視頻監(jiān)控高速發(fā)展，淺析存儲系統(tǒng)目前三大格局

　　一、前端存儲格局

　　所謂前端存儲，是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機)中內(nèi)置存儲部件，由前端設(shè)備直接完成監(jiān)控圖像的本地錄制和保存。

　　前端存儲具有幾個方面的優(yōu)勢：一是可以通過分布式的存儲部署，來減輕集中存儲帶來的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲帶來的網(wǎng)絡(luò)流量壓力;三是可以避免集中存儲在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時的圖像丟失。

　　對于前端存儲，由于單個前端編碼設(shè)備通常所帶監(jiān)控點路數(shù)不多，存儲時間也不長，所以對存儲容量要求不高，網(wǎng)絡(luò)攝像機一般用CF卡或SD卡，視頻服務(wù)器一般用內(nèi)置硬盤。這與以往單機存儲相比，基本沒有區(qū)別。

　　而與以往單機存儲本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機訪問外，還要能夠通過一個統(tǒng)一的接口提供所有內(nèi)容的集中共享。為此，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過中心業(yè)務(wù)平臺對所有前端存儲進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，并實現(xiàn)存儲空間和存儲內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，用戶既可以直接登錄單個前端設(shè)備進(jìn)行錄像資料的點播回放，也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放

　　二、中心存儲格局

　　在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，部署得更多的是中心存儲。前端設(shè)備采集監(jiān)控點圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到中心業(yè)務(wù)平臺，由中心業(yè)務(wù)平臺將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)錄像單元進(jìn)行集中存儲。

　　在很多大型的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，也可采用多級分布的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網(wǎng)絡(luò)流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統(tǒng)的可靠性。

　　使用中心/分中心存儲，在以下幾個方面具有明顯優(yōu)勢：一是對于用戶而言，檢索和調(diào)用錄像資源更為方便;二是存儲內(nèi)容的完整性更容易保證，不會因為某個前端設(shè)備失竊或損壞而導(dǎo)致重要內(nèi)容的丟失;三是可以合理的進(jìn)行資源調(diào)度，為前端設(shè)備按需分配存儲空間，從而節(jié)約資源;四是有利于制定多樣化的存儲策略，以滿足用戶的個性化需求;五是維護(hù)方便，便于集中檢測和及時排查問題。

　　對于監(jiān)控點路數(shù)比較少、存儲時間要求不長的應(yīng)用場合，中心/分中心存儲可以采用服務(wù)器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進(jìn)行部署，稱為 DAS(直接訪問存儲)，與單機類似。而隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢被廣泛認(rèn)可，現(xiàn)在開始出現(xiàn)越來越多的大型甚至超大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，比如“平安城市”建設(shè)中的社會面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國電信和中國網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運營級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這些監(jiān)控系統(tǒng)都面臨著前端設(shè)備的大規(guī)模接入和大容量集中存儲的需求。以往的單機存儲方式無法滿足這些系統(tǒng)在容量靈活擴展方面的應(yīng)用需求，必須采用更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備和存儲技術(shù)，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

　　SAN(存儲區(qū)域網(wǎng))起源于上世紀(jì)九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術(shù)，服務(wù)器和存儲陣列之間通過光纖通道交換機連接，形成專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲分離，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)、I/O性能高、存儲設(shè)備利用率高等特點，是一種全新的存儲體系結(jié)構(gòu)。

　　與SAN基于專門的光纖通道協(xié)議不同，NAS(網(wǎng)絡(luò)訪問存儲)基于IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)服務(wù)器和存儲陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，以文件級的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　相比之下，NAS設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和管理更簡單，部署成本也相對較低。

　　iSCSI是IETF一種新的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即透過IP網(wǎng)絡(luò)，將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它和NAS一樣透過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的BlockProtocol協(xié)議。由此，iSCSI給用戶帶來的價值在于：第一，iSCSI使SCSI數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò)，通過IP網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)原先的功能，既降低了管理復(fù)雜度又降低了成本;第二，由于用戶應(yīng)用需求的復(fù)雜性，往往會同時部署SAN和NAS兩種存儲網(wǎng)絡(luò)，而iSCSI則可以將兩者融合起來。

　　iSCSI的這些特點非常契合現(xiàn)在的視頻監(jiān)控發(fā)展的現(xiàn)狀和方向，特別是在運營級視頻監(jiān)控領(lǐng)域，存儲的規(guī)模大、投入高，基于目前成熟的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中心/分中心存儲系統(tǒng)的構(gòu)建，iSCSI技術(shù)無疑是一個很好的參考。

