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Conocimiento tecnológico Capacidades de almacenamiento masivas ayudan en el avance de la tecnología de vigilancia

Capacidades de almacenamiento masivas ayudan en el avance de la tecnología de vigilancia

¿Cuál es el futuro de la videovigilancia? 

Oficial Doug Carlin: --“¿Podemos retroceder?” 
Oficial Paul Pryzwarra: --“No, hay demasiados datos para el sistema de almacenamiento existente.”

Si alguna vez ha visto la película Déjà Vu, tal vez recuerde estas líneas. El oficial Doug Carlin, interpretado por Denzel Washington, solicita frenéticamente a los técnicos de video que vuelvan a reproducir un momento clave de las grabaciones de vigilancia, pero es imposible retroceder la grabación. Debido a que los expertos en tecnología han descubierto una forma de crear videograbaciones del pasado al manipular el continuum del espacio-tiempo, ningún dispositivo de almacenamiento es capaz de almacenar las enormes cantidades de datos.

Toda la esencia de la película se excede de los límites de la realidad. Sin embargo, tal vez para los profesionales de la tecnología, igual de fascinante es la idea de contar con una mayor cantidad de datos de los que cualquier dispositivo de almacenamiento existente pudiera contener. Las unidades de disco duro actuales están diseñadas para almacenar una inmensidad de datos, pero ¿podrán estos sistemas satisfacer las crecientes demandas de almacenamiento de la industria de la videovigilancia?

Verdades sobre videovigilancia y almacenamiento
¿Precisamente cuánto espacio de almacenamiento es necesario en el mercado de la videovigilancia? A partir del historial de envíos de cámaras y el periodo de vida útil previsto para estos dispositivos, se estima que, en la actualidad, existen alrededor de 210.000.000 cámaras de videovigilancia instaladas en todo el mundo. Digamos que cada una de estas cámaras trabaja con resolución, calidad y especificaciones de índice de tomas consideradas normales dentro de la industria y recaba datos equivalentes a 14 días de grabación. Aun con estas configuraciones estándar, se necesitan 18.400 millones de gigabytes (GB) de almacenamiento para

abastecer a todas las cámaras de vigilancia del mundo durante un mísero par de semanas de grabación. Y eso no es todo: la cantidad de unidades de disco duro necesarias para proporcionar tal capacidad de almacenamiento alcanzaría para extenderse sobre China de punta a punta si las pusieran en fila.

Esta estadística subraya el crecimiento asombroso de las tecnologías de vigilancia y almacenamiento a lo largo de los últimos 15 años. La cantidad de almacenamiento que demandan los sistemas de vigilancia actuales para un periodo de tan solo dos semanas es 880 veces mayor al total de la capacidad fabricada en el año 1995. Uno de los aspectos fundamentales que permite este acelerado crecimiento ha sido la disponibilidad creciente de almacenamiento de bajo costo. Mientras que las capacidades de almacenamiento han ido en aumento, los costos han ido en descenso... dramáticamente. En 1995, el precio de 1 GB era aproximadamente de unos 995 dólares estadounidenses; hoy se puede adquirir 1 GB por la módica suma de 0,08 centavos de dólar.

"Hazlo más grande, más rápido y más barato". Las históricas palabras de Al Shugart, fundador de Seagate Technology, aún reflejan los objetivos de la industria del almacenamiento de datos de la actualidad. Mayor capacidad, mejor rendimiento y precios más bajos en la tecnología de almacenamiento son los factores que dirigen el aumento de los envíos de cámaras en el mundo. La empresa de investigación In-Stat pronostica más de 41 millones de envíos de cámaras para 2011 y más de 51 millones para 2014.5

Además, la demanda de resoluciones con más megapíxeles va en aumento, y se espera que las cámaras IP experimenten un crecimiento anual sostenido de 13,7 % durante los siguientes tres años. ¿Qué significa esto para la industria del almacenamiento? Más cámaras + mayor resolución = aumento de necesidades de almacenamiento.

A la par de las demandas de almacenamiento
Para satisfacer las constantes y crecientes demandas de almacenamiento del mercado de la videovigilancia, los fabricantes de unidades de disco duro aceptaron el desafío de mantener la integridad de los datos por medio de la tecnología de recubrimiento magnético, que emplea pequeñas partículas. Recientemente, la tecnología de las unidades de disco duro se ha centrado en aumentar la densidad de área de los medios de almacenamiento. La densidad de área mide cuán cerca pueden estar las partes individuales de los datos digitales (grabadas en partículas magnéticas) que se agrupan en una unidad de disco duro. Cuanto más juntas se agrupan estas unidades, mayor es el área de densidad. La medida de la densidad de área es gigabits por pulgadas al cuadrado (Gbpsi). El aumento de Gbpsi en un dispositivo de almacenamiento permite que los niveles de capacidad aumenten.

La evolución de la grabación perpendicular permitió que los expertos maximizaran las Gbpsi al ordenar las partes de forma vertical una al lado de otra en lugar de hacerlo de forma horizontal, lo que genera un aumento de Gbpsi. Esta tecnología ha sido clave para posibilitar el aumento de las capacidades de almacenamiento durante los últimos cinco años, pero la grabación perpendicular casi ha alcanzado las densidades máximas y se espera que llegue a su pico entre 1 a 1,5 terabits (TB) por pulgada cuadrada. Se está tornando cada vez más difícil reducir el tamaño de los dispositivos tecnológicos y al mismo tiempo diferenciar las partes entre sí. Lograr un equilibrio entre la creación de partículas magnéticas cada vez más pequeñas y al mismo tiempo mantener la integridad de los datos ha representado nuevas dificultades para la industria de unidades de disco duro.

Entonces ¿qué más se puede hacer para aumentar las capacidades de almacenamiento? Los fabricantes de unidades de disco duro están explorando un sinnúmero de opciones para desarrollar la siguiente generación de tecnologías de almacenamiento. La Asociación Internacional de Equipos y Materiales de Unidades de Disco (IDEMA, por sus siglas en inglés), ha exigido recientemente un aumento del sector básico utilizado en los medios de unidades de disco duro. Con la nueva tecnología de formato avanzado de sector 4K, el tamaño de sector de una unidad de disco duro pasa de 512 bytes a 4096 bytes (4K). Seagate Technology, junto con otros miembros de IDEMA, apoyan la implementación de la tecnología de sector de 4K y ven esto como una posibilidad de aumentar las capacidades y contar con una corrección de errores más eficiente en el futuro.

El segundo factor clave que cuenta con potencial para aumentar las capacidades de almacenamiento se conoce como densidad de pista, comúnmente medido en pistas por pulgada (TPI). Las unidades de disco almacenan datos en círculos concéntricos en los platos de las unidades de disco duro. Cuando las pistas se colocan estrechamente juntas, se maximizan tanto la capacidad como las TPI.

En las Seagate® Surveillance HDD, los niveles de TPI han pasado de 250.000 en la antigua generación a 340.000 en la actualidad. Estos números representan un aumento considerable del 36 % de las TPI y, por lo tanto, una vasta mejoría en la capacidad de almacenamiento. Con esa cantidad tan grande de pistas en un simple disco de 3,5 pulgadas, cada pista tiene tan solo 75 nanómetros de ancho —casi 100 veces más pequeño que una sola espora de polen—. Estas pistas giran por un cabezal de lectura-escritura a 7.200 RPM, mientras que los datos se graban con exactitud a una escala increíblemente pequeña.

¿Qué nos espera?
Puesto que la tecnología de grabación empieza a alcanzar sus límites, lo mismo ocurre con las densidades de pista. La tecnología actual no puede fabricar un cabezal de lectura-escritura que sea capaz de escribir pistas más pequeñas. Es aquí donde la Grabación magnética en capas, o SMR, entra en escena.

La SMR es una tecnología que se espera que surja durante los próximos años, que optimizará aún más las TPI. Esta tecnología permite grabar las pistas de forma que se sobrepongan parcialmente como las tejas de un techo para poder aumentar la densidad de pista. Con la SMR, cada vez que se graba una pista, la pista anterior es recortada al tiempo que la siguiente se sobrescribe. Esto proporciona la posibilidad de un 40 % de aumento y además extiende el uso de las tecnologías de grabaciones perpendiculares. Aunque no es ideal para cualquier tipo de almacenamiento de datos, la SMR se aplica bastante bien a la videovigilancia, ya que los datos de vigilancia por lo general se sobrescriben luego de un determinado periodo de tiempo de archivo.

En los próximos años, surgirán nuevas tecnologías para aumentar las capacidades de almacenamiento y para satisfacer las cambiantes demandas de almacenamiento. Estas tecnologías seguirán implementando nuevos métodos para aumentar los Gbpsi y

las TPI y para maximizar la densidad de área de los dispositivos de almacenamiento. El efecto acumulativo de dichas tecnologías ayudará a que los sistemas de vigilancia sean más rentables, aun con la creciente prevalencia de las capacidades de grabación de alta definición.

Aprovechamiento de tecnología de unidades de disco duro para videovigilancia
Con la demanda de almacenamiento en constante crecimiento en la industria de la videovigilancia, las tecnologías que aumentan las capacidades de datos continuarán desarrollándose. En la actualidad y en el futuro, los profesionales de vigilancia deberán elegir una unidad de disco duro que se adapte a las necesidades de su sistema de vigilancia específico. Mientras que la capacidad es un factor clave, existen otros elementos a tener en cuenta al momento de buscar una solución de almacenamiento.

Primero, elegir un producto diseñado específicamente para su carga de trabajo y para su categoría de datos es crucial para aumentar el rendimiento, asegurar la fiabilidad y ahorrar dinero.

Como vemos en la Figura 1, existe una vasta diferencia entre las exigencias de almacenamiento en los distintos sectores del mercado. Los datos relacionados con cálculos en una PC requiere un almacenamiento dirigido hacia la capacidad de lectura y adaptado para transferencias aleatorias de datos en pequeños bloques. En el sector del mercado de electrónica de consumo, los diseños de las unidades de disco duro deben tener una capacidad de lectura ligera centrada en transferencias de datos secuenciales en bloques de gran tamaño.

Contrariamente, la carga de trabajo de almacenamiento en la videovigilancia se encuentra específicamente diseñada para la escritura, función que representa hasta un 95 % del funcionamiento de la unidad de disco duro. Esta carga de trabajo centrada en la escritura se combina con bloques de datos secuenciales de gran tamaño provenientes de múltiples flujos de datos (cámaras), que por lo general funcionan todos los días, las 24 horas.

Figura 1. Exigencias de almacenamiento según los sectores del mercado

Segundo, no hay un tamaño único para todas las aplicaciones de vigilancia actuales. Debido a esto, es importante comprender qué necesitan sus configuraciones de vigilancia y cuál es la unidad de disco duro que mejor se adapta a sus necesidades. Cada uno de los siguientes factores es determinante al momento de elegir entre la multitud de

opciones de almacenamiento para vigilancia:

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

Diseño de caja
La unidad de disco duro correcta puede tener una gran influencia en la capacidad del proveedor de ofrecer sistemas de vigilancia excelentes con mayor fiabilidad y rendimiento y con costos más accesibles, todos estos elementos son clave para diferenciar las ofertas de los competidores. Como se muestra en la Figura 2, ahora es posible encontrar

unidades de disco duro que satisfaga las necesidades de una amplia variedad de instalaciones de vigilancia. Quizás a la cabeza en su lista de prioridades se encuentren la eficiencia de electricidad y el funcionamiento en frío, o tal vez necesite escritura de video y transmisión de alta velocidad para los DVR multicámara para vigilancia (SDVR). Su sistema tal vez precise de almacenamiento centralizado adaptado para operaciones en ambientes IP o LAN típicos. Cualquiera fuera la situación, hay una unidad de disco duro especializado para el trabajo.

Aplicaciones DVR de consumo
Las unidades de disco furo diseñadas para las Videograbadoras digitales (DVR) de consumo se comercializan como soluciones de videovigilancia. Mientras que estos productos pueden ser una solución aceptable para ciertas configuraciones, tales como un bajo número de cámaras o DVR de vigilancia incrustados, los sistemas de vigilancia más sofisticados requieren un rendimiento más adaptado. Un sistema incrustado pequeño puede beneficiarse de algunas de las características de bajo consumo y funcionamiento en frío de este tipo de unidades de disco duro, pero a la vez también reducirán su rendimiento.

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

DVR de almacenamiento de vigilancia de uso general
Las configuraciones de SDVR de uso general más convencionales por lo general alojarán varias entradas de cámaras de seguridad, lo que demandará una unidad de disco duro de mayor rendimiento y especificaciones incorporadas para el efecto. Los productos como las videograbadoras Surveillance HDD, con perfiles de operación y alto rendimiento 24/7 y adaptación secuencial para bloques de gran tamaño, están preparadas para operar en sistemas HD DVR, SDVR, NVR y en sistemas DVR/NVR híbridos. Busque unidades de disco duro con alta capacidad de escritura, el sello de las operaciones de vigilancia en cuanto a almacenamiento de datos.

Almacenamiento centralizado
En arquitecturas de almacenamiento centralizado, son comunes el almacenamiento en bastidores y el almacenamiento en compartimentos con un gran número de unidades de disco, y lo serán aún más con la creciente popularidad de las topologías centradas en redes. Las unidades de disco duro de tipo Nearline, que combinan capacidades operativas de escritura con los beneficios agregados de la funcionalidad RAID mejorada y la gran tolerancia a la vibración, son una buenísima elección para este tipo de arquitecturas. Las unidades de disco Nearline también permiten la incorporación de tecnologías de almacenamiento más avanzadas que emplean la interfaz SAS para un mayor rendimiento y una fiabilidad de datos mejorada.

No podemos retroceder
Los sistemas de vigilancia pueden estar lejos de emplear tecnología de superposición de espacio-tiempo continuo para observar el pasado, sin embargo, no se puede negar que la industria está creciendo a pasos agigantados, al igual que las demandas de almacenamiento. La tecnología actual solamente podrá satisfacer una parte de estas demandas de aumento de las capacidades de almacenamiento. Mientras los fabricantes de unidades de disco duro continúen explorando las oportunidades emergentes para maximizar la capacidad de los datos, los diseñadores de sistemas de vigilancia deberán discernir cuál es la mejor manera de satisfacer las necesidades de almacenamiento actuales.

Entender la carga de trabajo y la categoría de datos de su sistema es el primer paso, luego deberá elegir una unidad de disco duro que esté específicamente diseñada para su configuración de vigilancia. Con una variedad de productos de calidad en el mercado, los profesionales de la vigilancia pueden encontrar la unidad de disco duro que optimizará el rendimiento y reducirá los gastos.

Al igual que en Déjà Vu, no podemos retroceder. Las necesidades de almacenamiento de ayer no son más que un recuerdo, y solo nos resta avanzar. Pero con la mirada atenta a las cambiantes tendencias de la tecnología y con una larga trayectoria de éxitos, los sistemas de vigilancia seguirán protegiendo y ofreciendo seguridad a las economías emergentes del mundo entero. Puede apostar que el almacenamiento será un elemento clave de estas soluciones.

—David Burks, mercadeo del área de almacenamiento de vigilancia

*Nota:1 Bruckheimer, J. (Productor), & Scott, T. (Director). (2006). Déjà vu [cinta cinematográfica]. Estados Unidos: Buena Vista.
2 Seagate Technology, mayo de 2011
3 Seagate Technology, mayo de 2011.
"Historia sobre el costo del almacenamiento", mkomo.com, 2010.
5 Análisis profundo de la videovigilancia: cámaras IP y analógicas, DVR, NVR, analíticas, semiconductor y tecnología, In-Stat, enero 2011
6 La tecnología de almacenamiento del futuro: Cómo almacenar toda la Biblioteca del Congreso de los EE. UU. en una moneda, Seagate Technology, diciembre de 2010
7 Boletín de Mercadeo de Seagate: “Transición al sector 4K de formato avanzado”, Seagate Technology, mayo 2010
8 Secutech 2011 International Exhibition, Seagate Technology, abril de 2011
9 Seagate Technology, mayo de 2011.

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