Varjotallennus videovalvontajärjestelmissä

Varjotallennus
videovalvontajärjestelmissä
Vikasietoinen ratkaisu IP-kameroiden
tallennukseen verkon reunalla
Lyhyt yhteenveto
IP-videojärjestelmät ovat alttiita verkon aiheuttamille häiriöille, palvelinongelmille tai sähkökatkoille. Näiden riskien minimointi on aiemmin ollut
kallista. Shadow Archiving(tm) varjotallennus esittelee uuden tavan saavuttaa suuri saavutettavuus pienillä kustannuksilla. Integroitu muistikapasiteetti
IP-kameroissa ja enkoodereissa mahdollistaa hajautetun kahdennuksen ja
mahdollistaa kameran suoran liittämisen monitorointiohjelmiin sekä synkronoidun tallennusjärjestelmän luomisen yhdessä VMS-videonhallintaohjelmiston kanssa.
Johdanto
Varjotallennus on innovatiivinen ominaisuus, joka tarjoaa merkittäviä etuja
videovalvontaan ja luo tietä virtuaalisen tallennustilan jatkokehitykselle.
Varjotallennuksessa kartoitetaan kameroiden itsenäiset tallennukset muistikorteilta tai verkkolevyiltä ja erillisten tallentimien tallentama materiaali ja
luodaan
niistä
yhtenäinen
tietokanta,
joka
on
selattavissa
asiakasohjelmalla.
Kaikesta materiaalista siis luodaan "varjo", jonka käyttäjä näkee yhtenä arkistona.
Kuva 1. Varjotallennus
Taustaa
Useat valmistajat ovat julkistaneet IP-kameroita, joissa on sisäänrakennettu
tallennusjärjestelmä. Pääosin nämä kamerat on passiivisia laitteita, joissa
on yksinkertaisesti muistia sisällä. Itse asiassa, joissain tapauksissa
materiaali on luettavissa ainoastaan käsin irroittamalla tallennusväline,
kuten muistikortti, laitteesta ja lukemalla se tietokoneella. Kuvittele, että
verkko lamaantuu tai palvelimet kaatuvat pariksi tunniksi ja tämän jälkeen
olisi haettava tämän aikaiset tallennukset käsin 50:stä kamerasta, joista osa
on etäkohteissa. Ratkaisu on yksinkertaisesti epäkäytännöllinen. Toiset
kameravalmistajat tarjoavat mahdollisuuden hakea materiaali etänä webselaimella. Tämä voi olla toimiva ratkaisu parin kameran järjestelmässä,
mutta ei skaalaudu kovinkaan hyvin. Varjotallennuksen ansiosta
manuaalista työtä ei tarvita, vaan tallennukset synkronoidaan
automaattisesti.
Varjotallennuksessa
kartoitetaan
kameroiden itsenäiset
tallennukset muistikorteilta tai
verkkolevyiltä ja
erillisten tallentimien
tallentama materiaali
ja luodaan niistä
yhtenäinen tietokanta
Uudemmat Edge-laitteet tukevat automaattista täydennystä, eli ne lähettävät
puuttuvan materiaalin tallentimelle verkkoyhteyden ja palvelinten
palautuessa. Taas, muutamalle laitteelle tämä toimii hyvin, mutta suurelle
määrälle laitteita tai pitkän katkon sattuessa tämä ratkaisu rasittaa verkkoa
suuresti kun yhteydet palautuvat. Tämä on juuri se ongelma, jota valmistajat
pyrkivät välttämään hajautetuissa järjestelmissä.
Varjotallennuksen käyttämisellä voidaan kyseiset ongelmat, mutta samalla
pitää samat hyödyt, kuten käyttäjän mahdollisuuden päästä paikallisesti
tallennettuun materiaaliin käsiksi tai automaattisesti verkkoa kuormittamatta
järjstelmäkäytännöillä.
Varjotallennus voi automaattisesti synkronoida kameroille tallennetun
materiaalin ensisijaiseen tallennusjärjestelmään. Muistikorttien materiaali on
siis katsottavissa myös keskitetyssä arkistossa. Tämä on olennaista
virtuaalisessa VMS tallennuksessa.
 Palvelin yhdistää
kameraan ja pyytää
videostreamia
 VMS tallentaa
videostreamin
tallennusjärjestelmään
 Palvelin saa pyynnön
valvontakoneelta ja
lähettää streamin
 Jos linkki VMS:n ja
kameran välillä
katkeaa, tallennusta ei
tapahdu
 Tällä arkkitehtuurilla
ainoa tapa ehkäistä
tämä on kahdentaa
verkko ja palvelimet,
mikä nostaa
kustannuksia
huomattavasti
DVR- ja palvelinkeskeiset ratkaisut
Jotkin johtavat DVR ja hybridi-DVR järjestelmät ovat erittäin luotettavia, mutta
palvelinkeskeiset ratkaisut kärsivät tietyistä ongemista. Esimerkiksi,
palvelimiin liitetään yleensä useampia kameroita, yleensä 30 tai enemmän.
