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DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO CON CAMARAS IP

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BARRANQUILLA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO CON CAMARAS IP

MAURICIO ALBERTO PEREZ

JUAN CARLOS DELGADO

Trabajo de grado presentado para optar el título de Ingeniero de Sistemas:

Director

Ing. ALDO ROJAS

Asesor Técnico

Ing. ENRIQUE SANTIAGO

Asesor metodológico

Msc. CLAUDIA ZAPATA F.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BARRANQUILLA

2007

NOTA DE ACEPTACIÓN

___________________________

___________________________

___________________________

Presidente del Comité

___________________________

Jurado Calificador

___________________________

Jurado Calificador

Barranquilla, Septiembre 28 de 2007

DEDICATORIA

Los autores dedican este trabajo:

En primer lugar a Dios que es nuestro guía espiritual sin omitir a nuestros padres,

familiares y amigos que con su respaldo, se han convertido en la base de todos

nuestros sueños, proporcionándonos el coraje necesario de correr el riesgo de

vivir nuestros sueños.


JUAN CARLOS DELGADO

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos:

En primer lugar a los directivos de la UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE,

por su ardua labor, dedicación y esfuerzos en la meritoria e inigualable proceso

de formación académica que nos brinda día a día a los jóvenes de colombia, en la

búsqueda de un proceso educativo con altos estándares de calidad; así como a

todos los docentes que participaron en el proceso de formación profesional que

nos han guiado y capacitado, como también a todas las personas que de alguna

manera colaboraron en la realización de éste proyecto de diseño de un sistema

de monitoreo con cámaras IP y por supuesto a la empresa SUMINISTROS

ELECTRÓNICOS .


JUAN CARLOS DELGADO

TABLA DE CONTENIDO

PÁGINAS

INTRODUCCION 10

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 12

1.1 DESCRIPCION DEL PROBLEMA 12

1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA 13

1.3 OBJETIVOS 14

1.31 GENERAL 14

1.3.2 ESPECIFICOS 14

1.4 JUSTIFICACION 16

2 MARCOS DE REFERENCIA 20

2.1 MARCO TEORICO 21

2.1.1 LOS BENEFICIOS DE IR HACIA LO DIGITAL 21

2.1.2 LOS MULTIPLES BENEFICIOS DE LO DIGITAL 22

2.1.2.1 Accesibilidad remota 23

2.1.2.2 Almacenamiento seguro e ilimitado 23

2.1.3 EL SISTEMA DE CCTV

(CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION) 24

2.1.4 LA TECNOLOGIA DEL SERVIDOR DE VIDEO 25

2.1.5 LAS REDES IP 26

2.1.5.1 Comunicación de redes 27

2.1.5.2 Fundamentos de transmisión 30

2.1.5.3 Infraestructura de la red de área local (lan) 31

2.1.5.4 Interconectar lans en una arquitectura basada en IP 36

2.1.5.5.1 Suite del protocolo internet 37

2.1.5.5.2 El protocolo internet 38

2.1.5.5.3 El protocolo de transporte 39

2.1.5.5.4 Resumen de la suite del protocolo internet 39

2.1.5.5.5 Beneficiarse de una arquitectura basada en IP 40

2.1.5.6 Convergencias 41

2.1.6 CAMARAS IP O DE RED 42

2.1.6.1 Monitorización Remota 43

2.1.7 TECNOLOGÍA INALÁMBRICA Y VIGILANCIA IP 45

2.1.7.1Las próximas novedades en vigilancia y

Monitorización 45

2.1.7.2 Qué es la vigilancia IP inalámbrica 47

2.1.7.3 Ventajas de la vigilancia IP inalámbrica 49

2.1.7.4 La oportunidad de mercado 56

2.1.7.5 La vigilancia IP inalámbrica en acción 58

2.1.7.6 Principales errores relacionados con la

vigilancia IP inalámbrica 62

2.1.7.7 formatos de imagen usados en la vigilancia IP 68

2.1.8 COMPRESION 69

2.1.8.1 Iniciación a la compresión. 69

2.1.8.1.1 Compresión de imágenes – JPEG 71

2.1.8.1.2 Vídeo como una secuencia de imágenes

JPEG – motion JPEG (M-JPEG) 72

2.1.8.1.3 Compresión de video – MPEG 73

2.1.8.1.4 Mpeg-1 75

2.1.8.1.5 Mpeg-2 76

2.1.8.1.6 Mpeg-4 76

2.1.8.1.6.1 Mpeg-4 parte 2 (mpeg-4 visual) 77

2.1.8.1.6.2 Perfiles mpeg-4 78

2.1.8.1.6.3 Mpeg-4 short header y long header 80

2.1.8.1.6.4 Mpeg-4 parte 10

(avc, control de vídeo avanzado) 81

2.1.8.1.6.5 Constat bit- rate (cbr) y variable

bit- rate (vbr) 81

2.1.8.1.7 Posicionamiento de mpeg-1, mpeg-2

y mpeg-4 83

2.1.8.2 Ventajas y desventajas para m-jpeg,

mpeg-2 y mpeg-4 84

2.1.8.2.1 Pros y contras m-jpeg 87

2.1.8.2.2 Mpeg-2 y mpeg-4 88

2.1.8.2.3 Mpeg-4: clarificando los malos entendidos. 90

2.2 MARCO CONCEPTUAL 93

3 DISEÑO METODOLOGICO 100

3.1 TIPO DE INVESTIGACION 100

3.2 METODO Y PROCEDIMIENTO 100

3.3 TECNICAS DE RECOLECCION DE LA

INFORMACION 101

3.4 POBLACION Y MUESTRAS 102

3.5 JUSTIFICACION DE LA MUESTRA 103

4 PROPUESTA

5 CONCLUSIÓN

6 BIBLIOGRAFÍA

LISTA DE ANEXOS Anexo A ENTREVISTA JEFE DE SEGURIDAD Anexo B. DESCRIPCIÓN DE LA CÁMARA

Anexo C ORGANIGRAMA

INTRODUCCIÓN

En este proyecto se analizarán las ventajas del video digital sobre el

video análogo y los tipos diferentes de algoritmos de compresión

existentes en la actualidad para lograr los objetivos específicos.

Los negocios actuales, tanto los de las grandes como los de las pequeñas

empresas, precisan facilidad de operación así como sistemas ajustados

para la vigilancia de seguridad o la monitorización de procesos de

producción, y aplicaciones avanzadas como la monitorización de la

calidad de servicio y las transacciones del punto de venta. Estas

empresas exigen más a sus sistemas de CCTV (circuito cerrado de TV):

integración del equipamiento existente como cámaras analógicas,

almacenamiento seguro, y la capacidad de monitorizar y gestionar sus

sistemas en cualquier momento y desde cualquier lugar. Además de esto

el sistema deberá estar basado en una tecnología de futuro y

previsiblemente duradera.

Desde la introducción de los sistemas de vídeo vigilancia analógicos a

principios de los años 70, las ventas de sistemas de CCTV para ayudar

en la investigación criminal y de seguridad han ido aumentando año tras

año. En 2001, los ingresos del mercado de aplicaciones basadas en

CCTV alcanzó los 4.700 millones de dólares según datos de Frost &

Sullivan. Tradicionalmente, los sistemas de CCTV para vigilancia han sido

cerrados y han contado con funcionalidades bastante limitadas. Hoy, los

sistemas de vigilancia digitales han demostrado numerosas ventajas

frente los analógicos: accesibilidad remota a imágenes de vídeo en

directo, escalabilidad, almacenamiento mejorado, potencial de integración

y muchos otros. La variedad de tecnologías digitales, más versátiles y

fiables, ha abierto la puerta a una solución para la gran mayoría de

usuarios que quieren dar sus primeros pasos hacia las soluciones

digitales.

Por ello en esta investigación es importante resaltar la importancia de las

redes de computadoras, pues el PC es innovador, sin embargo las redes

son màs extensas y ofrecen mejores resultados para los trabajos en

equipo, sobre todo para la seguridad de las cámaras IP. Hoy la industria

de ordenadores ha mostrado un progreso espectacular en muy corto

tiempo, además el viejo modelo de tener un solo ordenador para

satisfacer todas las necesidades de cálculo de una organización se está

reemplazando con rapidez por otro que considera un número grande de

ordenadores separados, pero interconectados, que efectúan el mismo

trabajo. Estos sistemas, se conocen con el nombre de redes de

ordenadores. Estas nos dan a entender una colección interconectada de

ordenadores autónomos. Se dice que los ordenadores están

interconectados, si son capaces de intercambiar información

1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRICION

Más que nunca los atentados del 11 de Septiembre de 2001 y otros

posteriores y aun la inseguridad que rodea nuestro país. ha hecho que la

seguridad sea hoy una de las principales prioridades de organizaciones y

empresas de todo el mundo. Algunos eventos mundiales y las demandas

de las organizaciones han potenciado nuestra búsqueda de aplicaciones

de seguridad más económicas y mejores. En algunos casos, el

despliegue rápido de los sistemas de seguridad se ha convertido en algo

esencial. Mejorar la seguridad se ha convertido en algo crítico aunque los

presupuestos de las organizaciones para conseguir este objetivo no son

ilimitados. De hecho, aunque muchas compañías han puesto un especial

énfasis en la gestión de la seguridad, los presupuestos no siempre han

contado con partidas especiales para este asunto. Cuando se instalan

sistemas de seguridad y vigilancia, el equipamiento representa sólo uno

de los elementos de la inversión. La instalación de sistemas precisa una

consideración de costes global. Para instalaciones que cubren grandes

territorios o precisan que todos los datos sean transferidos a una estación

central de monitorización distante, la posibilidad de tirar tantos metros de

cable es a menudo limitada. La fibra óptica es siempre una alternativa,

aunque para muchas empresas puede ser prohibitiva por los costos.

¿Qué hacer en estos casos?

Frente a estas circunstancias se está experimentando muchos rápidos

movimientos en las áreas de seguridad y de tecnologías relacionadas. Por

ejemplo, las aplicaciones de seguridad están actualmente migrando de lo

analógico al mundo digital; en paralelo los mercados de TI y de seguridad

se encuentran en un proceso rápido de convergencia. Estos dos

desarrollos han creado un aumento del interés y de la viabilidad de

soluciones basadas en IP y del uso de Internet. Todo lo anteriormente

mencionado ha impactado sobre los mercados de seguridad y TI durante

los últimos dos años, creando nuevos mercados, expandiéndolos y

desvelando las tremendas oportunidades de innovación, venta e

instalación de nuevas soluciones. A la vez que se está estableciendo la

monitorización del vídeo para un puente o se está creando un sistema de

vigilancia para la zona de estacionamiento de vehículos de la empresa,

una solución emergente es la integración de los actuales sistemas de

Vigilancia IP con la tecnología de redes inalámbricas.

1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Qué beneficios traería implementar un diseño de monitoreo con

cámaras IP a la empresa SUMINISTROS ELECTRÓNICOS?

1.3 OBJETIVOS

1.3.1GENERAL

Diseñar un sistema de monitoreo con cámaras basadas sobre la

tecnología IP que posea la capacidad de acceder a vídeo en directo

desde una estación remota por medio de una red LAN o Internet.

1.3.2 ESPECIFICOS

Permitir la captura y almacenamiento de vídeo en tiempo real desde

cualquier punto de la red aprovechando al máximo el protocolo

TCP/IP.

Conocer la aplicabilidad y beneficios de las cámaras IP (empresas,

casas, colegios, oficinas, calles)

Identificar las características de las cámaras IP según su tamaño, forma

velocidad de transmision.

Describir los beneficios y perjuicios de la seguridad si se controla con

las cámaras IP.

Crear un sistema de monitoreo versátil capaz de adaptarse a futuros

cambios estructurales.

1.4 JUSTIFICACION

A medida que pase el tiempo, las compañías irán perfeccionando y

mejorando los contenidos que ofrece el video sobre IP. Servicios como

es el caso de la vinculación de la temática con la seguridad sobre circuitos

cerrados pero con tecnología IP, puesto que el límite solo lo pone la

capacidad de los servidores. Se estima que en 2009 la televisión y todo lo

referente a video sobre IP representen un 10% del total de televisión de

pago en Europa además de la oportunidad que por mismo medio físico

prestar el servicio de vigilancia remota. A corto plazo a medida que se

vaya difundiendo, cambiará nuestra manera de ver la seguridad y la

importancia de esta para nuestros negocios. Podremos ver a la hora que

queramos como esta nuestro negocio, empresa, organización, el hogar

etc. desde cualquier sitio del mundo con solamente tener acceso a

Internet.

Por eso la importancia de que personas como nosotros alumnos de esta

institución comencemos a investigar y o indagar esta tendencia para que

en un futuro que esperamos no sea muy lejano se pueda implementar el

video IP y que con este se puedan implementar todas las bondades que

proporciona.

Además de que el nivel de seguridad en tiempo real y remotamente

mejorara como también se podría unificar la vigilancia con varias sedes y

o sucursales otra de las bondades de aplicar un sistema de seguridad

sobre video IP es que es mucho mas flexible lo que permitiría adecuarse

a cualquier cambio estructural y físico si se piensa en agrandar la planta

física y la vigilancia no necesariamente se realizaría en un solo lugar sino

desde cualquier parte del mundo permitiendo que se pueda viajar con un

poco mas de tranquilidad ya que en cualquier momento me puedo

conectar a internet y ver como esta mi compañía.

