Hier ist die nüchterne, belastbare Planung – mit Annahmen, Formeln, Größenordnungen, Kosten und Fallstricken. So kannst du das „Luftschloss“ sauber begründen – und schrittweise hart machen.

# Zielbild (kurz)

* **500 ESP-Cams** liefern **alle 10 s** ein JPEG (SVGA, ≈ 20–30 KB).
* **Collector** nimmt an, schreibt **Hot-Store (minutenweise JPEGs)**, erzeugt **stündliche/ tägliche H.264-Clips** und räumt alte JPEGs per Retention weg.
* **MQTT** liefert Heartbeats/Telemetrie.
* **Netz**: pro Stockwerk **hAP + VLAN**, zentraler Broker/Collector; 220 V vorhanden.

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## 1) Annahmen (Baseline)

* Anzahl Kameras (N) = **500**
* Intervall (T) = **10 s** ⇒ **8 640 Bilder/Tag/Kamera**
* Ø JPEG-Größe (S) = **25 KB** (eure Messung lag ~23–30 KB)
* JPEG→H.264-Clip: Reduktionsfaktor (R) = **2–4×** (typisch 3×)
* Collector/NAS: 1 GbE, 220 V Netz, ggf. später PV-Offload
* Strompreis: **0,25 €/kWh** (Beispielwert – anpassen)

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## 2) Dimensionierung

### 2.1 Speicherbedarf

**Pro Tag (nur JPEGs):**
[
\text{GB/Tag} \approx N \times \frac{S \text{(KB)} \times 8640}{1024}
]
Beispiel: (500 \times \frac{25 \times 8640}{1024} \approx \mathbf{108\ GB/Tag})

**Wenn JPEGs nach Clip-Erzeugung gelöscht werden:**
[
\text{GB/Tag (Clips)} \approx \frac{\text{GB/Tag (JPEG)}}{R}
]
Beispiel (R = 3): (108/3 \approx \mathbf{36\ GB/Tag})

**Retention-Beispiele (nur Clips):**

* 7 Tage: ~**250 GB**
* 14 Tage: ~**500 GB**
* 30 Tage: ~**1,1 TB**

> **Praxis:** Hot-JPEGs nur **60 min** vorhalten (Echtzeit-Analyse), dann Clip erzeugen und löschen ⇒ Plattenlast und Inodes unter Kontrolle.

### 2.2 Netzwerk-Last

**Durchsatz (Mbit/s):**
[
\text{Mbit/s} \approx N \times \left(\frac{S\text{(KB)}}{T\text{(s)}}\right) \times \frac{8}{1000}
]
Beispiel: (500 \times (25/10) \times 8/1000 \approx \mathbf{10\ Mbit/s}) im Mittel.
Mit **Jitter (±10 s)** die Peaks glätten.

**WLAN/APs:** 10 s-Intervalle sind airtime-schonend. Ein hAP pro Stockwerk reicht i.d.R., Cams verteilen.

### 2.3 Rechenleistung

* **Collector**: CPU kaum kritisch (I/O-lastig). ffmpeg-Clips stündlich/gestreut erzeugen.
* **NAS/NVMe**: Viele kleine Writes (JPEG), dann sequenzielle Writes (Clips). **Kleines NVMe-„Spool“** + HDD-Bulk ist ideal.

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## 3) Speicher-Varianten

### A) Minimal (Start jetzt): **Raspberry Pi 5 + NVMe (2 TB)**, ohne RAID

* Puffer:

  * **Nur Clips**: (2\ \text{TB} / 36\ \text{GB/Tag} \approx \mathbf{55\ Tage}).
  * **JPEGs (ohne Löschen)**: (2\ \text{TB} / 108\ \text{GB/Tag} \approx \mathbf{18\ Tage}).
* Vorteile: günstig, leise, geringer Strom, schnell betriebsbereit.
* Risiken: Single Point of Failure, NVMe-Verschleiß bei hohem IOPS-Mix, begrenzter Ersatz bei Ausfall.

**Hausnummer Kosten (einmalig):**

* RPi 5 (8 GB) + NVMe-HAT + 2 TB NVMe: **250–350 €**
* Kleine USV: **80–150 €**

### B) Robust (mittelfristig): **NAS 4–6-Bay + RAID**

* z. B. **4× 8 TB RAID10** (≈ 16 TB nutzbar) oder **6× 8 TB ZFS RAIDZ2** (≈ 29–32 TB nutzbar).
* Vorteile: Platten-Redundanz, IOPS-Reserve, Scale-up, längere Retention.
* Risiken: höhere Anschaffung, etwas mehr Strom.

