Universidad Nueva Esparta

Escuela de Ingeniería Electrónica

Complementaria I

Prof. Hugo Marcano

Proyecto de seguridad para la Universidad Nueva Esparta mediante sistemas

inalámbricos

Integrante:

Yurvic Lucena C.I.19.314.531

Luis Hernández CI 19.509.798

Caracas, 29 de Abril de 2015

Objetivos del proyecto

Proponer un sistema de seguridad para la Universidad Nueva Esparta

mediante sistemas inalámbricos

Descripción general del proyecto

Se propone un sistema de seguridad mediante la utilización de Sistemas circuito

cerrado de televisión (CCTV) sobre IP mediante la utilización de una red WLAN, para ser

instalado en la Universidad Nueva Esparta, que se encuentra ubicado Avenida Sur 7, Los

Naranjos.

La Universidad cuenta con dos Edificios de aulas de dos pisos cada uno, Un edificio

Administrativo, el espacio Interactivo, 2 cancha deportiva

Sistema circuito cerrado de televisión

Sistemas circuito cerrado de televisión (CCTV), es un sistema de transmisión y

visualización de imágenes en movimiento que solo puede ser visualizado por un grupo

limitado de personas, a diferencia de la televisión abierta o pública.

Un sistema CCTV sobre IP está compuesto por: Cámaras de red IP, el NVR

(Network Video Recorder ) o grabador de Red, una etapa de gestión y control de las

imágenes y por último la transmisión de toda la información se hace a través de la red IP.

Captura de imágenes

Cámaras IP

Existen diferentes tipos de cámaras IP, como la cámara Box que puede ser fija o vari focal,

la cámara de red PTZ la cuales se pueden mover horizontal o verticalmente y disponen de

zoom ajustable, comúnmente llamada cámara domo móvil, también existen las cámaras

bullet que se utilizan para exteriores y por último las cámara mini domo que son cámaras

compactas para instalaciones en interior o en zonas protegidas.

Transmisión

Para la transmisión todos los dispositivos del sistema CCTV deben estar conectados

a una red de área local (LAN), para realizar las conexiones entre dispositivos

inalámbricos en una red LAN existen una serie de dispositivos que cumplen esa

función y trabajan bajo un estándar común, el IEEE 802.11 (comúnmente conocido

como WIFI o WLAN). Las extensiones más relevantes del estándar son 802.11b,

802.11g, 802.11a y 802.11n. Las cámaras IP suelen utilizar los estándares

802.11g/b/n. Las extensiones b y g utilizan la banda de 2,4-2,5GHz. Los

dispositivos inalámbricos de conectividad con otros dispositivos inalámbricos más

utilizados son: el Punto de Acceso (APs) y el Punto de Extensión (EPs). Los APs

generalmente tienen como función principal permitir la conectividad de red,

delegando la tarea de enrutamiento y direccionamiento a servidores, routers y

switches. Los EPs extienden el alcance de la red inalámbrica retransmitiendo las

señales de un equipo o Punto de Acceso a otro Punto de Extensión. Los metros que

cubren dichos aparatos van en función de los obstáculos (edificios, paredes, puertas)

a sortear, pero lo normal son 100 metros en interior y 300 metros en exterior. En la

Figura podemos observar el esquema básico de conexionado de los APs y EPs de

una red WIFI.

En el diseño de un CCTV IP es imprescindible el cálculo del ancho de banda total

que necesita la instalación, la mayoría de empresas y distribuidoras de material de CCTV IP

disponen de software para determinar el ancho de banda que el sistema utilizará, basándose

en los parámetros de: resolución, frecuencia de imagen, compresión y número de canales

(cámaras de la instalación). Este software también calculará la cantidad de espacio en disco

que necesitará la instalación, dato muy importante para la elección del NVR

Red WLAN

Una LAN inalámbrica (WLAN o Wireless Local Area Network, a veces referida

como LAWN, por lo de Red Inalámbrica de Área Local) es en la que un usuario móvil pue-

de conectarse a una red de área local (LAN) a través de una conexión inalámbrica (radio).