Pero entramos en el detalle de porque debemos usar cámaras de red

esto es debido a que los últimos avances han hecho posible conectar

cámaras directamente a una red de ordenadores basada en el protocolo

IP. La tecnología de las cámaras de red permite al usuario tener una

cámara en una localización y ver el vídeo en tiempo real desde otro lugar

a través de la red o de Internet. El acceso puede ser restringido, de

manera que sólo las personas autorizadas puedan ver las imágenes, o el

vídeo en directo puede ser incorporado al web site de una compañía para

que todo el mundo pueda verlo.

Si un edificio está equipado con una red IP, entonces ya cuenta con la

infraestructura necesaria para incorporar las cámaras de red. Una cámara

de red realiza la mayoría de las funciones que lleva a cabo una cámara

analógica estándar de circuito cerrado, pero proporciona más

funcionalidades a un precio notablemente inferior. Dado que las cámaras

de red se conectan directamente a la red existente a través de un puerto

Ethernet, las empresas pueden ahorrar miles de Euros al no precisar en

sus instalaciones un cableado coaxial adicional como necesitan las

cámaras analógicas. Cuando se dispone de ordenadores, ya no se

necesita ningún equipamiento adicional para ver las imágenes de la

cámara de red. Las imágenes pueden verse de una forma muy sencilla

desde un navegador web y, en soluciones de seguridad más complejas,

con la ayuda de un software dedicado.

Si la instalación cuenta además con cámaras analógicas, la adición de un

servidor de video puede hacer que las imágenes estén disponibles en

cualquier localización que fuera necesaria.

Ahora si pensamos como un ejecutivo, existen presiones para mantener

los costos bajos y ayudar a la compañía a sobrevivir en este mercado de

retos en otras palabras lo que se busca es la reducción de costos que en

ciertos casos es la diferencia entre una compañía exitosa y otra que no lo

es por ejemplo. Supongamos que la compañía “A” tiene diez sucursales

diferentes y desea tener una junta. El costo del viaje en avión para dos

personas desde cada uno de los diez establecimientos tiene un costo

promedio de $250.00 dólares por boleto, lo cual nos da un total de

$5,000.00 dólares. Si agregamos hospedaje y comidas para 20 personas,

uno puede ver fácilmente que las alternativas menos costosas se vuelven

imperiosas. Avances recientes en la tecnología han sacado a la

videoconferencia de su incipiente infancia para convertirla en un producto

viable y maduro. Otros desarrollos en la industria del vídeo, tales como

Video on Demand (VOD), vídeo digitalizado, vídeo interactivo, streaming

video y audio/vídeo en tiempo real están dotando a las compañías de

habilidades que no eran posibles uno o dos años atrás.

Y si entramos un poco más en detalles y vemos cuales pueden ser los

alcances de este proyecto nos damos cuenta que estos están

determinados con nuestras necesidades junto con el presupuesto del cual

se dispone ya que encontramos productos variables que dependen del

modelo de cámara y las tecnologías combinadas como lo detallamos a

continuación donde encontraremos. Modelos fijos y móviles, conexión

inalámbrica o cableada, transmisión de audio y video a través de internet,

zoom digital y óptico según modelo de cámara, encendido de la

iluminación desde la cámara, detección de movimiento, reporte de

eventos vía correo electrónico, manejo remoto, baterías, protectores para

exteriores, lentes, visualización celular con lo anterior nos podemos dar

cuenta que al implementar un sistema de monitoreo sobre IP se están

abriendo puertas que solucionan muchas de nuestras necesidades en un

solo paquete.

2 MARCOS DE REFERENCIA

Debido al enfoque de nuestro proyecto se analizara la manera en que las

soluciones de Vigilancia-IP han emergido como una alternativa a los

DVR, sistemas análogos, dado que ofrecen un puente para entrar en el

mundo digital logrando una vigilancia digital de bajo costo y alto

rendimiento. A continuación exponemos la transición de un sistema

analógico a uno digital. Demostraremos cómo esta migración puede ser

llevada a cabo de una manera progresiva, paso a paso, y revisar los

múltiples beneficios que están asociados a la implementación de la

tecnología digital. Además daremos a conocer las diferentes técnicas de

compresión y resolución de imagines, como también se examinaran los

componentes principales como: la cámara IP o cámaras de red, el

servidor de video, el software de gestión de video profundizando en las

cámaras IP inalámbricas

2.1 MARCO TEORICO

2.1.1 LOS BENEFICIOS DE IR HACIA LO DIGITAL

En los últimos 20 años, las aplicaciones de monitorización y vigilancia han

estado basadas en la tecnología analógica. Los sistemas de circuito

cerrado de Televisión han sido tradicionalmente grabados en VCRs

(Grabadores de Vídeo en Cinta, Video Cassette Recorder, VCR), y dado

que la percepción es que resultan fáciles de manejar y que tienen un

precio razonable, la tecnología analógica fue, probablemente, la elección

adecuada en el momento de la compra. De todas formas, el alcance

actual de la tecnología digital ha cubierto muchas de las limitaciones de la

tecnología analógica. Los sistemas de CCTV analógicos generalmente

precisan un mantenimiento intensivo, no ofrecen accesibilidad remota y

son notablemente difíciles de integrar con otros sistemas.

Independientemente de estas deficiencias obvias, el usuario final que ha

invertido en cámaras, cables, y demás, y que está satisfecho con la

calidad actual puede preguntarse, ¿Por qué comprar nuevo

equipamiento?

Implementar un sistema digital no exige deshacerse de las cámaras por

las que ya ha pagado. Con la Vigilancia-IP, se pueden utilizar las

cámaras, lentes y cables ya instalados a través de una migración paso a

paso hacia la tecnología digital. Y si esta no es una razón con suficiente

peso como para considerar una actualización, examine el componente

TLV, el grabador de lapsos de tiempo o el componente grabador. Estos

sistemas son intensivos en trabajos asociados debido a la necesidad de

cambiar las cintas y realizar tareas de mantenimiento. Siempre tendrá

problemas con las cintas. Además la calidad actual de las imágenes

grabadas es, a menudo, insatisfactoria, e particular si se usa en

investigaciones oficiales. Con la introducción de la tecnología del

Grabador de Vídeo Digital (DVR), el medio de almacenamiento ya no

volverá a depender de la intervención de un operador o de la calidad de

las cintas. Y con la tecnología de Vigilancia IP, el servidor de vídeo y el

servidor de red representan el siguiente nivel de mejora al conectar las

cámaras actuales a la red con un servidor de vídeo y entonces almacenar

las imágenes en el servidor de red.

2.1.2 LOS MULTIPLES BENEFICIOS DE LO DIGITAL

Sus múltiples ventajas se han hecho bastante aparentes: facilidad de uso,

capacidades avanzadas de búsqueda, grabación y visualización

simultáneas, sin pérdida de calidad de imagen, mejora de la compresión y

el almacenamiento, y mayor potencial de integración, entre otras. Pero

con la tecnología digital y su núcleo, la Vigilancia IP ofrece todas esas

ventajas y más

2.1.2.1 ACCESIBILIDAD REMOTA

El principal beneficio de la conexión de las cámaras analógicas a la red

es que a partir de ese momento el usuario puede visualizar imágenes de

vigilancia desde cualquier ordenador conectado a la red, sin necesidad de

ningún hardware o software adicional. Si tiene un puerto para Internet,

puede conectarse de forma segura desde cualquier parte del mundo para

ver el edificio seleccionado o, incluso, una cámara de su circuito de

seguridad. Con el uso de Redes Privadas Virtuales (Virtual Private

Network , VPN) o intranets corporativas, se pueden gestionar accesos

protegidos por contraseña a imágenes del sistema de vigilancia. Tan

seguro como el pago por Internet, las imágenes y la información del

usuario quedan seguras y sólo puede acceder a ellas el personal

autorizado.

2.1.2.2 ALMACENAMIENTO SEGURO E ILIMITADO

Almacenar tantas horas de imágenes como quiera es una de las ventajas

del monitoreo sobre IP. En función de la capacidad de sus discos duros. Y

almacenar y visualizar las imágenes desde cualquier parte en casos

donde la monitorización y el almacenamiento son de misión crítica o

necesiten back-up.

2.1.3 EL SISTEMA DE CCTV (CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION)

Los sistemas de CCTV analógicos actuales, como el que se muestra en la

figura 1 de abajo ahora tienen pocas ventajas más allá de su familiaridad

y los costos. El CCTV analógico se basa en la tecnología de lapsos de

tiempo. El almacenamiento está limitado a las pocas tecnológicas cintas,

con lo que precisan un alto mantenimiento y carece de capacidades de

búsqueda de imágenes.

Lo analógico ofrece pocas capacidades de integración y no permite el

acceso remoto. Es un Sistema anticuado y familiar y el momento para

retirarlo es ahora.

2.1.4 LA TECNOLOGIA DEL SERVIDOR DE VIDEO

En la configuración de la figura 2, el servidor de vídeo proporciona la

conexión entre las cámaras y la red. Con la simple incorporación de esta

tecnología, están disponibles una amplia lista de nuevas características y

funciones:

Acceso remoto a las imágenes usando la red informática, lo que

además elimina la necesidad de monitores de seguridad

dedicados en la oficina central.

Acceso protegido por contraseña allá donde haya una conexión a

Internet

Conexión a una estación de control remoto para visualizar lo que

está ocurriendo y controlar las cámaras y otros aspectos del

sistema de vigilancia.

Fácil integración con otros sistemas y aplicaciones.

Menor Coste total de propiedad (Total Cost of Ownership, TCO) al

aprovechar la

infraestructura y equipamiento heredado.

Crear sistemas preparados para el fut uro, de manera que se

terminaron las revisiones completas del sistema.

2.1.5 LAS REDES IP

En la actualidad TCP/IP es el protocolo de comunicación más común,

utilizado para Internet y para casi todas las redes que se instalan. En una

oficina típica la mayoría de los ordenadores están conectados a través de

una red Ethernet, por ejemplo en una Red de Área Local (LAN).

Cada dispositivo de una LAN debe tener una dirección única, la dirección

IP, que permite conectar directamente a Internet. Los ordenadores

actuales y los dispositivos de red tienen una alta capacidad para

comunicar simultáneamente con varias unidades diferentes. Una cámara

de red de gama alta, como las de Axis, puede enviar imágenes a diez o

más ordenadores simultáneamente. Con una cámara de red enviar

imágenes a un servidor web externo, en vez de hacerlo directamente a los

destinatarios, permite que se envíe video en tiempo real a un número

ilimitado de espectadores.

2.1.5.1 COMUNICACIÓN DE REDES

Internet se ha convertido en el factor más potente que guía el proceso de

convergencia. Esto es debido principalmente al hecho de que la suite del

protocolo Internet se ha erigido como un estándar utilizado en casi

cualquier servicio. La suite del protocolo Internet está compuesto

principalmente por el protocolo Internet (IP), y el protocolo de control del

transporte (TCP); consecuentemente el término TCP/IP refiere a la familia

del protocolo al completo.

Las redes basadas en IP tienen una gran importancia en la sociedad de la

información actual.

A primera vista esta tecnología puede parecer un poco confusa y

abrumadora pero empezaremos por presentar los componentes de red

subyacentes sobre los que está construida esta tecnología.

Una red se compone de dos partes principales, los nodos y los enlaces.

Un nodo es cualquier tipo de dispositivo de red como un ordenador

personal. Los nodos pueden comunicar entre ellos a través de enlaces,

como son los cables. Hay básicamente dos técnicas de redes diferentes

para establecer comunicación entre dos nodos de una red: las técnicas de

redes de conmutación de circuitos y las de redes de conmutación de

paquetes. La primera es la más antigua y es la que se usa en la red

telefónica y la segunda es la que se usa en las redes basadas en IP.

Una red de conmutación de circuitos crea un circuito cerrado entre dos

nodos de la red para establecer una conexión. La conexión establecida

está dedicada a la comunicación entre los dos nodos. Uno de los

problemas inmediatos de los circuitos dedicados es la pérdida de

capacidad, dado que casi ninguna transmisión usa el 100% del circuito

todo el tiempo.

Además, si un circuito falla en el medio de una transmisión, la conexión

entera se pierde y debe establecerse una nueva. Con el fin de ilustrar la

explicación puede observar el diagrama de una conexión telefónica sobre

una red de circuitos conmutados (figura 3).

Figura 3: Una red de circuitos conmutados usa un circuito cerrado

dedicado www.axis.com/es/ Las%20redes%20

Por otra parte las redes basadas en IP utilizan la tecnología de

conmutación de paquetes, que usa la capacidad disponible de una forma

mucho más eficiente y que minimiza el riesgo de posibles problemas

como la desconexión. Los mensajes enviados a través de una red de

conmutación de paquetes se dividen primero en paquetes que contienen

la dirección de destino. Entonces, cada paquete se envía a través de la

red y cada nodo intermedio o router de la red determina a donde va el

paquete. Un paquete no necesita ser enrutado sobre los mismos nodos

que los otros paquetes relacionados. De esta forma, los paquetes

enviados entre dos dispositivos de red pueden ser transmitidos por

diferentes rutas en el caso de que se caiga un nodo o no funcione

adecuadamente (Figura 4).

