видеосистемы на основе H.264 позволяют уменьшить необходимый для хранения данных объем на 25–50% по сравнению с системами на основе MPEG-4.

DVR или NVR?
До сих пор мы обсуждали вопросы хранения данных в IP-видеосистемах и сетевых видеорегистраторах. А как быть с традиционными аналоговыми системами охранного видеонаблюдения, которые используют цифровые видеорегистраторы (DVR)?
Во-первых, важно определить различия цифровых и сетевых видеорегистраторов, так как и те и другие часто называются «цифровыми». DVR сжимает в цифровом формате аналоговый видеосигнал и хранит данные на жестком диске, термин «цифровой» относится к технологии сжатия и хранения, но не к передаваемому видеоизображению.
Поэтому DVR размещаются вблизи источника аналогового видеосигнала и в реальности используются только в централизованных архитектурах. В отличие от этого сетевые видеорегистраторы (NVR) сохраняют цифровые изображения непосредственно из IP-сети и данные регистраторы могут находиться в любой точке сети.
Поэтому типичным для DVR будет расположение в центре, недалеко от аналоговой матрицы и оборудования аппаратной. По мере увеличения размеров системы и количества дней записи не остается ничего иного, кроме как продолжать добавлять новые DVR. Это само по себе не проблема, кроме величины накладных расходов, связанных с добавлением новых устройств. Высококачественные DVR, как правило, имеют возможность записи с 16 камер на один диск объемом 2 терабайта. Рассматривая наш пример с казино и предполагая наличие самой лучшей технологии сжатия, это решение даст лишь немногим более 6 дней записи для всех 16 камер или 90 дней работы всего одной камеры. Очевидно, что технология DVR слишком затратна для областей с большим объемом цифровой записи.

Уменьшение объема видео
Существует ряд стандартов сжатия, применяемых в настоящее время в IP-видеосистемах. H.264 является новейшим официальным стандартом сжатия видео, который базируется на весьма успешных видеостандартах MPEG-2 и MPEG-4 и обеспечивает улучшение как качества, так и сжатия видео. Его наиболее значительные преимущества для IP-видеосистем заключаются в возможности обеспечивать получение цифрового видео такого же высокого качества, с малыми задержками при передаче при снижении на 25–50% требований к пропускной способности и, следовательно, к объему хранения данных. При выборе системы на основе H.264 можно получить бóльшую экономию на массивах хранения данных. Хотя H.264 и более эффективен по сравнению с MPEG-4, поставщики все еще по-разному реализуют этот стандарт и, следовательно, разнятся требования к необходимому объему хранилищ.
Нет смысла записывать видео с камеры с максимальной частотой кадров, если в кадре ничего не происходит. С помощью приложений для изменения частоты кадров при обнаружении активности (ACF) объем видео и, следовательно, хранилищ можно значительно снизить. Если в кадре ничего не меняется, видео передается в потоковом режиме при минимальной частоте кадров. При мгновенном обнаружении движения видео сразу передается с максимальной частотой кадров. Аналогично аналитические механизмы, такие как виртуальное ограждение, могут обнаружить объект, который пересекает линию, и выдать сигнал тревоги. По этому сигналу можно начать запись или увеличить частоту кадров данной конкретной камеры.

Выводы
Требования к записи изображений в течение 90+ дней будет оказывать существенное влияние на требования к объемам хранения данных проекта и, следовательно, на стоимость. В случае крупных систем решения с использованием аналоговых сигналов/DVR демонстрируют отсутствие эксплуатационной гибкости и требуют значительных затрат, а это означает, что IP-видео является единственным прогрессивным решением. Поэтому важно, чтобы конечный пользователь выбирал те IP-решения, которые используют самые передовые технологии сжатия, а также гибкие и распределенные архитектуры на базе NVR, чтобы минимизировать дополнительные расходы, связанные с затратами на хранение данных.


