適用于視頻監(jiān)控行業(yè)的創(chuàng)新邊緣存儲(chǔ)解決方案

　　邊緣存儲(chǔ)技術(shù)是指錄制視頻并存儲(chǔ)在攝像頭或直連存儲(chǔ)設(shè)備中，而不是通過網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到集中式記錄設(shè)施中。這項(xiàng)技術(shù)迅速得到了認(rèn)可，并在IP視頻監(jiān)控應(yīng)用中得到了廣泛的采用。

　　通過在IP攝像頭中使用邊緣存儲(chǔ)，視頻監(jiān)控解決方案開發(fā)人員能夠更加靈活地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并獲得更多成本優(yōu)勢(shì)。而系統(tǒng)集成商利用基于本地 microSD 卡的存儲(chǔ)，可以針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)負(fù)載/可用容量、記錄冗余和移動(dòng)訪問來優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　商業(yè)/工業(yè)視頻監(jiān)控是一種獨(dú)特的全天候錄制應(yīng)用，如果使用消費(fèi)級(jí)/零售microSD卡很有可能不夠可靠;因此，選擇為行業(yè)領(lǐng)先的攝像頭制造商設(shè)計(jì)并優(yōu)化了固件的高品質(zhì)microSD卡，對(duì)于實(shí)現(xiàn)可靠、穩(wěn)健且對(duì)維護(hù)要求不高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說至關(guān)重要。

　　本簡(jiǎn)介將指導(dǎo)視頻監(jiān)控專業(yè)人員選擇適用于其設(shè)計(jì)方 案的邊緣存儲(chǔ)解決方案，幫助其實(shí)現(xiàn)邊緣存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)。

邊緣存儲(chǔ)的工作原理

　　如今，大多數(shù) IP 視頻監(jiān)控?cái)z像頭都有內(nèi)置的microSD卡插槽以支持邊緣存儲(chǔ)。機(jī)載存儲(chǔ)可實(shí)現(xiàn)直接視頻錄制，并提供遠(yuǎn)程應(yīng)用(例如網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī) [NVR]、帶視頻管理軟件 [VMS] 的中央監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備等)，即可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索存儲(chǔ)卡中存儲(chǔ)的視頻。

　　以下是使用了邊緣存儲(chǔ)解決方案(microSD卡)的企業(yè)級(jí)部署的典型系統(tǒng)拓?fù)洹?/p>

圖1 邊緣存儲(chǔ)解決方案的典型企業(yè)級(jí)部署

? ? ? ?早期部署的新興應(yīng)用涵蓋 IP 視頻監(jiān)控的三個(gè)主要用例：記錄冗余、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載優(yōu)化和錄制系統(tǒng)更換。

記錄冗余　　
　　需具備高可信度的企業(yè)級(jí)應(yīng)用(例如銀行、政府和城市監(jiān)控系統(tǒng))利用邊緣存儲(chǔ)來降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。如果主網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)發(fā)生問題(包括網(wǎng)絡(luò)可靠性問題)，邊緣存儲(chǔ)可以保留已錄制視頻的備用副本。microSD 卡中錄制的視頻可以同步到后端系統(tǒng) (NVR/VMS)，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

網(wǎng)絡(luò)負(fù)載優(yōu)化

　　在某些情況下，由于帶寬有限或不一致(例如有些位置采用無線連接、有些位置使用共享的基礎(chǔ)設(shè)施、有些位置覆蓋大型空間)，視頻流的傳輸質(zhì)量會(huì)受到不利影響。針對(duì)這些情況，可以利用邊緣存儲(chǔ)來緩存視頻，直到網(wǎng)絡(luò)狀況改善到適合回傳信息。此外，還可以利用邊緣存儲(chǔ)來優(yōu)化帶寬和視頻質(zhì)量，也即在邊緣本地錄制高質(zhì)量的視頻，而在遠(yuǎn)程查看標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的視頻。甚至可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬不受限制時(shí)，將錄制的高質(zhì)量視頻同步到后端系統(tǒng) (NVR/VMS)。

　　邊緣存儲(chǔ)可以幫助優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，從拓?fù)?設(shè)計(jì) 角度提供更多的靈活性并降低總體擁有成本。例如，大多數(shù)企業(yè)級(jí)部署目前都會(huì)在既有的企 業(yè)局域網(wǎng)(LAN) 上覆蓋一個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。LAN 上辦公高峰時(shí)段的 IT 流量可能會(huì)與監(jiān)控?cái)z像頭所需的帶寬發(fā)生沖突。但通過使用邊緣存儲(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在不影響監(jiān)控系統(tǒng)成效的情況下，減少辦公高峰時(shí)段LA上的監(jiān)控流量負(fù)載。這使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)具備更大的靈活性，也能夠節(jié)約成本。