Figura 4: Una red de conmutación de paquetes enruta cada

paquete de forma independiente www.axis.com/es/

Las%20redes%20

2.1.5.3 FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN

Las soluciones de redes basadas en IP son sustitutos flexibles y

económicos para soluciones que utilizan tecnologías de red antiguas. Las

diversas propiedades entre estas tecnologías consisten en como se

representa, gestiona y transmite la información. LA información se

estructura simplemente en colecciones de datos y entonces tiene sentido

para la interpretación que le damos. Hay dos tipos principales de datos,

analógicos y digitales y ambos poseen diferentes características y

comportamientos.

Los datos analógicos se expresan como ondas continuas variables y por

tanto representan valores continuos. Los ejemplos incluyen la voz y el

vídeo.

Por otra parte los datos digitales se representan como secuencias de bits,

o de unos y ceros.

Esta digitalización permite que cualquier tipo de información sea

representada y medida como datos digitales. De esta forma, el texto,

sonidos e imágenes pueden representarse como una secuencia de bits.

Los datos digitales pueden también comprimirse para permitir mayores

ratios de transmisión y puede ser encriptada para su transmisión segura.

Además una señal digital es exacta y ningún tipo de ruido relacionado

puede filtrarse. Los datos digitales pueden ser transmitidos a través de

tres tipos generales de medios: metal, como es el cobre, fibra óptica u

ondas de radio.

Las técnicas representadas debajo ofrecen el primer bloque de

construcción para las comunicaciones digitales, el nivel de cable y antena

(Figura 5). Este nivel nos permite enviar y recibir datos digitales sobre una

amplia variedad de medios. En todo caso, se precisan más bloques de

construcción para las comunicaciones digitales seguras.

Figura 5: Nivel de cable y antena; el primer bloque de construcción

www.axis.com/es/ Las%20redes%20

2.1.5.4 INFRAESTRUCTURA DE LA RED DE ÁREA LOCAL (LAN)

“Son redes de propiedad privada, de hasta unos cuantos kilómetros de

extensión. Por ejemplo una oficina o un centro educativo, básicamente se

usan para conectar computadoras personales o estaciones de trabajo,

con objeto de compartir recursos e intercambiar información”1.

__________________________________________________________________ 1 Norton Peter. "Redes y comunicación de datos". Introducción a la Computación. Parte II, Capítulo 7. Editorial McGraw Hill. Jul/1995

Esta sección va un paso más allá al tratar la comunicación digital. Aquí

debemos preguntarnos:

¿Cuál es la diferencia entre transmisión y comunicación?, considerando

una analogía con el habla humana. Piense en las ondas acústicas en el

aire generadas por el emisor. Estas ondas se transmiten, pero hay un

largo camino hasta conseguir la comunicación. Las palabras que emite

deber estar organizadas para tener sentido. Si se producen muy

rápidamente o demasiado despacio puede que no se entienda al emisor.

Si varias personas hablan un idioma que desconocemos, la información

se habrá perdido. Hablar genera información pero no se comunica o

comprende necesariamente.

La comunicación digital tiene problemas similares que necesitan ser

resueltos. El receptor debe conocer como están organizados los bits de

los mensajes para poder comprenderlo. El receptor debe conocer el ratio

al que los bits están llegando para interpretar el mensaje.

Además, algunas reglas deben especificar lo que ocurrirá si varios

dispositivos de la red intentan usar un medio compartido

simultáneamente. La mejor forma de asegurar que los dispositivos de la

red envían y reciben de forma compatible es basándolos en los protocolos

estándares que definen las reglas y maneras en las que los dispositivos

inician y llevan a cabo la comunicación.

Hasta ahora nos hemos centrado en la comunicación entre dos

dispositivos de red. En cualquier caso, existen varias estrategias de

conexión diferentes y protocolos que pueden ser usados para mantener

una comunicación entre múltiples dispositivos de red.

Las Redes de Área Local (Local Area Networks, LANs) se utilizan para

conectar dispositivos de red relativamente próximos. Típicamente una

LAN opera en un espacio limitado, como puede ser en un edificio de

oficinas, en una escuela o en un domicilio. Las LANs sueles pertenecer y

ser gestionadas por una única persona u organización. Utilizan también

ciertas tecnologías de conectividad y a menudo algunos tipos de medios

compartidos.

Una característica importante de las LANs es su topología, donde el

término topología refiere al nivel al que están conectados los dispositivos

a la red. Podemos pensar en las topologías como las formas que puede

tener la red. Las topologías de red pueden ser categorizadas en los

siguientes tipos básicos:

La topología de bus utiliza un medio de comunicación compartido, a

menudo denominado “bus común”, para conectar todos los dispositivos de

la red (Figura 6).

Un dispositivo que quiera comunicar con otro enviará paquetes a través

del bus. Todos los dispositivos conectados al bus recibirán el paquete

enviado pero sólo el que es el receptor aceptará y procesará estos

paquetes.

FIGURA 6 www.axis.com/es/ Las%20redes%20

La topología de anillo está estructurada de la misma forma en la que

cada dispositivo de la red tiene exactamente dos vecinos para los

propósitos de comunicación. Todos los paquetes viajan en la misma

dirección dentro del anillo (Figura 7).


La topología de estrella establece un centro lógico de comunicaciones

al que están directamente conectados todos los dispositivos de la red.

Cada dispositivo necesita un cable separado al punto central y

consecuentemente todos los paquetes viajarán a través de centro de

comunicación (Figura8).


Existen diferentes protocolos que pueden utilizarse conjuntamente a

cualquier topología de red. Además de identificar los estándares de

comunicación entre los dispositivos de la red, el protocolo establece las

especificaciones técnicas necesarias para la transmisión de datos en una

red. Para transmitir un mensaje a otro dispositivo de la red, el mensaje se

divide en paquetes de datos. Estos paquetes después serán transmitidos

a través del medio de comunicación y se re-ensamblarán de nuevo

cuando termine la recepción.

Los protocolos estandarizados utilizan diferentes topologías de red junto

con los niveles de cable y antena para construir diferentes arquitecturas

de red que pueden ser con cable o inalámbricas. Estos protocolos

representan el segundo bloque para conseguir las comunicaciones

digitales, el nivel de transmisión.

Figura 9: El nivel de transmisión, el segundo bloque.

www.axis.com/es/ Las%20redes%20

2.1.5.5 INTERCONECTAR LANS EN UNA ARQUITECTURA BASADA

EN IP

Hasta ahora hemos descrito como los dispositivos de red comunican

sobre diferentes tipos de LANs. En cualquier caso, las diferentes LANs

están diseñadas para cubrir objetivos y necesidades diferentes. A veces

es preciso interconectar varias LANs para extender la comunicación fuera

de los límites de la red. Las colecciones de redes interconectadas, y

geográficamente dispersas, se denominan Redes de Área Extensa (Wide

Area Network, WAN).

Probablemente la WAN más conocida sea Internet, que cubre la mayoría

del planeta.

Es necesaria una arquitectura de comunicación compartida para todos los

usuarios, ya sean personas privadas, empresas, oficinas de la

administración pública u otras organizaciones, para ser capaces de

intercambiar información digital con cualquier otro a través de una WAN.

Esta arquitectura debería ser un estándar abierto y soportar diferentes

protocolos de nivel de transmisión, particularmente aquellos que pueden

ser utilizados sobre una amplia variedad de medios de transmisión.

Afortunadamente la suite del protocolo Internet ofrece una solución bien

diseñada para ajustarse a estos requerimientos.

2.1.5.5.1 LA SUITE DEL PROTOCOLO INTERNET

La suite del protocolo Internet es una familia de protocolos en niveles, en

la que cada nivel se construye a partir del nivel inferior, añadiéndole

nuevas funcionalidades. El nivel más bajo está ocupado exclusivamente

en el envío y la recepción de datos utilizando el nivel de transmisión. Los

superiores son protocolos diseñados para tareas específicas como son el

envío y la recepción de películas animadas, sonido e información de

control. Los protocolos intermedios gestionan aspectos como la división

de los mensajes en paquetes y el envío fiables entre dispositivos de red.

2.1.5.5.2 EL PROTOCOLO INTERNET

El protocolo Internet (IP) es la base de la suite del protocolo Internet y es

el protocolo de red más popular del mundo. IP permite que se transmitan

los datos a través y entre redes de área local, de ahí su nombre, inter-net

protocol (protocolo entre redes). Los datos viajan sobre una red basada

en IP en forma de paquetes IP (unidad de datos). Cada paquete IP

incorpora una cabecera y los datos del propio mensaje, y en la cabecera

se especifican el origen, el destino y otra información acerca de los datos.

IP Es un protocolo sin conexión de manera que cada paquete se trata

como una entidad separada, como un servicio postal. Todos los

mecanismos para asegurar que los datos enviados llegan de forma

correcta e intactos los proporciona los protocolos de más alto nivel dentro

de la suite.

Cada dispositivo de red tiene al menos una dirección IP que lo identifica

de forma única del resto de dispositivos de la red. De esta manera, los

nodos intermedios pueden guiar correctamente un paquete enviado desde

el origen a su destino.

2.1.5.5.3 EL PROTOCOLO DE TRANSPORTE

El Protocolo de Control del Transporte (Transport Control Protocol, TCP)

es el protocolo más común para asegurar que un paquete IP llega de

forma correcta e intacto. TCP ofrece la transmisión fiable de datos para

los niveles superiores de aplicaciones y servicios en un entorno IP. TCP

proporciona fiabilidad en la forma de un envío de paquetes de extremo a

extremo orientado a conexión a través de una red interconectada.

2.1.5.5.4 RESUMEN DE LA SUITE DEL PROTOCOLO INTERNET

La suite del protocolo Internet proporciona una adaptación a los

protocolos de nivel de transmisión y ofrece una arquitectura estandarizada

para las comunicaciones a través de una colección de LANs

interconectadas. Esto representa un avance tremendo, principalmente por

ser capaces de conectar y comunicar a través de diferentes conexiones

físicas de una forma estandarizada. Con IP como base, la suite del

Protocolo Internet ofrece el tercer bloque de construcción para unas

comunicaciones digitales idóneas, el Nivel IP (Figura 10).


2.1.5.5.5 BENEFICIARSE DE UNA ARQUITECTURA BASADA EN IP

La suite del protocolo Internet junta todos los protocolos de nivel de

transmisión en una única arquitectura de protocolos estandarizada, que

puede ser utilizada por las aplicaciones para diferentes propósitos de

comunicación. Como resultado cualquier aplicación que soporte TCP/IP

también podrá comunicar sobre cualquier red basada en IP.

Debería ser fácil ver que esta arquitectura estandarizada ha

revolucionado las comunicaciones de redes. Un número creciente de

aplicaciones que transfieren texto, sonido, imágenes en directo y más,

utilizan la arquitectura basada en IP. Todas estas aplicaciones y

protocolos de aplicaciones constituyen el nivel de aplicación y ofrecen el

cuarto y último bloque de construcción para las comunicaciones digitales

con éxito.

Figura 11 Nivel de Aplicación, el cuarto bloque. www.axis.com/es/

Las%20redes%20

2.1.5.6 CONVERGENCIA

Las modernas tecnologías digitales permiten la convergencia entre

diferentes servicios, y combinaciones de estos servicios, que pueden

proporcionarse a través de infraestructuras acomodadas sólo a un tipo de

servicio. Hay tres factores principales que crean las condiciones para la

convergencia: la tecnología digital, la tecnología de transmisión y los

protocolos de comunicación estandarizados. La tecnología digital permite

que toda información ya sea texto, sonido o imágenes, por ejemplo, se

representen como bits y se transmitan como secuencias de ceros y unos.

La tecnología de transmisión permite una mejor utilización de la

capacidad disponible en diferentes infraestructuras. Consecuentemente

los servicios que requieren una alta capacidad pueden ser ofrecidos a

partir de infraestructuras que previamente estaban disponibles para

proporcionar unos servicios más simples.

Ya hemos visto como la tecnología basada en IP proporciona una

arquitectura excelente para el imparable proceso actual de convergencia.

En el corazón de la suite del Protocolo Internet está el Protocolo Internet

que representa el bloque que conecta uniformemente diferentes redes

físicas con una amplia variedad de aplicaciones. Además las soluciones

disponibles actualmente y basadas en IP pueden integrarse totalmente

con otros sistemas disponibles.

2.1.6 CAMARAS IP O DE RED

Las cámaras de red se usan en sistemas de seguridad profesionales y

permiten vídeo en directo para que sea visualizado por personal

autorizado. Las cámaras de red se integran fácilmente en sistemas

mayores y más complejos, pero también pueden funcionar como

soluciones aisladas en aplicaciones de vigilancia de bajo nivel.

- “El acceso puede ser restringido, de manera que sólo las personas

autorizadas puedan ver las imágenes, o incluso ser incorporado al

web site de su empresa para que todo el mundo pueda verlo”2.

