Linderung der Qual der Wahl

Mit den weltweit gestiegenen Anforderungen an Schutz und Sicherheit, gestützt durch Fortschritte bei IP-Kameras und 360-Grad-Kameratechnik, wächst die Video- überwachungsbranche stetig. Studien zeigen, dass der weltweite Markt bis 2023 einen geschätzten Umfang von 39,3 Milliarden US-Dollar haben wird, wobei von einer jährlichen Wachstumsrate von 9,3 Prozent zwischen 2018 und 2023 ausgegangen wird. Bei der Videoüberwachung geht es nicht nur darum, Bildmaterial zu erfassen, um ein Ereignis oder einen Vorfall zu überprüfen, sondern auch um Datenanalysen, die verwertbare Erkenntnisse liefern, mit denen die betriebliche Effizienz verbessert, das Kaufverhalten von Kunden ausführlicher verstanden oder einfach nur Mehrwert und Intelligenz generiert werden können. Um sicherzugehen, dass die Qualität der Daten gut genug ist – auch Details müssen erfasst werden – werden Überwachungskameras technisch immer weiter entwickelt.

Dabei spielen nicht nur die erweiterten Möglichkeiten des optischen Zooms und des Schwenkradius eine Rolle, sondern auch die Verbesserungen des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) und der Lichtempfindlichkeit sowie die für die Erzeugung brauchbarer Bilder erforderliche Mindestbeleuchtung. Ebenso wichtig sind bei wechselnder Vorder- und Hintergrundbeleuchtung Bilder mit hohem Dynamikumfang (Wide Dynamic Ranges, WDR) und natürlich die höheren Auflösungen. Es wird erwartet, dass der Marktanteil für 4K-UHD-konforme Netzwerkkameras von 0,4 Prozent im Jahr 2017 auf 28 Prozent im Jahr 2021 wachsen wird, was ein erstaunliches Wachstum von 170 Prozent pro Jahr bedeutet und je nach verwendeter Komprimierungstechnologie dreibis sechsmal so viel Speicherplatz wie 1080p- Video erfordern wird.

Überwachungskameras werden normalerweise an einen Netzwerk-Videorecorder (NVR) angeschlossen, der als Gateway oder lokaler Server fungiert, der die Daten von den Kameras einsammelt und auf dem eine Videomanagementsoftware (VMS) Analysen durchführt. Die Erfassung dieser Daten ist abhängig vom Kommunikationsweg zwischen den einzelnen Kameras und dem NVR. Wenn diese Verbindung verloren geht, sei es absichtlich, unabsichtlich oder durch simple Fehlfunktionen, wird das Überwachungsvideo nicht mehr aufgezeichnet und das System stellt den Betrieb ein. Daher ist es üblich geworden, MicroSD- Karten als ausfallsicheren Mechanismus in Überwachungskameras einzusetzen. Trotz verlorener Konnektivität zum NVR kann die Kamera das Rohmaterial damit weiterhin vor Ort aufzeichnen bis die Netzwerkverbindung wiederhergestellt ist, was je nach Verfügbarkeit des Wartungspersonals oder der Ausrüstung, je nach Wetterbedingungen oder anderen ungeplanten Problemen lange dauern kann. Da MicroSD-Karten als ausfallsicherer Mechanismus eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung der Serviceverfügbarkeit spielen, ist es wichtig, die richtige Karte für die Aufnahme von Videomaterial zu wählen. Es gibt viele verschiedene MicroSD- Karten für die Videoerfassung am Netzwerk-Edge, wobei die Qualität variiert vom industriellen bis hin zum privaten Einsatz, mit allem, was dazwischen liegt. Um mehr Klarheit über die Auswahlkriterien zu schaffen, sind hier die wichtigsten Merkmale einer MicroSD-Karte für Videokamera-Aufnahmen aufgeführt.

Da der Markt stetig wächst, wollen alle Storage-Anbieter davon profitieren und haben eine Reihe von gängigen MicroSD-Karten umgewidmet, sie neu verpackt und als speziell für die Videoüberwachung geeignet wieder auf den Markt gebracht. Diese Karten sind jedoch weder robust noch leistungsfähig genug oder anwendungsspezifisch. Der Zuverlässigkeitsgrad von MicroSD-Karten wird üblicherweise mit der MTBF-Spezifikation (Mean Time Between Failure) bewertet – bei solchen Karten fehlt diese jedoch oft und es werden relativ vage Angaben zu Betriebsstunden gemacht, die mit den Messgrößen zu Auflösung und Kompressionsverhältnissen der Kamera vermischt werden. Bei der Auswahl einer MicroSD-Karte für Überwachungskameras im „Edge“-Betrieb sollte die Wahl deshalb auf einen vertrauenswürdigen Anbieter fallen, der über Erfahrung und ein bewährtes Storage-Portfolio in den Bereichen Videoüberwachung und MicroSD-Kartentechnologien verfügt.

