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Análisis técnico Ayuda de las capacidades de almacenamiento masivo a mejorar la tecnología de vigilancia

Ayuda de las capacidades de almacenamiento masivo a mejorar la tecnología de vigilancia

¿Cuál es el futuro de la videovigilancia? 

Agente Doug Carlin: "¿Podemos volver atrás?" 
Agente Paul Pryzwarra: "No, hay demasiados datos para un sistema de almacenamiento existente".

Si ha visto la película Déjà Vu, es posible que recuerde esta breve conversación. El agente Doug Carlin, interpretado por Denzel Washington, pide desesperadamente técnicos de vídeo para reproducir un momento clave de las secuencias de vigilancia, pero el rebobinado no es una opción. Como los expertos en tecnología han descubierto una forma de crear secuencias de vídeo del pasado mediante la manipulación del continuo espacio-tiempo, no hay ningún dispositivo de almacenamiento capaz de almacenar las enormes cantidades de datos.

El argumento de la película supera los límites de la realidad. Pero, quizás, igualmente fascinante para los profesionales de la tecnología de almacenamiento sea la idea de tener demasiados datos que guardar en cualquier dispositivo de almacenamiento existente. Las unidades de disco duro de hoy en día están diseñadas para almacenar grandes cantidades de datos, pero ¿serán suficientes estos sistemas para satisfacer las crecientes demandas de almacenamiento del sector de la videovigilancia?

Datos sobre la videovigilancia y el almacenamiento
¿Qué cantidad de almacenamiento demanda el mercado de la videovigilancia? En base al historial de envíos de cámaras y a la vida útil prevista de estos dispositivos, se estima que aproximadamente 210 millones de cámaras de videovigilancia se encuentran instaladas actualmente en sistemas digitales de todo el mundo.2 Vamos a suponer que cada una de estas cámaras funciona con una resolución, calidad y frecuencia de imagen estándar del sector grabando datos durante 14 días. Incluso en esta configuración típica, se necesitan más de 18,4 mil millones de gigabytes (GB) de almacenamiento para

dar soporte a las cámaras de vigilancia del mundo durante un período de grabación de solo dos semanas. Además, el número de unidades de disco duro necesario para proporcionar esa capacidad de almacenamiento abarcaría China dos veces si se coloca de extremo a extremo.

Estas estadísticas ponen de relieve el asombroso crecimiento de las tecnologías de vigilancia y almacenamiento en los últimos 15 años. La cantidad de almacenamiento que los sistemas de vigilancia actuales demandan solamente para un período de tiempo de dos semanas es 880 veces mayor a toda la capacidad fabricada en el año 1995.3 Un elemento fundamental que posibilita este rápido crecimiento ha sido el aumento de la disponibilidad de almacenamiento barato. Aunque la capacidad de almacenamiento ha aumentado, los precios han bajado drásticamente. En 1995, un GB de almacenamiento costaba aproximadamente 995 dólares estadounidenses. Hoy en día, puede adquirir un GB por tan solo 0,08 dólares.4.

"Hágalo más grande, más rápido y más barato". Las históricas palabras de Al Shugart, fundador de Seagate Technology, aún reflejan las metas del sector del almacenamiento de datos de hoy en día. Una mayor capacidad, un mayor rendimiento y menores costes en tecnología de almacenamiento están impulsando el crecimiento de los envíos de cámaras a nivel mundial. La empresa de investigación In-Stat prevé más de 41 millones de envíos de cámaras para el año 2011 y más de 51 millones para 2014.5

Además, la demanda de una mayor resolución de megapíxeles es cada vez mayor, y se prevé que las cámaras IP experimenten una tasa de crecimiento compuesto anual del 13,7 % en los próximos tres años. ¿Qué significa esto para el sector del almacenamiento? Más cámaras + mayor resolución = más necesidades de almacenamiento.