Suurissa järjestelmissä jopa satoja kameroita reititetään yhteen sijaintiin,
vaikkakin usealle palvelimelle. Vaara verkkovialle tai sähkökatkolle on silloin
erittäin suuri. Erillisiin DVR-tallentimiin perustuvassa järjestelmässä on
yleensä muutama, noin 4 - 16 kameraa liitetty yhteen tallentimeen. Tällöin
yhteyksien katkeaminen ei ole niin vakavaa. Kuva 2 edustaa palvelinkeskeista ratkaisua.
Kuva 2. Palvelinkeskeinen ratkaisu
Varjotallennus-ratkaisu
Palvelinkeskeiset ratkaisut voivat kärsiä katastrofaalisesti, mutta varjotallennuksen käyttöönottaminen pienentää riskejä huomattavasti jakaen tallenusvastuuta kameroille. Varjotallennuksen ansiosta kamerat tarkkailevat
yhteyttä tallentimeen eikä toisinpäin. Täten kamerat ovat tietoisia verkon tilasta ja toimivat pieninä itsenäisinä videonhallintapalvelimina. Tämä on
tärkeä ero verrattaessa perinteiseen paikalliseen tallennukseen.
Kuva 3. Varjotallennus-ratkaisu
 Kamerat on varustettu
muistikorteilla
 Kamerat tarkkailevat
VMS:n tilaa ja
lähettävät oman
tilansa
 Keskitetty palvelin on
tietoinen kaikesta
tallennustilasta
 Valvontakone on
yhdistetty palvelimeen,
mutta on tietoinen
myös kameroilla
sijatsevista
tallennuksista
Tallennus laitteille
Varjotallennuksen käyttö tekee järjestelmästä erittäin vikasietoisen verkkovian sattuessa. Itsenäisen tallennusmahdollisuuden ansiosta käyttäjät pääsevät katsomaan reaaliaikaisia kuvia sekä tallenteita, vaikka varsinainen
tallenninpalvelin on pois pelistä. Lisäksi, tallennus voidaan asettaa menemään verkkolevylle vaihtoehtoisena ratkaisuna. Tämä eroaa tallennuspalvelimesta siinä, että varsinaista ohjelmistoa ei tarvita. Verkkolevylle tallentaminen mahdollistaa edullisen kahdennuksen pidemmäksi aikaa.
Itse asiassa, yhdelle verkkolevylle voidaan asettaa monen kameran tallennukset, mikä voi olla kustannustehokas tapa verrattuna useisiin muistikortteihin. Verkkolevytallennukset toimivat käyttäjän näkökulmasta täysin identtisesti verrattuna muistikorttitallennukseen. Luonnollisesti verkkoyhteys
verkkolevylle täytyy olla toiminnassa, mutta muistikortteja voidaan käyttää
tässä tapauksessa tärkeimmissä kameroissa.
Varjotallennus yhdessä verkkolevytallennuksen kanssa vahvistaa järjestelmän redundanssia ja videon saavutettavuutta huomattavasti. Molemmat
ovat selviä merkkejä kasvavasta tarpeesta tallentaa materiaali verkon reunalle IP-videoarkkitehtuureissa.
Kuva 4. Vikasietoinen arkkitehtuuri
 Palvelin- tai
verkkovian sattuessa
suora yhteys
muodostetaan
kameran ja
asiakkaan välille.
Tämä mahdollistaa
läpinäkyvän
resurssien käytön,
kun palvelin on pois
linjoilta
 Vaihtoehtoista
verkkoreittiä voidaan
käyttää kameroiden,
verkkolevyjen ja
asiakkaan välillä
Parempi luotettavuus varjotallennuksen ansiosta
On olemassa monia tavallisia tapoja vähentää riskejä palvelinkeskeisissä
järjestelmissä. Varjotallennus tarjoaa tehokkaan ja taloudellisen ratkaisun.
Taulukko 1. Perinteinen ratkaisu ja varjotallennus
Järjestelmän ongelma
Perinteinen ratkaisu
Kustannus
Varjotallennusratkaisu
Kustannus
Tallennuspalvelin
alhaalla
Kahdennettu tai
varapalvelin
Kohtalainen
Tarjoaa tallennuksen
kahdennuksen ja poistaa
tarpeen varapalvelimille
Matala –
kohtalainen
Matala –
kohtalainen
Sähkökatko
UPS tai varavoimakone
Korkea
Useimmat kamerat
käyttävät PoE-tekniikkaa,
jonka ansiosta varavoima
on helppo toteuttaa
Verkkovika
Verkon kahdennus tai
itsenäinen kameraverkko
Korkea tai
erittäin
korkea
Toimii itsenäisesti,
verkon kahdennusta ei
tarvita
Matala
Matala korkea
Kameroilta voidaan
katsoa kapasiteetille
sopivaa materiaalia
etänä ja tallentaa
korkealaatuista videota
muistikortille
Matala
Verkko ruuhkautunut
Datanopeuksien rajoitus
tai kapasiteetin lisäys
Sisäinen tallennuskapasiteetti
Kuinka suurta kapasiteettia yleensä tarvitaan varjotallennukseen? Suurin SDmuistikortin kapasiteetti tällä hetkellä on 32GB järkevään hintaan. Jatkuvaa
tallennusta varten, korkealaatuista videota H.264 pakkauksella tallentava kamera
tarvitsee taulukon mukaisesti tilaa.