Die Lebensdauer bei MicroSD-Karten bemisst sich nach der Anzahl der Wiederbeschreibungen (Beschreiben/Löschen), die möglich sind, bevor die Karte die Daten nicht mehr korrekt speichern kann. Der Rewrite-Vorgang ist zyklisch, wobei ein neuer Datenstrom ältere Inhalte ersetzt, bis die Karte voll ist, und der Zyklus wiederholt wird. Je höher die Lebensdauer, desto länger wird die Karte funktionieren, bevor sie ersetzt werden muss. Die Lebensdauer wird auch in geschriebenen Terabytes (TBW) oder mit der Anzahl der Stunden angegeben, welche die Karte kontinuierlich beim Überschreiben von Daten aufzeichnen kann, bevor ein Fehler auftritt.

Die Zustandsüberwachung, oder auch Health Monitoring, ist eine erwünschte Funktion, die derzeit nur von wenigen MicroSD-Karten unterstützt wird und die dem Host-System die Prüfung ermöglicht, wann die Lebensdauer einer Karte so niedrig ist, dass sie ersetzt werden muss. Mit einer Karte, die diese Funktion unterstützt, können Systemintegratoren und -operatoren präventive Wartungsarbeiten durchführen, die dazu beitragen, Systemausfälle und damit verbundene Wartungskosten zu reduzieren.

Um kontinuierliche Streams von Bildmaterial zu erfassen, führen die MicroSD- Karten in Überwachungskameras in etwa siebzig bis neunzig Prozent der Zeit Schreiboperationen durch, während das Lesen des aufgenommenen Materials in etwa zehn bis dreißig Prozent der Zeit beansprucht. Der Unterschied der Lese-/Schreibleistung hängt davon ab, ob die Karte in einer mit künstlicher Intelligenz (KI) ausgestatteten Kamera oder einer Standard-Kamera steckt. Schreibfreundliche Karten, die genügend Bandbreite zur Verfügung stellen, um Datenströme korrekt zu erfassen, und die zugleich kostengünstig sind, liegen in der Regel zwischen schnellen Industrie- und langsameren Verbraucher-Karten. Bandbreiten im Bereich von 50 Megabyte pro Sekunde beim Schreiben und 80 Megabyte pro Sekunde beim Lesen sind typisch und ausreichend für MicroSD-Karten, die in Überwachungskameras eingesetzt werden.

Da MicroSD-Karten für den Dauerbetrieb unter extremen Wetterbedingungen und unterschiedlichen klimatischen Bedingungen im Innen- und Außenbereich ausgelegt sein müssen, ist die Unterstützung verschiedener Temperaturbereiche ein weiterer Aspekt. Aufgrund des breiten Temperaturspektrums, das die Hersteller für ihre Kameras angeben, sollten die in Überwachungskameras eingesetzten MicroSD- Karten einen Temperaturbereich von -25 Grad Celsius bis 85 Grad Celsius, im Extremfall sogar bis -40 Grad Celsius, unterstützen.

Die Auswahl der richtigen Kapazität ist ebenfalls sehr wichtig, da ein Mindestmaß erforderlich ist, um sicherzustellen, dass genügend Platz vorhanden ist, um Aufnahmen für einige Tage oder Wochen zu speichern, bevor sie überschrieben werden oder die Verbindung zum NVR wiederhergestellt wird. Obwohl 64 Gigabyte heute als Kapazitätsstandard für in Überwachungskameras eingesetzte MicroSD-Karten gilt, kann eine geringere Speicherkapazität von 32 Gigabyte Platz ausreichen, um kleinere oder Einsteiger-Videoüberwachungslösungen zu bedienen. Künftig werden für spezifische Anwendungsfälle noch höhere Kapazitäten notwendig sein und im Zuge der Marktentwicklung werden sich neue Kapazitätsstandards erweisen.

Ziv Paz, Director of Product Marketing Embedded and Integrated Solutions (EIS), Western Digital Corporation