El grupo IEEE 802.11 de estándares especifica las tecnologías para redes LAN inalámbri-

cas. Las normas 802.11 utilizan el protocolo Ethernet y CSMA/CA (acceso múltiple de sen-

tido de portadora con evasión de colisión) para compartición de ruta e inclusión de un mé-

todo de cifrado, el algoritmo Wired Equivalent Privacy (WEP).

Función de una red WLAN

Wikipedia lo define:

Se utilizan ondas de radio para llevar la información de un punto a otro sin necesi-

dad de un medio físico guiado. Al hablar de ondas de radio nos referimos normal-

mente a portadoras de radio, sobre las que va la información, ya que realizan la

función de llevar la energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se super-

ponen a la portadora de radio y de este modo pueden ser extraídos exactamente en

el receptor final.

A este proceso se le llama modulación de la portadora por la información que está

siendo transmitida. Si las ondas son transmitidas a distintas frecuencias de radio,

varias portadoras pueden existir en igual tiempo y espacio sin interferir entre ellas.

Para extraer los datos el receptor se sitúa en una determinada frecuencia, frecuen-

cia portadora, ignorando el resto. En una configuración típica de LAN (con cable)

los puntos de acceso (transceiver) conectan la red cableada de un lugar fijo me-

diante cableado normalizado. El punto de acceso recibe la información, la almace-

na y la transmite entre la WLAN y la LAN cableada. Un único punto de acceso

puede soportar un pequeño grupo de usuarios y puede funcionar en un rango de al

menos treinta metros y hasta varios cientos. El punto de acceso (o la antena conec-

tada al punto de acceso) es normalmente colocado en alto pero podría colocarse en

cualquier lugar en que se obtenga la cobertura de radio deseada. El usuario final

accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos proporcionan una interfaz

entre el sistema de operación de red del cliente (NOS: Network Operating System)

y las ondas, mediante una antena.

IEEE 802.11 (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos)

IEEE es un estándar creado en 1997, se usan para determinar la frecuencia y la

velocidad de una señal WIFI

802.11b - 2.4 GHz - 11Mbps

802.11g -2.4 Ghz - 54Mbps

802.11a -5 GHz - 54Mbps

802.11n -2.4 GHz o 5 GHz - 540 Mbps

Red WLAN

Almacenamiento

Los dispositivos de almacenamiento de un sistema de CCTV IP son componentes

muy importantes de una instalación, ya que se utilizan para monitorizar, grabar, administrar

y archivar secuencias de video.

Los sistemas NVR (Network Video Recorder), es un dispositivo que es capaz graba

vídeo en formato digital a una unidad de disco, unidad flash USB, tarjeta de memoria SD u

otro dispositivo de almacenamiento masivo, se puede conectar al NVR un monitor TFT-

LCD para visualizar las grabaciones, y un teclado especial para controlar el movimiento y/o

zooms desde el propio grabador. El NVR puede conectarse en cualquier parte de la LAN, lo

que permite que comparta espacios con otros equipos de red equipados con climatización y

sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI). Para la conexión a internet requiere una IP

fija, o una configuración adecuada por parte de personal informático en el caso de que la IP

sea dinámica. Para instalaciones en las que se requiera almacenar una cantidad de

información relativamente grande es posible la conexión de varios NVR a la red.

Las principales funciones de los sistemas NVR es la grabación y almacenamiento de

las imágenes captadas por las cámaras; control de la motorización y/o zoom de las cámaras;

salida para obtener copias seleccionadas de las grabaciones almacenadas (USB, etc.), o

grabador de CD; conexión a internet para la visualización, control remoto de todas las

funciones y programación de parámetros.

Gestión y control

En toda instalación de video vigilancia IP es necesario un software específico que

realice las funciones de gestión, monitorización, gestión de eventos y configuración de

dispositivos. Este software normalmente va incorporado en la compra de un NVR y se

instala en cualquier PC o Smartphone de los usuarios autorizados.

Descripción especifico del proyecto

Primero que nada se debe configurar la red WLAN de alta velocidad ya que ofrecen

las ventajas de la conectividad de red sin las limitaciones que supone la interconexión física

mediante cable.

