地铁电视监控图像集中存储网络设计
MPEG-2格式数字视频信号由通信传输网设备送入中心以太网交换机。中心交换机将数字视频信号提供给视频解码器、中心调度员视频监控终端。视频解码器将还原出的模拟视频信号送入显示大屏。以太网交换机到传输系统占用带宽64×6Mbps=384Mbps,交换机接口4个Gigabit以太网端口,满足需要。
中央存储的视频流。以太网交换机到视频服务器和光纤SAN交换机占用带宽64×2Mbps=128Mbps,SAN交换机接视频服务器,SAN交换机光口接中心光纤SAN交换机,同时SAN光纤存储网均采用4GB光纤通道,完全满足存储的需要。
录像回放视频流。从光纤SAN存储设备开始,经过网络以单播的方式到一个合法用户使用的控制终端的打开窗口。
由于编码器产生的视频流码率为2Mbps,因此计算网络视频录像服务器的处理性能按2Mbps计算。
视频管理服务器(含录像管理)按照接入64路视频计算。录像回放比例按照7:3,那么录像需求带宽的公式如下:
MEPG-4录像带宽(MB)=摄像机数×2Mbps÷8
总带宽要求(MB)=录像带宽÷0.7
计算方法:
视频管理服务器录像带宽(MB)=64×2Mbps÷8=128Mbps÷8=16MBps
视频管理服务器回放带宽(MB)=录像带宽(MB)÷0.7×0.3=6.86MBps
1Byte=8bit
同时SAN光纤存储网均采用4GB光纤通道,完全满足存储的需要。
3、存储量计算公式
每路数字视频流在4CIF@25IPS的情况下峰值带宽按照MEPG-4编码方式码率2Mbps,每种类型摄像机存储量的计算公式如下:
摄像机总存储量(TB)=摄像机数×视频带宽(bps码流)×录像时间÷{8(b变B)×1000(B变K)×1000(K变M)×1000(M变G)×1000(G变T)}
录像时间=3600(秒)×每天需存储小时数×需存储天数
在此需要明确一些基本的流量和存储量的转换问题,通常:
视频流量的1Kbps=1024bps,1Mbps=1024Kbps,1Gbps=1024Mbps,1Tbps=1024Gbps;
存储容量的 1KB=1000Byte,1MB=1000KB,1GB=1000MB,1TB=1000GB;
而只有1Byte=8bit是视频流量和存储容量的最基本而且统一的单位。因此,两种进制之间均需要换算到Byte 之后才能进行流量和容量的换算。
从数据安全角度考虑,在每次写入512字节时会加入8字节的校验码,以此保证数据的完整性。在地铁监控项目中,由于采用相对集中的SAN存储系统,因此视频数据量非常庞大,所以8字节的校验码占用硬盘空间也不是可以忽视存储量,这些问题也成为存储容量规划时必须考虑的一个因素,选择的磁盘类型均为1TB SATA磁盘,所以1TB SATA磁盘的存储可用存储视频图像容量经计算为917GB。
在地铁监控项目采用RAID5(9+1)的数据保护方式是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案性,9块1TB硬盘需1块1TB硬盘镜像备份,而RAID5(9+1)的实际可用空间约等于917GB×9=8253GB。
以1110路摄像机为例,每路数字视频流在4CIF@25IPS按照MEPG-4编码方式码率2Mbps,存储7天,计算集中存储磁盘阵列所需1TB硬盘个数:
摄像机总存储量(TB)=1110路×2×1024×1024(bps码流)×3600(秒)×24小时×7天÷(8×1000×1000×1000×1000)=176TB
硬盘备份176÷9=20TB, 176TB+20TB=196TB
8字节的校验码占用硬盘空间:1000-917=83GB,196×83÷1000=16 TB
磁盘阵列所以需1TB硬盘:196+16=212块
结束语
地铁电视监控系统很快会进入高清时代,高清百万像素网络摄像机监控的图像更加清晰和细腻,对地铁车站监控,既要求摄像机能大范围的控制人流的动向,又要求在录像回放中能够识别人物的脸部特征,监控图像需大量存储空间,FC SAN和IP SAN是高清监控基础,它的高扩展性、高可靠性、低维护成本是今后地铁电视监控的选择。
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