高清监控新发展 数据存储要求更高

  近年来，随着信息网络技术的快速发展，通过中心业务平台进行集中管理和控制、以网络视频服务器和IPCamera为前端的网络化视频监控系统开始得到广泛部署。由于架构合理、扩展灵活、层次清晰，网络视频监控能够给用户带来全新的安防应用体验，从而迅速成为构建新一代视频监控系统的主要形式。

  众所周知，高清作为未来视频监控发展的整体趋势，需要各个环节的配合与支持。对于监控系统中重要的环节存储来说，高清监控的应用对其发展也提出了相应的新需求：首先，高清监控为系统带来了更高的传输带宽负荷、更大的存储容量;其次，“高清监控”往往意味着更高的监控级别，对数据存储的可靠性要求也更高？这些新的发展变化，都对监控存储产品和技术提出了新的要求。

  监控存储的发展趋势

  基于对中国视频监控市场集成商、解决方案提供商以及最终用户各方面的深入研究，专家们认为未来市场将分别在深度和广度上具有以下发展趋势：

  存储在视频监控领域的发展与视频监控本身的发展有着密切的联系。视频监控经历了模拟、数字、网络三个阶段，存储在视频监控领域的应用也经历了模拟、数字、网络这三个阶段。

  模拟视频监控起源于上世纪80年代，图像的采集、传输和显示都基于模拟设备，图像的存储也基于模拟设备，即磁带录像机(VCR)。由于使用的是录像带，一方面存储容量受到很大限制，另一方面图像检索非常烦琐，而且还无法实现远程调用，另外，在保存时间、系统维护等方面也都有着明显的缺陷。

  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)，采用在内置硬盘的方式进行图像存储。这种存储方式在保存时间、图像检索、系统维护以及远程调用方面都有了根本性的变化。但是，由于这一阶段的数字化视频监控系统大多带有明显的本地化特征，规模也相对比较小，所以存储也表现出明显的前端化和单机化特征。

  近年来，随着信息网络技术的快速发展，通过中心业务平台进行集中管理和控制、以网络视频服务器和IPCamera为前端的网络化视频监控系统开始得到广泛部署。由于架构合理、扩展灵活、层次清晰，网络视频监控能够给用户带来全新的安防应用体验，从而迅速成为构建新一代视频监控系统的主要形式。分布式的前端和平台架构、集中化的管理和控制以及灵活便捷的用户访问，使得网络视频监控系统的存储部分也开始走向网络化。网络化存储给视频监控带来了全新的存储架构，一方面，用户在存储的部署上更加灵活，访问也更简单，另一方面，构建需要实现大容量存储的视频监控系统也更为便捷。

  实现高清存储的关键因素

  为了更好地实现高清监控，需要存储技术从容量、性能、应用响应、结构适应等几个方面去做匹配。

  其一，面对高清监控更宽的数据传输带宽和更大的存储容量要求，存储产品需要更大的容量和更高的性能。更为重要的是，在满足这些要求时，存储技术需要与监控应用特别是高清监控应用做更紧密的结合，对此，只有专为特定应用设计的产品和方案才能更好地满足要求。

  其二，高清监控系统多采用高清网络摄像机作为监控点视频采集设备，这类设备自身往往不带长效存储介质，数据存储过程更多的是通过网络传输数据，然后在其他专门的存储设备上实现数据的存储。

  其三，高清监控在带来更高清晰度画质的同时，随之而来的是编码流增大、同样的存储时间但存储数据量增大的压力。这就要求存储设备能够基于高清监控码流的特性，高效、完整地实现视频数据的安全写入。

  最后，高清存储将改变以往监控系统数据以及编码设备本地存储为主的特性，将数据集中到一处或多处实现存储。这样一来，如何在集中的海量数据中对所需的历史视频进行快速检索和获取，也是新的挑战。

  此外，采用高清编码输入的系统，一般是采用高清网络摄像机或球机，系统呈现易于扩展的模块化架构。对于前端的这种特性，也相应要求后端存储方案需具备更强的灵活性，以适应整个系统对扩展性的要求。

  针对高清存储需求的具体解决办法

  对应高清监控数据量变大、存储可靠性要求更高、系统结构更加灵活的特性，高清存储需要解决的问题也就越发明确：在高清监控系统中，存储设备和子系统必须具备有效、完整的记录功能;对所存储的数据要能从介质和系统角度考虑其可靠性和安全性;对系统结构灵活的特性，要能实现存储资源的统一管理和调度，以配置灵活的录像计划，并且能根据需求的变化，随时应对系统录像时间延长、监控前端扩展的要求。

  在攻克这些难题时，我们更多关注的不是存储介质的选择，而是基于现有的在线存储介质磁盘，去设计不同的存储产品，从而多维度去满足不同的高清监控系统对存储的需求：

  为实现大容量存储，可设计多硬盘插槽、兼容大容量硬盘的产品，并通过外部阵列柜的扩展来提供海量的存储空间。

  针对高可靠性存储需求，可在设备级采用RAID保护技术，如RAID5可以支持1块硬盘损坏的冗余特性，RAID6可以支持2块硬盘损坏的冗余特性。设备采用双控制器架构，利用物理硬件的冗余和通讯上的心跳关联等，保障存储服务的可靠性。在系统级，可以采用N+1设备在线冗余模式，以及录像管理服务器双机热备模式。

  在系统架构上，针对监控系统的特点，推荐采用分布式网络存储方案，降低系统传输压力。针对不同规模、不同结构的高清监控系统，还应该采用不同的存储子系统。例如针对旧有系统改造、局部实现高清的系统，可采用混合式DVR来实现高清视频的接入和存储，既保护了原有的模拟标清视频接入，也为系统增加了“高清”亮点。

  监控存储技术核心

  1、DVR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，目前最多可带8盘硬盘。但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，且DVR性能的局限性也影响了图像数据的共享及分析。

  2、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，容易在转发这一环节会出现很大瓶颈，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。

  3、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。

  4、NVR存储。

  在视频监控系统中，NVR是模拟录像机和硬盘录像机的理想升级换代产品，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，不需要更换和存储录像带，无需计算机配合和日常维护，因此，能够实现高分辨率(可达到Full-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。

  监控存储的未来

  在未来的视频监控系统中，这些功能的实现是有充分技术保障的。随着无线通信技术的发展和成熟，另一个具有重要价值的应用领域是移动监控，即前端监控点是移动设备，这更加要求整个监控系统必须是一个全数字、智能化的系统。

  视频监控技术的不断更新换代，对存储技术也提出了更高的要求。网络化、智能化是视频监控系统一个非常重要的方向，要求能提供基于网络的智能化存储、检索和回放。因此构建下一代视频监控系统，其存储部分将不再是单纯的存储单元，而应该是一个联系前端的智能处理和后端智能检索的整合的系统。