Ниже представлен обзор представленных на российском рынке сетевых видеорегистраторов для крупных распределенных объектов.



G-Scope/1044 (GEUTEBRUCK)
Компактный сетевой видеорегистратор (NVR) предназначен для установки в условиях дефицита места, сочетает в себе высокую производительность системы с повышенной температурной стойкостью.
Некоторые приложения предъявляют высокие требования к надежности систем видеонаблюдения, но при этом для размещения необходимого оборудования место ограничено. Именно для таких условий были разработаны компактные устройства серии G-Scope/1000 компании GEUTEBRUCK.
Компактный сетевой видеорегистратор (NVR) обеспечивает высокую производительность системы в сочетании с повышенной температурной стабильностью. Модели серии имеют высоту только 2 U, ширину 300 мм, глубину 250 мм и предназначены для установки в банкоматах и других пространственно ограниченных условиях монтажа.



Сетевой видеорегистратор MAXPRO NVR SE (Honeywell)
Данный видеорегистратор поставляется в вариантах на 16 или 32 канала с предустановленной ОС Windows 7 Embedded и ПО MAXPRO NVR v.2.5. Благодаря поддержке стандартов ONVIF (profile S), PSIA и протокола RTSP к нему можно подключать множество IP-камер от различных производителей. Например, модель HNMSE32BP24TX имеет процессор Intel® Core™ i7-2600, 3,4 ГГц. Подключение до 32 IP-камер. Запись в Full HD 1920 x 1080 (640 к/с). Объем хранилища – от 1 до 24Тб. Общий видеопоток до 240 Мб/с (120 – входящий, 120 – исходящий). Одновременное подключение до 10 клиентов (9 – удаленных, 1 – локальный).
Поддержка объективов с углом обзора 360º. Опциональное подлючение контроллера RAID5. Встроенные интерфейсы HDMI и DVI-I/VGA для работы с двумя мониторами; MAXPRO NVR SE обеспечивает создание комплексных систем безопасности на базе таких программных решений Honeywell, как WIN-PAK SE/PE, WINMAG, Pro-Watch, а также системы MAXPRO VMS для создания ситуационных центров.



Сетевой видеорегистратор NVR-AS 4000 (IndigoVision)
Видеорегистраторы новой линейки IndigoVision позволяют создавать мощную интегрированную систему для записи и воспроизведения видео и аудио от IP-камер и видеокодеров. Устройства могут размещаться в любой точке вычислительной сети и работать без необходимости контроля со стороны внешнего управляющего программного обеспечения или центрального сервера. Это позволяет создавать по-настоящему масштабируемые и надежные системы.
Удаленное управление и настройка видеорегистратора осуществляются с использованием интуитивно понятного конфигурационного интерфейса, являющегося частью системы управления безопасностью IndigoVision – Security Management Solution, SMS4.
Запись и воспроизведение видео- и аудиопотоков в формате MPEG-4 и H.264. Запись одновременно до 200 потоков с полной частотой кадров и одновременное воспроизведение до 25 потоков.
Максимальный поток на запись 400 Мбит/с. Поддержка камер сторонних производителей, совместимость с ONVIF. Надежное хранение в массивах RAID. Резервирование сетевых подключений и источников питания регистратора. Мощный распределенный механизм управления тревогами. Защита записи цифровыми водяными знаками.



Сервер IPS 2400 (Dalmeier)
Является высокопроизводительным устройством, способным выполнять обработку данных, получаемых максимум с 24 видеоканалов формата HD, и имеющим встроенную систему хранения архива.
Благодаря установленному специализированному ПО SMAVIA Recording Server он оптимально подходит для всех систем, в которых требуются высокая скорость регистрации, увеличенная емкость видеоархива и низкое потребление электроэнергии при одновременном обеспечении максимальной безопасности.
Большая глубина и высокая надежность архива благодаря встроенной системе хранения данных на 8 жестких дисков и системе резервирования данных RAID. Максимальная емкость ЗУ: 32 Тб (без массива RAID). Высокая скорость регистрации благодаря согласованной работе компонентов. Функция простой замены жестких дисков (режим «горячей» замены).



