Considerazioni sulla larghezza di banda e sullo storage

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AXIS Design Tool

Uno strumento utile per calcolare la larghezza di banda e lo spazio di archiviazione necessari per il sistema è AXIS Design Tool.

AXIS Design Tool include funzionalità avanzate di gestione dei progetti che consentono di calcolare la larghezza di banda e lo spazio di archiviazione in un sistema grande e complesso.

I requisiti relativi alla larghezza di banda e allo spazio di memorizzazione di rete sono aspetti importanti da prendere in considerazione quando si progetta un sistema di videosorveglianza. Fattori rilevanti sono il numero di telecamere, la risoluzione delle immagini utilizzata, il tipo e il rapporto di compressione, la velocità di trasmissione e la complessità della scena. In questo capitolo vengono fornite alcune linee guida sulla progettazione di un sistema, insieme ad informazioni su soluzioni di memorizzazione e varie configurazioni di sistema.

Calcolo MPEG-4

Velocità di trasmissione in bit / 8(bit in un byte) x 3600 s = KB all’ora / 1000 = MB all’ora
MB all’ora x ore d’uso al giorno / 1000 = GB al giorno
GB al giorno x periodo di memorizzazione richiesto = Spazio di memorizzazione richiesto
Nota: la formula non prende in considerazione la quantità di movimenti, che è un fattore importante e può influenzare la quantità di spazio di memorizzazione richiesto.

Calcolo Motion JPEG

Dimensione immagine x fotogrammi al secondo x 3600 s = KB all’ora / 1000 = MB all’ora
MB all’ora x ore d’uso al giorno / 1000 = GB al giorno
GB al giorno x periodo di memorizzazione richiesto = Spazio di memorizzazione richiesto

NAS e SAN

Se la quantità di dati archiviati e i requisiti di gestione superano i limiti di un'unità DAS (Direct Attached Storage), è possibile utilizzare unità NAS (Network Attached Storage) o SAN (Storage Area Network), che hanno uno spazio di archiviazione, una flessibilità e una recuperabilità superiori.

L'unità NAS è un singolo dispositivo di archiviazione collegato direttamente a una LAN e offre uno spazio di archiviazione condiviso a tutti i client della rete. Questo sistema è semplice da installare, facile da configurare e offre una soluzione di archiviazione economicamente vantaggiosa. Tuttavia, la velocità di ricezione dei dati è piuttosto limitata perché esiste una sola connessione di rete; questo fattore può essere problematico in sistemi ad alte prestazioni.

Archiviazione ridondante

I sistemi SAN creano ridondanza nell'unità di archiviazione. In un sistema di archiviazione, la ridondanza consente di salvare video o altri dati in più posizioni contemporaneamente. In questo modo, è disponibile un backup che consente di recuperare i video qualora una parte del sistema di memorizzazione diventasse illeggibile.

Esistono varie opzioni per dotare un sistema di sorveglianza IP di questo livello di archiviazione aggiuntivo, come i dischi RAID (Redundant Array of Independent Disks), la replica dei dati, i cluster di server e i destinatari video multipli.

RAID

RAID è un metodo che consente di gestire unità disco standard in modo che il sistema operativo le rilevi come un unico disco rigido di grandi dimensioni. Una configurazione RAID distribuisce i dati su più dischi rigidi con una sufficiente ridondanza, in modo da poter ripristinare i dati in caso di problemi su un disco. Esistono diversi livelli di RAID, a partire da una totale assenza di ridondanza fino a una soluzione completamente speculare in cui non esiste l'eventualità di interruzione e perdita di dati in caso di guasto di un disco rigido.

Destinatari video multipli

Un altro metodo comunemente usato per il disaster recovery e l'archiviazione remoto nel video di rete consiste nell'inviare contemporaneamente il video a due server che si trovano in ubicazioni diverse. Questi server, a loro volta, possono essere dotati di sistemi RAID, lavorare in cluster o replicare i dati su altri server in ubicazioni diverse. Questo approccio è particolarmente utile se i sistemi di sorveglianza si trovano in aree pericolose o facilmente accessibili, come trasporti pubblici o stabilimenti di produzione.

