حجم آرشیو از یک ضرب ساده به دست می آید: نرخ بیت هر دوربین × ساعت ضبط × تعداد دوربین × مدت نگهداری. نرخ بیت را رزولوشن، نرخ فریم، کدک و کیفیت تعیین می کنند. برای یک نمونه متداول، یک دوربین ۱۰۸۰p با کدک H.265 و ۱۵ فریم بر ثانیه در ضبط پیوسته حدود ۲۱ گیگابایت در شبانه روز تولید می کند؛ یعنی ۵۰۰ دوربین با ۳۰ روز نگهداری به حدود ۳۲۴ ترابایت فضای خالص نیاز دارند. ابزار پایین همین صفحه این محاسبه را برای پروژه شما انجام می دهد.
پیش از خرید هارد و سرور، دو عدد را باید بدانید: سامانه چقدر فضا مصرف می کند و چه بار مداومی روی شبکه می گذارد. برآورد نکردن این دو، به یکی از دو اشتباه گران ختم می شود: خرید ذخیره سازی بیش از نیاز، یا پر شدن دیسک در ماه سوم و از دست رفتن تصویر روزهایی که بعدا به آن نیاز پیدا می کنید. در ادامه فرمول محاسبه را قدم به قدم می بینید، با ابزار همین صفحه عدد پروژه خودتان را به دست می آورید و معلوم می شود هر عامل چقدر روی نتیجه اثر دارد.
ابزار محاسبه فضا و پهنای باند
مقادیر پروژه خود را وارد کنید. خروجی بلافاصله و بدون بارگذاری دوباره صفحه به روز می شود. فرضیات نرخ بیت در بخش بعدی به تفصیل آمده است.
خروجی تخمینی است. حجم واقعی به صحنه و میزان حرکت در تصویر بستگی دارد: یک دوربین رو به دیوار ثابت، بسیار کمتر از دوربینی که به یک خیابان شلوغ نگاه می کند داده تولید می کند.
فرمول محاسبه چطور کار می کند
اگر بخواهید بدون ابزار و روی کاغذ حساب کنید، سه گام دارد. هر گام یک ضرب ساده است و همین سادگی باعث می شود بتوانید نتیجه هر پیشنهاد فنی را خودتان راستی آزمایی کنید.
گام اول، نرخ بیت هر دوربین. نرخ بیت یعنی دوربین در هر ثانیه چند مگابیت داده تولید می کند. این عدد را رزولوشن تعیین می کند و نرخ فریم، کدک و سطح کیفیت آن را بالا و پایین می برند.
گام دوم، تبدیل نرخ بیت به حجم روزانه. نرخ بیت بر حسب مگابیت بر ثانیه است و حجم بر حسب گیگابایت؛ پس باید تبدیل کنید. یک مگابیت بر ثانیه در طول یک ساعت برابر ۳۶۰۰ مگابیت است که تقسیم بر هشت می شود ۴۵۰ مگابایت. یعنی هر مگابیت بر ثانیه در ساعت، ۰.۴۵ گیگابایت داده می سازد:
GB per day = bitrate (Mbps) × 0.45 × recording hours
Total (TB) = GB per day × cameras × retention days ÷ 1000
Network (Mbps) = bitrate (Mbps) × cameras
گام سوم، ضرب در تعداد دوربین و مدت نگهداری. حجم روزانه یک دوربین را در تعداد دوربین ها و در تعداد روزهای نگهداری ضرب کنید تا کل فضای مورد نیاز به دست بیاید. توجه کنید که در این محاسبه، مانند تولیدکنندگان دیسک، هر ترابایت برابر هزار گیگابایت در نظر گرفته شده است.
