视频存储与带宽之间的平衡——关于网络视频监控系统录像存储 - 安防知识网

随时随地实时监控、录像回放的网络视频监控系统消耗了更多的存储空间和网络带宽。网络视频监控的录像存储除了解决大容量存储的问题外，还需要适应更加广泛的新问题，其中一个问题是在存储与带宽资源成本之间如何取得平衡。\r\n

网录像数据的海量存储与备份\r\n监控录像产生的数据量是巨大的，需要大量的存储空间。目前发展的存储技术，包括NAS、 SAN技术在内，均可以提供足够大的存储空间存储录像数据，但存储成本的问题随之浮出水面了。最基本的估计，MPEG4编码CIF分辨率格式帧率25帧下，每小时录像存储成本为4~5元。要解决这个问题，降低存储成本是主要的目标，除了等待存储产品成本降低外，还可以根据编码格式、录像帧率、图像分辨率、录像保存时长、备份策略、数据分布存储来制定一个切实可行的录像存储策略来。\r\n如根据监控地点的重要性，可以选择高分辨率（D1）低帧率（6fps）这样的策略进行录像，或选择更高清晰度的M-JPEG编码但选用低帧率代保持高清晰度的监控录像同时减少存储空间。另一方面在监控视频录像备份方面，在超过一定时间期限后的视频可以降低帧率进行保存，减少存储空间占用，同时保持足够的视频清晰度。\r\n\r\n大量数据存储后的检索\r\n另一类问题是大量录像数据存储后如何进行检索。如何在数百小时的录像中迅速找到需要的录像片断具有现实的意义。否则，在大量的录像面前，人们只能望洋兴叹了。多重时间戳应用能够提高一些效率。不过，最有效的方法还可以利用模式识别智能检索系统，让系统根据提供的图形或图像，自动在录像数据库中找到相似的片断，以解决录像存储管理方面的问题。\r\n分布存储与网络带宽平衡\r\n这个问题是与网络视频监控应用模式相关的问题，即分布存储与网络带宽平衡的问题。在网络视频监控应用中常见到的应用模式有下面三种，录像存储的要求又有不同。因此，需要根据不同的应用场所选择合适的网络监控模式。\r\n集中监控\r\n集中监控的模式是目前经常使用的模式，其特点是只有一个录像存储中心，通过网络监控多个远程监控点。对存储的要求是集中存储，录像回放都从同一个存储中心获得数据，网络带宽消耗大。集中监控的模式应用于监控点分布范围广，监控行政机构结构单一，如电力系统无人值守变电站监控，工厂区监控等。\r\n\r\n多级监控\r\n多级监控模式适用于具有严格行政管理结构的监控环境，如城市监控、银行监控等。其特点是，具有严格的上下级管理关系，每级监控中心有自己直接的监控点，每级监控中心需要存储本地监控录像，上级监控人员可以调看下级监控点监控录像，下级人员不能调看上级监控点录像。在这种应用需要下，集中的录像存储是不适合的，集中存储只会浪费更多的带宽资源。分布式的存储以及安需发送录像数据是必要的解决方案。\r\n分散式监控\r\n分散式监控是一种集中实时监控，分布存储的模式。每个监控中心管理本区域的监控点，并保存本地的监控录像。中心监控通过网络可实时监控所有监控点，也可以调看个监控中心的录像资料，但不在中心录像。这种模式可应用于行业监管的场合，如煤矿安全生产，分支机构监管等。\r\n在多种应用模式需求下，网络视频监控录像存储需要解决以下问题。\r\n·分布式存储是必要的功能：在分级监控和分散监控的模式中，可以依赖于分布的视频存储功能大量减少带宽消耗；\r\n·按需分发视频（录像）流：根据回放的要求选择适当的路径传送录像流，减少广域网络带宽消耗；\r\n·第三方录像资源管理：网络视频监控中包含了对第三方系统如DVR设备或原有监控系统的录像资源的管理；\r\n·录像资源集中管理：在大型的网络监控系统中分布在多个录像存储中心有大量的录像资源。统一的资源管理把物理上的存储概念隐藏在简单的录像描述后面，大大减少用户查找过程和对系统的记忆理解。\r\n\r\n视频存储解决方案\r\n好望角视频科技有限公司（SkyVio）开发了视频流存储与传送协议SSTP(Streaming Store and Transfer Protocol)协议，用于解决网络视频监控应用中视频分布存储和转发的问题，可在存储与带宽间建立平衡策略。