摘要：随着高清技术的普及、国家大联网任务的提出，高清视频监控大规模应用已成为必然趋势。要实现大规模高清监控，即必须从视频源的采集、视频信号的编解码、视频信号的传输、视频实时监控与记录、录像文件的回放等环节全面支持高清。这样就给高清监控系统的存储带来了一系列现实的挑战，这些挑战究竟是什么?安防视频存储又当如何应对当前的挑战?我们这期就来探讨一下这些问题。

　　一、今天的高清存储

　　视频监控存储系统主要的实现方式

　　近两年来云存储被炒得火热，然而云存储何时才能真正落地到安防，还不得而知，视频监控存储系统的主要实现方式有以下几种。

　　DVR

　　技术简单、易于实现;分布式存储结构，可分散存储带宽压力;存储设备的硬盘采用顺序写入的方式，非工作盘处于休眠状态，能耗低且硬盘寿命较长;同时其设备故障点分散，单一设备故障不会影响整个系统的问题等优势曾令DVR备受欢迎。然而随着网络技术的发展，人们对存储空间的共享等要求越来越高，无法实现存储空间共享、灵活性差且利用率低的DVR在不久的将来必将被淘汰。

　　NVR

　　与产品前端是模拟摄像机的DVR不同的是，NVR具有更多样性，它可接入视频服务器(视频编码器)、网络摄像机(IP Camera)及更高的高清摄像机。相较于DVR而言，NVR部署灵活;布线便捷、成本低;安装设置上即插即用;灵活可靠存储;安全加密;使用简单，操作便捷;全程管理，集中维护。可见，NVR已具备全面取代DVR的基础。

　　IP SAN

　　浙江红苹果电子有限公司产品总监钟仁祥介绍到，在高清数据中心集中存储中以IP SAN存储方式居多，SAN是基于光纤通道或IP标准的存储结构，IP Camera、媒体数据、运行数据访问必须通过服务器，再经过总线访问相应的存储设备，中间服务器起到了存储转发的功能。随着高速硬盘的诞生，SAN的数据的可读写性能得到大幅提升，先进的IP网络技术减少了SAN存储设备的配置、维护的复杂程度，整个系统支持跨平台数据共享，随时可添加存储设备，几乎没有容量限制，随着IPv6和100Gbps以太网的发展，IP SAN的性能更上一个台阶。 IP SAN基于IP网络的存储系统，以传统以太网的价格满足光纤传输的成本，实现真正的即插即用，自身无需客户端软硬件升级、接近零维护成本，降低了项目的拥有成本与维护成本。

　　技术现状

　　目前来说，高清存储的现状就是中小型项目多采用NVR存储方案，此方案面向客户易操作维护，成本较低且存储要求比较低的应用场合。而大型项目则常常采用集中存储+NVR分布式存储方案。

　　核心技术

　　同有科技存储小金刚高级产品经理李明认为，高清存储的核心技术更偏向于稳定性，如大码流并发读写的稳定性与设备自身面对应用的稳定性。大码流并发读写的稳定性：同样是100Mbps的并发读写压力，100路1Mbps码流、50路2Mbps码流和25路4Mbps码流的写入压力是不同的。高清视频应用要求存储系统对更大数据块、更大码流的应用环境进行优化，这种优化一方面是存储设备自身的优化，此外还要求存储设备厂商要具有较强的软件研发能力，能够针对不同的平台厂商对视频发送的不同模式进行对接性优化。设备自身面对应用的稳定性：在路数不变的前提下，高清视频要求更多的存储空间，对单台设备而言，意味着应用调优，而对整个存储系统而言则考验着存储系统的整体运维能力，也是对存储厂商的集中管理软件易用性、大项目实施能力、大项目售后服务能力的综合考验。

　　海康威视系统技术有限公司孙宇辉认为，高清应用环境下，存储满足高带宽接入要求及恶劣网络环境下如何保证录像的完整性同样重要。以前单台存储能接入200路1M的前端，现在前端码流提高到4M，就相同路数来说，高清产品会比标清产品占用更多的带宽和存储空间，因而高清时代的存储产品必须要拥有更大的容量及更好的性能。同时，这个数值只是一个平均值，一旦出现码流巅峰，所存储的视频就很可能会出现丢包现象，这样就很容易导致所存储的录像不完整。