Replica dei dati

È una funzione generalmente disponibile in molti sistemi operativi per reti. Consente di configurare file server in una rete per replicare i dati degli uni sugli altri, fornendo un backup in caso di problemi su un server.

 

Cluster di server

Un metodo comune per eseguire il cluster di server consiste nel configurare due server in modo che utilizzino la stessa unità di memorizzazione, ad esempio un sistema RAID. Quando si verifica un problema su un server, l'altro server con identica configurazione assume il controllo. Questi server possono anche condividere lo stesso indirizzo IP, rendendo il “failover” completamente trasparente per gli utenti.

I sistemi SAN sono reti ad alta velocità dedicate per l'archiviazione. In genere sono collegati a uno o più server tramite cavi in fibra ottica. Gli utenti possono accedere alle unità di archiviazione del sistema SAN tramite i server, mentre lo spazio di archiviazione è scalabile fino a centinaia di terabyte. L'archiviazione centralizzata semplifica l'amministrazione e offre un sistema di memorizzazione flessibile e ad alte prestazioni da utilizzare negli ambienti multi-server. La tecnologia con canali in fibra ottica viene comunemente utilizzata per consentire il trasferimento a 4 Gbit/s e l'archiviazione di grandi quantità di dati con un elevato livello di ridondanza.

Memorizzazione basata su server

In base alla CPU (Central Processing Unit) di un server PC, alla scheda di rete e alla RAM (Random Access Memory) interna, un server può gestire un determinato numero di telecamere, fotogrammi al secondo e dimensione di immagini. La maggior parte dei PC può disporre di più dischi (da 2 a 4) e ciascun disco può contenere fino a circa 300 gigabyte (GB). In un’installazione di medie o piccole dimensioni, il PC su cui è installato il software per la gestione video viene utilizzato anche per la registrazione video. In questo caso si parla di unità di memorizzazione collegata al server.

Con il software per la gestione video AXIS Camera Station, ad esempio, è possibile memorizzare le registrazioni di 6-8 telecamere su una singola unità disco rigido. Con più di 12-15 telecamere, si consiglia di utilizzare almeno due unità disco rigido per suddividere il carico. Per 50 o più telecamere, è consigliato l’uso di un secondo server.

Configurazioni di sistema

Sistema di piccole dimensioni (da 1 a 30 telecamere)

In genere, un sistema di piccole dimensioni è costituito da un server su cui è installata un'applicazione di sorveglianza che registra il video su un disco rigido locale. Il video viene visualizzato e gestito dallo stesso server. Sebbene la maggior parte delle operazioni di visualizzazione e gestione venga effettuata sul server, è possibile collegare un client (locale o remoto) per lo stesso scopo.

Sistema di medie dimensioni (da 25 a 100 telecamere)

Un normale sistema di medie dimensioni è costituito da un server al quale sono collegate unità di archiviazione supplementari. In genere, i dispositivi di archiviazione vengono configurati con il sistema RAID per aumentare le prestazioni e l'affidabilità. Il video viene visualizzato e gestito da un client anziché dal server di registrazione.

Sistema centralizzato di grandi dimensioni (da 50 a 1000 o più telecamere)

Un sistema di grandi dimensioni richiede prestazioni e affidabilità elevate per gestire quantità di dati e larghezze di banda notevoli. Dunque, richiede più server con attività dedicate. Un server principale controlla il sistema e decide il tipo di video memorizzato e il server di archiviazione da utilizzare. Essendo disponibili server di archiviazione dedicati, è possibile bilanciare i carichi di lavoro. Con una tale configurazione, è anche possibile espandere il sistema aggiungendo server di archiviazione secondo necessità ed eseguire la manutenzione senza fermare l'intero sistema.

