NVR "ecologici" per ridurre i costi dello storage del video IP

di Barry Keepence - CTO, IndigoVision Group

La maggioranza dei modelli finanziari utilizzati per calcolare i costi di storage in un sistema di videosorveglianza su IP si basa su numero di telecamere, risoluzione video, frame rate, velocità bit video compressa e periodo di archiviazione. I costi secondari legati alla memorizzazione di video IP sono invece largamente ignorati. Con il lancio dei videoregistratori di rete standalone (NVR) "ecologici" è ora possibile ridurre notevolmente questi ultimi costi, modificando sia il modello finanziario, sia le modalità di implementazione della memorizzazione.

Cosa si intende per costi secondari?

Il mercato richiede sempre più registrazioni video di alta qualità al massimo frame rate, anche per periodi superiori a 90 giorni. Visto le continue richieste di video HD anche per le più comuni applicazioni di sorveglianza, non deve sorprendere che lo storage di una soluzione TVCC di grandi dimensioni possa influire in maniera preponderante sul costo totale del sistema. Nel considerare i costi legati alla memorizzazione in un sistema video IP occorre valutare fattori aggiuntivi, che hanno un impatto tanto sui costi del capitale quanto sui costi di gestione. Parliamo di:

• costi legati alle infrastrutture per l'alimentazione elettrica
• costi legati alle infrastrutture per la fornitura di aria condizionata
• costi legati allo spazio rack
• costi di gestione per l'alimentazione dei registratori
• costi di gestione per l'alimentazione del sistema di aria condizionata
• costi di assistenza e manutenzione
• costo complessivo legato alle apparecchiature

Con una tradizionale soluzione di storage NVR centralizzata, costituita da server PC montati su rack e con memorizzazione collegata, i costi secondari possono diventare anche molto elevati: non di rado il consumo di energia elettrica fa lievitare i costi operativi, con un impatto significativo sul TCO (costo totale di proprietà). Il consumo energetico non è del resto preso in grande considerazione in fase progettuale di un sistema a TVCC. Dal canto loro, le bollette dell'energia elettrica omnicomprensive, quindi diventa difficile valutare i costi secondari legati alle operazioni di sicurezza.

NVR "ecologici"

Soccorrono a queste esigenze i nuovi NVR "ecologici"(1). Si tratta di unità stand alone solide che incorporano un motore di elaborazione basato su Linux e dischi testati per l'utilizzo continuo. I dischi dell'unità possono essere fissi oppure rimovibili, anche a sistema avviato (hotswap). Gli NVR possono essere configurati in modo da avere dischi RAID 0, RAID 1 o RAID 5 e supportano connessioni e alimentatori elettrici interni ridondanti con connettori di alimentazione ridondanti. Ma sono il basso consumo di energia, le dimensioni ridotte e la tolleranza alle alte temperature che consentono a questa linea di NVR di ridurre radicalmente i costi secondari di memorizzazione. Ad esempio, un solo NVR-AS 3000 può registrare video H.264 da ben 64 telecamere a 4SIF, al massimo frame rate, riproducendo contemporaneamente le registrazioni di 20 telecamere con un consumo medio di soli 50 W di energia elettrica. Rispetto alle tradizionali soluzioni di registrazione server con disk array collegati, queste unità sono estremamente efficienti in quanto sono progettate per una singola azione: la registrazione continua e la riproduzione di video. Le loro dimensioni ridotte e il basso livello di calore prodotto consentono di collocare più unità l'una sopra l'altra fino a realizzare rack di 1/2 metro, con un netto risparmio di spazio. Il ridotto consumo di corrente porta con sé una minore produzione di calore, che a sua volta comporta una riduzione dell'aria condizionata e, dunque, dei costi di gestione necessari. Un consumo minore di aria condizionata e di spazio riduce infine il costo complessivo delle apparecchiature perché il sistema può essere installato in ambienti più piccoli con specifiche minori. Per la realizzazione di sistemi video IP basati su sistemi di memorizzazione con server PC centralizzati ci si affida generalmente a più fornitori. In caso di problemi o guasti, è dunque necessario rivolgersi non solo al fornitore del sistema video IP ma anche alla ditta che ha fornito la soluzione di storage. Un approccio multi-fornitore può comportare costi di assistenza e manutenzione aggiuntivi, mancando un unico punto di contatto. Scegliere una soluzione di memorizzazione NVR in cui tutta l'apparecchiatura è fornita da un solo fornitore offre invece notevoli vantaggi.

Confronto dei costi

In un sistema RAID 5, il consumo normale di elettricità per un server di memorizzazione e un disco rigido RAID connesso sarebbe pari a 900 W: le nuove unità NVR stand alone "ecologiche", invece, consumano in media circa 50 W. Esprimendo i valori in Watt/Terabyte, è più facile cogliere le differenze tra i due tipi di soluzione:

• Server di memorizzazione tradizionale: 40 W/TB
• NVR standalone "ecologico": 9 W/TB

Questo significa un risparmio del consumo di elettricità pari al 78%, che va a sommarsi alla riduzione dei costi legati alla fornitura di energia e aria condizionata. Un sistema di 500 telecamere con archivio continuo delle riprese a 4SIF 25/30 fps per 30 giorni richiederebbe in genere una disponibilità di 300 TB. Considerando i costi dell'energia elettrica (US $ 0,10 KW/h), i costi di gestione annuale sono pari a:

• Server di memorizzazione tradizionale: US $ 10.512
• NVR standalone "ecologico": US $ 2.365

E questo senza prendere in considerazione i costi legati all'aria condizionata.

