視頻監控存儲方式及容量計算

許中堂

【摘要】數字視頻監控系統與傳統模擬系統相比具有非常顯著的優勢，但在設計和部署過程中仍然需要精心規劃，才能確保最高的經濟性。在影響監控數字錄像機 （SDVR） 系統價值的多個標準中，存儲方式及容量最為重要，也最經常被誤解。

【關鍵詞】IP化；NVF；SAN；云存儲

Video surveillance storage and capacity calculation

Xu Zhong-tang

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】Digital video surveillance systems have a significant advantage over traditional analog systems， but they still need to be carefully planned in the design and deployment process to ensure the highest level of economics. In a number of standards that affect the value of a digital video recorder （SDVR） system， storage and capacity are the most important and often misunderstood.

【Key words】IP；NVF；SAN；Cloud storage

1. 前言

（1）隨著視頻監控IP化的不斷推進，原有的模擬視頻監控及模數混合組網的視頻監控應用模式正在逐步被純IP化、全高清的網絡視頻監控所取代。前端分布式存儲產品也由DVR、HDVR（混合式DVR）逐步替換成NVR產品。NVF產品的技術成熟度已經非常高，因此，市場競爭環境相當激烈（見圖1）。

圖1

（2）網絡視頻監控存儲方案。

網絡視頻監控存儲架構總體要求存儲介質物理上分散、管理策略上集中，數據邏輯上實現集中，能滿足視頻信息綜合利用的需求；存儲介質物理上分散可以在統一管理的前提下降低維護成本。存儲架構支持前端存儲和中心平臺存儲相結合的方式，支持DVR/DVS、DAS、NAS、IPSAN、FCSAN等多種存儲架構的共存，并支持異構存儲架構的統一管理。

2. 存儲方式

存儲架構支持三處同時實施存儲：平臺中心存儲（集中存儲、分布存儲）、前端存儲、客戶監控中心存儲。主要的存儲方式有三種：前端分布式存儲、后端集中存儲和云存儲。

2.1前端分布式存儲。

采用NVR產品做前端分布式存儲主要有三類應用場景：一類是用戶組網需求為廣域網鏈路環境，鏈路帶寬很低；另外一類是關注于系統組網成本，希望采用低成本建設方案。第三類是整個系統視頻系統監控點位少，組網規模小。可靈活擴展多種類型業務接口，適用于智能樓宇、教育、醫療、金融、電力等場所類監控項目。

2.2后端集中存儲。

隨著IP網絡技術的不斷發展，視頻監控系統開始從小型化的多點系統向大規模的視頻監控系統進化，進而推動視頻監控存儲向集中化的方式演進。相對NVR的分布式存儲而言，后端集中存儲方式更加注重數據的集中保存、數據可靠性與統一管理維護，同時具有較好的容量擴展能力。因此后端集中存儲方式更適合大規模部署。集中存儲主要以SAN/NAS為主要代表，其中SAN因為其高性能、高穩定性而被廣泛采用。SAN從產品形態和協議來區分主要又分為FC SAN和IP SAN。FC SAN產品延時小、可靠性高，但是建設成本也高很多，針對于視頻監控的大容量存儲需求來說并不是非常合適，而IP SAN產品由于其互聯互通性高，管理維護簡單，建設成本相對低廉等優勢為安防視頻監控行業所廣泛采用。

2.3云存儲。

（1）日前安防視頻監控系統正朝著海量、超高清、智能化和融合應用的方向高速發展。這兒年，各行各業安防視頻監控攝像頭的數量不斷增加。一個大學的平安校園建設，攝像機從1000個～3000個不等，一個規模中等城市的平安城市建設，攝像機數量可能超過1萬個。1000路的IOSOF視頻圖像存儲容量已經達到了1個PB（4M碼率，24小時不間斷存儲30天），而1萬路的1080P視頻存儲容量超過了10個PB（4Mi碼率，24小時不間斷存儲30天），安防視頻監控存儲已經進入了存儲P時代。