- Las cámaras de red pueden usarse para vigilar áreas sensibles

como pueden ser edificios, casinos, bancos y tiendas. Las

Imágenes en vídeo de estas áreas pueden ser monitorizadas

desde salas de control, dependencias policiales y/o por directores

de seguridad desde diferentes localizaciones.

- Las cámaras de red han mostrado igualmente ser efectivos

sustitutos de las cámaras analógicas en aplicaciones tradicionales

de refuerzo a las fuerzas de seguridad, como por ejemplo para

mantener seguros determinados lugares públicos.

- Las cámaras de red pueden igualmente emplearse para el control

de accesos. Las personas, al igual que los vehículos, pueden

grabarse junto con la información de la fecha y la hora de entrada

de forma que sea sencilla su revisión y localización.

_________________________________________________________

2TANENBOWN. Andrew REDES DE COMPUTADORAS.. Editorial Prentice Hill.P.51

Las imágenes pueden almacenarse en un lugar remoto,

imposibilitando el robo de esta valiosa información.

2.1.6.1 MONITORIZACIÓN REMOTA

Las cámaras de red se conectan fácilmente a las redes IP existentes y

permiten actualizaciones en tiempo real de vídeo de alta calidad para que

resulte accesible desde cada uno de los ordenadores de una red. Las

áreas sensibles como son la sala de servidores, la recepción o cualquier

lugar remoto pueden ser monitorizadas detalladamente de una forma

única y económica, a través de la red de área local o de Internet.

- Las cámaras de red mejoran la monitorización de un

establecimiento comercial para asegurar que todo está en orden.

(Quality of Service).

- Una cámara de red es una herramienta útil en la oficina. Áreas

como la recepción y las salas de conferencias pueden estar

monitorizadas para controlar su actividad. Además los usuarios

pueden hacer seguimiento de quién ha entrado en la sala de

informática, por ejemplo, y tomar las acciones pertinentes cuando

haya problemas.

- Las cámaras de red son herramientas útiles en la industria de la

fabricación.

- Monitorizar robots, u otras máquinas, y las líneas de producción

desde la oficina o desde casa y permitir a los ingenieros de servicio

acceder a las cámaras remotamente. Con cámaras con

funcionalidad Pan/Tilt/Zoom es posible tomar, además, tanto vistas

generales como detalladas.

2.1.7 TECNOLOGÍA INALÁMBRICA Y VIGILANCIA IP

“Las redes inalámbricas de alta velocidad ofrecen las ventajas de la

conectividad de red sin las limitaciones que supone estar atado a una

ubicación o por cables”3.

2.1.7.1 LAS PRÓXIMAS NOVEDADES EN VIGILANCIA Y

MONITORIZACIÓN

Más que nunca los atentados del 11 de Septiembre de 2001 y otros

posteriores han hecho que la seguridad sea hoy una de las principales

prioridades de organizaciones y empresas de todo el mundo. Algunos

eventos mundiales y las demandas de las organizaciones han potenciado

nuestra búsqueda de aplicaciones de seguridad más económicas y

mejores. En algunos casos, el despliegue rápido de los sistemas de

seguridad se ha convertido en algo esencial. Mejorar la seguridad se ha

convertido en algo crítico aunque los presupuestos de las organizaciones

para conseguir este objetivo no son ilimitados.

___________________________________________________________

3 Sánchez Navarro.José Daniel. "Tipos de redes". Serie Enter: El camino fácil a Internet. Capítulo 1, pp. 3-7, 14.. Editorial McGraw Hill. Feb/1996

De hecho, aunque muchas compañías han puesto un especial énfasis en

la gestión de la seguridad, los presupuestos no siempre han contado con

partidas especiales para este asunto. Cuando se instalan sistemas de

seguridad y vigilancia, el equipamiento representa sólo uno de los

elementos de la inversión.

La instalación de sistemas precisa una consideración de costes global.

Para instalaciones que cubren grandes territorios o precisan que todos los

datos sean transferidos a una estación central de monitorización distante,

la posibilidad de tirar tantos metros de cable es a menudo limitada. La

fibra óptica es siempre una alternativa, aunque para muchas empresas

puede ser prohibitiva por costes. ¿Qué hacer en estos casos? Frente a

estas circunstancias estamos experimentando muchos rápidos

movimientos en las áreas de seguridad y de tecnologías relacionadas. Por

ejemplo, las aplicaciones de seguridad están actualmente migrando de lo

analógico al mundo digital; en paralelo los mercados de TI y de seguridad

se encuentran en un proceso rápido de convergencia. Estos dos

desarrollos han creado un aumento del interés y de la viabilidad de

soluciones basadas en IP y del uso de Internet. Todo lo anteriormente

mencionado ha impactado sobre los mercados de seguridad TI durante

los últimos dos años, creando nuevos mercados, expandiéndolos y

desvelando las tremendas oportunidades de innovación, venta e

instalación de nuevas soluciones.

A la vez que se está estableciendo la monitorización del vídeo para un

puente o se está creando un sistema de vigilancia para la zona de

estacionamiento de vehículos de la empresa, una solución emergente es

la integración de los actuales sistemas de Vigilancia IP con la tecnología

de redes inalámbricas. Algunos lectores se preguntarán ¿IP y redes

inalámbricas? ¿Cómo pueden integrase estas tecnologías? ¿Son fiables y

efectivas este tipo de soluciones?

En este documento exploraremos estas y otras cuestiones para definir

claramente qué es la Vigilancia IP Inalámbrica, cómo funciona, dónde

está siendo usada y porqué es una solución de monitorización y vigilancia

potente. También presentaremos y desmontaremos varios mitos que han

hecho a algunos usuarios dudar en la implementación de esta tecnología.

La Vigilancia IP Inalámbrica es una tecnología sencilla de comprender. Es

muy adaptable y fácil de desplegar. Para cualquier compañía u

organización que ha sufrido el desafío de las condiciones climatológicas,

la distancia, la falta de conectividad o simplemente temor ante una nueva

tecnología, la Vigilancia IP Inalámbrica puede ser el futuro a la hora de

implementar un sistema de seguridad y vigilancia.

2.1.7.2. QUÉ ES LA VIGILANCIA IP INALÁMBRICA

La Vigilancia IP Inalámbrica comprende dos tecnologías probadas, la de

transmisión inalámbrica en exteriores y la de Vídeo Vigilancia en red que,

combinadas crean una potente solución que representa una solución

alternativa a la mayoría de los desafíos que actualmente afectan a los

usuarios finales a la hora de instalar sistemas de seguridad y vigilancia:

distancia, falta de infraestructura de red, condiciones climatológicas,

precio y otras. La Vigilancia IP Inalámbrica representa un innovador

avance pero, ¿Qué es exactamente? IP es la abreviatura de Internet

Protocol, el protocolo de comunicaciones más común entre redes

informáticas e Internet. Una aplicación de Vigilancia IP crea secuencias

de vídeo digitalizado que se transfieren a través de una red informática

permitiendo la monitorización remota allá donde llegue la red así como la

visualización de imágenes y la monitorización desde cualquier localización

remota a través de Internet. Dada su escalabilidad, entre otras ventajas, la

tecnología de Vigilancia IP está bien establecida no sólo para mejorar o

revitalizar aplicaciones de vigilancia y monitorización remota existentes,

sino también para un mayor número de aplicaciones. Y cuando añadimos

la potencia de la transmisión inalámbrica a la Vigilancia IP creamos

incluso una solución más robusta: Un cable Ethernet (conexión de red)

que puede conectar fácilmente cámaras de red a una solución de

conectividad punto-a-multipunto, creando instantáneamente una WAN

(red de área extensa) inalámbrica capaz de transmitir vídeo de alta

resolución a una estación base en tiempo real. La combinación de la

Vigilancia IP con la tecnología Inalámbrica crea una aplicación de

seguridad que va más allá que cualquiera de las tecnologías disponibles y

proporciona además las siguientes características:

Fácil de desplegar

- Alto grado de funcionalidad

- Proporciona ahorros en instalación y operación

- Totalmente escalable

Para algunos resultará demasiado bonito para ser cierto. En adelante

examinaremos estas características y las ventajas de la Vigilancia IP

Inalámbrica más de cerca.

2.1.7.3 VENTAJAS DE LA VIGILANCIA IP INALÁMBRICA

Las ventajas de la tecnología Inalámbrica: A la hora de proporcionar

protección de seguridad en exteriores las organizaciones a menudo se

enfrentan a costes elevados y problemas de instalación. Para un creciente

número de organizaciones sensibles a los temas de seguridad las redes

inalámbricas ofrecen una solución de redes de vigilancia fiable que puede

proporcionar seguridad al entorno externo más exigente. Hay un número

de razones por las que las organizaciones están seleccionando la

tecnología inalámbrica para sus redes de seguridad:

Despliegue rápido y sencillo. Dependiendo de la localización exterior la

fibra no siempre está disponible. La tecnología inalámbrica, por otra parte,

puede desplegarse prácticamente en cualquier sitio, incluyendo

contenedores de agua, terrenos escarpados y localizaciones remotas. La

instalación de redes inalámbricas lleva sólo unas horas con lo que se

eliminan los largos periodos de espera asociados a la implantación de la

fibra.

Viabilidad. Los costes de la fibra óptica son superiores a los de un

sistema inalámbrico. Sólo unos kilómetros de fibra pueden costar cientos

de miles de euros.

Flexibilidad. Las soluciones inalámbricas proporcionan una flexibilidad

nunca vista. Dado que la red de seguridad es inalámbrica las cámaras no

tienen por que estar en una localización fija. Si es preciso las cámaras y

las unidades de suscripción pueden moverse a una nueva localización sin

problemas y pueden volver a estar reconectadas en pocos minutos.

Alta capacidad. Las redes inalámbricas están disponibles en un amplio

espectro de capacidades de ancho de banda desde 11 a 826 Mbps

(Megabites por segundo). El sistema asegura la transmisión de vídeo de

alta resolución en tiempo real que es necesaria para los sistemas de

vigilancia.

Fiabilidad. Los sistemas inalámbricos de gama alta aseguran una

fiabilidad del 99,999%, permitiendo una seguridad sin prácticamente

ninguna interrupción.

Soluciones inalámbricas en niveles. Una amplia gama de soluciones

significa que prácticamente cualquier empresa puede considerar la

implementación de una red de seguridad para diferentes aplicaciones. Las

soluciones más completas incluyen protección ante cualquier inclemencia

climatológica en despliegues a gran escala, mientras que las soluciones

más económicas son ideales para unos despliegues menores, más

limitados por el presupuesto.

Diseño para exteriores. Las redes inalámbricas para exteriores se

confunden a menudo con la tecnología inalámbrica no apta para su uso

en exteriores. Basadas en un protocolo especial (que Proxim denomina

WORP) que permite la escalabilidad del sistema y la gestión necesaria

para despliegues en exteriores, las redes inalámbricas para exteriores (o

Wireless WAN’s) son potentes y versátiles al usarlas en aplicaciones de

vigilancia y seguridad. Es importante que los usuarios finales distingan

entre la tecnología para interiores y las tecnologías diseñadas para las

demandas de los sistemas exteriores.

Tecnología avanzada de Cámaras de Red. La Vigilancia IP, con la

tecnología de cámara de red en su núcleo, representa un avance principal

sobre los sistemas de CCTV analógicos. El rápido crecimiento actual

observado en el mercado del vídeo en red ha estado promovido por los

impresionantes y completos beneficios que ofrece un sistema de

Vigilancia IP:

Utiliza una infraestructura más económica. La mayoría de los edificios

suelen estar cableados con infraestructura de par trenzado por lo que no

se precisa cableado adicional, por otra parte uno de los elementos más

caros de las instalaciones de CCTV. En los casos en donde no existe esta

infraestructura la instalación del cableado de par trenzado suele suponer

sólo una parte del coste del cableado coaxial. Además, pueden usarse las

redes inalámbricas allá donde no exista el cableado, en zonas poco

practicables o si resulta extremadamente costoso económicamente.

La accesibilidad remota ahorra costes. Cualquier secuencia de vídeo,

en directo o grabada puede ser visualizada desde cualquier lugar del

mundo con conexión a Internet a través de redes inalámbricas o con

cables. El acceso mejorado a través de una Intranet o de Internet

proporciona un acceso más rápido e inmediato a las imágenes, a la vez

que reduce sustancialmente los costes en desplazamientos y los tiempos

empleados en ir desde o hacia las localizaciones de monitorización. Las

imágenes también pueden almacenarse automáticamente en lugares

externos para mejorar la seguridad o por conveniencia.

Escalabilidad. La Vigilancia IP escala desde una a miles de cámaras en

incrementos de a uno basándose en los mismos principios de

conectividad para la operación. No hay los límites de los 16 canales como

vemos en el mundo DVR (de los Grabadores de Vídeo Digitales).

También permite aumentar el ratio de imágenes por segundo y la

capacidad de almacenamiento incorporando discos duros y servidores de

aplicaciones a la red. No hay limitaciones, cualquier ratio de imágenes por

segundo es posible, para cualquier cámara y en cualquier momento.

Múltiples aplicaciones. Aunque este documento se centra

principalmente en la conexión de cámaras de red a redes inalámbricas,

existe una gran variedad de potentes aplicaciones. Por ejemplo coches de

policía con acceso inalámbrico podrían visualizar cualquier cámara de red

en un edificio que está siendo observado.

