06 августа 2013
Основы сетевого видеонаблюдения
Краткий курс
Часть 6
Устройства записи и хранения
Устройства записи и хранения – это важнейшие компоненты в IP-видеонаблюдении, так как они используются для: мониторинга, записи, видеоанализа, управления и архивирования видеоинформации.
В сетевом видеонаблюдении, как уже частично упоминалось в первой части курса, возможны следующие способы видеозаписи:
- С помощью сервера видеозаписи.
- С помощью сетевого видеорегистратора (NVR).
- На базе гибридных в/регистраторов, работающих как с аналоговыми в/камерами, так и с IP-в/камерами.
- Организация архива на “борту” сетевой телекамеры с помощью флеш-карты.
- В настоящее время находят применение так называемые “облачные технологии”, все реализовано сторонней организацией (своего рода аутсорсинг) - видеозапись, хранение архива и пр., а Вам предоставлен удаленный доступ к информации без затрат на специализированное оборудование.
Сервер видеозаписи
Поскольку сетевые системы видеонаблюдения существенно разнятся по масштабу от нескольких единиц телекамер до нескольких сотен и даже тысяч, то и в качестве устройства записи можно использовать и стандартный персональный компьютер (ПК), и специализированный сервер. В чем между ними разница:
- Тип процессора. Как правило, производитель общий Intel или AMD. ПК в основном строятся на 2-х ядерных процессорах. Серверы комплектуются уже 4-х ядерными процессорами иногда и не одним.
- Объемом оперативной памяти (ОЗУ), до 4 Гбайт обычно у ПК и больше 4Гбайт у серверов.
- Объемом ПЗУ – постоянно-запоминающего устройства (HDD, RAID-массивы и др.).
- Поскольку данные устройства используются и для мониторинга, то будут отличия по производительности и в видеокартах.
- Несколько вариантов исполнения: системный блок типа “башня”, стоечный вариант.
Кроме аппаратных средств, для работы сервера необходима и операционная система (ОС). Какие операционные системы используются? Теоретически можно использовать любую, но на практике наиболее популярны: Windows и Linux.
Важным элементом так же является структура хранения данных. Видеозаписи могут храниться в виде стандартных файлов: JPEG, MPEG, AVI и т.д. Структура данных как правило это дерево каталогов, в каталогах хранятся файлы с видео от каждой камеры. Но существуют и более сложные базы данных с использованием многочисленных ссылок в другие базы.
Как мы уже отмечали, основные задачи, решаемые сервером это: мониторинг, запись, управление и видеоанализ. Каждая из этих задач использует различные ресурсы компьютера. Мощности центрального процессора ПК/ сервера задействованы в основном при мониторинге и видеоанализе, т.к. необходимо для этих целей декодировать видеопоток, а так же для непосредственного проведения самого видеоанализа. Цена сервера видеонаблюдения с видеоаналитикой существенно возрастает. Для уменьшения общей стоимости системы функции видеоанализа встраивают в сетевые телекамеры. Большинство современных IP-камер имеют встроенный детектор движения, а некоторые – и более сложные возможности анализа видео. При режиме записи - высокой производительности центрального процессора не требуется.
Одной из главных задач систем сетевого видеонаблюдения является запись архива. У компьютерных систем по сравнению со всеми остальными в этой области существуют самые широкие возможности, т.к. используется стандартное оборудование рынка информационных технологий.
Основой большинства современных систем хранения данных является жесткий диск (HDD, они же винчестеры). Рис.1. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается.
Рис. 1
Ёмкость современных жёстких дисков (3,5 дюйма) достигает 4000 Гб (4 терабайт) и близится к 5 Тб. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость HDD,
маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 Гбайт. Жесткие диски отличаются интерфейсом.
Различают несколько стандартов подключение диска к вашему компьютеру, а точнее к материнской плате или отдельному контроллеру. Это стандарт IDE, стандарт SATA-1, SATA-2 и самый новый и перспективный SATA-3.
Стандарт SATA1 – имеет скорость передачи до 150 Мбайт/c
Стандарт SATA2 – имеет скорость передачи до 300 Мбайт/c
Стандарт SATA3 – имеет скорость передачи до 600 Мбайт/c
Примечание: SATA (SerialATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE).
На самом деле скорость диска стандарта SATA1 не превышает 75 Мбайт/c. Его скорость, как правило, ограничивают механические части. Такие как скорость вращения шпинделя (7200 оборотов в минуту для домашних компьютеров), и также количество пластин в диске. Чем их больше, тем больше будут задержки в записи и чтении данных. Поэтому, по сути, неважно какой интерфейс жёсткого диска Вы используете, скорость не превысит 85 Мбайт/c, т.е. интерфейс обеспечивает скорость, а диск нет. И всё таки каждый новый стандарт SATA несёт некий прогресс, и при больших объёмах информации они дадут о себе знать.
Параметр – скорость записи/ чтения диска важен при расчете – какое количество сетевых телекамер и с каким видеопотоком (Мбит/сек.) сможет поддерживать Ваш сервер. Поскольку компьютер работает не только на запись, но и одновременно осуществляет чтение, передачу архива с HDD в сеть цифру в 85 Мбайт/с надо делить на 2 – 2,5 и реальная цифра составит 30 Мбайт/с.
Детальный расчет пропускной способности сети можно посмотреть в предыдущем курсе: http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=38706.
Здесь же можно дать ссылку и на расчет глубины архива сервера: http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=38858.
В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.
На 2011 год было три основных производителя HDD — Seagate, Western Digital и Toshiba ( которая является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых дисков для ноутбуков). В настоящее время, в связи с продвижением на рынок внешних накопителей и развитием технологий типа SSD, количество фирм, предлагающих готовые решения, вновь возросло.
В скором будущем (уже и сейчас) альтернативой HDD будут SSD (solid-statedrive) твердотельный накопитель. Эти диски не шумят, мало греются и мало потребляют энергии. Они поддерживают скорость чтения до 270Мбайт/c и скорость записи до 250-260 Мб/c. Сейчас они очень дороги. Диск емкостью в 256 Гб стоит до 30 тысяч рублей. Но цены по мере развития рынка оборудования памяти будут падать.
Принципиально диски, работающие в системах видеонаблюдения, ничем не отличаются от тех, что стоят в каждом компьютере. Разница лишь в том, что им приходится работать 24 часа в сутки и постоянно вести запись. Многие производители жестких дисков выделяют HDD для систем видеонаблюдения в отдельные линейки, которые отличаются более высокой производительностью и отказоустойчивостью. Среднее время наработки на отказ находится в пределах от 150 000 до 800 000 часов. Немало важная деталь: наибольшая вероятность выхода из строя приходятся на первые 60 суток.
Поскольку потеря данных может обойтись очень дорого, для систем сетевого видеонаблюдения рекомендуется использовать жесткие диски, сконфигурированные в RAID-массивы.
Продолжение рассмотрения устройств записи и хранения в следующей публикации.
Олег Зайцев
Email: Zaytsev@tinko-sb.ru
Продолжение следует
Во 7-й части курса будет продолжение рассмотрения устройств записи и хранения.
Видеорегистратор MDR-16800