Mantenerse al día con las demandas de almacenamiento
Para satisfacer las crecientes demandas de almacenamiento del mercado de la videovigilancia, los fabricantes de unidades de disco duro se han enfrentado al reto de mantener la integridad de los datos con la tecnología de capa magnética que utiliza partículas muy pequeñas. En el pasado, la tecnología de unidades de disco duro se centraba en el aumento de la densidad de área de los medios de almacenamiento. La densidad de área es una medida de cuánto se ajustan los distintos bits de datos digitales (grabados en partículas magnéticas) a una unidad de disco duro. Cuanto más ajustada esté la agrupación de estos bits, mayor será la densidad de área. Una medida de densidad de área es el gigabit por pulgada cuadrada (Gbpsi). El aumento de Gbpsi en un dispositivo de almacenamiento permite que los niveles de capacidad aumenten.

La evolución de la grabación perpendicular ha permitido que los expertos maximicen los Gbpsi mediante la disposición vertical de los bits uno junto al otro en lugar de horizontal, lo que da lugar a más Gbpsi. Esta tecnología ha sido el principal elemento que permite el aumento de la capacidad de almacenamiento en los últimos cinco años, pero la grabación perpendicular casi ha alcanzado densidades máximas y se espera que aumente hasta aproximadamente de 1 a 1,5terabits (Tb) por pulgada cuadrada. 6Cada vez es más difícil reducir la tecnología sin dejar de distinguir un bit de otro. Lograr un equilibrio entre la creación de partículas magnéticas cada vez más pequeñas, al tiempo que se mantiene la integridad de datos ha puesto de manifiesto nuevos problemas para el sector de las unidades de disco duro.

Entonces, ¿qué más se puede hacer para aumentar la capacidad de almacenamiento? Los fabricantes de unidades de disco duro están explorando una enorme cantidad de opciones para desarrollar la próxima generación de tecnologías de almacenamiento. La Asociación internacional de materiales y equipos de disco duro (IDEMA) ha encargado recientemente un incremento en el tamaño de sector básico utilizado en los soportes de las unidades de disco duro.7 Con la nueva tecnología de sector de formato avanzado de 4 KB, el tamaño de sector de una unidad de disco duro cambia de 512 bytes a 4096 bytes (4 KB). Seagate Technology y otros miembros de IDEMA respaldan la adopción de la tecnología de sector de 4 KB y la ven como un elemento clave que permite el desarrollo de capacidades superiores y una corrección de errores más potente para el futuro.

Un segundo factor clave con potencial de aumentar la capacidad de almacenamiento se conoce como la densidad de pista, comúnmente medida en pistas por pulgada (TPI). Las unidades de disco duro almacenan datos en círculos concéntricos en los platos del disco duro. Cuando las pistas están muy juntas, tanto las TPI como la capacidad se maximizan.

En las unidades de disco duro para vigilancia de Seagate®, los niveles de TPI han pasado de las 250 000 de la generación anterior a las 340 000 de la actualidad.8 Estos números representan un notable aumento del 36 % de TPI y, por consiguiente, una gran mejora en la capacidad de almacenamiento. Con una gran cantidad de pistas en un simple disco de 3,5 pulgadas, cada una de ellas se encuentra a tan solo 75 nanómetros de ancho (100 veces más pequeño que una sola espora de polen). Estas pistas giran por un cabezal de lectura-escritura a 7200 r.p.m., mientras que los datos se graban con precisión a una escala increíblemente pequeña.

¿Qué viene después?
Como la tecnología de grabación perpendicular empieza a llegar a sus límites, las densidades de pista también lo están haciendo. La tecnología actual no puede fabricar un cabezal de lectura-escritura capaz de escribir pistas más pequeñas. Aquí es donde la tecnología de grabación magnética de superposición o SMR entra en juego.

La grabación magnética de superposición es una tecnología que se espera que emerja en los próximos años y que optimizará aún más las TPI. Esta tecnología permite la grabación de pistas sobrepuestas parcialmente como las tejas de un tejado con el fin de aumentar la densidad de la pista. Con la tecnología SMR, cada vez que se graba una nueva pista, la pista anterior se recorta y la posterior se sobrescribe. Esto proporciona un posible aumento del 40 % en capacidad y también amplía el uso de las tecnologías de grabación perpendicular.9 Aunque no es ideal para todo tipo de almacenamiento de datos, la tecnología SMR se puede aplicar bastante a la videovigilancia, ya que los datos de vigilancia normalmente se sobrescriben después de un determinado número de archivos.