Convergencia de redes. Un único tipo de red (IP) gestiona la compañía

para datos, vídeo, voz, etc. haciendo que la gestión sea más económica y

efectiva.

Menores costes de sistema. En muchas instalaciones, el sistema de

Vigilancia IP ha demostrado ser una alternativa más económica. Redes

abiertas y basadas en estándares, equipamiento de almacenamiento y

servidores permiten elecciones más económicas frente a la aproximación

de “caja negra” de un solo proveedor de los grabadores de vídeo digitales

(DVR) estándar. Y esto en lo relacionado con el hardware. Añada estos

costes inferiores al resto de beneficios y comprobará que el usuario final

puede ahorrar una sustancial cantidad de dinero.

Mayor fiabilidad. El transporte de datos basado en IP permite el

almacenamiento externo y la posibilidad de utilizar infraestructura

redundante de servidores y almacenamiento. El software de gestión

proporciona datos sobre el estado de salud de los mismos en tiempo real

así como información sobre medidas preventivas para mantener el

sistema funcionando en los momentos de mayor rendimiento.

Abierto e interoperable. Frente a la “caja negra” que representa el DVR

y su aproximación de solución cerrada, la Vigilancia IP está basada en

estándares abiertos y permite el uso de productos como switches, routers

servidores y software de aplicación de diferentes fabricantes. Por esto se

ofrecen opciones de mayor rendimiento y menor coste.

Vigilancia IP inalámbrica: Una solución de seguridad viable y sencilla

Anteriormente, los despliegues de vigilancia y seguridad inalámbricos en

exteriores fueron considerados una opción sólo para clientes que no

tenían problemas de presupuesto. De hecho hay soluciones inalámbricas

superiores que representan una inversión significativa, aunque la belleza

de las soluciones inalámbricas reside en su flexibilidad y su escalabilidad

que permiten a los usuarios finales crear un sistema que se ajuste a

cualquier requerimiento presupuestario. Con la tecnología inalámbrica y

las cámaras de red configurar una red de seguridad sencilla es algo

rápido y fácil. Tanto proporcionar seguridad a los estudiantes de un

Campus Universitario como salvaguardar un acueducto nacional tienen el

mismo desafío: cómo conectar las cámaras de vigilancia en lugares

donde tirar el cableado es imposible o excesivamente costoso.

Los sistemas Ethernet inalámbricos proporcionan una solución elegante y

sencilla. Las cámaras modernas de seguridad y vídeo vigilancia pueden

convertir las imágenes en paquetes de protocolo IP que pueden ser

transmitidos fácilmente usando sistemas multipunto y punto a multipunto.

Las cámaras en múltiples localizaciones se conectan fácilmente a los

bridges inalámbricos (Unidades de suscriptor), que envían lo s datos a

una Unidad de Estación Base inalámbrica localizada generalmente en un

comando de seguridad de la organización y en el centro de control. Si es

preciso, las soluciones punto a punto pueden ser usadas para conectar a

un lugar remoto bajo vigilancia de hasta 70 kilómetros de distancia del

centro de comandos.

El vídeo de alta resolución recogido de todas las localizaciones puede

descargarse a una pantalla de visualización del centro de comando y

control.

Resumiendo, la Vigilancia IP, combinada con las versátiles capacidades

de la transmisión inalámbrica proporciona un conjunto de ventajas

prácticas para cualquier usuario independientemente de su tamaño,

aplicación o presupuesto:

- Para aplicaciones en exteriores no es preciso dedicar tiempo en

preparar las canalizaciones ni el cableado resulta caro.

- Despliegue rápido y sencillo

Es un sistema totalmente digital, no hay conversiones de digital a

analógico ni viceversa

- Las cámaras pueden colocarse prácticamente en cualquier sitio y

cambiar de lugar con facilidad cuando sea preciso

- Se incorporan o retiran cámaras con facilidad

- Una amplia variedad de combinaciones de hardware unida a la

flexibilidad y la escalabilidad del sistema lo convierten en una solución

para cualquier empresa u organización. En el creciente terreno de las

redes IP, las cámaras, el cable coaxial y la fibra y el resto de opciones de

hardware y software es fácil a veces sentirse perdido ante la complejidad.

La Vigilancia IP inalámbrica recorta el número de elementos y demuestra

que dos piezas que combinan perfectamente (cámaras de red y

transmisión inalámbrica) permiten monitorizar y vigilar con unos niveles de

rendimiento y capacidad sin precedentes.

2.1.7.4 LA OPORTUNIDAD DE MERCADO

Según los datos de los últimos estudios realizados por J.P. Freeman and

Co., hay más de 20 millones de cámaras analógicas instaladas sólo en los

Estados Unidos. De estos 20 millones, 1.5 millones fueron vendidas en

2002. Frente a estas impresionantes cifras de cámaras analógicas, las

cámaras de red han emergido como la categoría de producto de mayor

crecimiento y, según las previsiones, representarán más de la mitad del

mercado de cámaras de seguridad en 2007, con un volumen de

facturación de 500 millones de dólares sólo en los Estados Unidos. Tanto

si hay cámaras analógicas como digitales o una combinación de ambas,

la Vigilancia IP inalámbrica ha demostrado ser atractiva para una amplia

cantidad de aplicaciones. En numerosas aplicaciones esta revolucionaria

tecnología está reemplazando a los sistemas tradicionales para reducir

costes. Mientras, en otras aplicaciones está siendo usada por primera vez

para crear y estimular nuevos mercados. Las soluciones de vigilancia y

seguridad inalámbricas son ideales para muchos mercados estándar así

como para el creciente mercado de la seguridad residencial.

Empresas: Seguridad perimetral para edificios, monitorización de los

muelles de carga

Centros Comerciales: Seguridad para clientes en aparcamientos

Instituciones bancarias y financieras: Aumento de la seguridad en

cajeros automáticos

Ayuntamientos: Monitorización de las intersecciones del tráfico

Campus Universitarios: Monitorización de zonas para protección de los

estudiantes

Escuelas primarias: Actuar como monitores de salas virtuales o

monitorización de aparcamientos para los padres que esperan a sus hijos

y protección de los estudiantes frente a intrusos

Gobierno: Sistemas de Vigilancia antiterrorista para la seguridad nacional

Transporte: Seguridad en túneles, puentes, autopistas,…

Militar: Seguridad en los alrededores de las instalaciones militares

Refuerzo legal: Reducción de crímenes y de la violencia en zonas de

riesgo

Parece claro que la Vigilancia IP y la tecnología de transmisión

inalámbrica combinadas en un único sistema pueden afrontar

prácticamente cualquier desafío de mercado actual, desde comercios a

banca a las más sofisticadas y desafiantes instalaciones de seguridad

residenciales.

2.1.7.5 LA VIGILANCIA IP INALÁMBRICA EN ACCIÓN

La Vigilancia IP inalámbrica puede separarse en dos funciones

principales: monitorización y vigilancia. La más sencilla de las dos, la

monitorización, se implementa cuando el usuario final quiere visualizar la

acción en áreas cubiertas por las cámaras, aunque no precisa

almacenamiento de datos. Entre los ejemplos de este tipo de

monitorización se incluye la verificación de la identidad para conseguir la

aprobación para atravesar una puerta.

La función de vigilancia se usa cuando la investigación post evento u

otros requerimientos precisan almacenamiento de datos. El diagrama

inferior ilustra ejemplos de configuración para ambos tipos de

aplicaciones.

(Figura 12). www.axis.com/es/ Vigilancia%20IP%20Inalambrica

A continuación se examina el núcleo de los componentes de estos

sistemas para proporcionar un mayor conocimiento de cómo funciona un

sistema de Vigilancia IP Inalámbrica y los múltiples beneficios que otorga

a los usuarios finales.

La tecnología de la cámara de red hace posible tener una cámara en una

localización y visualizar vídeo en directo desde otra localización a través

de la red/Internet. Si un edificio está equipado con una red IP, entonces la

infraestructura necesaria para incorporar cámaras ya existe. Una cámara

de red realiza muchas de las funciones que realiza una cámara de CCTV

analógico, aunque con mayores funcionalidades y de forma más

económica. Dado que las cámaras de red se conectan directamente a la

red actual a través de un puerto Ethernet, las compañías pueden ahorrar

miles de euros al evitar cablear sus edificios con cable coaxial como

precisan las cámaras analógicas.

Cuando también hay ordenadores en el edificio no se requiere

equipamiento adicional para visualizar las imágenes que proporciona la

cámara. Las imágenes pueden visualizarse de la forma más simple a

través de un navegador web desde el monitor del ordenador y en forma

de solución de seguridad más compleja con la ayuda de un software

dedicado. En los casos en los que ya existen cámaras analógicas

instaladas, se pueden emplear servidores de vídeo para digitalizar la

señal analógica, y entonces se pueden incorporar esas cámaras al

sistema de Vigilancia IP Inalámbrica y permitir que estas imágenes estén

disponibles en cualquier lugar que sea necesario. Una cámara de red

moderna generalmente incluye una lente, un filtro óptico, un sensor de

imágenes, un digitalizador de imágenes, un compresor de imágenes y un

servidor web así como interfaces de red y de conexión telefónica vía

modem. Las cámaras más avanzadas incluyen además muchas otras

atractivas funciones como detección de movimiento, entradas y salidas de

alarma y soporte al correo electrónico.

La tecnología de redes inalámbricas: Las redes inalámbricas ofrecen

mayores capacidades a un coste significativamente inferior al de las redes

de datos con cables. Fiables y fáciles de desplegar, presentan dos

variedades principales: los sistemas punto a punto y los sistemas punto a

multipunto. Para aplicaciones de seguridad y vigilancia los sistemas punto

a multipunto son las más relevantes, aunque los punto a punto también

pueden ser usados para largas distancias y anchos de banda mayores.

Sistemas Inalámbricos Punto a multipunto. Usando transmisores de radio

de paquetes IP, interfaces Ethernet estándar y un diseño fácil de

desplegar, estos sistemas permiten conexiones de red de alta velocidad a

múltiples switches Ethernet, routers, o PC’s desde una única localización.

El sistema consiste en múltiples bridges inalámbricos, denominadas

unidades de suscriptor (Subscriber Units, SU), que comunican con una

Unidad de Estación Base (Base Suscriber Unit, BSU) inalámbrica. Las

cámaras de red pueden conectarse a una SU, que puede estar

convenientemente localizada allá donde se precise. Las Unidades

Suscriptoras transmiten los datos digitales a una BSU localizada

centralmente. Las capacidades de transmisión varían desde los 11 a los

60 Megabites por segundo y las distancias que pueden cubrir van desde

unos 5 a 20 Kilómetros. Bridges Ethernet Inalámbricos Punto a Punto

Mientras que los sistemas punto a multipunto proporcionan conectividad

de una a múltiples localizaciones, los bridges punto a punto conectan dos

localizaciones. Estos sistemas ofrecen mayores capacidades a distancias

más largas que los sistemas punto a multipunto. Cuando se usan para

vigilancia y seguridad, son ideales para transmitir datos de vídeo desde el

site central local donde se localiza una Estación Base a un comando

central y centro de control que está localizado en una posición lejana.

También son ideales para conectar con un lugar remoto bajo vigilancia

situado hasta a 70 kilómetros de distancia del centro. Los sistemas punto

a punto están disponibles en capacidades que van de los 11 a los 430

Mbps.

Servidores de PC’s y software: Aunque las imágenes Motion JPEG

generadas por un sistema de vigilancia IP son nativas para la mayoría de

los navegadores web estándar, el verdadero valor de los productos de

Vigilancia IP se aprecia mejor cuando se utiliza software de grabación y

monitorización profesional, lo que convierte al servidor de PC’s de una red

en un grabador de vídeo en red (Network Video Recorder, NVR). Mientras

que el vídeo de la Vigilancia IP puede visualizarse directamente desde un

navegador web sin necesidad de software dedicado, se recomienda

encarecidamente el uso de una aplicación de software en combinación

con las cámaras. Este software proporciona al usuario opciones de

visualización más flexibles y, más importante, la capacidad de almacenar

y gestionar el vídeo con un NVR. El software dedicado se instala en los

PC’s para monitorización, almacenado, visualización y convenientemente

la gestión de las imágenes de vídeo para crear una sinergia que ofrece un

nivel superior de funcionalidad del sistema al de cualquier sistema

analógico actual. El software puede ser una aplicación autónoma para un

único PC o una aplicación más avanzada basada en cliente/servidor que

proporcione soporte a múltiples usuarios. Cualquier sistema desde una a

miles de cámaras puede desplegarse y escalarse en incrementos de una

cámara.

En algunos casos, el usuario final puede seleccionar software para

implementar soporte a múltiples sistemas como control de accesos y

vídeo. Seleccionar un paquete de software adecuado que supere los

objetivos de la aplicación y del sistema es una de las claves en el diseño

de un sistema efectivo y exitoso.

