网络通信

　　在设计视频监视系统的时候，网络带宽和存储需求是重要的考虑。这些因素包括摄像机的数量、使用的图像分辨率、压缩类型和比例、帧速度和现场的复杂性。本章提供一些有关设计一个系统的指南以及有关存储解决方案和各种系统设置的信息。

　　带宽与存储计算

　　•摄像机的数量

　　•是连续不断的记录还是基于事件的记录

　　•摄像机每天记录的小时数

　　•每秒帧数

　　•图像分辨率

　　•视频压缩类型：Motion JPEG, MPEG-4, H.264

　　•现场：图像复杂性(如，灰色的墙或者森林)、照明状况和动作数量(办公环境还是拥挤的火车站)

　　•数据必须存储多长时间

　　带宽需求

　　在一个包含8至10个摄像机的小型监视系统中，可以使用一台基本的100MB网络交换机，不必考虑带宽的限制。大多数企业使用自己现有的网络都可以部署这种规模的监视系统。

　　当采用10个或者更多的摄像机的时候，使用几个拇指定律可以预测这个网络的负载：

　　•设置以高帧速提供高质量图像的摄像机将使用大约每秒2至3MB的可用网络带宽

　　•采用12至15个以上的摄像机，考虑使用一个配置千兆干线的交换机。如果使用一台支持千兆网络的交换机，运行视频管理软件的服务器应该安装千兆网络适配器。

　　实现带宽消耗管理的技术包括在一个交换的网络中使用VLAN(虚拟局域网)、服务质量和基于事件的记录等技术。

　　计算存储需求

　　如上所述，使用的视频压缩类型是影响存储需求的因素之一。H.264压缩格式是目前效率最充分的视频压缩技术。H.264能够在不影响图像质量的情况下减小数字视频文件的大小，压缩比例比Motion JPEG格式高80%以上，比MPEG-4格式标准高50%以上。这就意味着H.264视频文件需要较少的网络带宽和存储空间。

　　下面的表格提供了所有这三种压缩格式的简单的存储计算。由于存在许多影响平均字节率水平的变量，H.264和MPEG-4格式的计算不是很清晰。Motion JPEG格式有一个清楚的公式，因为Motion JPEG格式包括每一个图像有一个单个的文件。Motion JPEG格式录像的存储需求根据帧速、分辨率和压缩水平而有所不同。

　　H.264压缩格式计算

　　大约比特率/8(一个字节中8个二进制数)x 3600秒 = KB/每小时 / 1000 = MB/小时

　　MB/每小时 x 每天运行时间 / 1000 = GB/每天

　　GB/每天 x 要求的存储时间 = 存储需求

　　上述数字是以现场的许多动作为基础的。现在的变化减少时，这个数字可能会降低20%。现场的动作对于存储需求量有很大影响。

　　MPEG-4压缩格式计算

　　大约比特率/8(一个字节中8个二进制数)x 3600秒 = KB/每小时 / 1000 = MB/小时

　　MB/每小时 x 每天运行时间 / 1000 = GB/每天

　　GB/每天 x 要求的存储时间 = 存储需求

　　备注：这个公式没有考虑动作量的因素。这是影响存储需求量的一个重要因素。

　　Motion JPEG压缩格式计算

　　图像尺寸 x 每秒帧数 x 3600秒 = KB/每小时/1000 = MB/每小时

　　MB/每小时 x 每天运行小时数/1000 = GB/每天

　　GB/每天 x 要求的存储期限 =存储需求

　　预测带宽和存储需求的一个有帮助的工具是AXIS设计工具。这个工具包含高级项目管理功能，能够为一个大型和复杂的系统计算带宽和存储。

　　网络附加存储(NAS)和存储局域网(SAN)