En los próximos años, surgirán otras tecnologías con el fin de aumentar la capacidad de almacenamiento y de cubrir las crecientes demandas de almacenamiento. Estas tecnologías seguirán aplicando nuevos métodos para la mejora de los Gbpsi y

las TPI y el aumento de la densidad de área de los dispositivos de almacenamiento. El efecto acumulativo de estas tecnologías ayudará a que los sistemas de vigilancia sean más rentables, incluso con el creciente predominio de capacidades de grabación de alta definición.

Aprovechar la tecnología de unidades de disco duro para videovigilancia
Con la creciente demanda de almacenamiento en el sector de la videovigilancia, las tecnologías que aumentan las capacidades de datos continuarán desarrollándose. Tanto ahora como en el futuro, los profesionales de vigilancia deben elegir una unidad de disco duro que cubra las necesidades específicas de su sistema de vigilancia. Aunque la capacidad es un factor clave, hay otros elementos que se deben tener en cuenta en la búsqueda de una solución de almacenamiento.

En primer lugar, elegir un producto que esté diseñado para su carga de trabajo y categoría de datos específicas es fundamental para mejorar el rendimiento, lo que garantiza fiabilidad y ahorro de dinero.

Como se muestra en la Figura 1, los requisitos de almacenamiento son muy diferentes entre los segmentos del mercado. Los datos informáticos requieren un almacenamiento preferentemente para capacidad de lectura y adaptado para transferencias de datos aleatorias de bloques pequeños. Dentro del segmento de mercado de la electrónica de consumo, las unidades de disco duro deben tener capacidad de lectura fluida centrada en transferencias de datos secuenciales de bloques grandes.

Por el contrario, una carga de trabajo de almacenamiento de videovigilancia está en gran medida diseñada para escribir, una función que representa hasta el 95 % del funcionamiento de la unidad de disco duro. Esta elevada carga de trabajo de escritura se combina con grandes bloques de datos secuenciales de varias transmisiones de datos (cámaras), que habitualmente funcionan en un entorno ininterrumpido.

Figura 1. Requisitos de almacenamiento según el segmento de mercado

En segundo lugar, un tamaño no sirve para todas las aplicaciones de vigilancia de hoy en día. Por este motivo, es importante conocer qué necesita su configuración de vigilancia y qué unidad de disco duro se ajusta mejor a sus necesidades. Todos y cada uno de los factores numerados a continuación son fundamentales a la hora de elegir una de las numerosas

opciones de almacenamiento de vigilancia:

  • Número de cámaras, resolución y duración del almacenamiento: capacidad
  • Tipo de configuración: ¿JBOD o RAID?
  • Número de unidades: ¿alto o bajo?
  • Perfil de la carga de trabajo

Diseño de la carcasa
La unidad de disco duro correcta puede influir considerablemente en la capacidad de un proveedor para ofrecer sistemas de vigilancia extraordinarios con una fiabilidad, un rendimiento y una asequibilidad óptimos, los elementos clave para diferenciarse de las ofertas de sus competidores. Como se muestra en la Figura 2, ya se pueden encontrar

unidades de disco duro que satisfagan las necesidades de una amplia variedad de instalaciones de vigilancia. Quizás, sus prioridades principales sean la eficiencia energética y el funcionamiento sin calentamientos o, tal vez, lo que necesite sea la escritura y transmisión de vídeo de alta velocidad para DVR de vigilancia mediante múltiples cámaras (SDVR). Su sistema puede exigir almacenamiento centralizado adaptado para su funcionamiento en un entorno típico de IP y LAN. Independientemente de la situación, hay una unidad de disco duro especializada para el trabajo.

Aplicaciones para videograbadoras digitales domésticas
Las unidades de disco duro diseñadas para videograbadoras digitales (DVR) domésticas a menudo se comercializan como soluciones de videovigilancia. Si bien estos productos pueden ser una solución aceptable para algunas configuraciones, como los sistemas de vigilancia mediante grabación de vídeo digital integrados con un número bajo de cámaras, los sistemas de vigilancia más sofisticados suelen requerir un rendimiento más adecuado. Un sistema pequeño integrado puede beneficiarse de un bajo consumo energético o de un funcionamiento sin calentamientos, características típicas de este tipo de unidades de disco duro, pero también se verá afectado el rendimiento.

