高清视频监控趋势下存储系统的发展

       高清监控推动高清存储发展

　　高清监控系统前端设备按照传输方式可以分为两大类，即网络高清和HD-SDI。网络高清中的130万像素以及200万像素的前端已经广泛应用于民用监控场所，在行业中的应用则更加前卫，500万像素的抓拍机已经随处可见。HD-SDI作为广电级的视频采集、传输方式，以其无延迟的巨大优势开始崭露头角，已经在行业中进行推广和应用。在一定的时期内，市场上的高清监控产品还是以网络高清设备为主。网络高清监控设备的优势是：部署简便、易于传输、调试简单。HD-SDI前端设备相比网络高清设备造价高，传输线材昂贵，传输和存储需要先进行编码，后端处理设备对其他前端设备的兼容性差。对比上述两种高清实现模式都有各自的利弊，这也说明高清监控正在以极快的速度发散式发展。

　　高清监控系统正常运行一个重要条件是解决存储空间的问题，高清存储需要占用的存储空间至少是普通4CIF格式的编码方式存储空间的3-5倍，因此就高清监控系统而言，需要更大的磁盘存储空间作为依托。

　　高清存储的现状

　　当前的高清存储大致可以分为集中式存储和分布式存储。集中式存储的方式，管理维护便利、系统总体成本较低，但是存在一次性投入过大、带宽要求高等诸多问题。分布式存储的方式则可能有不便于统一管理、总体投资较高的问题。集中式监控系统便于管理，分布式存储监控系统方便视频数据的回放和查询，两种方式各有利弊，所以在一些大型的监控系统中，越来越多的方案选择将集中和分布式存储进行统一的部署，这样不仅便于管理，而且有利于数据的回放和查询，同时降低了系统对于带宽的要求。

　　安防系统中常用的存储方式有DAS直连、NAS网络硬盘和IP SAN等架构。DAS以其低廉的成本、简单的配置、成熟的传输方案，结合RAID阵列技术已经广泛应用于小型监控系统。IP SAN采用IP架构的网络传输存储网络，具备很好的扩展性、共享性和信息数据的安全性，是目前大型监控系统中集中存储的最常用实现方式之一。NAS网络附加存储方式凭借价格适中和安装便捷的特性可以轻松实现分布式网络存储，弥补了上述两种存储方案存在的不足，适用于中型的网络监控系统。
 

　　实现高清存储的决定性因素

　　数据传输的高流畅性

　　数据传输的流畅性是保证视频监控系统正常运行的关键性因素，然而流畅性必须要以足够网络带宽为前提，为保证带宽的需求，一些监控系统铺设大量的光纤或者租用光纤进行传输，或者通过微波的方式进行传输等方式方法。上述传输方式在某种意义上来讲是治标不治本，最根本的原因就是数据占用的带宽过大，解决此类问题的最好方法是从最根本的原因找起。

　　一些厂商开始从压缩算法倾注一些人力和物力，在保证同等监控效果的情况下占用带宽更低的产品无疑是客户最好的选择，无形中为客户系统的组成减轻费用压力，同时也为监控系统的安全、稳定运行奠定良好的基础。对于SDI产品传输的流畅性则更多的取决于编码设备的性能。

　　数据存储的安全性

　　针对安全性问题，一些安防厂商和系统运营商提出了分布式存储的解决方案，经过实际环境运行验证，最终结果表明：分布式存储方式有效提升了高清监控系统中数据的安全性。分布式存储方式大致有如下3种实现方法：

　　（1）高清前端类产品已经开始增加SD卡扩展接口或者增加USB接口扩展存储，天地伟业网络前端设备可支持定时抓拍功能，在一定程度上很好的满足一些特殊监控场所的需求，对于监控系统而言则大大降低了带宽的要求。

　　（2）以单独的监控单元为单位组成小型的监控系统进行分布式存储和管理，该方式主要适用于平安城市建设等监控网络组网方式，造价相对较高。

　　（3）嵌入式NVR的诞生将网络监控推向一个高峰，该产品在不久的将来必将成为高清监控甚至网络监控中的主力军。以天地伟业嵌入式NVR为例（见图1），总结起来有如下几个特色：
 

