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Informations techniques Les énormes capacités de stockage font progresser la technologie de surveillance

Les énormes capacités de stockage font progresser la technologie de surveillance

L'avenir de la vidéosurveillance ?

Agent Doug Carlin : « On peut le revoir ? » 
Agent Paul Pryzwarra : « Non, on n'a pas assez de mémoire, ça ferait beaucoup trop de données à traiter. »

Si vous êtes allé voir le film Déjà vu, vous vous rappelez peut-être de ces deux répliques. L'agent Doug Carlin, interprété par Denzel Washington, demande aux techniciens vidéo de repasser une séquence clé d'une vidéo de surveillance, mais cela est impossible. Les experts en technologie ont trouvé un moyen de créer des vidéos de surveillance du passé en manipulant le continuum espace-temps, mais aucun équipement de stockage n'est capable de sauvegarder une quantité si importante de données.

Toute l'intrigue du film repousse les limites de la réalité. Néanmoins, ce qui est tout aussi fascinant pour les professionnels des technologies de stockage, c'est l'idée de disposer de tellement de données qu'aucun équipement de stockage existant ne peut les contenir. Les disques durs d'aujourd'hui sont prévus pour gérer de grandes quantités de données, mais nul ne sait si ces systèmes pourront répondre aux attentes toujours croissantes du secteur de la vidéosurveillance.

La vidéosurveillance et le stockage en quelques chiffres
Quel volume de stockage répond aux besoins du marché de la vidéosurveillance ? En se basant sur l'historique des commandes de caméras et sur la durée de vie estimée de ces appareils, nous pouvons estimer à 210 000 000 le nombre de caméras de vidéosurveillance déployées dans les systèmes numériques à travers le monde2. Si nous assumons que chacune de ces caméras utilise les paramètres de résolution, de qualité et de cadence de prise de vue répandus dans l'industrie, et qu'elles enregistrent l'équivalent de 14 jours de données, nous estimons à plus de 18,4 milliards de gigaoctets (Go) la quantité de stockage nécessaire

à la gestion des données des caméras de vidéosurveillance, pour deux semaines de surveillance uniquement. En outre, si nous mettions bout à bout le nombre de disques durs nécessaires pour offrir une telle capacité de stockage, ils recouvriraient deux fois le territoire de la Chine.

Ces statistiques soulignent l'évolution spectaculaire qu'ont connues les technologies de stockage et de surveillance au cours des 15 dernières années. La quantité de stockage requise à l'heure actuelle pour deux semaines de vidéosurveillance est 880 fois supérieure à la capacité totale produite pendant l'année 19953. Cette croissance rapide est notamment due à la démocratisation des solutions de stockage bon marché. La baisse des prix a tout d'abord été proportionnelle à l'augmentation des capacités de stockage, avant de connaître une accélération fulgurante. En 1995, un gigaoctet de stockage coûtait environ 995 USD, alors que sa valeur aujourd'hui est d'à peine 0,08 USD4.

« Plus volumineux, plus rapide et plus abordable. » C'est en ces mots qu'Al Shugart, le fondateur de Seagate Technology, définissait le disque dur de demain, et sa maxime se vérifie encore aujourd'hui dans le secteur du stockage des données. L'augmentation des capacités, l'amélioration des performances et la baisse des coûts relatifs aux technologies de stockage entraînent une hausse de la demande globale de caméras. Selon une étude réalisée par In-Stat, le nombre caméras commandées s'élèverait à 41 millions en 2011 et à plus de 51 millions d'ici 20145.

D'autre part, la demande s'oriente vers des résolutions plus élevées et privilégie de plus en plus les caméras IP, dont le taux de croissance annuel moyen est estimé à 13,7 % sur les trois prochaines années. Qu'est-ce que cela implique pour le secteur du stockage ? Plus de caméras + des résolutions plus élevées = une augmentation des besoins en stockage.