Taulukko 2. Tallennuskapasiteetti
Bittinopeus (Mbps)
Tallennusaika (tuntia)
8
9
Kuvanopeus / tarkkuus
1080p / 30 kuvaa/s
4
18
720p / 30 kuvaa/s
2
36
720p / 15 kuvaa/S
1
71
D1 / 30 kuvaa /s
0,5
142
D1 / 15 kuvaa/s
Nämä katveajat kattavat suurimman osan todellisista tapahtumista. Esimerkiksi,
Pohjois-Amerikassa, useimmat katkot runkolinjoissa ovat noin kaksi minuuttia.
Mikä tahansa katko, joka kestää yli 30min pidetään erittäin vakavana. Toki monia
asioita voi tapahtua lähiverkossa, joiden vaikutus riippuu organisaation resursseista
tilanteen korjaamiseksi. Varjotallennusta ei ole tarkoitettu ensisijaikseksi
tallennusratkaisuksi korvaamaan paikallisia tai keskitettyjä tallennusjärjestelmiä,
vaikka se tulevaisuudessa olisikin mahdollista muistikorttien kapasiteetin
kasvaessa ja hinnan pienentyessä.
Varjotallennusten hakeminen
Nopea pääsy sisäiseen muistiin on tärkeä ominaisuus varjotallennuksessa.
Yleisesti ottaen käyttäjien pitäisi kokea hyvin vähän viivettä tallennuksia
selatessaan.
Lyhyitä
katkoja
varten,
esimerkiksi
palvelimen
uudelleenkäynnistyksen aiheuttamana, varjotallennukset on katsottavissa samalla
ohjelmalla, kuin monitorointia normaalistikin hoidetaan. Yhdellä klikkauksella on
mahdollista siirtyä varjotallennuksen puolelle. Jos paikallista verkkolevyä
käytetään, se voi joko tehdä varmuuskopion tai toimia paikallisena
videonhallintapalvelimena.
Keskitasoisella laadulla
tallennusaika käytännössä kaksinkertaistuu.
Siksi on tärkeää miettiä
tarvitaanko:
 Korkealaatuista,
jatkuvaa tallennusta
 Tallennusta liikkeestä
ja hälytyksestä
 Pienempää
kuvanopeutta tai
laatua vian sattuessa
Kuva 5. Varjotallennusten hakeminen
Pidemmissä katkoissa monitorointiohjelmisto yhdistää suoraan yksittäisiin laitteisiin,
joista video on haettavissa. Lisäksi VMS palvelimen palautuessa, käyttäjän
määrittämät käytännöt varmistavat verkon maltillisen käytön automaattisessa
palautuksessa käyttäen älykästä streamausta. Nämä käytännöt sisältävät erikseen
kamerat ja aikavälin, jolta tallennukset synkronoidaan, tai mahdollisuuden hakea
tallennukset jokaiselta kameralta yksitellen. Tallennusten synkronointi on myös
mahdollista
aikatauluttaa
ja
automaattisesti
täydentää
ensisijaiseen
tallennusjärjestelmään puuttuvat aikavälit. Tämä on tärkeä ominaisuus, joka lisää
muistikorttien kapasiteettia kameroissa.
Yhteenveto
Varjotallennus yhdistää keskitetyn ratkaisun skaalatuvuuden ja vikasietoisuuden
parhaat puolet. Se on tehokas tapa varmistaa videomateriaalin kahdennus
palvelinkeskeisissä järjestelmissä.
Avainominaisuudet:




Verkkovikasietoisuus
Kahdennettu tallennus verkon reunalla
Nopea pääsy tallennuksiin laitteilla
Automaattinen videon palautus
Sanasto:
DVR
Digitaalinen videotallennin
NAS
Verkkolevy
NVR
Verkkotallennin
PoE
Power over Ethernet, virransyöttö
samassa kaapelissa datan kanssa
RAID
Varmennettu levyjärjestelmä
SD
Muisikorttityyppi
SDHC
Muistikorttityyppi suuremmille
kapasiteeteille
UPS
Akkuvarmistettu virransyöttö
VMS
Videonhallintapalvelin
Varjotallennus
yhdistää keskitetyn
ratkaisun
skaalatuvuuden ja
vikasietoisuuden
parhaat puolet.