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Le enormi capacità di memorizzazione promuovono gli avanzamenti tecnologici nelle applicazioni di sorveglianza

Il futuro della sorveglianza video?

Agente Doug Carlin: "Possiamo tornare indietro?" 
Agente Paul Pryzwarra: "No, ci sono troppi dati per un sistema di memorizzazione esistente".

Chi ha visto il film Déjà Vu forse ricorderà queste battute. L'agente Doug Carlin, interpretato da Denzel Washington, in preda all'agitazione chiede ai tecnici di rivedere un momento cruciale del filmato della sorveglianza, ma riavvolgere il nastro non è possibile. Poiché gli esperti di tecnologia hanno trovato un modo per creare riprese video del passato manipolando il continuum spazio-tempo, nessun dispositivo di memorizzazione è in grado di archiviare l'enorme quantità di dati.

L'intero ambiente dove si svolge il film si spinge oltre i limiti della realtà. Ma per i professionisti della tecnologia probabilmente è altrettanto affascinante l'idea di disporre di una quantità di dati eccessiva per qualsiasi dispositivo di memorizzazione esistente. Le unità disco di oggi sono progettate per contenere enormi quantità di dati, ma questi sistemi saranno all'altezza delle esigenze di memorizzazione sempre crescenti del settore della sorveglianza video?

Sorveglianza video e memorizzazione: i fatti
Quanto spazio di archiviazione richiede il mercato della sorveglianza video? In base al numero di telecamere tradizionali consegnate e alla durata prevista di questi dispositivi, si stima che siano circa 210.000.000 le videocamere per la sorveglianza attualmente fornite in tutto il mondo con i sistemi digitali.2 Supponiamo che ciascuna videocamera funzioni con una risoluzione, una qualità e una frequenza dei fotogrammi conformi agli standard del settore e registri dati per 14 giorni. Anche con queste impostazioni tipiche, sono necessari più di 18,4 miliardi di gigabyte (GB) di memorizzazione per

supportare le telecamere di sorveglianza del mondo per un periodo di registrazione limitato di due settimane. Inoltre, le unità disco necessarie per fornire tale capacità di memorizzazione arriverebbero due volte in Cina se messe una di seguito all'altra.

Queste statistiche evidenziano la crescita sbalorditiva delle tecnologie per la sorveglianza e la memorizzazione negli ultimi 15 anni. La quantità di spazio di memorizzazione richiesta dai sistemi di sorveglianza di oggi per un periodo di sole due settimane è 880 volte l'intera capacità prodotta nell'anno 1995.3 Un incentivo fondamentale per questa rapida crescita è la maggiore disponibilità di memorizzazione a basso costo. Se da un lato le capacità di memorizzazione sono aumentate, i costi si sono drasticamente ridotti. Nel 1995, un GB di memorizzazione costava circa 995 dollari, oggi un GB è disponibile a soli 0,08 dollari.4

"Più grande, più veloce, più conveniente". Le storiche parole di Al Shugart, fondatore di Seagate Technology, riflettono ancora gli obiettivi del settore della memorizzazione dei dati di oggi. L'incremento delle capacità, l'ottimizzazione delle prestazioni e la riduzione dei costi nella tecnologia di memorizzazione favoriscono la crescita delle forniture globali di videocamere. In base alle proiezioni di In-Stat si prevede che saranno vendute 41 milioni di videocamere entro il 2011 e oltre 51 milioni entro il 2014.5

Inoltre, interviene anche la richiesta di risoluzioni con un numero maggiore di megapixel e si prevede che le videocamere IP registreranno una crescita annuale complessiva del 13,7% nei prossimi tre anni. Che cosa significa questo per il settore della memorizzazione? Più videocamere + risoluzioni superiori = maggiori esigenze in fatto di memorizzazione.

Come stare al passo con le esigenze di memorizzazione
Per soddisfare le richieste di memorizzazione in continua crescita del mercato della sorveglianza video, i produttori di unità disco hanno dovuto affrontare diverse sfide, tra cui la conservazione dell'integrità dei dati tramite una tecnologia di rivestimento magnetico che utilizza particelle estremamente piccole. Nella storia recente, la tecnologia basata su unità disco si è concentrata sull'aumento della densità di area dei supporti di memorizzazione. La densità di area è una misura della vicinanza dei singoli bit di dati digitali (registrati su particelle magnetiche) riuniti su un'unità disco. Più i bit sono a stretto contatto, più alta è la densità di area. Una misura della densità di area è gigabit per pollice quadrato (Gbpsi). Se si aumenta la Gbpsi su un dispositivo di memorizzazione, il livello di capacità aumenta.

