Speichertechnik in der Videoüberwachung
Storage-Konzepte für die Bilderflut
Die digitale Videoaufzeichnung boomt: Bei Industrieprozessen oder im Straßenverkehr kommen zunehmend videogestützte Überwachungssysteme zum Einsatz. Dies erhöht auch die Nachfrage nach Festplatten-Speicherlösungen mit hoher Kapazität.
Vor allem bei industriellen Prozessen setzen Unternehmen verstärkt auf Videoüberwachungssysteme: Diese lösen beispielsweise die Beobachtung durch den Menschen ab, die in manchen Bereichen durchaus fehlerbehaftet sein kann. Auch im Straßenverkehr nutzen Behörden zunehmend solche Lösungen, etwa um Hilfsdienste bei Rettungsmaßnahmen zu unterstützen.
Der Markt für Videoüberwachungssysteme wächst also - und zwar schnell: inklusive des Bereichs "Video Surveillance as a Service" (VSaaS) jährlich durchschnittlich um 19 Prozent, wie der Marktforscher Transparency Market Research prognostiziert. Dadurch nimmt auch der Bedarf an digitalen Speichermedien zu. Vor allem die verstärkte Nutzung IP-basierender Systeme und die damit verbundene Aufzeichnung hochauflösender Videos forciert diese Entwicklung. Transparency Market Research geht in dem entsprechenden Marktsegment von einem jährlichen Wachstum um etwa 24 Prozent aus.
Da auch die Historie von Aufzeichnungen - unter anderem aufgrund gesetzgeberischer Anforderungen - an Bedeutung gewinnt, verlängert sich auch der Speicherzeitraum für Videodaten zunehmend. In Kombination mit dem wachsenden Storage-Bedarf für hochauflösende Aufnahmen gerät die Speicherung der umfangreichen Mengen von Videomaterial damit zunehmend zu einer Herausforderung. Ähnlich wie allgemeine Unternehmensdaten in die Cloud migrieren, kommt auch VSaaS zunehmend als Alternative zur lokalen Speicherung in Betracht - also das Management und die Archivierung von IP-Videomaterial in Cloud-basierenden Speichersystemen. Als Storage-Lösungen bei Videoüberwachungssystemen kommen heute hauptsächlich analoge Videorekorder (AVRs), digitale Videorekorder (DVRs), Netzwerk-Videorekorder (NVRs) und IP-basierende Storage Area Networks (SANs) zum Einsatz (Bild 1).
Welche Speichertechnik?
Die Festplatte (HDD) bildet den zentralen Datenspeicher für digitale Videoaufzeichnungen. Innovationen im Hinblick auf die Geschwindigkeit, die Kapazität und die Schnittstellen haben die Kosten dieser Systeme pro GByte dramatisch gesenkt. Zudem können HDDs große Datenmengen mittlerweile sehr schnell verarbeiten.
Eine Alternative hinsichtlich hoher Geschwindigkeit bieten SSDs (Solid State Drives). Da sie keine beweglichen Teile besitzen, zeichnet sie zudem eine hohe Zuverlässigkeit aus. Allerdings sind SSDs immer noch deutlich teurer als HDDs und kommen deshalb für Systeme, die sehr große Datenmengen generieren, bisher weniger infrage.
Um sowohl die Durchsatz-Performance als auch die Zuverlässigkeit HDD-basierender Systeme zu optimieren, lassen sich HDDs in RAID-Arrays nutzen. Durch die redundante Datenspeicherung auf mehreren Laufwerken hat der Ausfall einer Festplatte dann keine Auswirkung mehr auf die Funktionsfähigkeit und Verfügbarkeit des Gesamtsystems, und es gehen auch keine Daten mehr verloren. Aus den zahlreichen Möglichkeiten, ein RAID aufzusetzen, kommen für die Videospeicherung typischerweise die RAID-Level 5 oder 6 zum Einsatz, da sie eine gute Balance zwischen Datenredundanz und Kapazitätsbedarf bieten.
Welche Speicherlösungen?
Die Wahl des geeigneten Speichersystems hängt von der Anzahl der Kameras und der Bildauflösung der aufgezeichneten Videodaten ab. Für kleinere Installationen mit bis zu vier Kameras sind - abhängig von der Übertragungstechnik - Standard-Storage-Lösungen wie analoge oder Netzwerk-Videorekorder der Einstiegsklasse empfehlenswert. Für Systeme bis zu 32 Kameras kommen größere Netzwerklösungen oder kleinere SAN-Systeme infrage, und darüber hinaus sind große SAN-Systeme oder Cloud-basierende Speicher-Arrays in Betracht zu ziehen.
Die Festplatten in diesen Systemen müssen entsprechend der spezifischen Nutzung optimiert sein. Sie müssen aber alle eine hohe Speicherkapazität und Energieeffizienz sowie Geräuscharmut und Integrationsfähigkeit in RAID-Systeme aufweisen. Toshiba beispielsweise bietet HDDs mit 5 TByte Kapazität an, die ein geringer Platzbedarf und Energieverbrauch auszeichnet: So verbrauchen etwa die Modelle der Serie MD04 nur 6,5 W im Lese- oder Schreibmodus und 0,7 W im Standby-Modus.
Solche HDDs verfügen auch über Rotationsvibrations-(RV-)Sensoren und sind damit bestens geeignet für den RAID-Einsatz: Sind nämlich mehrere Festplatten in einem Gehäuse befestigt, können die Vibrationen von rotierenden Geräten die Positionierungsgenauigkeit der Aktuatoren negativ beeinflussen. RV-Sensoren nehmen diese Störungen auf, geben ein Feedback-Signal an den Aktuator und ermöglichen damit einen Vibrationsausgleich, der die Performance der Geräte verbessert (Bild 2).
Speicherlösungen in der Cloud
Hohe Kapazität und Vibrationsarmut sind für Cloud-basierende Speicherlösungen ebenfalls wichtig. Allerdings ist dort vor allem die Geschwindigkeit entscheidend, da die zahlreichen angeschlossenen Kameras gleichzeitig große Datenmengen auf das Storage-System schreiben. Toshiba beispielsweise bietet dafür in der MC04-Festplattenserie 5-TByte-Modelle mit einer kontinuierlichen Datentransferrate von 170 MByte/s.
Darüber hinaus stellt hohe Zuverlässigkeit eine zentrale Anforderung in Cloud-Systemen dar. Eine Möglichkeit, Daten zuverlässig zu schützen, sind etwa persistente Schreib-Cache-Techniken. Dieser Schutz greift auch dann, wenn die Stromzufuhr unerwartet abbricht.
Fazit
Insgesamt betrachtet steigt die von einer immer größeren Anzahl von Überwachungssystemen produzierte Datenmenge hochauflösender Videos beträchtlich. Auch die Anforderungen an die Speicherlösungen erhöhen sich dementsprechend. Gefragt sind Storage-Lösungen mit hoher Kapazität, Zuverlässigkeit und Performance, die zudem einen niedrigen Energieverbrauch und geringe Geräuschentwicklung bieten.
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