Endura – СТН (Pelco by Schneider Electric)
Endura – СТН предназначена для критически важных объектов. Эта система функциональна и не имеет ограничений по размеру и масштабируемости. В системе Endura используется множество технологий, не имеющих аналогов. Основной компонент системы – это NSM5200 – сетевое хранилище системы Endura, емкость – от 06 до 36 Тбайт, RAID6, ОС Linux, резервирование блоков питания и вентиляторов, может работать автономно или в Storage Pool. Endura Storage Pool – это объединение до 20 приборов NSM5200 в единый виртуальный видеорегистратор, в котором потоки от разных камер автоматически перераспределяются на разные устройства записи в зависимости от загруженности каналов данных и самих устройств записи. В системе может быть неограниченное количество Storage Pool. В системе EnduraStor используется запатентованная технология оптимизации хранения видеоданных, которая «прореживает» записанные видеоданные до 2 кадров в секунду по прошествии определенного времени.



DIVAR IP 7000 (Bosch)
DIVAR IP 7000 – это надежное, простое в установке решение для создания комплексных сетевых систем видеонаблюдения. Устройство создано на базе 2-юнитового сервера стоечного исполнения, оснащено дублированными источниками питания, 8 дисками SATAII, собранными в RAID5 с возможностью горячей замены. Объем хранения – 16 Тб. DIVAR IP обеспечивает совокупный битрейт на запись 200 Mbit/s
Устройство поставляется вместе с предустановленным ПО BVMS. Это ПО обеспечивает полнофункциональную систему видеонаблюдения профессионального уровня с развитой системой тревожной сигнализации, разграничением доступа операторов, поддержкой графических планов, язык сценариев и т. п. Предустановленная конфигурация включает в себя следующие лицензии на подключение: 32 камеры (расширение до 128), 5 рабочих станций (расширение до 10), 1 ССTV-клавиатура (расширение до 10), 5 лицензий на быстрый поиск в архиве (расширение до 10), 1 мобильный клиент (расширение до 2). Всё системное программное обеспечение предварительно установлено, активировано и готово к использованию. Система работает под управлением ОС MS Windows Server 2008 R2.
Система, построенная на основе DIVAR IP 7000, расширяется посредством iSCSI массивов Divar IP 6000, а также может использоваться в составе системы BVMS enterprise уровня.




Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru

Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них.
Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!
Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 0  (голосов: 0)
Ваша оценка:

назад
|

Axis представляет сетевой радар для точного обнаружения вторжений в контролируемых зонах
Компания Axis дополняет свой обширный портфель продукции сетевыми радарами. Радарные датчики вторжения не реагируют на многие распространенные сигналы, которые приводят к ложным срабатываниям, и легко устанавливаются и интегрируются в существующие системы.



Новинка от компании IDIS: 5Мп IP-видеокамера DC-T3533HRX
Тенденции развития индустрии IP-видеонаблюдения демонстрируют погоню производителей за увеличением разрешающей способности видеокамер. При этом часто оказывается так, что озвучиваемые цифры в 4, 9, 12 и даже 20 мегапикселей оказываются несопоставимыми с физическими размерами сенсоров, используемых в этих камерах. Поэтому подобные разрешения реализуются лишь на уровне соответствующих цифр в настройках камеры и не приводят к какому-либо улучшению изображения.



IBM меняет представление о передаче и хранении видео. Впервые на All-over-IP 2017!
Сравните ваш взгляд на интеллектуальное видеонаблюдение с мнением руководителей корпорации IBM на 10-м форуме All-over-IP 2017.



Реклама
Подписка на новости
Имя
E-mail
Анти-спам код
Copyright © 2008 —2017 «Технологии защиты».