El número de clientes simultáneos que se pueden conectar a un punto de acceso es

de 10 a 15 usuarios, aunque bien es cierto que existe equipamiento que permite un número

mayor de conexiones debido principalmente a que están fabricados con varios interfaces ra-

dio, (por lo que equivalen a tener varios puntos de acceso). Este es por tanto un dato a tener

en cuenta, ya el número de usuarios a los que queremos dar servicio en un área determinará

el número de puntos de acceso a colocar.

En Venezuela se permite el uso de 13 Canales en la banda de 2.4GHz (802.11b/g),

aunque sólo es posible elegir tres de ellos de manera que no se solapen, para la elección del

canal se opto el modo automático ya que permite al router elegir el mejor canal

automáticamente aunque se puede hacer de forma manual o contar con una aplicación que

no suministre información de los canales menos ocupados.

Se debe configurar los AP utilizando la reutilización de la frecuencia

La gráfica representa un esquema de selección de canales para los AP de tal modo

que no se solapen. Si los AP se ubican cuidadosamente, se puede cubrir un campus

arbitrariamente grande utilizando únicamente tres canales sin interferencia entre canales.

Para realizar la conexión se necesitan los siguientes dispositivos:

Access Point (Punto de acceso inalámbrico)

El AP es un dispositivo que permite conectar a todas las computadoras o

dispositivos de forma inalámbrica, se propone conectar 2 Punto de Acceso Inalámbrico con

antenas al exterior, el AP principal estará colocado en el techo del Edificio 1 accederá al

internet mediante un ADSL/modem en el Centro de Tecnología (CDT), ya que los AP no

pueden comunicarse con otros AP existe una modalidad especial en WiFi llamada WDS

que permite que varios AP se comuniquen entre sí por radio, el segundo AP funcionará en

modo repetidor WDS y se colocara en el techo del edificio 2 accederá al internet mediante

la red de la Biblioteca del piso 2.

Se optó por 2 AP para la conexión de más clientes a la red y para lograr la cobertura

a toda el área de la UNE; Según la aplicación Distance Calculator, le área total de la UNE

es de aproximadamente 660.989m

En la siguiente imagen se puede apreciar la distancia entre el edificio 1 y el edificio 2 de

67.425m

Como se menciono anteriormente, los Access Point cubren 100 metros en interior y

300 metros en exterior, variando dependiendo de los obstáculos y teniendo en cuenta que el

área de cobertura de un AP no es nunca un círculo perfecto.

En la página de internet draytek explica detalladamente los paso para configurar

WDS en Modo Repetidor y como utilizar el Modo Repetidor Universal, en la bibliografía

puede consultar dichas paginas.

Los dispositivos WiFi pueden operar en alguno de los siguientes modos: Master

(AP -access point-), Managed (también llamado cliente o estación), Ad-hoc (usado en redes

en malla), Monitor (no usado normalmente para comunicaciones), Otros modos no 802.11

(por ejemplo Mikrotik Nstreme o Ubiquiti AirMAX)

Los radios WiFi pueden operar en uno sólo de estos cuatro modos en un momento

determinado. Esto significa que el mismo radio no puede funcionar simultáneamente como

AP y como cliente.

Pero existen enrutadores inalámbricos que aceptan más de un radio en cuyo caso se

puede tener un radio funcionando como AP (Access Point) y otro como cliente. Esto se usa

a menudo en redes en malla para aumentar el rendimiento.

Para el proyecto se utilizará el modo Master (también llamado modo AP o de

infraestructura) ya que se usa para instalar una red con un AP (punto de acceso) que

conecta a diferentes clientes.

El AP crea una red con un nombre específico (denominado SSID ó ESSID) y un

canal sobre el cual se ofrecen los servicios de la red. Los dispositivos WiFi en modo master

pueden comunicarse sólo con los dispositivos asociados a ellos que estén en modo

managed.

Se propone un Red enrrutada, ya que es mas eficiente, Los dominios de difusión están

limitados, lo que permite un uso más eficiente del ancho de banda del radio.