Figura 2. Soluciones de unidades de disco duro guiadas por una aplicación de vigilancia específica

Almacenamiento de DVR de vigilancia para uso general
Las configuraciones más convencionales de las SDVR para uso general normalmente admitirán muchas entradas de cámaras de vigilancia, lo que requiere unidades de disco duro específicamente diseñadas y de rendimiento superior. Los productos como las unidades de disco duro para vigilancia, con perfiles de funcionamiento ininterrumpido y ajuste secuencial de bloques grandes y alto rendimiento, son muy apropiados para manejar sistemas DVR, SDVR y NVR de alta definición y sistemas híbridos DVR/NVR. Busque unidades de disco duro con alta capacidad de escritura, sello distintivo de las operaciones de vigilancia en relación con el almacenamiento de datos.

Almacenamiento centralizado
En arquitecturas de almacenamiento centralizado, son comunes el almacenamiento de montaje en bastidor y los compartimentos de almacenamiento con gran cantidad de unidades, y lo será aún más con la creciente popularidad de las topologías centradas en la red. Las unidades de disco duro de clase nearline, que combinan la alta capacidad operativa de escritura ininterrumpida con la ventaja añadida de una mayor funcionalidad RAID y una alta tolerancia de vibración, son la opción idónea para este tipo de arquitecturas. Las unidades nearline también permiten la incorporación de tecnologías de almacenamiento más avanzadas que utilizan la interfaz SAS para un mayor rendimiento y fiabilidad de los datos.

No hay vuelta atrás
Los sistemas de vigilancia pueden estar muy lejos de usar la tecnología de plegado del continuo espacio-tiempo para mirar al pasado, pero, sin duda, el sector está creciendo a un ritmo extraordinario, y así lo están haciendo sus necesidades de almacenamiento. La tecnología actual solo irá tan lejos para satisfacer estas demandas de mayor capacidad de almacenamiento. Mientras que los fabricantes de unidades de disco duro siguen explorando nuevas oportunidades para maximizar la capacidad de datos, los diseñadores de sistemas de vigilancia deben discernir la mejor manera de satisfacer sus necesidades de almacenamiento actuales.

El primer paso es conocer la carga de trabajo y la categoría de datos de su sistema, seguido de la elección de una unidad de disco duro que esté diseñado específicamente para su configuración de la vigilancia. Con una serie de productos de calidad en el mercado, los profesionales de la vigilancia pueden encontrar la unidad de disco duro que optimice el rendimiento y les haga ahorrar dinero.

Al igual que en Déjà Vu, no hay vuelta atrás. Las necesidades de almacenamiento del pasado han quedado atrás y solo podemos avanzar. Sin embargo, si consideramos las cambiantes tendencias de la tecnología y el largo historial de éxito, los sistemas de vigilancia seguirán protegiendo y garantizando la seguridad de las economías emergentes de todo el mundo. Puede estar seguro de que el almacenamiento será un elemento clave en estas soluciones.

—Por David Burks, director de marketing del segmento del almacenamiento de vigilancia

*Nota:1 Bruckheimer, J. (Productor), & Scott, T. (Director). (2006). Déjà vu [Película]. Estados Unidos: Buena Vista.
2 Seagate Technology, mayo de 2011
3 Seagate Technology, mayo de 2011.
4 "A History of Storage Cost", mkomo.com, 2010.
5 Análisis detallado sobre videovigilancia: cámaras analógicas e IP, DVR, NVR, análisis, semiconductor y tecnología, In-Stat, enero de 2011
6 Future Storage Technology: How to Store the Entire U.S. Library of Congress on a Coin, Seagate Technology, diciembre de 2010
7 Boletín de marketing de Seagate: "Advanced Format 4K Sector Transition", Seagate Technology, mayo de 2010
8 Secutech 2011 International Exhibition, Seagate Technology, abril de 2011
9 Seagate Technology, mayo de 2011.

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