　　二、高清存储的新鲜血液

　　H.265

　　2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，六个月之后，国际电联(ITU)正式批准HEVC/H.265标准，该标准全称为高效视频编码，中国华为公司拥有最多的核心专利，是该标准的主导者。H.265具体研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的延时、减少信道获取时间和随机接入延时、降低复杂度等。其旨在在有限带宽下传输高质量的网络视频，仅需原先一半的带宽即可播放相同质量的视频，同时，它也支持4K和8K的超高清视频。

　　云存储

　　云存储通过集群技术、分布式文件系统和网络计算等技术，将多个存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供同一种服务和更好更强大的数据访问功能。它采用网络虚拟化技术，将数据分散存储在云端，通过相关平台、利用相关软件进行数据的虚拟化存储、安全管理、备份以及系统性能优化，解决数据共享、高并发访问、数据备份及安全管理，最终实现系统的弹性扩容、IO性能优化以及降低成本，从而实现资源效益的最大化。

　　苏州科达科技股份有限公司市场总监刘志强认为，云的核心价值体现在海量数据的存储、计算和分析上，往往更直观的表现在基于海量数据的服务与技术上。符合这一特征的主要有两类应用：一类是民用市场的服务云，基于互联网为个人、家庭以及小型商业机构提供随时随地的租赁类服务;一类是行业市场的技术云，基于专网为行业用户提供基于云技术的一系列应用。科达的门店管理系统就是一个典型的为中小型连锁零售企业提供云服务的云安防案例：平台、存储以及智能视频分析、大数据管理均由科达云计算中心提供，各中小型连锁机构仅需在门店部署网络摄像机接入科达云计算中心，即可享用该中心提供的各种服务，以实现远程巡店、客流分析、热点统计等一系列业务。这些门店机构无需部署和管理复杂的中心设备，也无需关心中心在哪里、由什么组成，他只要支付很低的费用即可享用非常专业的服务。

　　虚拟存储

　　根据程序执行的互斥性和局部性两个特点，我们允许作业装入的时候只装入一部分，另一部分放在磁盘上，当需要的时候再装入到主存，这样一来，在一个小的主存空间就可以运行一个比它大的作业。同时用户编程的时候也摆脱了一定要编写小于主存容量作业的限制，也就是说，用户的逻辑地址空间可以比主存的绝对地址空间要大。对用户来说，就好像计算机系统具有一个容量很大的主存储器，称为“虚拟存储器”。虚拟存储技术可以大大提高存储系统的整体访问带宽;也可为存储资源管理提供更好的灵活性;同时，虚拟存储技术提供了一个大容量大存储系统的集中管理手段，由网络中的一个环节(如服务器)进行统一管理，避免了由于存储设备扩充而带来的管理方面的麻烦;此外，虚拟存储技术还可以通过管理软件，为网络系统提供一些其他有用的功能，如无需服务器的远程镜像、数据快照等。

　　流存储技术

　　流媒体是指以流的方式在网络中传输音频、视频和多媒体文件的形式。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输是将视频和音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需要经过几秒钟或者几十秒的启动延迟即可在用户计算机上利用相应的播放器对压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，剩余的部分将继续进行下载，直至播放完毕。

　　流存储技术的特点则表现为：可以利用流媒体协议从编解码器直接获取录像文件，从而节省了存储服务器成本;其次，流存储索引方式较为快速，可以更精确、及时地进行定位和检验;此外，使用流存储技术的安防监控系统可以通过策略负责和视频流协议从前端编码设备进行直接取流，同时可满足各平台和客户端的直接接入，方便对监控数据进行检索、浏览、下载及回放等。

　　三、高清存储面临的挑战

　　大容量空间需求与空间占用、能耗之间的平衡问题

　　众所周知，高清视频监控有着高清晰度的画质，当我们在享受着高清晰度画质的同时，很可能会忽略另一个问题：视频的清晰度提高了，视频的编码流、存储时间、存储数据量以及单个视频所占空间都会增大很多，那么同样的存储时间产生的数据所需要的空间容量势必会增加很多。同样，在同一个中型项目中，标清时代也许几十路的NVR就已经足够，然而到了高清时代，同样的NVR可能需要数台甚至数十台，那么这些NVR所占用的空间以及产生的能耗可想而知，如何平衡视频存储的大容量空间需求与空间占用及能耗，还是值得我们思考的。