نرخ بیت از کجا می آید
پایه همه این محاسبه، نرخ بیت هر رزولوشن است. جدول زیر مبنای ابزار این صفحه است: نرخ بیت در حالت پایه، یعنی ۱۵ فریم بر ثانیه، کیفیت متوسط و کدک H.264. اگر دوربین های شما از H.265 پشتیبانی می کنند، این اعداد تقریبا نصف می شوند؛ تفاوت این دو کدک و موقعیت هایی را که H.265 مشکل ایجاد می کند در H.264 یا H.265 بررسی کرده ایم.
| رزولوشن | مگاپیکسل | نرخ بیت پایه (Mbps) | حجم روزانه در ضبط پیوسته (GB) |
|---|---|---|---|
| ۷۲۰p | ۱ | ۲ | ۲۱.۶ |
| ۱۰۸۰p | ۲ | ۴ | ۴۳.۲ |
| ۲K | ۴ | ۶ | ۶۴.۸ |
| ۴K | ۸ | ۱۲ | ۱۲۹.۶ |
سه ضریب این عدد پایه را تغییر می دهند:
- نرخ فریم: نسبت به همان پایه ۱۵ فریم، به صورت خطی. سی فریم یعنی دو برابر. در عمل به دلیل پیش بینی بین فریمی، افزایش نرخ فریم کمی کمتر از خطی حجم را بالا می برد، پس این تخمین کمی محافظه کارانه است و آن هم به سود شماست.
- کدک: H.265، که استاندارد رسمی آن را توصیه نامه ITU-T H.265 تعریف می کند، در کیفیت تصویری یکسان حدود نصف H.264 حجم می گیرد. این نسبت در سناریوهای مختلف بین چهل تا شصت درصد نوسان دارد و ما پنجاه درصد را مبنا گرفته ایم.
- سطح کیفیت: کیفیت پایین ضریب ۰.۷، متوسط ۱ و بالا ۱.۴. این همان تنظیمی است که در پنل دوربین با نام کیفیت یا Bitrate Level می بینید.
یک نکته مهم: تقریبا همه دوربین های امروزی به جای نرخ بیت ثابت، از نرخ بیت متغیر استفاده می کنند. یعنی وقتی صحنه ساکن است، دوربین داده بسیار کمتری می فرستد و وقتی حرکت زیاد می شود، نرخ بالا می رود. اعداد این جدول سقف را نشان می دهند، نه میانگین. برای همین در پروژه های واقعی، حجم مصرفی معمولا کمتر از تخمین این ابزار در می آید.
سه سناریوی نمونه
برای اینکه بدون کار کردن با ابزار هم بتوانید مقیاس اعداد را حس کنید، سه پیکربندی متداول را حساب کرده ایم. هر سه با کدک H.265، ۱۵ فریم بر ثانیه، کیفیت متوسط و ضبط پیوسته شبانه روزی.
| سناریو | تعداد دوربین | رزولوشن | نگهداری | فضای خالص | پهنای باند |
|---|---|---|---|---|---|
| پایلوت یک ساختمان | ۵۰ | ۱۰۸۰p | ۱۵ روز | ۱۶.۲ ترابایت | ۱۰۰ Mbps |
| استقرار سازمانی | ۵۰۰ | ۱۰۸۰p | ۳۰ روز | ۳۲۴ ترابایت | ۱ Gbps |
| زیرساخت چندسایته | ۵۰۰۰ | ۲K | ۳۰ روز | ۴۸۶۰ ترابایت | ۱۵ Gbps |
عدد سناریوی سوم را با دقت نگاه کنید. نزدیک پنج پتابایت ذخیره سازی و پانزده گیگابیت بر ثانیه بار شبکه. هیچ کدام از این دو روی یک سرور جا نمی شود؛ چنین پروژه ای الزاما معماری چندنودی می خواهد که در آن ضبط در محل هر سایت انجام شود. این موضوع را در معماری یک سامانه VMS توضیح داده ایم.
پهنای باند، یک محاسبه جداگانه
حجم دیسک و بار شبکه دو چیز متفاوتند و یکی از پرتکرارترین اشتباهات، در نظر نگرفتن دومی است. پهنای باند مورد نیاز، مجموع نرخ بیت همه دوربین هایی است که همزمان ضبط می شوند و این جریان به صورت پیوسته و بیست و چهار ساعته روی شبکه است؛ برخلاف ترافیک اداری که در ساعت ناهار آرام می شود.
برای پانصد دوربین ۱۰۸۰p با H.265، یک گیگابیت بر ثانیه فقط برای ضبط لازم است. اگر لینک بالادست شما هم یک گیگابیت باشد، عملا صد درصد ظرفیت را اشغال کرده اید و جایی برای پخش زنده در اتاق کنترل، جست وجو در آرشیو یا هر ترافیک دیگری نمانده است. قاعده عملی این است که بار ضبط را حداکثر شصت تا هفتاد درصد ظرفیت لینک در نظر بگیرید.