Compressione video

Quando si sceglie un sistema di video IP, fattori come il costo e le prestazioni della tecnologia di memorizzazione sono di primaria importanza. Gli NVR stand alone ecologici permettono di ridurre molti dei costi e dei problemi legati alle prestazioni. Tuttavia, il fattore decisivo che determina la differenza di costo fra le soluzioni di videosorveglianza IP dei diversi fornitori consiste nella qualità della compressione video, che spesso dipende dal modo in cui sono stati implementati gli standard di compressione MPEG-4 o H.264. Questo aspetto diventa ancor più importante se si considerano i video ad alta definizione. La velocità di trasmissione dei dati può variare notevolmente a seconda del produttore anche quando si mettono a confronto telecamere basate sullo standard H.264. La tabella (nella foto) illustra la velocità di trasmissione standard per una singola telecamera megapixel utilizzata per il monitoraggio di una scena statica (ad es. l'ingresso di un edificio):
Se si applica questo tipo di soluzione a un sistema dotato di centinaia di telecamere, risulta evidente che solo scegliendo una tecnologia di compressione avanzata è possibile evitare costi eccessivi.

Architettura

In virtù della loro flessibilità, i sistemi video IP consentono di posizionare i videoregistratori NVR in qualunque punto della rete. Ciò garantisce non solo una configurazione con più alta tolleranza agli errori (ad es. eliminando il punto di errore singolo della memorizzazione centralizzata), ma anche una riduzione dei costi, azzerando la necessità di strumenti per il condizionamento d'aria.
I videoregistratori singoli NVR stand alone possono essere installati localmente o montati su scrivanie, in un normale ambiente. Se si posiziona la soluzione di memorizzazione all'estremità della rete, è possibile ridurre i requisiti di banda della rete stessa e di conseguenza i costi.

Analitica - Riduzione della quantità di immagini video

Non ha senso utilizzare una telecamera al massimo frame rate se la scena è inattiva. L'utilizzo di applicazioni come Activity Controlled Framerate (ACF)(2) consente di ridurre la quantità di dati registrati e memorizzati. Quando una scena è inattiva, i filmati possono essere riprodotti a un frame rate più basso. Non appena il software di analisi del movimento rileva un'azione, il video viene automaticamente riprodotto al massimo frame rate. Allo stesso modo strumenti di analitica come la funzione di tripwire virtuale fanno scattare un allarme ogni volta che un oggetto attraversa una linea di demarcazione. L'allarme consente di avviare una registrazione, selezionando all'occorrenza un frame rate più alto per la telecamera in questione.

Sicurezza dei dati

Un altro costo secondario riguarda la sicurezza dei dati e il costo legato alla perdita di video.
Data la quantità e l'importanza dei dati registrati, è essenziale considerare la sicurezza e l'affidabilità della propria soluzione NVR. La maggior parte delle soluzioni di memorizzazione NVR sfrutta array di dischi RAID. Il termine RAID (Redundant Array of Independent Drives) si riferisce a una serie di soluzioni per la memorizzazione di dati informatici che consentono di dividere e/o replicare i dati su più dischi rigidi. Ci sono diversi livelli RAID, corrispondenti ad altrettanti livelli di protezione. Ad esempio, in una configurazione RAID 5 i dati video e quelli relativi al ripristino (parità) sono distribuiti su tutti i dischi del volume. Nel caso in cui un disco qualunque dovesse riscontrare problemi tecnici, i dati non verranno persi e il sistema continuerà a effettuare riprese senza alcuna interruzione. I videoregistratori NVR aumentano ancora di più i livelli di sicurezza. Queste solide unità hardware sono dotate di alimentatori e connessioni di rete, configurazioni RAID e dischi rimovibili anche a sistema avviato (hot-swap) ridondanti. È inoltre possibile configurare la strategia di backup NVR per aumentare la ridondanza del sistema. Ad esempio, nel caso in cui si verifichi un guasto nel software del sistema, le registrazioni possono essere trasferite automaticamente a un videoregistratore NVR di backup o distribuite su altri NVR del sistema. Analogamente agli array RAID, anche i videoregistratori NVR possono essere duplicati per intero e le stesse riprese possono essere effettuate contemporaneamente da due NVR, garantendo così un livello di sicurezza ottimale.

In sintesi

Numerose strutture hanno adottato misure di protezione ambientale implementando soluzioni volte a contenere il consumo di energia elettrica. La soluzione di memorizzazione standalone NVR nasce per soddisfare queste esigenze e per ridurre al contempo i costi di gestione. L'alta tolleranza agli errori delle soluzioni NVR completa il quadro dei vantaggi di questa soluzione rispetto a rack di server PC centralizzati per le riprese video.

(1) La gamma 3000 NVR-AS di Indigo Vision ne è un esempio.
(2) Di Indigo Vision.