　　海康威视孙宇辉介绍，针对这一问题进行外接扩展柜可以增加存储的容量空间;采用大盘位产品既可以减少设备数量也可以降低多台设备的供电需求;可使用节能技术，例如用高能效电源来替代原有的低能效电源、将尚未工作的盘或者CPU核心进行休眠以及通过机箱内部温度的检测进行智能化调整等。西部数据相关人士则告诉我们，在过去，视频监控使用的硬盘，更多采用7200RPM的硬盘产品，在带来较高性能的同时，在多盘位设备上也带来了更高的功耗和对设备的供电设计方面的成本提高。WD针对视频监控应用以连续读写为主的特点推出采用Intellipower智能功耗技术和IntelliSeek智能寻道技术的视频监控专用硬盘产品，在功耗/性能/成本方面进行全面均衡，为客户提供具有最优的功耗和最佳的性价比的视频监控硬盘产品。

　　网络环境

　　对NVR来说，它的基础是网络，但网络承载业务的复杂性较高，这导致网络的不稳定性，因此直接影响承载于NVR上的业务的稳定性，这一问题对视频监控来说是不容轻视的，网络的暂时性故障很可能会直接导致重要视频录像的缺失。针对这一问题我们只能采用结合本地存储和网络存储的ANR技术。ANR技术可侦测网络状况，在网络失效时记录下失效前的传输数据，以待网络连接恢复后再把数据传回管理中心;也可双重录像，当网络出现问题或不稳定时，管理中心和前端双方都会把图像数据单独存储在缓冲区以作备份;此外，它还可自动修复数据，当网络恢复正常后，管理中心和前端双方会对比各自的数据，检查对比在网络失效时的图像数据，然后自动修复管理中心错误或遗失的数据。

　　存储设备自身的安全保障

　　对存储来说，一旦设备出现故障就会丢失许多录像数据，从而出现视频录像的不完整。针对这一问题，可采取N+1技术，即在多台工作机之外加一台热备机，一旦有一台工作机出现故障，热备机可立刻接替工作机工作，在工作机排除故障之后又可将存储的录像信息返送回原来的工作机，从而保证录像信息的完整性。

　　智能分析技术影响网络存储效率

　　智能分析技术同样会影响网络存储的效率。智能分析技术主要难点有这几个方面：①背景的复杂性。光照变化引起目标颜色与背景颜色的变化，可能造成虚假检测与错误跟踪。②目标特征的取舍。序列图像中包含大量可用于目标跟踪的特征信息，如目标的运动、颜色、边缘以及纹理等。但目标的特征信息一般是随时变化的，选取合适的特征信息保证跟踪的有效性比较困难。③遮挡问题。遮挡是目标跟踪中必须解决的难点问题。运动目标被部分或完全遮挡，又或是多个目标相互遮挡时，目标部分不可见会造成目标信息的缺失，影响跟踪的稳定性。④兼顾实时性与鲁棒性。序列图像包含大量信息，要保证目标跟踪的实时性要求，必须选择计算量小的算法。鲁棒性是目标跟踪的另一个重要性能，提高算法的鲁棒性就是要使算法对复杂背景、光照变化和遮挡等情况有较强的适应性，而这又要以复杂的运算为代价。智能分析的这些难点都会影响到存储数据的准确性、完整性以及可靠性，从而影响网络存储的效率。

　　数据安全影响云存储发展

　　数据安全是目前影响云存储发展的最大问题。很多用户在选择存储方式时最先考虑的便是数据安全问题。他们会担心自己的个人隐私会不会被泄露或丢失;自己保存的文件会不会被保留错误的版本;云存储服务器被黑客入侵时，服务器的安全性是否会直接影响自己上传数据的安全等。总之，数据安全问题一日不解决，云存储就难以普及起来。

　　四、展望未来高清存储

　　高清存储未来的发展趋势，海康威视孙宇辉说，当下安防项目是向高清化、更大规模发展，安防云存储必将成为行业最终选择。同有李明却认为未来视频监控系统绝不会走向无限高清化，而应是围绕解决实际问题多样化发展。而红苹果钟仁祥则告诉我们，未来的高清存储会朝着存储智能化、标准化方向发展。智能化即存储增加更多的智能化应用，高清采集到存储能够根据场景变化、人数等关键词进行检索分析，针对关键信息进行有效高清数字化的存储;标准化则是存储支持各种国内外标准接入协议，进一步支持即插即用，无需二次开发。

　　不管高清存储会朝着什么方向发展，笔者相信未来的高清存储一定是更加方便我们使用、稳定性更高、完整性更好的存储。无论如何，笔者都带着乐观的心态来期待着未来的到来!
     （文/付留芳）