　　三、應(yīng)用存儲格局

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)常采用的存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有DAS、NAS、SAN和IP-SAN，常采用的存儲設(shè)備類型有SCSI盤陣、FC和iSCSI設(shè)備。這些設(shè)備技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安裝實施也非常方便。然而這些設(shè)備都具有一個共同的缺點，就是存儲設(shè)備在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中只能起到一個簡單的數(shù)據(jù)存儲功能，無法替代服務(wù)器來運行特定的應(yīng)用軟件，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中仍然需要大量專用服務(wù)器。

　　實際上，隨著芯片技術(shù)的快速發(fā)展，CPU或?qū)Ｓ肁SIC芯片的運算及處理速度成倍提高，而存儲設(shè)備的整體價格卻在不斷降低。在設(shè)備選型及購買時，出于設(shè)備更新?lián)Q代方面的考慮，用戶一般會選擇稍高一級別的存儲設(shè)備。再者，當(dāng)投資充裕時價格差別對用戶影響也比較小。因而在很多的應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶采購的存儲設(shè)備性能往往高出實際業(yè)務(wù)系統(tǒng)真實需求很多，甚至超出好幾倍。

　　在一些中小視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的性能瓶頸經(jīng)常會出現(xiàn)在視頻服務(wù)器而不是存儲設(shè)備端，存儲設(shè)備所能提供的帶寬往往是視頻監(jiān)控實際總帶寬的兩倍或三倍，IOPS也是實際需求的3～5倍。存儲設(shè)備控制器長時間處于半負(fù)荷工作狀態(tài)，大量的高性能資源被浪費。為保障高可用性、高效性、穩(wěn)定性和安全性，存儲設(shè)備的控制器部分一般都是專門設(shè)計的，并采用專用的處理器和緩存，其各項技術(shù)參數(shù)和性能均高于普通PC服務(wù)器。為了有效地利用存儲的富余資源，可在存儲設(shè)備控制器部分內(nèi)嵌特殊功能的應(yīng)用軟件，存儲設(shè)備不僅為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，還能提供一定的軟件應(yīng)用服務(wù)器，這種存儲設(shè)備就稱為應(yīng)用存儲。

　　格局清晰，視頻監(jiān)控將成為電力行業(yè)應(yīng)用重要組成部分

　　建設(shè)無人值班變電站是電網(wǎng)調(diào)度自動化深入發(fā)展的必然趨勢，國家電力通信調(diào)度中心要求現(xiàn)有的35kV、110kV、220kV變電站逐步實現(xiàn)無人值班，新建變電站應(yīng)按無人值班方式設(shè)計。“無人值班”已成為考察電力企業(yè)達(dá)標(biāo)創(chuàng)一流的一個重要指標(biāo)。同時，作為電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)施的中高壓電力線路，也是長期處于無人值守狀態(tài)，需要對其安全性進(jìn)行觀察了解。因此。變電站及電網(wǎng)線路塔桿的安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)在智能電網(wǎng)建設(shè)中將成為重要的組成部分。

　　☉“遙視”技術(shù)將成為四遙系統(tǒng)的有效補充

　　目前，國內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)以遙測、遙信、遙控、遙調(diào)----“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)的無人值守變電站時，由于調(diào)度無法了解現(xiàn)場的環(huán)境情況，無法解決現(xiàn)場防火、防盜、防爆、防漬等問題，很多按“無人值守”建設(shè)的變電站采用了“少人值守”模式運行。隨著計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像、聲音等多媒體信號的數(shù)字化處理以及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)募夹g(shù)己日益成熟，在“四遙”的基礎(chǔ)上增加的第五遙----遙視，較好地解決了上述問題，對于實現(xiàn)變電“無人值守”具有十分重要的意義。

　　☉數(shù)字安防將成為全數(shù)字變電站的重要組成部分

　　數(shù)字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備;在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，根據(jù)IEC通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為 “過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數(shù)字變電站主要由為全數(shù)字和光纖的信號采集系統(tǒng)、數(shù)字化繼電保護(hù)和綜合自動化系統(tǒng)、數(shù)字化安防及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成。

　　☉重大公共集會活動提高了對變電站的監(jiān)視及安全防范

　　針對2008年奧運會保電需求，上海市電力公司規(guī)劃建設(shè)了電力應(yīng)急指揮中心，上海電力應(yīng)急指揮中心主要分為全市應(yīng)急指揮中心、東部應(yīng)急指揮中心、西部應(yīng)急指揮中心，在奧運期間加強了變電站的監(jiān)視及安全防范。2010年廣州亞運會的舉行，通過電力應(yīng)急指揮中心的建設(shè)，提升了變電站安全防范等級，達(dá)到了亞運保電目的。