　　嵌入式架构，可以保证设备更稳定的运行，对前端的网络摄像机可以进行统一的管控，可作为一个管理客户端。

　　对于整个监控系统而言可以作为一个节点存储设备或者是网关设备，为了保证足够的存储空间，该设备有2块硬盘和8块硬盘型号可选，很大程度上满足了诸多现场的不同需求。作为网关设备在一些特殊的应用中节省很多的人力和物力，不再需要对网络前端进行频繁的添加。

　　实用的解码功能完全可以满足分布式管理解码观看的需求。针对图1描述的系统组成，嵌入式NVR主要作为显示、存储和网管设备接入整个系统，后端设备添加完嵌入式NVR后即可查看所有连接在该设备上网络前端的视频和录像。对于需要手机观看的使用环境，只需要将嵌入式NVR映射到外网即可以实现对连接到该设备上的网络前端进行控制和管理。将系统进行模块化管理省去了对网络摄像机反复的网络映射工作，一定程度上也提升了系统的稳定性。
 

　　存储技术的发展让全民高清指日可待

　　存储设备高性能的读写速度为高清监控系统的实现提供保障

　　高清前端设备必须要与高清存储设备进行有效的融合，才能使高清前端与存储整体运行效果最大化。由于受限于存储系统的读写性能，一些大型监控系统不得不配备大量的存储设备。以市面常见的存储架构为例，每1T硬盘的I/O平均读写速度最高能达到15-20MB/S，容量为60TB的存储设备整个存储架构的I/O并发读写速度能够达到0.9-1.5GB/S，在磁盘读写性能日新月异的发展态势下，相信上述这个读写速度很快就会被刷新。

　　双网卡、光纤接口等提高传输效率的专项技术不断发展，很大程度上减轻了设备接口对读写速度的限制。伴随存储技术和存储市场的不断发展和进步，以及各领域服务意识的不断增强，一些更人性化、更经济的实现方式必将成为市场上的宠儿。云存储作为一个新型的存储运行模式，可以完全将存储进行虚拟化，简化了存储的应用环节，最重要的特性为用户节省了配备大量存储设备的费用，只需要支付少量的存储服务费用即可享受强大的存储和共享服务，在当前视频监控市场份额不断激增，高清监控迅猛推广的状况下，存储成为了监控系统中的核心，这也使得云存储必将成为存储发展的必然方向。

　　混合式DVR为模数结合的高标混存储模式提供了极佳的解决方案

　　在当前高清监控趋势愈演愈烈的情况下，无形中给已经成型的监控系统带来更多的压力。早期建成的监控系统处在即将被淘汰的边缘，执行者会在高清与标清方案之间不断徘徊。直接增加高清监控点会存在与老系统的兼容性问题，管理的设备也会参差不齐。正是由于上述的问题，混合式硬盘录像机孕育而生，将早期模拟监控与当前流行的网络标清和高清统一整合到一起，可谓是配合的天衣无缝。混合式硬盘录像机被应用以后，高清、标清、模拟前端可以通过同一个平台进行管理、回放、查询等功能，还可以作为节点设备进行小范围内设备的管理、录像、查询等功能。混合式硬盘录像机可以称作是对嵌入式NVR的补充和完善，嵌入式NVR作为一个节点设备实现对网络前端的统一管理、录像、查看等常用功能，混合式硬盘录像机对模拟前端进行了整合，弥补了嵌入式NVR的不足。对于早期建成的监控系统的扩容和改造将起到无可替代的作用。

　　结束语

　　综上所述，在当前网络带宽和存储技术仍需大力发展的情况下，高清监控市场的发展已经是势不可挡，近3年内高清监控市场需求将会以成倍数的速度激增。已经成形系统新增的监控点位将以混合式硬盘录像机为主，进行前端的存储和管理，对于新增的系统前端存储将以嵌入式NVR为主，后端存储将主要以平台型NVR和存储阵列为主。为保证系统更安全、稳定的运行，分布式存储方案将会成为各类高清监控解决方案的必选。即使在不久的将来，存储技术发展到云存储的阶段，模块化的分布式管理仍然会对系统的稳定运行做出重要贡献，分布式存储也会起着至关重要的作用。

(作者单位：天津天地伟业数码科技有限公司)

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