監視圖像集中存儲需求分析
對于地鐵電視監控系統，平均每個車站前端攝像頭一般在60路左右，錄像保有時間需要7天，錄像回放分辨率4CIF，監控圖像錄像要有足夠清晰度看清現場、人物特征等，對事故和案件分析能夠較好提供破案線索，錄像資料查找方便，錄像可靠性、存儲設備可維護性要高，方便擴容，新建地鐵傳輸通信網絡具備了集中存儲網絡通道，有光纖專用網絡通道，可采用光纖網絡集中存儲，沒有光纖專用網絡通道可采用IP網絡集中存儲。
SAN架構
SAN是一個高速的、專用的服務器網絡以及共享存儲設備，目前SAN架構又分為FC SAN（Fibre Channel Storage Area Network）和IP SAN（Internet Protocol Storage Area Network）兩種，FC SAN 的網絡介質為光纖通道，更高的數據傳輸速度是FC網絡技術特征，FC在全雙工模式中可以支持200MB/s的吞吐率，主機接口速率FC：4Gbps，在最新的8G FC(8G光纖通道)提供1600MB/s的吞吐率，FC結構是高可擴展的，理論上一個FC網絡可以容納大約1500萬個節點。
IP SAN網絡存儲技術，用TCP/IP 以太網替代光纖通道網絡。IP SAN 的好處在于：使用以太網絡，保護了用戶現有的投資；以太網系統造價低；以太網是成熟的技術，具有良好的兼容性。
地鐵電視監控網絡區域存儲設計
視頻存儲系統由各車站視頻管理服務器、光纖、光纖SAN交換機、中心儲存磁盤陣列組成。
視頻管理服務器其主要功能是管理數字視頻編解碼設備和數字視頻錄像，實現針對視頻網絡系統全部資源（包括：視頻輸入/輸出設備、視頻編解碼器及全體操作者的應用權限），進行統一的配置、管理，根據用戶端的請求，來控制前端視頻流的連接，當無用戶請求視頻連接時，視頻控制服務自動斷開前端編碼器的視頻連接。當多個用戶同時申請連接同一路視頻時，視頻控制服務與前端編碼的視頻流還是單路，不用同時產生多個視頻流，到中心后再通過視頻控制服務來組播給所有用戶。這樣能夠有效地控制視頻所占用的帶寬。
HBA（Host Bus Adaptor）卡是主機總線適配器承擔著主機和外存之間I/O接口處理的功能，將CPU從多余的I/O處理負擔中解脫出來。
1、線路控制中心至車站的傳輸通道
線路控制中心至車站設備之間的傳輸通道需要采用傳輸系統提供的千兆以太網通道，通道帶寬滿足線路控制中心同時調看任意一個車站全部圖像的需要。傳輸系統為電視監視系統提供滿足64路視頻圖像同時上傳所需的通道。
在線路控制中心設置1個集中式儲存數據中心，從儲存數據中心到其每個車站各設置一個光纖通道，與光纖SAN交換機組成，SAN光纖網絡滿足集中式存儲的需要，此通道為集中存儲專用視頻流傳輸通道。
2、鏈路帶寬計算
本次設計我們選定的參考值：為編碼器產生的視頻流碼率按照6Mbps MEPG-2實時視頻流計算，存儲的視頻流碼率按照2Mbps MEPG-4進行計算。控制數據流由于不占用固定帶寬，并且只有10Kbps左右。
實時監視視頻流。在車站等站點，前端攝像機的模擬視頻信號經編碼器后，編碼器將接收到的模擬視頻信號轉換為兩路數字視頻信號（MPEG-2、MPEG-4），并接入站點以太網交換機。
一般是8路1臺編碼器，接入交換機，到以太網交換機占用帶寬8×6Mbps=48Mbps，交換機接口是包括 48個10/100BaseT端口和4個Gigabit以太網端口，滿足需要。
MPEG-2格式數字視頻信號由通信傳輸網設備送入中心以太網交換機。中心交換機將數字視頻信號提供給視頻解碼器、中心調度員視頻監控終端。視頻解碼器將還原出的模擬視頻信號送入顯示大屏。以太網交換機到傳輸系統占用帶寬64×6Mbps=384Mbps，交換機接口4個Gigabit以太網端口，滿足需要。