圖2 IP視頻監(jiān)控中的企業(yè)備份存儲(chǔ)

　　過去，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載優(yōu)化是通過基于低密度 SLC 閃存技術(shù)的microSD 卡(4GB 和 8GB)來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?SLC 更加耐用;然而，新一代基于MLC 的IP 視頻監(jiān)控專用microSD 卡(32GB 和 64GB)在降低成本和增加緩存方面更加有利。

圖3 IP視頻監(jiān)控中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載優(yōu)化

圖4 IP視頻監(jiān)控中的錄制系統(tǒng)更換

中小企業(yè)的錄制系統(tǒng)更換

　　大多數(shù) IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然依靠后端錄制解決方案(NVR/云)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。但在一些中小企業(yè) (SMB)IP 攝像頭部署中，可以去掉中央 NVR 而只使用邊緣存儲(chǔ)，只需利用合適的監(jiān)控專用 microSD 卡并采用很多 IP 攝像頭都具備的先進(jìn)視頻壓縮技術(shù)即可。用戶仍可以通過智能手機(jī)、PC 或平板電腦，觀看視頻直播或視頻存檔，以此監(jiān)控其資產(chǎn)。

　　在這種用例中，邊緣存儲(chǔ)可優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)部署的設(shè)備規(guī)模(NVR 系統(tǒng))、降低存儲(chǔ)成本(不需要額外的云存儲(chǔ)訂閱費(fèi)用，也不需要帶硬盤的 NVR)，并降低隱私問題的不確定性(在本地 microSD 卡中記錄私人數(shù)據(jù))。

IP 視頻監(jiān)控中邊緣存儲(chǔ)面臨的挑戰(zhàn)

　　目前市場(chǎng)上的絕大多數(shù) microSD 卡都是消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，它們用于數(shù)碼相機(jī) (DSC)、汽車行車記錄儀或家用攝像機(jī)中，而不是為 IP 視頻監(jiān)控?cái)z像頭中的商業(yè)和工業(yè)邊緣存儲(chǔ)設(shè)計(jì)的。因此，許多系統(tǒng)集成商和安裝者認(rèn)為邊緣存儲(chǔ)“不可靠”。大多數(shù)用戶都不了解， 邊緣錄制中使用的 microSD 卡的壽命和質(zhì)量可能千差萬別，具體取決于所選卡的質(zhì)量。選擇質(zhì)量不佳的microSD 卡可能會(huì)導(dǎo)致在部署完成后的幾個(gè)月內(nèi)就發(fā)生代價(jià)不菲的現(xiàn)場(chǎng)故障。

　　市場(chǎng)上的存儲(chǔ)卡主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別：

　　? 卡中使用的 NAND 閃存技術(shù)；

　　? 針對(duì)全天候視頻錄制進(jìn)行的固件優(yōu)化完善到了什么程度；

　　? 存儲(chǔ)卡中的 NAND 經(jīng)過了怎樣的測(cè)試和篩選，意在提高產(chǎn)品的整體可靠性。

　　 從耐用性的角度看，IP 攝像頭中的邊緣錄制是最重的存儲(chǔ)工作負(fù)載之一，會(huì)快速耗盡消費(fèi)級(jí)的消費(fèi)級(jí)microSD 卡(結(jié)束其使用壽命)。之后除非換卡，否則就不能再存儲(chǔ)內(nèi)容。

? ? ? ?目前一個(gè)常見的錯(cuò)誤是在視頻監(jiān)控部署中使用消費(fèi)級(jí)microSD 卡。圖 5 是一個(gè)示例，顯示了在一個(gè)典型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，一張 64GB 的消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)卡在比特率持續(xù)達(dá)到 8 Mb/s 的情況下如何快速耗盡了使用壽命。

? ? ? ?如果使用消費(fèi)級(jí) microSD 卡在一天中持續(xù)錄制 12 個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，那么消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)卡很有可能在部署后幾個(gè)月內(nèi)發(fā)生故障。

圖5 典型的消費(fèi)級(jí)microSD卡的使用壽命取決于每天的錄制時(shí)間

邊緣存儲(chǔ)設(shè)備的錄制性能

　　提供穩(wěn)定的錄制性能是對(duì)邊緣存儲(chǔ)設(shè)備的另一個(gè)要求。對(duì)于需要全天候持續(xù)錄制的應(yīng)用，必須調(diào)整固件以支持最低限度的穩(wěn)態(tài)性能，確保記錄下所有幀。