2.1.7.6 PRINCIPALES ERRORES RELACIONADOS CON LA

VIGILANCIA IP INALÁMBRICA

Hemos visto que la Vigilancia IP Inalámbrica ofrece una amplia variedad

de beneficios para el usuario además de un Coste Total de Propiedad

(TCO) muy atractivo. En cualquier caso, igual que ocurre con cualquier

tecnología nueva, pueden darse una serie de interpretaciones erróneas

en relación al rendimiento de la tecnología que puede frenar a potenciales

usuarios a la hora de implementar la Vigilancia IP Inalámbrica. A

continuación se incluyen clarificaciones importantes que dan respuesta a

las interpretaciones erróneas más comunes en relación a esta tecnología.

Seguridad: Vigilancia IP: Aunque se usa principalmente como

información de dominio público, Internet puede también ser usada para

transferir todos los tipos de información sensibles. Pese a esto, la

Vigilancia IP incorpora medidas correctas de seguridad como firewalls y

protección por contraseña. Con un creciente número de bancos e

instituciones financieras que usan regularmente Internet como un medio

para las transacciones económicas, también ha emergido como un medio

probado para otras aplicaciones de seguridad como la vigilancia y la

monitorización de seguridad. En combinación con el firewall de una

organización, la tecnología de Vigilancia IP de Axis permite productos de

seguridad que precisan poco mantenimiento y que usan las

características de seguridad de protección por contraseña internas. En

claro contraste con esta nueva tecnología digital, los sistemas de

vigilancia analógicos no incorporan encriptación de la información,

haciendo extremadamente sencillo para cualquiera “pinchar” los cables y

visualizar de forma ilícita transmisiones de vídeo. Tecnología Inalámbrica:

La seguridad puede ser un área de preocupación para aquellos que

consideren el uso de dispositivos inalámbricos fijos para transmitir datos.

Dado que los bridges inalámbricos transmiten las señales al aire, existe la

percepción de que cualquiera podría “robar” datos de los usuarios. Los

fabricantes de dispositivos inalámbricos de gama alta incorporan una

variedad de medidas para asegurar la rigurosidad de los datos. Esto

incluye: Protección por contraseña: Protección a dos niveles, uno para el

monitor y el otro para proporcionar y monitorizar/modificar los privilegios.

Protección de la transmisión/encriptación: Transmisión de señales únicas

que precisan el mismo equipamiento en ambos lados para la

decodificación. Además la transmisión lineal, frente a la omnidireccional,

asegura que sólo las antenas con el área de radio frecuencia adecuada

podrán recibir los datos.

Codificación de datos: los potenciales intrusos tendrían que obtener un

código de transmisión único establecido por el administrador para

decodificar los datos. La mayoría de los potenciales ladrones de datos no

podrán dedicar los millones de años necesarios para “romper” los códigos

y acceder a los datos. Algunos podrían intentar capturar los datos, pero

difícilmente proveer los códigos adecuados a intervalos regulares por lo

que se interrumpiría inmediatamente la transmisión. Si se necesitan

mayores pruebas de seguridad no hay más que mirar a las múltiples

instalaciones de alto nivel presentes en el entorno militar que usan

tecnología inalámbrica, ellos no pueden arriesgarse a usar una tecnología

si hay algún riesgo.

Ancho de Banda: Actualmente la mayoría de las redes son Ethernet a

100 Mbps. En la práctica esto significa que el máximo ancho de banda

disponible es aproximadamente 50 Mbps.

Consecuentemente, una cámara de red, transmitiendo imágenes a la

máxima resolución y al mayor ratio de imágenes por segundo (30

imágenes por segundo) puede consumir potencialmente 5 Mbps. Esto

significa que ejecutar un sistema de Vigilancia IP en una red de una

oficina simultáneamente con otras aplicaciones de datos podría resultar

problemático. En cualquier caso, estas potenciales dificultades pueden

ser fácilmente superadas empleando alguna de las siguientes técnicas:

Redes Conmutadas: Al usar conmutadores de red (switches), un

equipamiento bastante habitual actualmente, se pueden separar en dos

redes autónomas la red informática y la de Vigilancia IP. Incluso aunque

esas redes permanezcan conectadas físicamente el switch divide de

forma lógica en dos redes virtuales independientes.

Redes más rápidas: Dado que el precio de los concentradores (hubs),

conmutadores (switches) y enrutadores (routers) continúa bajando

aumenta la viabilidad de las redes Gigabyte. Al reducir el efecto del ancho

de banda limitado, la tendencia hacia las redes más rápidas aumenta el

valor potencial de la monitorización remota sobre redes informáticas.

Ratio de imágenes en función de eventos: 30 imágenes por segundo

en todas las cámaras en todo momento es mucho más de lo que se

necesita para la mayoría de las aplicaciones. Con las capacidades de

configuración y la inteligencia propia de las cámaras de red y los

servidores de vídeo, los ratios de imágenes por segundo pueden

establecerse a 1-3 imágenes para reducir radicalmente el consumo de

ancho de banda. En el caso de que se active una alarma si se ha

programado la detección de movimiento la velocidad de grabación de

imágenes puede aumentar automáticamente a un ratio mayor.

Tecnología inalámbrica: El ancho de banda es una preocupación natural

en la transmisión inalámbrica. Las soluciones de redes inalámbricas para

exteriores de Proxim ofrecen capacidades que van desde los 11 a los 860

Mbps, al usar diferentes tecnologías de radio.

Básicamente hay dos tecnologías de radio principales empleadas para la

transmisión: Frecuency Division Duplex (FDD) y Time Division Duplex

(TDD). TDD se emplea habitualmente en entornos multipunto, mientras

que la tecnología FDD se usa para conectividad punto a punto de alta

velocidad. Al emplear la tecnología adecuada los usuarios finales pueden

asegurar suficiente ancho de banda a las distancias precisas para

soportar el número de cámaras necesario en cualquier despliegue

concreto.

Interferencias: Tecnología Inalámbrica: A medida que los ISP’s y las

empresas aumentan los despliegues de conexiones inalámbricas el

potencial de interferencias entre sistemas operando cerca o en la misma

frecuencia en una banda sin licencia aumenta. Seleccionar la solución

inalámbrica adecuada con la frecuencia y las características de diseño

idóneas para una aplicación particular asegurará que el usuario final sigue

protegido de las interferencias.

Un sistema inalámbrico a 2.4 GHz que ha sido diseñado para exteriores,

como el Tsunami MP.11 de Proxim, mitigará las interferencias y asegurará

unas comunicaciones mejoradas. Si se precisan 5.8 GHz, el Tsunami

Multipoint de Proxim será una solución idónea. Tsunami Multipoint ha sido

diseñado para reducir las interferencias usando una variedad de medidas

como el uso de antenas direccionales y planes de canal de múltiples

frecuencias. Para proporcionar mayor protección ante las interferencias,

Proxim ha presentado la tecnología Tsunami Multipoint A.I.R. Esta

solución combina las medidas defensivas integradas del Tsunami

Mutlipoint con la tecnología patentada Active Interferente Rejection

(A.I.R.). La tecnología AIR salvaguarda las redes de acceso inalámbrico

contra interferencias en tiempo real permitiendo un despliegue de

servicios estable y consistente.

Fiabilidad: Tecnología Inalámbrica: El rendimiento global o la fiabilidad

de un sistema de comunicaciones se predice y verifica en función de su

disponibilidad. La disponibilidad se define como la cantidad total de

tiempo, en un periodo de un año, que el sistema transporta (en ambas

direcciones) información de voz, datos o vídeo con interferencias

normales. Los sistemas más disponibles están diseñados para ofrecer un

99.999% de tiempo de funcionamiento. Esto se traduce en sólo unos

cinco minutos de caída en un periodo de un año.

2.1.7.7 FORMATOS DE IMAGEN USADOS EN LA VIGILANCIA IP

Las imágenes y el vídeo digital a menudo se comprimen para ahorrar

espacio en los discos duros y para hacer más rápidas las transmisiones.

Independientemente de los muchos tipos de cámaras digitales y

productos de vídeo actualmente disponibles en el mercado, todos ellos

emplean uno o más técnicas de compresión que explicaremos mas

adelante

La siguiente tabla proporciona una comparación de algunos de los

métodos de compresión más comunes:

TABLA 1 www.axis.com/es/ Vigilancia%20IP%20Inalambrica

Dado que los estándares JPEG y JPEG 2000 son técnicas de

compresión principalmente dirigidas a imágenes estáticas no se han

establecido límites en cuanto al ratio de imágenes por segundo, a la

resolución de las imágenes o a los ratios de bits por segundo. El ratio de

bits de MJPEG depende del ancho de banda disponible y de la capacidad

de transferencia de la cámara o el servidor de vídeo.

La tabla demuestra que el método H.261/263 requiere menor capacidad

de ancho de banda pero lo consigue con una menor calidad de imagen.

Los estándares MPEG por otra parte están centrados en el vídeo a

diferentes resoluciones y con una buena o muy buena calidad de imagen.

2.1.8 COMPRESIÓN

2.1.8.1 INICIACIÓN A LA COMPRESIÓN

Cuando se digitaliza una secuencia de vídeo analógico cualquiera de

acuerdo al estándar ITURBT.601 (CCIR 601), se requiere un ancho de

banda de 116 Mbit/segundo ó de 116 millones de bites cada segundo.

Dado que la mayoría de las redes son sólo de 100 Mbit/segundo, no es

posible ni deseable transmitir las secuencias de vídeo sin alguna

modificación. Para solucionar este problema se han desarrollado una

serie de técnicas denominadas técnicas de compresión de vídeo e

imágenes, que reducen el alto nivel de bits precisos para transmisión y

almacenamiento.

La compresión de imágenes se aplica sobre una imagen individual

haciendo uso de las similitudes entre píxels próximos en la imagen y de

las limitaciones del sistema de visión humana. JPEG es un ejemplo de

una técnica de compresión de imágenes. La compresión de vídeo se

aplica sobre series consecutivas de imágenes en una secuencia de vídeo,

haciendo uso de las similitudes entre imágenes próximas. Un ejemplo de

este tipo de técnicas es MPEG.

La efectividad de una técnica de compresión de imágenes viene dada por

el ratio de compresión, calculado como el tamaño del fichero de la imagen

original (sin comprimir) dividido por el tamaño del fichero de imagen

resultante (comprimida). A mayor ratio de compresión se consume menos

ancho de banda manteniendo un número de imágenes por segundo

determinado. O si el ancho de banda se mantiene constante se aumenta

el número de imágenes por segundo. Al mismo tiempo, un mayor nivel de

compresión implica menor nivel de calidad de imagen para cada imagen

individual.

Cuanto más sofisticada sea la técnica de compresión utilizada, más

complejo y caro resultará el sistema. Lo que ahorre en ancho de banda y

almacenamiento encarecerá los costes de latencia, codificación y

complejidad del sistema. Otro factor adicional a considerar son los costes

de las licencias y los honorarios asociados a un número de estándares de

compresión.

Estos factores generalmente hacen que la compresión sofisticada resulte

restrictiva para mantener robusto el sistema a la vez que se consiguen o

mantienen bajos los costes del mismo.

2.1.8.1.1 COMPRESIÓN DE IMÁGENES – JPEG

JPEG es un conocido método de compresión, que fue originalmente

estandarizado a mediados de los años 80 en un proceso iniciado por el

Joint Photographic Experts Group. La compresión JPEG puede realizarse

a diferentes niveles definidos por el usuario y que determinan cuanto tiene

que comprimirse una imagen. El nivel de compresión seleccionado tiene

una relación directa con la calidad de imagen obtenida. Además del nivel

de compresión la escena de la imagen en sí misma también tiene un

impacto en el nivel de compresión resultante. Mientras que un muro

blanco, por ejemplo, puede producir un fichero de imagen relativamente

pequeño (y aceptar un mayor nivel de compresión), el mismo nivel de

compresión aplicado a una escena compleja y patronizada producirá un

fichero de mayor tamaño y con un nivel de compresión menor.

(Figura 13). www.axis.com/es/compresion_video_es

Las dos imágenes inferiores ilustran el nivel de compresión frente a la

calidad de la imagen para una escena dada a dos niveles de compresión

diferentes

Nivel de compresión “bajo” Nivel de compresión “alto” Ratio de

compresión 1:16 Ratio de compresión 1:966% del tamaño original del

fichero 1% del tamaño original del fichero No hay degradación visible en

la calidad de la imagen Calidad de imagen claramente degradada

2.1.8.1.2 VÍDEO COMO UNA SECUENCIA DE IMÁGENES JPEG –

MOTION JPEG (M-JPEG)

Al igual que una cámara fotográfica digital, una cámara de red captura

imágenes individuales y las comprime en formato JPEG. La cámara de

red puede capturar y comprimir las imágenes, por ejemplo 30 imágenes

individuales por segundo (30 ips), y después hacerlas disponibles como

un flujo continuo de imágenes sobre una red a una estación de

visualización. Nosotros denominamos a este método como Motion JPEG

o M-JPEG.

Dado que cada imagen individual es una imagen JPEG comprimida todas

tendrán garantizada la misma calidad, determinada por el nivel de

compresión definido en la cámara de red o el servidor de vídeo en red.