中央存儲的視頻流。以太網交換機到視頻服務器和光纖SAN交換機占用帶寬64×2Mbps=128Mbps，SAN交換機接視頻服務器，SAN交換機光口接中心光纖SAN交換機，同時SAN光纖存儲網均采用4GB光纖通道，完全滿足存儲的需要。
錄像回放視頻流。從光纖SAN存儲設備開始，經過網絡以單播的方式到一個合法用戶使用的控制終端的打開窗口。
由于編碼器產生的視頻流碼率為2Mbps，因此計算網絡視頻錄像服務器的處理性能按2Mbps計算。
視頻管理服務器（含錄像管理）按照接入64路視頻計算。錄像回放比例按照7：3，那么錄像需求帶寬的公式如下：
MEPG-4錄像帶寬（MB）=攝像機數×2Mbps÷8
總帶寬要求（MB）＝錄像帶寬÷0.7
計算方法：
視頻管理服務器錄像帶寬（MB）=64×2Mbps÷8=128Mbps÷8=16MBps
視頻管理服務器回放帶寬（MB）=錄像帶寬（MB）÷0.7×0.3=6.86MBps
1Byte=8bit
同時SAN光纖存儲網均采用4GB光纖通道，完全滿足存儲的需要。
3、存儲量計算公式
每路數字視頻流在4CIF@25IPS 的情況下峰值帶寬按照MEPG-4編碼方式碼率2Mbps，每種類型攝像機存儲量的計算公式如下：
攝像機總存儲量（TB）=攝像機數×視頻帶寬（bps碼流）×錄像時間÷{8（b變B）×1000（B變K）×1000（K變M）×1000（M變G）×1000（G變T）}
錄像時間=3600(秒)×每天需存儲小時數×需存儲天數
在此需要明確一些基本的流量和存儲量的轉換問題，通常：
視頻流量的1Kbps=1024bps，1Mbps=1024Kbps，1Gbps=1024Mbps，1Tbps=1024Gbps；
存儲容量的 1KB=1000Byte，1MB=1000KB，1GB=1000MB，1TB=1000GB；
而只有1Byte=8bit是視頻流量和存儲容量的最基本而且統一的單位。因此，兩種進制之間均需要換算到Byte 之后才能進行流量和容量的換算。
從數據安全角度考慮，在每次寫入512字節時會加入8字節的校驗碼，以此保證數據的完整性。在地鐵監控項目中，由于采用相對集中的SAN存儲系統，因此視頻數據量非常龐大，所以8字節的校驗碼占用硬盤空間也不是可以忽視存儲量，這些問題也成為存儲容量規劃時必須考慮的一個因素，選擇的磁盤類型均為1TB SATA磁盤，所以1TB SATA磁盤的存儲可用存儲視頻圖像容量經計算為917GB。
在地鐵監控項目采用RAID5(9+1)的數據保護方式是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案性，9塊1TB硬盤需1塊1TB硬盤鏡像備份，而RAID5(9+1)的實際可用空間約等于917GB×9=8253GB。
以1110路攝像機為例，每路數字視頻流在4CIF@25IPS按照MEPG-4編碼方式碼率2Mbps，存儲7天，計算集中存儲磁盤陣列所需1TB硬盤個數：
攝像機總存儲量（TB）=1110路×2×1024×1024（bps碼流）×3600(秒)×24小時×7天÷（8×1000×1000×1000×1000）=176TB
硬盤備份176÷9=20TB, 176TB+20TB=196TB
8字節的校驗碼占用硬盤空間：1000-917=83GB，196×83÷1000=16 TB
磁盤陣列所以需1TB硬盤：196+16=212塊
結束語
地鐵電視監控系統很快會進入高清時代，高清百萬像素網絡攝像機監控的圖像更加清晰和細膩，對地鐵車站監控，既要求攝像機能大范圍的控制人流的動向，又要求在錄像回放中能夠識別人物的臉部特征，監控圖像需大量存儲空間，FC SAN和IP SAN是高清監控基礎，它的高擴展性、高可靠性、低維護成本是今后地鐵電視監控的選擇。