L'evoluzione della registrazione perpendicolare ha consentito agli esperti di ottimizzare la Gbpsi disponendo i bit verticalmente, e non orizzontalmente, uno accanto all'altro ottenendo in questo modo una Gbpsi più elevata. Questa tecnologia è l'elemento che più ha influito sull'aumento delle capacità di memorizzazione negli ultimi cinque anni, ma la registrazione perpendicolare ha quasi raggiunto le densità massime e si prevede che raggiunga un picco di circa 1-1,5 terabit (Tb) per pollice quadrato.6 Sta diventando sempre più difficile ridimensionare la tecnologia e allo stesso tempo continuare a distinguere un bit dall'altro. Mantenere l'equilibrio tra la creazione di particelle magnetiche sempre più piccole e la conservazione dell'integrità dei dati ha creato nuovi problemi per il settore delle unità disco.

Quindi, che altro si può fare per aumentare le capacità di memorizzazione? I produttori di unità disco stanno valutando un'ampia gamma di opzioni per sviluppare la prossima generazione di tecnologie di memorizzazione. L'associazione IDEMA (International Disk Drive Equipment and Materials Association) ha autorizzato di recente un aumento delle dimensioni del settore di base utilizzato sui supporti delle unità disco.7 Con la nuova tecnologia di formattazione avanzata con settori di 4 KB, la dimensione di un settore di unità disco passa da 512 byte a 4096 (4 KB) byte. Seagate Technology e altri membri di IDEMA supportano l'adozione della tecnologia con settori di 4 KB e la considerano uno degli elementi che più favoriranno l'aumento delle capacità e la correzione efficace degli errori in futuro.

Un secondo fattore chiave che potenzialmente può incrementare le capacità di memorizzazione è la densità delle tracce, normalmente misurata in tracce per pollice (TPI). Le unità memorizzano i dati in cerchi concentrici sul piatto del disco. Quando le tracce vengono disposte in modo da aderire completamente, la TPI e la capacità vengono entrambe ottimizzate.

Nelle unità Surveillance HDD di Seagate®, i livelli di TPI sono passati dai 250.000 della generazione precedente ai 340.000 di oggi.8 Queste cifre rappresentano uno straordinario aumento del 36% della TPI e, di conseguenza, un notevole miglioramento della capacità di memorizzazione. Con una tale quantità di tracce su un solo disco da 3,5 pollici, ogni traccia è ampia solo 75 nanometri, circa 100 volte più piccola di una singola spora di polline. Queste tracce girano a 7200 giri/min con una testina di lettura e scrittura e i dati vengono accuratamente registrati su una scala straordinariamente ridotta.

Le prossime novità
Poiché la tecnologia di registrazione perpendicolare inizia a raggiungere i propri limiti, anche le densità di traccia stanno raggiungendo un limite. La tecnologia attuale non è in grado di produrre una testina di lettura e scrittura che possa scrivere tracce ancora più piccole. A questo punto interviene la tecnologia SMR (Shingled Magnetic Recording).

SMR è una tecnologia destinata ad emergere entro pochi anni e a ottimizzare ulteriormente la TPI. Questa tecnologia consente di registrare le tracce in modo da sovrapporle parzialmente con le tegole di un tetto in modo da aumentare la densità di traccia. Con la tecnologia SMR, ogni volta che viene registrata una nuova traccia, la traccia precedente viene ristretta e la traccia seguente viene sovrascritta. Questo fornisce un potenziale aumento del 40% della capacità e amplia anche l'uso delle tecnologie di registrazione perpendicolare.9 Benché non sia ideale per tutti i tipi di memorizzazione dei dati, la tecnologia SMR è appropriata per la sorveglianza video, poiché i dati della sorveglianza normalmente vengono sovrascritti dopo un determinato periodo di archiviazione.

Nei prossimi anni, si affermeranno altre tecnologie il cui obiettivo è incrementare le capacità di memorizzazione e soddisfare nuove esigenze in questo campo. Tali tecnologie continueranno ad applicare nuovi metodi per ottimizzare Gbpsi e

TPI nonché la densità di area sui dispositivi di memorizzazione. L'effetto combinato di queste tecnologie consentirà di rendere più economici i sistemi di sorveglianza, anche in presenza di un numero sempre maggiore di funzionalità di registrazione ad alta definizione.

I vantaggi della tecnologia basata su unità disco per la sorveglianza video
Con la richiesta in continuo aumento di soluzioni di memorizzazione nel settore della sorveglianza video, le tecnologie in grado di aumentare le capacità continueranno a evolversi. Oggi, e in futuro, i professionisti della sorveglianza devono scegliere un'unità disco che soddisfi le esigenze specifiche del sistema di sorveglianza in uso. Benché la capacità sia un fattore essenziale, è necessario considerare altri elementi quando si è alla ricerca di una soluzione di memorizzazione.

Per prima cosa, scegliere un prodotto progettato per un carico di lavoro e una categoria di dati specifici è cruciale per ottimizzare le prestazioni, garantire affidabilità e risparmiare denaro.

Come indicato nella figura 1, i requisiti di memorizzazione sono molto diversi tra i vari segmenti di mercato. I dati correlati all'elaborazione su PC richiedono una memorizzazione adeguata alle funzionalità di lettura e ai trasferimenti di dati casuali e in piccoli blocchi. Nell'ambito del segmento di mercato dei dispositivi elettronici di consumo, le unità disco devono disporre di funzionalità che assicurino una lettura fluida e trasferimenti di grandi blocchi di dati in sequenza.

Il carico di lavoro della memorizzazione per la sorveglianza video è invece quasi esclusivamente basato sulla scrittura, funzione che rappresenta fino al 95% dell'attività dell'unità disco. L'elevato carico di lavoro di scrittura è combinato con l'uso di grandi blocchi di dati sequenziali che provengono da più flussi di dati (videocamere), normalmente 24 ore su 24 e 7 giorni alla settimana.

Figura 1. Requisiti di memorizzazione per segmento di mercato

Secondariamente, un tipo di prodotto non può essere adatto a tutte le applicazioni per la sorveglianza. Per questo motivo, è importante capire quali sono le esigenze della configurazione del sistema di sorveglianza e qual è l'unità più adatta a tali esigenze. Ciascuno dei seguenti fattori è essenziale quando si esaminano più

opzioni di memorizzazione per la sorveglianza:

  • Numero di videocamere, risoluzione e durata della memorizzazione: capacità
  • Tipo di configurazione: JBOD o RAID?
  • Numero di unità: alto o basso?
  • Profilo del carico di lavoro

Struttura dello chassis
L'unità disco giusta può influenzare in modo significativo la possibilità per un fornitore di offrire sistemi di sorveglianza di straordinaria qualità in termini di affidabilità, prestazioni e convenienza, tutti fattori che possono fare la differenza rispetto alle offerte della concorrenza. Come indicato nella figura 2, ora è possibile trovare

unità disco che consentono di soddisfare i requisiti di un'ampia gamma di installazioni di sorveglianza. Per qualcuno il risparmio energetico e l'assenza di surriscaldamento sono priorità chiave, altri hanno bisogno di funzioni di scrittura e streaming video ad alta velocità per DVR di sorveglianza con più videocamere (SDVR). Il sistema può richiedere una memorizzazione centralizzata idonea al funzionamento in un tipico ambiente IP e LAN. Indipendentemente dalla situazione, esiste l'unità disco specializzata più adatta.

Applicazioni DVR ad uso personale
Le unità disco progettate per i sistemi di registrazione video digitale, o DVR (Digital Video Recorders), vengono spesso proposte come soluzioni per la sorveglianza video. Benché questi prodotti possono essere una soluzione accettabile per alcune configurazioni, ad esempio DVR di sorveglianza incorporati con un numero ridotto di videocamere, i sistemi di sorveglianza più sofisticati di solito esigono prestazioni ottimizzate. Un piccolo sistema incorporato può usufruire di alcune delle funzionalità di risparmio energetico e raffreddamento offerte da questi tipi di unità, penalizzando però le prestazioni.

Figura 2. Soluzioni con unità disco gestite da un'applicazione di sorveglianza specifica

Memorizzazione su DVR di sorveglianza mainstream
Le configurazioni SVDR mainstream più convenzionali normalmente supportano molti ingressi dalle videocamere di sorveglianza e richiedono unità create appositamente e con prestazioni superiori. I prodotti come le unità Surveillance HDD, con profili operativi 24×7 e prestazioni elevate, ottimizzate per l'elaborazione sequenziale di grandi blocchi di dati, sono particolarmente adatte alla gestione dei sistemi HD DVR, SDVR, NVR e DVR/NVR ibridi. È consigliabile orientarsi verso unità disco in grado di gestire un numero elevato di operazioni di scrittura, fattore chiave per i sistemi di sorveglianza in relazione alla memorizzazione dei dati.

Memorizzazione centralizzata
Nelle architetture di memorizzazione centralizzate, le soluzioni su rack e gli chassis di memorizzazione con un numero elevato di unità sono comuni e lo saranno ancora di più man mano che aumenta la popolarità delle topologie basate sulle reti. Unità disco nearline, che uniscono la gestione di un numero elevato di operazioni di scrittura 24 ore al giorno per sette giorni alla settimana ai vantaggi offerti dalla funzionalità RAID avanzata e dall'elevata tolleranza alle vibrazioni, sono un'ottima scelta per questi tipi di architettura. Le unità nearline consentono inoltre di incorporare tecnologie di memorizzazione più avanzate che utilizzano l'interfaccia SAS per ottimizzare le prestazioni e l'affidabilità dei dati.

Non si torna indietro
I sistemi di sorveglianza possono essere molto lontani dall'uso di una tecnologia che ribalta il continuum spazio-tempo per rivedere il passato, ma il settore sta indubbiamente crescendo a una velocità straordinaria, parallelamente alle sue esigenze di memorizzazione. La tecnologia attuale si spingerà fino al punto in cui potrà soddisfare le richieste di capacità superiori di memorizzazione. I produttori di unità disco continuano a esplorare le opportunità emergenti per ottimizzare la capacità di dati, ma i progettisti dei sistemi di sorveglianza devono individuare il modo migliore di soddisfare le attuali esigenze in fatto di memorizzazione.

Comprendere il carico di lavoro del sistema e la categoria di dati è il primo passo a cui deve far seguito la scelta di un'unità creata appositamente per la configurazione del proprio sistema di sorveglianza. Con diversi prodotti di qualità disponibili sul mercato, i professionisti della sorveglianza possono trovare l'unità disco in grado di ottimizzare le prestazioni e ridurre i costi.

Come in Déjà Vu, non c'è ritorno. Le esigenze di memorizzazione del passato sono ormai lontane e si può solo andare avanti. Senza perdere di vista le tendenze tecnologiche in evoluzione e una lunga serie di successi commerciali, i sistemi di sorveglianza continueranno a proteggere e garantire sicurezza alle economie emergenti in tutto il mondo. La memorizzazione sarà sicuramente un elemento chiave di queste soluzioni.

—David Burks, marketing del settore della memorizzazione per la sorveglianza

*Nota:1 J. Bruckheimer (produttore) e T. Scott (regista). (2006). Déjà vu [Motion picture]. Stati Uniti: Buena Vista.
2 Seagate Technology, maggio 2011
3 Seagate Technology, maggio 2011.
4 "A History of Storage Cost", mkomo.com, 2010.
5 Analisi dettagliata della sorveglianza video: videocamere analogiche e IP, DVR, NVR, analisi, semiconduttori e tecnologia, In-Stat, gennaio 2011
6 La tecnologia di memorizzazione del futuro: Come archiviare l'intera Library of Congress degli Stati Uniti su una moneta, Seagate Technology, dicembre 2010
7 Comunicato di marketing di Seagate: "Transizione a unità disco che utilizzano settori da 4 KB con formattazione avanzata", Seagate Technology, maggio 2010
8 Secutech 2011 International Exhibition, Seagate Technology, aprile 2011
9 Seagate Technology, maggio 2011.

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