（2）應需而生的云存儲技術則能夠很好的解決設備性能和存儲空間無法共享及利用、存儲設備統一管理問題。云存儲利用集群化、虛擬化、分布式文件系統等技術對整個系統內的設備資源、帶寬資源、存儲空間資源等進行統一整合、從而為用戶提供大容量、高性能、高可靠的透明存儲服務。

（3）在云端的存儲新未來云存儲，這個炙手可熱的新一代存儲方式，牽動和行業神經。提到先進的存儲技術就不能不講到云存儲。這是一種具有很大誘惑性的存儲技術，云存儲可以實現存儲完全虛擬化，大大簡化應用環節，節省客戶建設成本，同時，提供更強的存儲和共享功能。云狀存儲中所有設備對使用者完全透明，任何地方、任何被授權用戶都可以通過一根接入線與云存儲連接，進行空間與數據訪問。用戶無需關心存儲設備型號、數量、網絡結構、存儲協議、應用接口等，應用簡單透明。云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設備，而是指一個由許許多多個存儲設備和服務器所構成的集合體。使用者使用云存儲并不是使用某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種數據訪問服務。所以嚴格來講，云存儲不是存儲，而是一種服務。可以說，云存儲是安防未來的主流，但目前國內企業真正具備其技術的廠家較少，還有許多完善之處，特別是與大數據的結合應用。

3. 容量計算

在傳統計算環境中，硬盤容量往往僅作為一個數量指標；存儲系統中可保存多少數據？由于需要 24×7 全天候運行的視頻流，所以為了在特定安全環境中提供卓越性能和最高效率，必須為這類系統配備充足的存儲容量，從而使下列三個基本視頻參數滿足要求：

3.1數量——視頻流的數量和持續時間。

3.2質量——視頻流的圖像質量，以幀分辨率（例如，1280×1024 像素）和幀速率 （fps） 表示。

3.3歸檔——視頻流儲存的時間長度。

每個監控點所需的存儲容量可按以下公式計算：

錄像天數×24×60×60×錄像碼率（Mbps）/8=錄像容量（MB）

注意：硬盤實際容量和標稱容量是不一致的，并不同的廠商及批次都不同，一般留有10%的冗余。

考慮硬盤格式化容量損失，硬盤實際容量=說明容量×0.9（格式化損失），一共需要2.6T/0.9≈2.9T。

3.4實例介紹。

假設某監控系統有9個監控點，每個監控點碼率：2Mbps，需要保存15天，則

單個監控點需要的存儲容量：

15×24×60×60×2（Mbps）/8 = 324000MB = 316.4G

系統需要的磁盤容量為：

316.4G×9 = 2848G

經過計算，此系統使用3T的實際存儲容量即可滿足需要

3.5硬盤錄像機硬盤容量計算遵循以下公式：

每小時錄像文件大小×每天錄像時間×硬盤錄像機路數×需要保存的天數

每小時錄像文件大小=碼流大小÷8×3600÷1024 單位：MB/小時 1G = 1024M

常見錄像格式的碼流大小：QCIF：256Kbps CIF：512Kbps DCIF：768Kbps

Half_D1：768Kbps 4CIF：1536Kbps Full_D1：2048Kbps 720P：3096Kbps

1080P：10240Kbps

一般CIF格式一路一小時 225MB，D1格式的一路一小時900MB，720P格式的一路一小時1360MB1080P格式的一路一小時4500MB

4. 結束語

隨著科技的進步，對于視頻業務的組網架構、存儲方式、容量等在發生著變化。伴隨著海量信息的存儲，云存儲一定是最佳選擇。

參考文獻

[1]趙金明大數據時代的高清視頻監控存儲《中國鐵路》， 2013 （4） ：81～82.

[2]任廣杰 ，馮傳濱網絡視頻監控存儲類型解析《電信技術》， 2011 ， 1 （5） ：87～92.

[3]吳賢民解析高清監控的三種存儲方式《萬方數據》， 2016-05-16.

[4]視頻監控存儲技術進化史.