نکته دوم اینکه پخش زنده، بار را دو برابر می کند: یک بار دوربین به سرور، یک بار سرور به مرورگر اپراتور. یک سامانه درست، جریان را یک بار از دوربین می گیرد و برای همه بیننده ها از همان استفاده می کند؛ اگر سامانه ای به ازای هر بیننده یک اتصال جدید به دوربین باز کند، هم دوربین و هم شبکه خیلی زودتر از انتظار به سقف ظرفیتشان می رسند.
نرخ بیت واقعی دوربین های خودتان را اندازه بگیرید
هر تخمینی، تخمین است. اگر پروژه بزرگ است و اختلاف چند ده ترابایت برایتان معنای بودجه ای دارد، یک اندازه گیری کوتاه در محیط واقعی جای هر جدولی را می گیرد. روش کار ساده است و نیم روز بیشتر طول نمی کشد.
سه تا پنج دوربین را انتخاب کنید که نماینده شرایط واقعی باشند: یکی رو به صحنه پرتردد مثل ورودی اصلی، یکی رو به فضای نیمه ساکن مثل راهرو و یکی رو به فضایی که تقریبا همیشه بی حرکت است. اگر دوربین بیرونی دارید، حتما یکی از آنها را هم اضافه کنید؛ برگ و باران و تغییر نور روز، نرخ بیت را به شکل محسوسی بالا می برند.
این دوربین ها را با همان تنظیماتی که در پروژه نهایی خواهید داشت، بیست و چهار ساعت کامل ضبط کنید. یک شبانه روز کامل مهم است چون رفتار شب و روز کاملا متفاوت است: در تاریکی، نویز حسگر و روشن شدن مادون قرمز می تواند حجم را بالاتر از ساعات روشن ببرد، برخلاف آنچه انتظار دارید. سپس حجم فایل های تولید شده را برای هر دوربین جدا اندازه بگیرید.
حالا میانگین وزنی بگیرید، نه میانگین ساده. اگر در پروژه نهایی هشتاد دوربین راهرو و بیست دوربین ورودی خواهید داشت، همین نسبت را در محاسبه اعمال کنید. عددی که به دست می آید، مبنای قابل اتکایی برای کل پروژه است. توصیه عملی: به عدد نهایی بیست درصد حاشیه اضافه کنید. صحنه ها با گذر فصل و تغییر کاربری فضا عوض می شوند و آن حاشیه، تفاوت بین یک سامانه آرام و یک سامانه همیشه در آستانه هشدار است.
RAID و فاصله ظرفیت خام تا ظرفیت قابل استفاده
عددی که تا اینجا حساب کردیم، فضای خالص مورد نیاز است؛ یعنی حجمی که واقعا باید بنویسید. ظرفیتی که باید بخرید از این بیشتر است، چون بخشی از دیسک صرف محافظت از داده در برابر خرابی می شود. این تفاوت در پروژه های بزرگ به ده ها ترابایت می رسد و نادیده گرفتنش یکی از رایج ترین دلایل کمبود فضا در ماه های اول است.
| پیکربندی | تحمل خرابی | ظرفیت قابل استفاده | مناسب برای |
|---|---|---|---|
| RAID 5 | یک دیسک | حدود ۸۵٪ در آرایه هفت دیسکی | سامانه های کوچک با دیسک های کم ظرفیت |
| RAID 6 | دو دیسک | حدود ۷۵٪ در آرایه هشت دیسکی | انتخاب متداول نظارت تصویری سازمانی |
| RAID 10 | یک دیسک از هر جفت | ۵۰٪ | جایی که سرعت نوشتن اولویت اول است |
برای نظارت تصویری، RAID 6 معمولا انتخاب درستی است و دلیلش زمان بازسازی است. دیسک های امروزی بزرگند و بازسازی یک دیسک هشت ترابایتی در یک آرایه پرکار می تواند یک تا دو روز طول بکشد. در تمام آن مدت، آرایه ای که با RAID 5 کار می کند هیچ محافظتی ندارد و خرابی دیسک دوم یعنی از دست رفتن کل آرشیو. RAID 6 همین بازه را پوشش می دهد.