　　当存储的数据量和管理的要求超过直接附加存储的容量限制时，网络附加存储或者存储局域网允许增加存储空间、灵活性和可恢复性。

　　当存储的数据量和管理的要求超过直接附加存储的容量限制时，网络附加存储或者存储局域网允许增加存储空间、灵活性和可恢复性。

　　网络附加存储提供一个直接连接到一个局域网的单个存储设备，向在这个网络上的所有的客户机提供共享的存储。一台网络附加存储设备很容易安装和管理，提供一种低成本的存储解决方案。然而，它对于入网的数据提供的吞吐量有限，因为它只有一个网络连接。这在高性能系统中是一个问题。

　　存储局域网是高速的专门用于存储的网络，一般通过光纤连接到一台或者更多的服务器。用户能够通过服务器访问这个存储局域网中的任何存储设备。这个存储容量能够升级到数百TB。集中的存储减少了管理并且为在多服务器环境中的应用提供一种高性能的灵活的存储系统。光纤通道技术通常用于提供数据传送，速度可达每秒4GB，允许以高水平的冗余存储大量的数据。

一个存储局域网架构，存储设备在这里连接在一起，服务器在这里共享存储容量。

　　冗余存储

　　存储局域网系统把冗余存储建在存储设备中。冗余存储是一种存储系统，允许视频或者其它数据同时存储在一个以上的地方。如果存储系统的某一部分无法读出数据，这个功能可以提供恢复视频的备份数据。在IP监视系统中提供这种增加的存储层还有许多选择，包括RAID(独立磁盘冗余阵列)、数据复制、服务器集群和多视频接收等。

　　RAID：RAID是排列标准的、现成的硬盘的一种方法，以便让操作系统把这些硬盘看作是一个庞大的硬盘。一个RAID设置能够把数据分散到多个硬盘，具有足够的冗余。这样，如果发生硬盘故障，数据还可以恢复。有许多不同的RAID，范围包括实际上没有冗余的解决方案到全面镜像的解决的方案。在全面镜像的解决方案中，一旦发生硬盘故障，不会出现中断或者数据损失。　　

　　数据复制。数据复制是许多网络操作系统中的一种通用的功能。网络中的文件服务器经过设置能够相互之间复制数据，如果一台服务器出现故障，其它服务器能够提供备份。

　　服务器集群。通用的服务器集群方式必须有两台配置同样的存储设备(如一个RAID系统)的服务器。当一台服务器发生故障时，采用同样配置的另一台服务器立即接替工作。这些服务器甚至可以共享同一个IP地址。这就是所谓的“容错”功能完全对用户透明。

　　多个视频接收。这是保证灾难恢复的通用方法。网络视频中的离站存储将同时把这个视频发送到在不同站点的两台不同的服务器。这些服务器可以配置RAID，与服务器集群一起工作，或者与相距很远的服务器相互复制数据。当监视系统处于灾害之中或者不容易访问的地区的时候，是一种非常有用的方法。

　　系统配置

　　小型系统(1至30台摄像机)

　　一个小型系统通常包括一台运行一个监视应用程序的服务器。这台服务器把视频记录到一个本地的硬盘。这台服务器还负责查看和管理视频。虽然大多数查看和管理工作是在这台服务器上完成的，但是，也可以连接一台客户机(本地或者远程)用于同样的目的。

　　中型系统(25至100台摄像机)

　　一个典型的中型系统安装都有一台配置额外存储的服务器。这种存储通常配置RAID以提高性能和可靠性。视频通常由客户机进行查看和管理，而不是利用记录的服务器本身进行查看和管理。

　　大型集中式系统(50至1000台以上摄像机)

　　大型集中式系统需要高性能和可靠性以管理大量的数据和带宽。这需要多台执行专门任务的服务器。一台主服务器负责控制系统和决定什么类型的视频存储在什么存储服务器中。由于配置了专用的存储服务器，这个系统就可实现负载平衡。在这种设置中，这个系统在需要的时候还可以增加更多的存储服务器并且在维护的时候不需要关闭整个系统。　　

　　大型分布式系统(25至1000台以上摄像机)

　　当多个站点需要集中管理的监视系统时，也许就可以使用分布式记录系统。每一个站点记录和存储来自本地摄像机的视频。主控制器能够查看和管理每一个站点记录的内容。