Sistema distribuito di grandi dimensioni (da 25 a 1000 o più telecamere)

Se occorre sorvegliare più luoghi con una gestione centralizzata, è possibile utilizzare sistemi di registrazione distribuiti. In ogni ubicazione, la registrazione e la memorizzazione del video sono eseguite da telecamere locali. L'unità di controllo principale può visualizzare e gestire le registrazioni di ciascuna ubicazione.

Telecamera Risoluzione Velocità di trasmis-
sione in bit (kbit/s)
Fotogrammi al secondo MB/ora Ore d’uso GB / giorno
No. 1 CIF 110 5 49.5 8 0.4
No. 2 CIF 250 15 112.5 8 0.9
No. 3 4CIF 600 15 270 12 3.2
Totale per le 3 telecamere e periodo di memorizzazione di 30 giorni = 135 GB

 

Le cifre precedenti prevedono una quantità elevata di movimenti in una scena. Considerando una quantità di movimenti più limitata in una scena, le cifre possono essere ridotte del 20%. La quantità di movimenti in una scena può avere un grande impatto sull

Tele- camera

Risoluzione

Velocità di trasmissione in bit (kbit/s)

Fotogrammi al secondo

MB/ora

Ore d’uso

GB / giorno

No. 1

CIF

170

5

76.5

8

0.6

No. 2

CIF

400

15

180

8

1.4

No. 3

4CIF

880

15

396

12

5

Totale per le 3 telecamere e periodo di memorizzazione di 30 giorni = 204 GB

 

Telecamera Risoluzione Velocità di trasmis-
sione in bit (kbit/s)
Fotogrammi al secondo MB/ora Ore d’uso GB / giorno
No. 1 CIF 13 5 234 8 1.9
No. 2 CIF 13 15 702 8 5.6
No. 3 4CIF 40 15 2160 12 26
Totale per le 3 telecamere e periodo di memorizzazione di 30 giorni = 1002 GB

 

Calcolo della larghezza di banda e dello spazio di archiviazione

I prodotti video di rete utilizzano la larghezza di banda e lo spazio di archiviazione in base alla loro configurazione. Come accennato in precedenza, questi valori dipendono da fattori come:

  • Numero di telecamere
  • Tipo di registrazione (continua o attivata da eventi)
  • Ore di registrazione al giorno
  • Fotogrammi al secondo
  • Risoluzione d'immagine
  • Tipo di compressione video: Motion JPEG, MPEG-4, H.264
  • Scenario: complessità dell'immagine (ad esempio, parete grigia o bosco), condizioni di illuminazione e quantità di movimento (ufficio o stazione ferroviaria affollata)
  • Periodo di archiviazione dei dati

Larghezza di banda necessaria

In un sistema di videosorveglianza di piccole dimensioni che prevede l'uso di 8-10 telecamere, è possibile utilizzare un semplice switch di rete a 100 megabit (Mbit) senza dover considerare le limitazioni di larghezza di banda. La maggior parte delle aziende può realizzare un sistema di sorveglianza di queste dimensioni utilizzando la rete esistente.

Se si utilizzano 10 o più telecamere, il carico di rete può essere calcolato con poche regole fondamentali:

  • Una telecamera configurata per trasmettere immagini di alta qualità a velocità in fotogrammi elevate utilizzerà circa 2-3 Mbit/s della larghezza di banda disponibile.
  • Con più di 12-15 telecamere, è bene considerare l'uso di uno switch da un gigabit. Se si utilizza uno switch da un gigabit, sul server che il esegue software di gestione video deve essere installata una scheda di rete di pari capacità.

Le tecnologie che consentono di gestire il consumo della larghezza di banda prevedono l'uso di VLAN su una rete commutata, parametri Quality of Service e registrazioni attivate da eventi.