پس محاسبه نهایی ظرفیت خرید سه لایه دارد: فضای خالص محاسبه شده، تقسیم بر بازده RAID و سپس ده تا پانزده درصد فضای آزاد. برای مثال سناریوی پانصد دوربینی بالا با ۳۲۴ ترابایت فضای خالص، در RAID 6 به حدود ۴۳۰ ترابایت ظرفیت خام می رسد و با احتساب فضای آزاد، خرید حدود ۴۸۰ ترابایت منطقی است.
یک نکته پایانی که در مناقصات زیاد از قلم می افتد: RAID جایگزین پشتیبان گیری نیست. RAID شما را در برابر خرابی دیسک محافظت می کند، نه در برابر حذف اشتباهی، خرابی نرم افزاری یا آتش سوزی در همان اتاق سرور. اگر بخشی از آرشیو ارزش قانونی یا ممیزی دارد، برای همان بخش یک نسخه جدا در محل دیگر لازم است.
چهار اشتباه رایج در برآورد فضا
ظرفیت خام را با ظرفیت قابل استفاده یکی گرفتن. یک آرایه هشت دیسکی هشت ترابایتی، شصت و چهار ترابایت خام دارد، ولی با RAID 6 حدود چهل و هشت ترابایت قابل استفاده می ماند. اگر عدد خام را مبنا بگیرید، در عمل یک چهارم فضایی را که روی آن حساب کرده اید نخواهید داشت.
فضای آزاد برای تنفس نگذاشتن. یک سامانه ذخیره سازی که تا آخرین گیگابایت پر شده باشد، کند و شکننده می شود. بین ده تا پانزده درصد ظرفیت را آزاد نگه دارید.
فراموش کردن رشد پروژه. تقریبا هیچ سامانه ای در همان اندازه ای که نصب شده باقی نمی ماند. اگر امکان اضافه شدن بیست درصد دوربین در دو سال آینده هست، همین حالا در محاسبه لحاظش کنید؛ اضافه کردن دیسک به یک آرایه موجود همیشه ساده تر از تعویض کل ذخیره سازی است.
یکسان گرفتن مدت نگهداری همه دوربین ها. این پرهزینه ترین اشتباه است و در بخش بعد به آن می پردازیم.
چطور حجم را واقعا کم کنیم
پیش از آنکه دیسک بیشتری بخرید، چهار اهرم در اختیار دارید که هر کدام می توانند تفاوت چشمگیری بسازند.
مدت نگهداری را برای هر دوربین جدا تعیین کنید. لازم نیست دوربین راهروی انبار همان نود روزی را نگه دارد که دوربین ورودی اصلی نگه می دارد. در سامانه ای که نگهداری را در سطح هر دوربین یا هر گروه دوربین تنظیم می کند، همین یک کار می تواند نیمی از فضا را آزاد کند. آریسا این تنظیم را در سطح تک تک دوربین ها می دهد؛ جزئیاتش در صفحه ضبط و آرشیو آمده است.
روی دوربین های کم تردد، ضبط مبتنی بر حرکت یا رویداد فعال کنید. یک انبار که شب ها خالی است، لازم نیست هشت ساعت تصویر ثابت ضبط کند. بسته به صحنه، این کار می تواند حجم آن دوربین را تا هفتاد درصد کاهش دهد.
به H.265 مهاجرت کنید. اگر دوربین ها و سرور پشتیبانی می کنند، همین یک تغییر حجم را حدود نصف می کند. هزینه اش بار پردازشی بیشتر هنگام پخش و رمزگشایی است.
رزولوشن را متناسب با کار هر دوربین انتخاب کنید. ۴K برای دوربینی که باید پلاک خودرو را در فاصله بیست متری بخواند منطقی است؛ برای دوربین یک راهرو چهار متری، هشت برابر حجم ۷۲۰p را مصرف می کند بدون آنکه اطلاعات مفیدتری بدهد.
سخت افزار ذخیره سازی را چطور بچینیم
بعد از رسیدن به عدد، یک تصمیم دیگر می ماند: این فضا کجا قرار بگیرد. برای سامانه های کوچک، دیسک های داخلی همان سروری که ضبط را انجام می دهد کافی است. از چند صد دوربین به بالا، جدا کردن ذخیره سازی از پردازش تصمیم بهتری است؛ هم چون خرابی یکی کل سامانه را از کار نمی اندازد و هم چون توسعه هر کدام مستقل از دیگری ممکن می شود.
دیسک را هم متناسب با کار انتخاب کنید. دیسک های مخصوص نظارت تصویری برای نوشتن پیوسته و شبانه روزی ساخته شده اند، در حالی که دیسک رومیزی معمولی برای چنین چرخه کاری طراحی نشده و زودتر از کار می افتد. تفاوت قیمت در برابر هزینه از دست رفتن آرشیو، ناچیز است. انتخاب بین سرور و دستگاه ضبط آماده را در سرور دوربین بهتر است یا NVR به تفصیل مقایسه کرده ایم.
سوالات متداول درباره محاسبه فضای ذخیره سازی
خروجی این ابزار چقدر دقیق است؟
خروجی یک تخمین محافظه کارانه است، نه یک عدد قطعی. محاسبه بر پایه سقف نرخ بیت انجام می شود، در حالی که دوربین های امروزی با نرخ بیت متغیر کار می کنند و در صحنه های ساکن داده بسیار کمتری تولید می کنند. در عمل مصرف واقعی معمولا کمتر از این تخمین در می آید. برای ابعادسنجی اولیه و بودجه بندی کاملا کافی است؛ برای پروژه بزرگ، اندازه گیری روی چند دوربین نمونه در محیط واقعی همیشه دقیق تر است.
تفاوت H.264 و H.265 در حجم چقدر است؟
در کیفیت تصویری یکسان، H.265 حدود نصف H.264 فضا می گیرد. این یعنی با همان دیسک، دو برابر مدت نگهداری. هزینه اش بار پردازشی بیشتر هنگام رمزگذاری و رمزگشایی است و اینکه دستگاه ها و مرورگرهای قدیمی تر ممکن است پشتیبانی نکنند. اگر تجهیزات شما پشتیبانی می کنند، H.265 تقریبا همیشه انتخاب بهتری است.
برای ۱۰۰ دوربین چقدر فضا لازم است؟
با پیکربندی متداول ۱۰۸۰p، کدک H.265، پانزده فریم بر ثانیه و ضبط پیوسته، هر دوربین حدود ۲۱ گیگابایت در شبانه روز تولید می کند. صد دوربین با سی روز نگهداری حدود ۶۵ ترابایت فضای خالص لازم دارد؛ با در نظر گرفتن سربار RAID و فضای آزاد، حدود ۸۵ تا ۹۰ ترابایت ظرفیت خام. با تغییر رزولوشن یا مدت نگهداری این عدد به سرعت تغییر می کند و بهتر است با ابزار بالای همین صفحه آن را برای پروژه خودتان حساب کنید.
آیا پهنای باند هم مثل حجم دیسک محاسبه می شود؟
خیر، این دو جدا هستند. حجم دیسک به مدت نگهداری بستگی دارد ولی پهنای باند به آن ربطی ندارد؛ بار شبکه فقط مجموع نرخ بیت دوربین های همزمان است و ثابت می ماند، چه یک هفته نگه دارید چه یک سال. برای همین ممکن است پروژه ای فضای دیسک کافی داشته باشد ولی شبکه اش گلوگاه شود.
ضبط مبتنی بر حرکت چقدر صرفه جویی می کند؟
کاملا به صحنه بستگی دارد و همین باعث می شود نتوان عدد قطعی گفت. در محیطی که بیشتر ساعات شبانه روز ساکن است، مثل انبار یا راهروی اداری در شب، کاهش می تواند چشمگیر باشد. در محیط پرتردد مثل یک خیابان، تفاوت اندک است چون همیشه حرکتی در تصویر هست. توصیه عملی این است که ضبط مبتنی بر حرکت را روی دوربین های کم تردد فعال کنید و دوربین های حساس را پیوسته نگه دارید.