WiFi NVR

Ya lista la red WLAN se procede a conectar a la red el WiFi NVR , a demás de

contar con los vigilantes que se encuentran en la cabina de seguridad de la entrada de la

UNE es recomendable disponer con una sala de control , en la cual se conectará las cámaras

IP, computadoras o laptops.

La sala de control contará con dos monitores con división de 5 cámaras por pantalla,

no limitante ya que se puede configurar para agregar más cámaras, también se debe contar

con un computador para la configuración del sistema, un sistema UPS por si hubiera algún

corte en la energía eléctrica, cabe mencionar que existen cámaras IP que cuentan con

baterías, al igual que también se sugiere un planta eléctrica de emergencia.

Las áreas en las cuales se conectaran las cámaras ip son las aéreas que se consideran

vulnerables e importantes por los bienes materiales que contiene, las áreas a monitorear

son:

Cámaras IP al exterior

1 en la entrada a la universidad

3 cámaras, una cámara para cada área de estacionamiento

Cámaras IP al interior

1 en el área administrativa

1 en el centro de tecnología edif 1 PB

3 cámaras en cada uno de los laboratorios de electrónica Edif 2 PB

1 en la biblioteca Edif 2 piso 2

Total de cámaras a conectar: 10

Para la conexión de las cámara IP se debe tomar en cuenta el ancho de banda que

ocupa cada cámara, eso se puede saber con el software que suministra el NVR, o

calculando el número de canales (cámaras) de la instalación, la resolución de cada una de

las cámaras (pixeles), el número de frames por segundo (fps), el método de compresión y el

factor de compresión.

Se le asigna la IP a cada cámara, computador u otro tipo de dispositivo y mediante

el firmware del route se filtra los dispositivos que se pueden conectar mediante la dirección

MAC de cada uno, para evitar la intromisión de intrusos a la red, al igual que se procede a

proteger mediante la utilización de seguridad WPA/WAP2

Se debe calcular también el tamaño de disco duro del NVR, también se puede

programar el tiempo en el cual se desea grabar, dicha información la suministra el software

del fabricante

Se sugiere un sistema de radio Walkies Talkies para que los vigilantes estén siempre

comunicados ante cualquier eventualidad, vale mencionar que la red WLAN solo podrá ser

utilizada por personal autorizado.

En el mercado existen alarmas inalámbricas o comúnmente conocidas como botón

del pánico que puede ser conectado al sistema CCTV, también existen sensores de

vibración y detectores de movimiento inalámbricos para CCTV.

También se debe tener en cuenta la zona de fresnel para el cálculo del enlace

wireless es recomendable ver el video de YouTube que nos proporciona Gabriel de

GabakTech - Cursos de Computación Gratis

Video: https://www.youtube.com/watch?v=fxXS_ibpyTo

En el proyecto no se menciona, las marcas o modelos específicos de los

componentes, ya que en Venezuela dichos componentes son difíciles de conseguir o son

muy costos, lamentablemente se debe ajustar el proyecto a lo que se encuentre en el

mercado Venezolano.

Bibliografía

Aplicación para capturar distancias. Disponible en:

http://www.daftlogic.com/projects-google-maps-distance-calculator.htm

Draytek (2015).¿Cómo Configurar WDS en Modo Repetidor? Disponible en:

https://www.draytek.com/index.php?

option=com_k2&view=item&id=5183&Itemid=1293&lang=es

Draytek (2015). AP800: Cómo Utilizar el Modo Repetidor Universal? Disponible en: https://www.draytek.com/index.php?option=com_k2&view=item&id=5183&Itemid=1293&lang=es

Eslared (2012) Introducción a las redes WiFi. Disponible en: http://www.eslared.org.ve/walc2012/material/track1/05-Introduccion_a_las_redes_WiFi-es-v2.3-notes.pdf

Gabriel (2013) . GabakTech - Cursos de Computación Gratis .Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=fxXS_ibpyTo

Wikipedia (2015). Red de área local inalámbrica. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_local_inal%C3%A1mbrica