**Hausnummer Kosten:**

* 4-Bay NAS-Gehäuse: **400–800 €**
* 4× 8 TB HDD: **600–800 €**
* Summe: **1 000–1 600 €** (+ USV)

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## 4) Strom & Betriebskosten

### 4.1 Verbrauch (heute, ohne Schlaf-Tuning)

* **Cam**: 0,5–1,0 W Ø → **500 Cams = 250–500 W**
* **Backend (NAS/Collector)**: 100–200 W
* **Gesamt**: **350–700 W** ⇒ **8,4–16,8 kWh/Tag**

### 4.2 Kosten (0,25 €/kWh)

* **pro Tag:** 2,10–4,20 €
* **pro Monat (30 d):** **63–126 €**
* **pro Jahr:** **~760–1 520 €**

> **Spareffekt (später):** WLAN-Sleep + JPEG-Qualität optimieren kann Cam-Leistung deutlich senken (z. B. auf 0,3–0,6 W). Das halbiert den größten Kostenblock.

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## 5) VLAN/Segmentierung (Betriebssicherheit)

* Pro Stockwerk **VLAN 50** für ESP-Clients; hAP bridged SSID→VLAN50.
* Trunk zum Core.
* **Firewall:**

  * ESP → Broker (MQTT), ESP → Collector (HTTP POST) **erlauben**
  * **Alles andere sperren** (kein East-West zwischen Cams)
  * **NTP** erlauben (Zeitstempel/Logik)
* **Monitoring:** Broker-Topics (retained), Collector-/health, Platte (SMART), Timer-Jobs (systemd).

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## 6) Fallstricke & Gegenmaßnahmen

* **Dateiflut/Inodes:** Hot-Store limitiert halten, stündlich clippen, **Retention/Logrotate** aktiv (schon umgesetzt).
* **Zeitbasis:** **NTP** muss stabil laufen (sonst schiefe Dateinamen/Indizes).
* **Thermik:** ESP-Gehäuse nicht dämmen; ggf. 5 V-Mikrolüfter an Hotspots.
* **Strom/USV:** Kurz-Ausfälle puffern (USV), saubere Shutdowns → keine FS-Korruption.
* **WLAN-Dichte:** AP-Kanalplanung; Heartbeats **jitter**n (last verteilt).
* **Speicher-SPOF (Variante A):** Regelmäßige **Clipsync** (rsync) auf Backup-Ziel (nachts).
* **Wartung:** Stücklistenableger, Ersatz-ESP, definierter Flash-Pfad (Make/CLI).

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## 7) Formeln (zum schnellen Rechnen)

* **Bilder/Tag/Kamera:** (B = 86400/T)
* **GB/Tag (JPEG):** (\text{GB} \approx N \times \frac{S \text{(KB)} \times B}{1024})
* **GB/Tag (Clip):** (\text{GB}*{\text{clip}} \approx \text{GB}*{\text{jpeg}} / R)
* **Dauer-Durchsatz (Mbit/s):** ( \approx N \times (S/T) \times 8 / 1000 )
* **Leistung gesamt (W):** ( \approx N \times P_{\text{Cam}} + P_{\text{Backend}})
* **Energie/Tag (kWh):** ( \text{kWh} \approx W \times 24 / 1000)

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## 8) Antwort auf deine Kernfrage (RPi5 + NVMe „ein paar Tage?“)

* **Ja** – sogar **Wochen**, **wenn** du die JPEGs nach Clip-Erzeugung löschst.
* Mit **2 TB NVMe** und **36 GB/Tag (Clips)** sind ~**55 Tage** drin (brutto).
* Wenn du **JPEGs behältst**: ~**18 Tage** (2 TB / 108 GB/Tag).
* Für Produktion > einige Wochen + Redundanz: **NAS/RAID** einplanen (Variante B).
* Start pragmatisch mit **Variante A** – **Variante B** parallel vorbereiten (Migration per rsync).

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## 9) Konkrete Empfehlung (sofort umsetzbar)

1. **Weiter so mit eurer Toolchain:** Hot-JPEG → stündlicher Clip → JPEG weg.
2. **RPi5+NVMe** als Collector/Spool **jetzt**; nächtliches **rsync** auf ein zweites Laufwerk/Server.
3. **In 4–8 Wochen**: NAS (RAID10 oder RAIDZ2) aufsetzen, Retention auf 14–30 Tage erhöhen.
4. **Power-Tuning** der ESPs (Sleep, JPEG-Qualität) in Wellen testen – spart Opex am stärksten.
5. **Netz-Hygiene**: VLAN strikt, NTP offen, MQTT/HTTP minimal freischalten, Jitter bleibt an.
6. **USV + Monitoring** (SMART, df, Timer-Logs) aktiv halten.