Ejemplo de una secuencia de tres imágenes JPEG completas

2.1.8.1.3 COMPRESIÓN DE VÍDEO – MPEG

Una de las técnicas de vídeo y audio más conocidas es el estándar

denominado MPEG (iniciado por el Motion Picture Experts Groups a

finales de los años 80). Este documento se centra en la parte de vídeo de

los estándares de vídeo MPEG.

Descrito de forma sencilla, el principio básico de MPEG es comparar entre

dos imágenes para que puedan ser transmitidas a través de la red, y usar

la primera imagen como imagen de referencia (denominada I-frame),

enviando tan solo las partes de las siguientes imágenes (denominadas B

y P –frames) que difieren de la imagen original. La estación de

visualización de red reconstruirá todas las imágenes basándose en la

imagen de referencia y en los “datos diferentes” contenidos en los B- y P-

frames Una secuencia típica de I -, B- y P-frames puede tener un aspecto

similar al del dibujo de abajo. Tenga en cuenta que un P-frame puede solo

referenciar a un I - o P-frame anterior, mientras que un B-frame puede

referenciar tanto a I - o P-frames anteriores y posteriores.


Aunque con mayor complejidad, el resultado de aplicar la compresión de

vídeo MPEG es que la cantidad de datos transmitidos a través de la red

es menor que con Motion JPEG. En la imagen de abajo se ilustra como se

transmite la información relativa a las diferencias entre las imágenes 2 y 3

respecto a la de referencia.


MPEG es de hecho bastante más complejo que lo indicado anteriormente,

e incluye parámetros como la predicción de movimiento en una escena y

la identificación de objetos que son técnicas o herramientas que utiliza

MPEG. Además, diferentes aplicaciones pueden hacer uso de

herramientas diferentes, por ejemplo comparar una aplicación de

vigilancia en tiempo real con una película de animación. Existe un número

de estándares MPEG diferentes:

MPEG-1, MPEG-2 y MPEG-4, que se comentarán a continuación.

2.1.8.1.4 MPEG-1

El estándar MPEG-1 fue presentado en 1993 y está dirigido a

aplicaciones de almacenamiento de vídeo digital en CD’s. Por esta

circunstancia, la mayoría de los codificadores y decodificadores MPEG-1

precisan un ancho de banda de aproximadamente 1.5 Mbit/segundo a

resolución CIF (352x288 píxeles). Para MPEG-1 el objetivo es mantener

el consumo de ancho de banda relativamente constante aunque varíe la

calidad de la imagen, que es típicamente comparable a la calidad del

vídeo VHS. El número de imágenes por segundo (ips) en MPEG-1 está

bloqueado a 25 (PAL)/30 (NTSC) ips.

2.1.8.1.5 MPEG-2

MPEG-2 fue aprobado en 1994 como estándar y fue diseñado para vídeo

digital de alta calidad (DVD), TV digital de alta definición (HDTV), medios

de almacenamiento interactivo (ISM), retransmisión de vídeo digital

(Digital Vídeo Broadcasting, DVB) y Televisión por cable (CATV). El

proyecto MPEG-2 se centró en ampliar la técnica de compresión MPEG-1

para cubrir imágenes más grandes y de mayor calidad en detrimento de

un nivel de compresión menor y un consumo de ancho de banda mayor.

MPEG-2 también proporciona herramientas adicionales para mejorar la

calidad del vídeo consumiendo el mismo ancho de banda, con lo que se

producen imágenes de muy alta calidad cuando lo comparamos con otras

tecnologías de compresión. El ratio de imágenes por segundo está

bloqueado a 25 (PAL)/30 (NTSC) ips. al igual que en MPEG-1.

2.1.8.1.6 MPEG-4

El estándar MPEG-4 fue aprobado en 2000 y es uno de los desarrollos

principales de MPEG-2. En esta sección realizaremos una profundización

en MPEG-4 para comprender mejor términos y aspectos como:

- Perfiles MPEG-4

- MPEG-4 short header y MPEG-4 long header

- MPEG-4 y MPEG-4 AVC

- MPEG-4 constant bit-rate (CBR) y MPEG-4 variable bit rate (VBR)

2.1.8.1.6.1 MPEG-4 PARTE 2 (MPEG-4 VISUAL)

Cuando la gente habla de MPEG-4 generalmente se está refiriendo a

MPEG-4 parte 2. Este es el estándar de transmisión de vídeo clásico

MPEG-4, también denominado MPEG-4 Visual.

Como uno de los desarrollos principales de MPEG-2, MPEG-4 incorpora

muchas más herramientas para reducir el ancho de banda preciso en la

transmisión para ajustar una cierta calidad de imagen a una determinada

aplicación o escena de la imagen. Además el ratio de imágenes por

segundo no está bloqueado a 25 (PAL)/30 (NTSC) ips.

Es importante destacar, no obstante, que la mayoría de las herramientas

para reducir el número de bits que se transmiten son sólo relevantes para

las aplicaciones en tiempo no real.

Esto es debido a que alguna de las nuevas herramientas necesitan tanta

potencia de proceso que el tiempo total de codificación/decodificación (por

ejemplo la latencia) lo hace impracticable para otras aplicaciones que no

sean la codificación de películas, codificación de películas de animación y

similares. De hecho, la mayoría de las herramientas en MPEG-4 que

pueden ser usadas en aplicaciones en tiempo real son las mismas

herramientas que están disponibles en MPEG-1 y MPEG-2.

Otra mejora de MPEG-4 es el amplio número de perfiles y niveles de

perfiles (explicados posteriormente) que cubren una variedad más amplia

de aplicaciones desde todo lo relacionado con transmisiones con poco

ancho de banda para dispositivos móviles a aplicaciones con una calidad

extremadamente amplia y demandas casi ilimitadas de ancho de banda.

La realización de películas de animación es sólo un ejemplo de esto.

2.1.8.1.6.2 PERFILES MPEG-4

En uno de los extremos del sistema, tiene lugar la codificación al formato

MPEG en la cámara de vídeo. Obviamente en el otro extremo, esta

secuencia MPEG necesita ser decodificada y posteriormente mostrada

como vídeo en la estación de visualización.

Dado que hay un gran número de técnicas (herramientas) disponibles en

MPEG (especialmente en MPEG-4) para reducir el consumo de ancho de

banda en la transmisión, la variable complejidad de estas herramientas y

el hecho de que no todas las herramientas sean aplicables a todas las

aplicaciones, sería irreal e innecesario especificar que todos los

codificadores y decodificadores MPEG deberían soportar todas las

herramientas disponibles.

Por consiguiente se han definido subconjuntos de estas herramientas

para diferentes formatos de imágenes dirigidos a diferentes consumos de

ancho de banda en la transmisión. Hay diferentes subconjuntos definidos

para cada una de las versiones de MPEG. Por ejemplo hay un

subconjunto de herramientas denominados MPEG Profile. Un MPEG

Profile específico establece exactamente qué herramientas debería

soportar un decodificador MPEG.

De hecho los requerimientos en el codificador y el decodificador no tienen

porque hacer uso de todas las herramientas disponibles.

Además, para cada perfil existen a diferentes niveles. El nivel especifica

Parámetros como por ejemplo el ratio de bits máximo a usar en la

transmisión y las resoluciones soportadas. Al especificar el Nivel y el Perfil

MPEG es posible diseñar un sistema que solo use las herramientas

MPEG que son aplicables para un tipo concreto de aplicación.

MPEG-4 tiene un amplio número de perfiles diferentes. Entre ellos se

encuentran el Simple Profile y el Advanced Profile que son los más

utilizados en aplicaciones de seguridad.

Mientras muchas herramientas se usan para ambos perfiles, existen

algunas diferencias. Por ejemplo, Simple Profile soporta I- y P- VOPs

(frames), mientras que Advanced Simple Profile soporta los frames I-, B- y

P-VOPs.

Otra diferencia entre el Simple y el Advanced Profile es el soporte a

rangos de resoluciones y a diferentes consumos de ancho de banda,

especificados en un diferente Level. Mientras que el Simple Profile

alcanza resoluciones hasta CIF (352x288 píxeles en PAL) y precisa un

ancho de banda de 384 kbit/segundo (en el nivel L3), Advanced Simple

Profile consigue la resolución 4CIF (704x480 píxeles en PAL) a 8000

kbit/segundo (en el nivel L5).

2.1.8.1.6.3 MPEG-4 SHORT HEADER Y LONG HEADER

Algunos sistemas de transmisión de vídeo especifican soporte para

“MPEG-4 short header” de forma que resulta importante comprender este

término. De hecho, no es más que un transmisor de vídeo H.263

encapsulado con cabeceras de transmisión de vídeo MPEG-4. MPEG-4

short header no aprovecha ninguna de las herramientas adicionales

especificadas en el estándar MPEG-4. MPEG-4 short header está solo

especificado para asegurar compatibilidad con equipos antiguos que

emplean la recomendación H.263, diseñada para videoconferencia sobre

RDSI y LAN. De forma práctica, el MPEG-4 short header es idéntico a la

codificación/decodificación H.263, que da un nivel de calidad menor que

MPEG-2 y MPEG-4 a un ratio de bis determinado.

La calidad de la imagen y del vídeo en “short header” no está cercana a la

del MPEG-4 real, dado que no hace uso de las técnicas que permiten

filtrar información de la imagen que no es visible por el ojo humano.

Tampoco usa métodos como la predicción DC y AC que pueden reducir

de forma significativa las necesidades de ancho de banda.

Para clarificar una especificación de un sistema de distribución de vídeo,

el soporte a MPEG-4 a veces se denomina como “MPEG-4 long header”

que en otras palabras es el método en el que se emplean las

herramientas de compresión propias de MPEG-4.

2.1.8.1.6.4 MPEG-4 PARTE 10 (AVC, CONTROL DE VÍDEO

AVANZADO)

MPEG-4 AVC, al que también se refiere como H.264 es un desarrollo

posterior en el que MPEG tiene un conjunto completamente nuevo de

herramientas que incorporan técnicas más avanzadas de compresión

para reducir aun más el consumo de ancho de banda en la transmisión

con una calidad de imagen determinada. Pese a ser más complejo añade

también requerimientos de rendimiento y costes, especialmente para el

codificador, al sistema de transmisión de vídeo en red. MPEG-4 AVC no

se tratará en este documento.

2.1.8.1.6.5 CONSTANT BIT-RATE (CBR) Y VARIABLE BIT-RATE

(VBR)

Otro aspecto importante de MPEG es el modo en el que se usa el ancho

de banda disponible.

En la mayoría de los sistemas MPEG es posible seleccionar si el ratio de

bits debe ejecutarse en modo CBR (constante) o VBR (variable). La

selección óptima depende de la aplicación y de la infraestructura de red

disponible.

Con la única limitación del ancho de banda disponible el modo preferido

es normalmente CBR, dado que este modo consume un ancho de banda

constante en la transmisión. La desventaja es que la calidad de la imagen

variará y, aunque se mantendrá relativamente alta cuando no hay

movimiento en la escena, la calidad bajará significativamente cuando

aumente el movimiento.

El modo VBR, por otra parte, mantendrá una alta calidad de imagen, si así

se define, sin tener en cuenta si hay movimiento o no en la escena. Esto

es a menudo deseable en aplicaciones de seguridad y vigilancia en las

que hay la necesidad de una alta calidad, especialmente si no hay

movimiento en la escena. Dado que el consumo de ancho de banda

puede variar, incluso si se define una media de ratio de bits objetivo, la

infraestructura de red (el ancho de banda disponible) necesitará tener

esta capacidad para un sistema de este tipo.

2.1.8.1.7 POSICIONAMIENTO DE MPEG-1, MPEG-2 y MPEG-4

La ilustración de debajo muestra que el espectro de MPEG-4 es mucho

más amplio en relación a MPEG-1 y MPEG-2 que fueron desarrollados

para aplicaciones más específicas.

Mientras MPEG-1 fue desarrollado para vídeo digital en CD-ROM, MPEG-

2 fue desarrollado con el DVD y la televisión de alta definición en mente.

MPEG-4 por otro lado no está dirigido a aplicaciones específicas y puede

ser apropiado para aplicaciones de animación o para teléfonos móviles.

(Figura 17) www.axis.com/es/compresion_video_es

http://www.axis.com/es/compresion_video_es

2.1.8.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS PARA M-JPEG, MPEG-2 y

MPEG-4

Dada su simplicidad, M-JPEG es una buena elección para su uso en

múltiples aplicaciones. JPEG es un estándar muy popular y en muchos

sistemas se usa por defecto.

Es una técnica simple de compresión/descompresión, lo que significa que

los costes, tanto en tiempo del sistema como en inversión total son

reducidos. El aspecto del tiempo significa que hay un retraso limitado

entre el momento en el que la cámara captura la imagen, la codificación,

la transmisión a través de la red, la decodificación y finalmente el mostrar

la imagen en la pantalla de la estación de visualización. En otras palabras,

M-JPEG proporciona una baja latencia debido a su simplicidad

(compresión de imágenes e imágenes individuales completas), y por esta

razón es también idóneo para cuando se necesita realizar procesamiento

de imágenes, por ejemplo para la detección de movimiento o el

seguimiento de objetos. M-JPEG es válido para cualquier resolución de

imagen, desde la pantalla de un teléfono móvil hasta imágenes de vídeo

(4CIF, 704x480 píxeles en PAL).