　　和前文所提相同，目前一個(gè)常見的錯(cuò)誤是使用消費(fèi)級(jí)microSD 卡，但這種卡的固件并未針對(duì)全天候錄制需求進(jìn)行優(yōu)化，因此會(huì)丟幀。圖 6 顯示了典型的消費(fèi)級(jí)microSD 卡的幀捕捉性能，其配置和使用情況是：8Mb/s(恒定比特率)，30 FPS，連續(xù)錄制一分鐘視頻剪輯。

　　幀捕捉率低于每分鐘 1800 幀意味著丟幀。在許多情況下，幀捕捉率下降了 20-30% 后，會(huì)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失。

圖6 典型消費(fèi)級(jí) microSD 卡的幀捕捉率(每分鐘)

適用于邊緣存儲(chǔ)應(yīng)用的美光工業(yè)卡

　　憑借閃存技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)和監(jiān)控應(yīng)用知識(shí)，美光科技開發(fā)了一種監(jiān)控專用的工業(yè)級(jí)存儲(chǔ)卡，用于 IP 視頻監(jiān)控應(yīng)用中的邊緣存儲(chǔ)。這種卡具備以下優(yōu)勢(shì)：

　　? 高耐用性

　　專為視頻錄制而設(shè)計(jì)，能夠支持 3 年或者更長(zhǎng)時(shí)間的高品質(zhì)全天候持續(xù)視頻錄制。

　　64GB：3 年，8 Mb/s 全天候持續(xù)錄制；

　　32GB：3 年，4 Mb/s 全天候持續(xù)錄制。

圖7 IP 視頻監(jiān)控應(yīng)用中美光工業(yè)卡和典型消費(fèi)級(jí) microSD 卡的表現(xiàn)對(duì)比

　　如圖 7 所示，與典型的消費(fèi)級(jí)卡相比，美光工業(yè)卡(64GB，8 Mb/s 流速)在現(xiàn)場(chǎng)全天候持續(xù)錄制方面有著顯著的使用壽命優(yōu)勢(shì)。

　　? 卓越的錄制性能

　　美光工業(yè)卡包含經(jīng)過優(yōu)化的固件，可提供穩(wěn)定性能， 實(shí)現(xiàn)全天候高質(zhì)量視頻錄制，同時(shí)最大程度減少丟幀.

圖8 IP視頻監(jiān)控應(yīng)用中美光工業(yè)卡的幀捕捉率

視頻錄制配置：8 Mb/s(恒定比特率)，30 FPS，連續(xù)錄制一分鐘視頻剪輯

　　? 工業(yè)級(jí)質(zhì)量

　　美光工業(yè)卡為視頻監(jiān)控提供可靠、優(yōu)質(zhì)的microSD 卡， 平均無故障時(shí)間 (MTTF) 為 200 萬小時(shí)，即年度故障率 (AFR) 為 0.44%;這意味著其可靠性是當(dāng)今 NVR 中所用的監(jiān)控硬盤的兩倍。

　　之所以能夠提供這種級(jí)別的可靠性和品質(zhì)，是因?yàn)槊拦饪萍紩?huì)根據(jù)視頻監(jiān)控應(yīng)用的要求來設(shè)計(jì)、制造和篩選，并對(duì)卡中的固件進(jìn)行調(diào)整。

　　? 可監(jiān)控運(yùn)行狀況的智能工具

　　美光工業(yè)卡為 IP 攝像頭集成提供運(yùn)行狀況監(jiān)控功能， 可以報(bào)告卡的使用情況和剩余使用壽命。系統(tǒng)可以將此功能集成到軟件中，以便在需要更換時(shí)提醒最終用戶。從總體擁有成本的角度衡量，此功能降低了系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。

總結(jié)

　　邊緣存儲(chǔ)是一項(xiàng)令人激動(dòng)的新技術(shù)。大多數(shù)IP 監(jiān)控?cái)z像頭支持microSD 卡插槽，因此無需更改系統(tǒng)或設(shè)計(jì)，即可集成邊緣存儲(chǔ)。

　　系統(tǒng)集成商獲得成功的關(guān)鍵是要選擇專為IP 監(jiān)控?cái)z像頭應(yīng)用構(gòu)建的存儲(chǔ)卡，而不是因?yàn)楸阋嘶蛞椎枚S意選擇 microSD 卡。通過在很多部署用例中提供記錄冗余、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和降低總體擁有成本，專為IP 視頻監(jiān)控?cái)z像頭設(shè)計(jì)的 microSD 卡可帶來更多價(jià)值并提升系統(tǒng)性能。

　　監(jiān)控行業(yè)已經(jīng)迎來閃存存儲(chǔ)技術(shù)，而美光科技是你可以信賴的存儲(chǔ)解決方案提供商。