SSTP设计在多级监控模式上，主要的原理是把整个监控系统作为一个体系看待，整个系统资源分为流、录像存储、带宽三个类别。每个分级的监控中心都是系统资源的一个组成部分。通过把三类资源分布到各个监控点上以及通过网络进行安需调配。SSTP通过完成以下功能实现存储与带宽的平衡：\r\n·录像资源分布管理（Video Record Resources Management）：录像资源分布在所有监控中心上（SSTP支持监控中心多达25000个）。每个监控中心就近存储的原则存储监控点视频录像。SSTP利用VRRM功能在整个监控系统中建立一个中心录像资源数据库，记录了每一个录像段的具体信息及分布地点，用户只需要按照时间、地点等条件即可查询所有录像资源信息，而不需要详细知道每个录像段具体存储位置（查询结果受到权限控制）；\r\n·录像流按需发送（Video Recording Streaming Transfer On Demand）：当远程用户需要调看录像时，系统通过VRSTON算法找到最近的录像资源位置（除源录像外，还包括传送路径中保留的录像），并给与响应。这样，在一定的周期内，不会出现多个远程用户调看同一段录像时需要多次传送的情况，减少带宽消耗。新版本的VRSTON将支持帧率和分辨率的安需调整；\r\n·视频流实时转发（Multi-Layer Video Streaming Transfer）：实时的视频流和录像流可以经过多级监控中心转发，送达目标用户终端。MLVST可以配置优先级，并可以在本地缓存视频流；MLVST还支持10级转发，转发过程不改变视频流大小；\r\n·路径优化选择（Video Streaming Routing）：当远程用户需要调看录像时，VSR可在整个系统中寻找最佳路径进行传送。目前VSR支持指定路径算法，将来，VSR将支持权重选择算法，根据带宽、距离、成本计算最优路径，或选择多个路径进行录像流传送；\r\n·录像暂存控制（Video Recording Buffer Timeout Control）：录像在经过多个监控中心传送过程中可以进行存储，以便于下次有相同的请求时提供更多的资源服务。VRBTC提供全局的录像资源动态分布更新协议，定期与VRRM通讯，报告新的资源分布状况。当超时或出现资源紧张时，VRBTC会自动删除冗余的资源信息，并报告给VRRM。VRRM建立了一个在多个地点建立资源服务的机制，减少网络带宽的消耗；\r\n·控制消息转发（Message Transfer and Control）：用户控制信息可以通过MTC协议经过多级监控中心转发；\r\n·第三方录像资源管理（Third Party Record Resources Management）：网络视频监控系统中涉及很多的第三方产品，如包括DVR在内的一些具有录像存储功能的产品。充分利用它们的存储资源是网络视频监控系统应该考虑的重点问题之一。TPRRM可对多种第三方产品或系统进行管理，并按照要求从其录像资源中读取数据。\r\n为了解决监控中心大数据量录像存储的问题，好望角公司专门设计开发了多卷视频存储管理服务MCVRS（Multi Column Video Recording Service）。在MCVRS管理下，一个视频流管理服务器可将视频录像存放到多个存储设备上；与此同时，多个视频流管理服务器也可以共享同一个存储系统，如NAS或SAN。MCVRS支持长文件管理，适应视频录像存储空间需求大的特点。MCVRS具有可定义的缓冲区大小设置特性，可在系统中设置录像缓冲区大小，把录像数据一次性写入磁盘，减少磁盘反复读写次数，延长磁盘寿命。\r\nMCVRS解决了录像存储中心海量视频录像存储的问题，可将目前成熟的存储技术（DAS, NAS, SAN）混合在一个系统中使用，让视频存储空间变得几乎没有容量限制。SSTP则从整个系统得角度解决了视频录像全局分布与传输的问题，保证了网络视频监控在整体系统上成本与效率的平衡。\r\nMCVRS与SSTP均集成在视频监控流媒体管理服务器，这使得网络视频监控可以更加灵活地设计与部署，大大降低系统建设与维护成本。\r\n