También garantiza la calidad de la imagen sin importar el movimiento o la

complejidad de las escenas de las imágenes. Además ofrece la

flexibilidad de poder seleccionar por un lado imágenes de alta calidad

(baja compresión) o menor calidad de imagen (alta compresión) con el

beneficio de que imágenes menores producen ficheros más pequeños, lo

que permite usar un menor volumen de bits en la transmisión y un menor

uso del ancho de banda. Al mismo tiempo el número de imágenes por

segundo se puede controlar fácilmente, proporcionando una referencia

para limitar el uso del ancho de banda al reducir el número de imágenes

por segundo, aunque manteniendo una calidad de imagen garantizada.

Dado que M-JPEG no hace uso de una técnica de compresión de vídeo

genera una cantidad de datos de imágenes relativamente alto que se

envía a través de la red. Por esta razón con un nivel de compresión de

imagen determinado (definiendo la calidad de la imagen del I-frame y de

la imagen JPEG respectivamente), un número de imágenes por segundo

y la escena de la imagen, la cantidad de datos por unidad de tiempo que

envía por la red (bit rate, ratio de its) es menor para MPEG que para M-

JPEG, excepto con pocas imágenes por segundo como se explica

posteriormente.

Lo siguiente resume claramente el beneficio de MPEG: la capacidad para

dar una calidad de imagen relativamente alta con un consumo de ancho

de banda reducido (un ratio de bits de transmisión bajo). Esto puede ser

especialmente importante cuando está limitado el ancho de banda

disponible en la red, o si el vídeo debe ser almacenado (grabado) con un

alto número de imágenes por segundo. Estas menores demandas de

ancho de banda son a costa de una mayor complejidad en la

codificación/decodificación, lo que por otra parte contribuye a una latencia

mayor si se compara con M-JPEG.

Otro elemento a tener en cuenta: tanto MPEG-2 como MPEG-4 están

sujetos al pago de licencias.

El gráfico inferior muestra las diferencias del uso del ancho de banda

entre M-PEG y MPEG-4 comparando sobre una escena de imagen con

movimiento. Como se puede ver, con un menor número de imágenes por

segundo, en donde la compresión MPEG-4 no puede usar similitudes

entre imágenes (frames) próximas en alto grado y debido a la sobrecarga

generada por el formato de la secuencia MPEG-4, el consumo de ancho

de banda es incluso mayor que en M-JPEG.


2.1.8.2.1 PROS Y CONTRAS M-JPEG

Pros

Degradación elegante: si se reduce el ancho de banda la calidad se

mantiene reduciendo el número de imágenes por segundo.

Calidad de imagen constante: la calidad permanece constante sin

importar la complejidad de la imagen.

Interoperabilidad: compresión/descompresión estándar disponible en

todos los PC’s.

Menor complejidad: codificación y decodificación de bajo coste. Más

rápido y más sencillo para realizar búsquedas de contenido y para realizar

manipulación de las imágenes.

Menor necesidad de procesamiento: múltiples canales pueden ser

decodificados y mostrados en el monitor de un PC.

Menor latencia: una codificación/decodificación relativamente sencilla que

provoca poca latencia significa que es ideal para vídeo en directo.

Imágenes individuales claras.

Elasticidad: Recuperación rápida de secuencias de imágenes en el caso

de pérdida de paquetes.

Contras

Mayor consumo de ancho de banda cuando se transmiten muchas

imágenes por segundo (más de 5 imágenes por segundo).

Mayores requerimientos de almacenamiento cuando se transmiten

muchas imágenes por segundo (más de 5 imágenes por segundo).

Sin soporte para audio sincronizado.

2.1.8.2.2 MPEG-2 y MPEG-4

Pros

Número constante de imágenes por segundo: Si baja la disponibilidad del

ancho de banda mantiene el número de imágenes por segundo en

detrimento de la calidad de las mismas (beneficioso para las aplicaciones

de monitorización pero no para las aplicaciones de vigilancia/grabación).

Alto nivel de compresión: bajo requerimiento de ancho de banda en

secuencias con más de 5 imágenes por segundo.

Menores requerimientos para almacenamiento en secuencias con más de

5 ips.

Ratio de bits constante (CBR): simplifica el diseño de la red y el

aprovisionamiento de ancho de banda.

Contras

Número de imágenes por segundo fijado a 25/30 ips (sólo válido para

MPEG-2)

Compresión compleja: los requerimientos de procesamiento de la

descompresión realizada en el PC son bastante altos (pocos canales se

pueden mostrar en directo y el análisis de las imágenes off-line es más

lento)

Baja robustez: si el ancho de banda desciende se pierde un cierto umbral

de todo el vídeo.

Mayor latencia: potenciales problemas al visualizar vídeo en directo y en

el control

PTZ

Protocolo de transporte limitado: diseñado para la visualización en directo

y no para análisis y grabación.

Menor fiabilidad ante la pérdida de paquetes: los frames I, B y P necesitan

resincronizarse y se pierden datos.

En CBR se pierde calidad de imagen cuando se congestiona la red o

cuando hay movimiento en las escenas de las imágenes.

Las restricciones en lo relacionado con las licencias implica que no haya

disponibilidad de visualizadores gratuitos.

2.1.8.2.3 MPEG-4: CLARIFICANDO LOS MALOS ENTENDIDOS

Como se ha comentado al principio, el estándar de compresión MPEG-4

ha generado un creciente interés en la industria de la seguridad en los

últimos años. En cualquier caso este interés ha venido acompañado de

una considerable cantidad de malos entendidos y falsos mitos.

Algunas de las carencias informativas respecto a MPEG-4 incluyen

cuestiones que van de lo más sencillo a lo más fundamental. Entre estas

se encuentran: ¿Qué es realmente diferente y confuso respecto al

estándar MPEG-4?, ¿Porqué algunas veces los estándares H.263 y

MPEG-1 se “renombran” como MPEG-4?, ¿Existe como tal un MPEG-4

totalmente funcional?, ¿Dejará obsoleto MPEG-4 a otros estándares?, y

finalmente ¿Qué significa que haya un MPEG-4 “bueno” y otro MPEG-4

“malo”?

Otra área de confusión es que en situaciones que no son en tiempo real,

como cuando se descomprime una película de DVD en MPEG-4, se

permiten desplegar más herramientas para aumentar el nivel de

compresión debido a que toda la información es conocida y se puede

emplear más tiempo de procesamiento. Es posible encontrar quejas

debido a que la codificación MPEG-2 consigue hasta un 40% más de

compresión que MPEG-4, aunque en situaciones en tiempo real estas

diferencias son menores.

Finalmente otra área de confusión es debida a que en vigilancia suele

haber muchas fuentes y pocos receptores y a que los estándares MPEG

fueron desarrollados para broadcasting (multidifusión), lo que implica una

fuente hacia muchos visualizadores diferentes, es decir lo opuesto a la

mayoría de las situaciones en el ámbito de la seguridad. La tecnología de

multidifusión es una de estas características que muestra las ventajas de

MPEG-2 y MPEG-4 pero no se utiliza y no es deseada en aplicaciones de

video vigilancia.

No es la intención de este documento contestar a todas estas cuestiones

o desinformaciones.

Lo que queremos es demostrar que estas malas informaciones

relacionadas con el estándar MPEG-4 pueden afectar al usuario final,

quien debe realizar ejercicios profundos de análisis al considerar cuan

apropiada es la compresión MPEG-4 para su aplicación. Los usuarios

finales deben comprobar y asegurarse de qué “MPEG-4” se soporta,

aunque también deben revisar que nivel o perfil de MPEG-4 se especifica

y las características asociadas que incluye, como el valor de latencia y

VBR/CBR. Por ejemplo, en aplicaciones de vigilancia se prefiere VBR,

aunque hace que el diseño de la red sea más complicado.

2.2 Marco Conceptual

Broadcasting: es la distribución de señales de audio y video a un

número de destinatarios (los oyentes o televidentes según el

medio) conformando una audiencia masiva. Esta audiencia puede

ser el público en general o un subgrupo relativamente grande del

mismo.

CCIR 601: Un estándar de vídeo digital para un tamaño de

imágenes de 720x485 a 60 imágenes interlaced por segundo o de

720x576 a 50 imágenes interlaced por segundo.

CIF: Common Intermediate Format. Vídeo para un tamaño de

imagen de 352x288 a 30 imágenes por segundo.

DVD: Digital Versatile Disc. Un estándar para almacenar audio y/o

vídeo digital en un disco del tamaño de un CD.

HDTV: High Definition Television. Un estándar de televisión para

un tamaño de imagen de 1920x1044 a 30 imágenes por segundo.

ITU: Internacional Telecommunications Union. Una organización

Internacional dentro del sistema de Naciones Unida en donde los

gobiernos y el sector privado coordinan las redes y los servicios de

telecomunicaciones globales. http://www.uit.int.

ISO: International Standard Organization. Una Federación mundial

de cuerpos de estandarización nacionales de más de 140 países.

http://www.iso.com.

IEC: International Electrotechnical Comisión. Un cuerpo

internacional de conformidad y estandarización para todos los

campos de tecnologías electrónicas. http://www.iec.ch.

INTERLACED: Es una técnica utilizada en los sistemas de

televisión antiguos donde la imagen se divide en dos medias

imágenes que contienen cada una las líneas de la otra. Cuando se

muestran en pantalla aparecen primero las líneas pares y después

las líneas impares seguidas de las líneas pares de la siguiente

imagen y así sucesivamente. Esto es lo opuesto al Progressive

Scan.

JPEG: Joint Photographic Experts Group. El comité responsable

para el desarrollo de los estándares JPEG y JEPG 2000.

http://www.jpeg.org.

http://www.jpeg.org/

Motion JPEG Este estándar generalmente refiere a imágenes

JPEG mostradas a un ratio alto de imágenes por segundo (hasta

30). Proporciona vídeo de alta calidad aunque el comparativamente

tamaño grande de los ficheros de las imágenes individuales precisa

bastante ancho de banda para una transmisión adecuada.

Wavelet Optimizado para imágenes que contienen pequeñas

cantidades de datos. Su relativamente inferior calidad de imágenes

está compensada con unas bajas necesidades de ancho de banda

en el medio de transmisión. Actualmente no hay un estándar formal

para Wavelet.

JPEG 2000 Basado en la tecnología Wavelet, este relativamente

nuevo estándar está optimizado para imágenes que contienen

pequeñas cantidades de datos. Su relativamente inferior calidad de

imágenes está compensada con unas bajas necesidades de ancho

de banda en el medio de transmisión.

H-compression: H.621, H.623, H.321 & H.324 Proporcionan un

alto ratio de imágenes por segundo pero con poca calidad, estas

técnicas de compresión son populares para aplicaciones de

videoconferencia. La poca calidad de las imágenes es

particularmente destacada cuando las imágenes contienen objetos

en movimiento.

MPEG-1 Es el estándar de vídeo que generalmente proporciona

25/30 (PAL/SECAM) imágenes por segundo. Con algunas

variaciones este formato proporciona imágenes de poca calidad

pero exige poco ancho de banda al medio de transmisión.

MPEG-2 Ofrece imágenes a mayor resolución y el mismo ratio de

imágenes que el MPEG-1. Sólo los ordenadores modernos pueden

decodificar este formato ya que generalmente exige grandes

capacidades de procesamiento.

MPEG-4 Un estándar de vídeo que ofrece vídeo de alto

rendimiento con buena resolución y unas demandas moderadas de

ancho de banda de transmisión. Se adapta perfectamente a

aplicaciones con poco ancho de banda como por ejemplo los

teléfonos móviles.

LAN: Es la abreviatura de Local Area Network (Red de Área Local

o simplemente Red Local). Una red local es la interconexión de

varios ordenadores y periféricos. Su extensión esta limitada

físicamente a un edificio o a un entorno de unos pocos kilómetros.

Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores

personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc; para

compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En

definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen.

Gateways: Se trata del enlace con la red telefónica tradicional,

actuando de forma transparente para el usuario.

Router: Enrutador, encaminador. Dispositivo de hardware para

interconexión de redes de las computadoras que opera en la capa

tres (nivel de red) del modelo OSI. El router interconecta

segmentos de red, o algunas veces hasta redes enteras. Hace

pasar paquetes de datos entre redes tomando como base la

información de la capa de red.

Full Duplex: La mayoría de los sistemas y redes de

comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex permitiendo

canales de envío y recepción simultáneos. Podemos conseguir esa

simultaneidad de varias formas: Empleo de frecuencias separadas

(multiplexación en frecuencia), Cables separados

Streaming: es un término que se refiere a ver u oír un archivo

directamente en una página web sin necesidad de descargarlo

antes al ordenador o computador. Se podría describir como hacer

click y obtener. En términos más complejos podría decirse que

describe una estrategia sobre demanda para la distribución de

contenido multimedia a través del internet.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gateway

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_computadoras

http://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_de_red

http://es.wikipedia.org/wiki/OSI

http://es.wikipedia.org/wiki/Sobre_demanda

http://es.wikipedia.org/wiki/Contenido

http://es.wikipedia.org/wiki/Multimedia

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet

NTSC: National Televisión Standard Comité. