Videos verlangen nach hochkapazitiven Storage-Lösungen

Die digitale Videoaufzeichnung boomt: Bei Industrieprozessen oder im Strassenverkehr werden zunehmend Video-gestützte Systeme eingesetzt. Das erhöht auch die Nachfrage nach Speicherlösungen mit hoher Kapazität.

Vor allem bei industriellen Prozessen setzen Unternehmen verstärkt auf Videosysteme: Sie 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 Videosysteme 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(1). Dadurch nimmt auch der Bedarf an digitalen Speichermedien zu. Forciert wird diese Entwicklung durch die verstärkte Nutzung von IP-basierten Systemen und der damit verbundenen Aufzeichnung hochauflösender Videos. Transparency Market Research geht in diesem Markt von einem jährlichen Wachstum um die 24 Prozent aus(1).

Weil auch die Historie von Aufzeichnungen, unter anderem aufgrund gesetzgeberischer Anforderungen, an Bedeutung gewinnt, werden Videodaten immer länger gespeichert. In Kombination mit dem wachsenden Speicherbedarf für hochauflösende Aufnahmen wird die Speicherung der umfangreichen Mengen von Videomaterial damit zunehmend zu einer Herausforderung. Ähnlich wie allgemeine Unternehmensdaten in die Cloud migriert werden, wird auch VSaaS zunehmend als Alternative zur lokalen Speicherung betrachtet, also das Management und die Archivierung von IP-basiertem Videomaterial in Cloud-basierten Speichersystemen.

Als Storage-Lösungen bei Videosystemen kommen heute hauptsächlich analoge Videorekorder (AVRs), digitale Videorekorder (DVRs), Netzwerk-Videorekorder (NVRs) und IP-basierte Storage Area Networks (SANs) zum Einsatz (vgl. Abbildung 1).

Abbildung 1: Die Evolution der wichtigsten Speicherarchitekturen für Videosysteme: Analoge Videorekorder (AVRs), Digitale Videorekorder (DVRs), Netzwerk-Videorekorder (NVRs) und IP-basierte Storage Area Networks (SANs).
Abbildung 1: Die Evolution der wichtigsten Speicherarchitekturen für Videosysteme: Analoge Videorekorder (AVRs), Digitale Videorekorder (DVRs), Netzwerk-Videorekorder (NVRs) und IP-basierte Storage Area Networks (SANs).

Welche Speichertechnologie?

Die Festplatte ist der zentrale Datenspeicher für digitale Videoaufzeichnungen. Innovationen im Hinblick auf die Geschwindigkeit, die Kapazität und die Schnittstellen haben die Kosten pro Gigabyte dieser Systeme dramatisch gesenkt. Zudem können HDDs grosse Datenmengen mittlerweile sehr schnell verarbeiten.

Eine Alternative hinsichtlich hoher Geschwindigkeit bieten SSDs. Da sie keine beweglichen Teile besitzen, zeichnet sie zudem eine hohe Zuverlässigkeit aus. Allerdings sind sie immer noch deutlich teurer als HDDs und kommen deshalb für Systeme, die sehr grosse Datenmengen generieren, bisher weniger in Frage.

Um sowohl die Durchsatz-Performance als auch die Zuverlässigkeit HDD-basierter Systeme zu optimieren, können HDDs in RAID-Arrays genutzt werden. Daten werden dann auf mehreren Laufwerken redundant gespeichert; der Ausfall einer Festplatte hat dann keine Auswirkung mehr auf die Funktionsfähigkeit und Verfügbarkeit des Gesamtsystems, und es gehen auch keine Daten mehr verloren. Es gibt viele Möglichkeiten, ein RAID aufzusetzen. Typischerweise werden für die Videospeicherung die RAID-Level 5 oder 6 gewählt, weil sie eine gute Balance zwischen Datenredundanz und Kapazitätsbedarf bieten.

Welche Speicherlösungen?

Die Wahl des geeigneten Speichersystems hängt von der Anzahl der Kameras und der Qualität der aufgezeichneten Videodaten ab. Für kleinere Systeme mit bis zu vier Kameras sind Standard-Storage-Lösungen wie analoge Videorekorder (AVRs) oder Netzwerk-Videorekorder (NVRs) der Einstiegsklasse empfehlenswert. Für Systeme bis zu 32 Kameras kommen grössere Netzwerklösungen oder kleinere SAN-Systeme in Frage, und darüber hinaus sind grosse SAN-Systeme oder Cloud-basierte 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 bieten. Toshiba bietet beispielsweise HDDs mit 5 Terabyte Kapazität an, die ein geringer Platzbedarf und Energieverbrauch auszeichnet. Die Modelle der Serie MD04 verbrauchen nur 6,5 Watt im Lese- oder Schreibmodus und 0,7 Watt im Stand-By-Modus.

Sie verfügen auch über Rotationsvibrations (RV)-Sensoren und sind damit optimal geeignet für den RAID-Einsatz: Werden 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 (vgl. Abbildung 2).

Abbildung 2: Spezielle Rotationsvibrations-Sensoren nehmen Störungen auf und liefern entsprechende Feedback-Signale einem Controller, der sie ausgleicht. Damit kann die Genauigkeit der Aktuatoren und so die Gesamtleistung der Festplatten verbessert werden.
Abbildung 2: Spezielle Rotationsvibrations-Sensoren nehmen Störungen auf und liefern entsprechende Feedback-Signale einem Controller, der sie ausgleicht. Damit kann die Genauigkeit der Aktuatoren und so die Gesamtleistung der Festplatten verbessert werden.

Speicherlösungen in der Cloud

Hohe Kapazität und Vibrationsarmut sind für Cloud-basierte Speicherlösungen ebenfalls wichtig. Allerdings ist hier vor allem die Geschwindigkeit entscheidend, da die zahlreichen angeschlossenen Kameras gleichzeitig grosse Datenmengen auf das Storage-System schreiben; Toshiba bietet hier beispielsweise in der MC04-Festplatten-Serie 5-Terabyte-Modelle mit einer kontinuierlichen Datentransferrate von 170 Mebibyte pro Sekunde an.
Darüber hinaus ist hohe Zuverlässigkeit eine zentrale Anforderung in Cloud-Systemen. Eine Möglichkeit, Daten zuverlässig zu schützen, sind etwa persistente Schreib-Cache-Technologien, wie sie Toshiba integriert. Der Schutz greift auch dann, wenn die Stromzufuhr unerwartet beendet wird.
Insgesamt betrachtet steigt die von einer immer grösseren Anzahl von Videosystemen 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.

Download (PDF, 1MB)

Autor: Nick Spittle ist General Manager, Product Management Storage Products Division bei Toshiba Electronics Europe GmbH
(1)Video Surveillance and VSaaS Market – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast, 2013 – 2019, Transparency Market Research, http://www.transparencymarketresearch.com/video-surveillance-vsaas-market.html
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