Satisfaire la demande de stockage
Pour répondre à la demande en constante évolution des acteurs du marché de la vidéosurveillance, les fabricants de disques durs ont dû trouver un moyen pour préserver l'intégrité des données alors que la technologie de revêtement magnétique utilise des particules ultrafines. Ces dernières années, les efforts du secteur se sont concentrés sur l'augmentation de la densité surfacique du support de stockage. La densité surfacique mesure la proximité de chaque bit de donnée numérique (enregistré sur les particules magnétiques) sur un disque dur. Plus les bits sont rapprochés, plus la densité surfacique est élevée. La densité surfacique est exprimée en gigabit par mètre carré (Gbit/m²). Augmenter le nombre de gigabit par mètre carré permet d'augmenter le niveau de capacité.

Le développement de l'enregistrement perpendiculaire a permis aux experts d'optimiser la densité surfacique en disposant les bits verticalement plutôt qu'horizontalement, et ainsi d'augmenter le nombre de gigabit par mètre carré. L'extension des capacités de stockage observée ces cinq dernières années a été rendue possible grâce à cette technologie, mais elle commence à montrer ses limites. Selon les prévisions, la densité surfacique maximale devrait s'établir autour de 10,76-16,14 térabits (Tbit) par mètre carré6. Il devient de plus en plus difficile de réduire la taille des technologies et de parvenir à différencier les bits de données. Créer de nouvelles particules magnétiques encore plus fines tout en préservant l'intégrité des données représentait un véritable défi pour les fabricants de disques durs.

Comment faire pour repousser davantage les limites de la capacité de stockage ? Les fabricants de disques durs explorent de multiples pistes pour concevoir la nouvelle génération de technologies de stockage. L'IDEMA (International Disk Drive Equipment and Materials Association) leur a récemment confié la mission d'augmenter la taille du secteur de base utilisé par les supports des disques durs7. Grâce à la nouvelle technologie de format avancé à secteurs 4K, la taille du secteur d'un disque dur passe de 512 à 4 096 octets. Seagate Technology et les autres membres de l'IDEMA encouragent l'adoption de cette technologie et voient en elle la solution pour augmenter les capacités de stockage et renforcer le système de correction d'erreurs.

Ils misent également sur un autre facteur pour augmenter les capacités de stockage : il s'agit de la densité radiale, généralement exprimée en nombre de pistes par mètre carré. Les données sont organisées en cercles concentriques sur les plateaux du disque dur. Plus les pistes sont rapprochées, plus la densité radiale et la capacité sont élevées.

Les nouveaux disques Seagate® Surveillance HDD présentent une densité radiale de 3 659 849 pistes au mètre carré, alors que la précédente génération en comptait 2 691 0658, soit une augmentation de 36 %. Cela représente une avancée majeure en termes de capacité de stockage. Pour parvenir à intégrer une si grande quantité de pistes dans un disque de 3,5 pouces, chaque piste ne mesure que 75 nanomètres de largeur, soit 100 fois moins qu'un spore de pollen. Actionnées par une tête de lecture-écriture au rythme de 7 200 tours par minute, ces pistes offrent un stockage des données précis sur une dimension infiniment petite.

Quelle est la prochaine étape ?
À l'instar de la technologie d'enregistrement perpendiculaire, la densité radiale atteint les limites de ses capacités. Les technologies actuelles ne permettent pas de fabriquer des têtes de lecture-écriture capables d'enregistrer des données sur des pistes plus petites. C'est là que la technologie SMR (Shingled Magnetic Recording) entre en jeu.

Destinée à occuper une place prépondérante sur le marché dans les années à venir, la technologie SMR permettra d'optimiser davantage la densité radiale en autorisant le chevauchement des pistes, à la manière d'un toit en bardeaux. Lorsque des données sont enregistrées sur une nouvelle piste, la piste précédente est coupée tandis que la piste suivante est écrasée. Cela permettrait d'augmenter de 40 % la capacité d'un disque dur et d'étendre l'utilisation des technologies d'enregistrement perpendiculaire9. La technologie SMR ne convient pas à tous les types de stockage des données, mais elle pourrait révolutionner le secteur de la vidéosurveillance, dont les données sont généralement écrasées après avoir été archivées pendant une période définie.

D'autres technologies sont amenées à se développer pour augmenter les capacités de stockage et répondre à l'évolution de la demande dans les années à venir. Ces technologies appliqueront de nouvelles méthodes pour améliorer les densités surfacique

et radiale des équipements de stockage. Grâce à l'action conjointe de ces technologies, les systèmes de vidéosurveillance seront de plus en plus abordables, malgré la démocratisation de l'enregistrement en haute définition.

Mettre les avancées technologiques en matière de disque dur au profit de la vidéosurveillance
La demande de stockage du secteur de la vidéosurveillance étant en constante évolution, les technologies visant à augmenter la capacité des données ont un bel avenir. Aujourd'hui, comme dans les prochaines années, les professionnels de la vidéosurveillance doivent se tourner vers un disque dur qui s'adapte aux spécificités de leur système de surveillance. Bien que la capacité de stockage soit un facteur déterminant, d'autres éléments doivent être pris en compte au moment de choisir une solution de stockage.

Tout d'abord, le produit doit être compatible avec les catégories de données de l'application et supporter ses charges de travail afin d'offrir une fiabilité et des performances optimales, et de réaliser des économies.

La figure 1 démontre que les besoins de stockage varient énormément entre les différents segments du marché. Les données relatives aux calculs informatiques doivent être stockées dans une solution donnant la priorité à la lecture et optimisée pour les transferts de données aléatoires par blocs de petite taille. L'électronique grand public nécessite des disques durs offrant une lecture fluide et des transferts de données séquentielles par blocs de grande taille.

À l'inverse, les disques durs de vidéosurveillance doivent pouvoir supporter des cycles d'écriture très intensifs, qui représentent jusqu'à 95 % des charges de travail. Ils doivent, en outre, gérer de gros blocs de données séquentielles générés par plusieurs flux de données (caméras), diffusés généralement sans interruption.

Figure 1 : besoins de stockage par segment de marché

Ensuite, il faut savoir que chaque application de vidéosurveillance a des besoins uniques. C'est pourquoi il est primordial de déterminer les caractéristiques de votre configuration de surveillance et le type de disque dur qui correspondra le mieux à vos attentes. Au moment de choisir la solution de stockage la plus adaptée parmi tous les modèles disponibles,

vous devez impérativement prendre en compte les facteurs suivants :

  • Nombre de caméras, résolution et durée de stockage : capacité.
  • Type de configuration : JBOD ou RAID ?
  • Nombre de disques : faible ou élevé ?
  • Profil de la charge de travail.

Type de boîtier
En possédant le disque dur le plus adapté à ses besoins, un fournisseur peut proposer des systèmes de surveillance plus fiables, plus performants et plus économiques, des atouts indéniables face à la concurrence. Comme l'illustre la figure 2, il existe désormais

un disque dur pour chaque type d'installation de surveillance. Vous pouvez privilégier les économies d'énergie et un faible dégagement de chaleur, ou mettre l'accent sur la rapidité de l'écriture et du flux vidéo pour les magnétoscopes numériques de vidéosurveillance gérant plusieurs caméras. Votre système peut exiger une solution de stockage centralisée et conçue pour opérer dans un environnement LAN/IP standard. Quelle que soit votre situation, vous trouverez un disque dur spécialisé pour votre application.

Magnétoscope numérique pour particuliers
Les disques durs conçus pour les magnétoscopes numériques (DVR) grand public sont souvent commercialisés comme des solutions de vidéosurveillance. Bien que ces produits conviennent parfaitement à certaines configurations (peu de caméras, DVR de vidéosurveillance intégrés, par exemple), les systèmes de surveillance plus sophistiqués nécessitent généralement des performances plus adaptées. Les petits systèmes intégrés peuvent tirer profit de la faible consommation d'énergie et du faible dégagement de chaleur de ce type de disque dur, mais au prix des performances.

Figure 2 : disques durs par application de vidéosurveillance

Magnétoscope numérique de surveillance de cœur de gamme
Les configurations plus conventionnelles impliquant des magnétoscopes numériques de surveillance (SDVR) de cœur de gamme doivent généralement gérer plusieurs caméras de surveillance et nécessitent, par conséquent, un disque dur hautes performances spécialisé. Grâce à des performances supérieures, des transferts de données séquentielles par blocs de grande taille optimisés et des capacités de fonctionnement sans interruption, les produits tels que le disque Surveillance HDD sont particulièrement adaptés pour gérer les DVR, les SDVR, les enregistreurs vidéo réseau (NVR) et les systèmes hybrides DVR/NVR. Orientez votre choix vers des disques durs capables de supporter des cycles d'écriture intensifs, une caractéristique incontournable dans le domaine de la vidéosurveillance.

Stockage centralisé
Cette configuration implique généralement un montage sur rack et un grand nombre de disques, une tendance qui se confirme de plus en plus avec le succès des topologies en réseau. Les disques durs Nearline, qui cumulent un fonctionnement sans interruption, une fonction RAID améliorée et une tolérance aux vibrations supérieure, conviennent parfaitement à ce type d'architecture. Ils permettent également d'intégrer des technologies de stockage plus avancées qui reposent sur l'interface SAS afin d'améliorer les performances et la fiabilité des données.

Impossible de faire machine arrière
Courber le continuum espace-temps pour revenir sur le passé relève encore de la fiction, reste que le secteur de la vidéosurveillance évolue à un rythme effréné, tout comme les besoins de stockage. Seule l'augmentation des capacités de stockage peut être satisfaite par la technologie actuelle. Pendant que les fabricants de disques durs cherchent de nouvelles solutions pour optimiser la capacité des données, les concepteurs de systèmes de surveillance doivent trouver la solution de stockage qui répond le mieux à leurs besoins actuels.

Déterminer la charge de travail de leur système et la catégorie de données traitée est la première étape, suivie de près par choisir un disque dur spécifiquement adapté à leur configuration de surveillance. Les professionnels de la surveillance n'auront aucune difficulté à trouver le disque dur qui leur permettra d'optimiser leurs performances tout en économisant de l'argent parmi la vaste gamme de modèles disponibles.

Tout comme dans Déjà vu, il est impossible de revenir en arrière. Les besoins de stockage que nous avons connus sont définitivement révolus. Nous devons nous tourner vers l'avenir. En misant sur leur passé jalonné de succès et sur l'évolution des technologies, les systèmes de surveillance continueront de protéger les économies émergentes du monde entier. Il y a fort à parier que le stockage sera un élément clé de ces solutions.

David Burks, division marketing, segment du stockage de surveillance

*Note :1 Bruckheimer, J. (producteur) et Scott, T. (réalisateur), 2006. Déjà vu [film]. États-Unis : Buena Vista.
2 Seagate Technology, mai 2011.
3 Seagate Technology, mai 2011.
4 « A History of Storage Cost » (L'évolution du coût du stockage), mkomo.com, 2010.
5 In-Depth Analysis Video Surveillance: Analog and IP Cameras, DVRs, NVRs, Analytics, Semiconductor and Technology (Analyse approfondie de la vidéosurveillance : caméras analogiques et IP, magnétoscopes numériques, enregistreurs vidéo réseau, analyses, semiconducteurs et technologies), In-Stat, janvier 2011.
6 Future Storage Technology: How to Store the Entire U.S. Library of Congress on a Coin (Technologies de stockage du futur : comment stocker l'intégralité des données de la bibliothèque du Congrès américain sur une pièce de monnaie), Seagate Technology, décembre 2010.
7 Bulletin d'information Seagate : « Advanced Format 4K Sector Transition » (Transition vers le format avancé à secteurs 4K), Seagate Technology, mai 2010.
8 Exposition internationale Secutech 2011, Seagate Technology, avril 2011.
9 Seagate Technology, mai 2011.

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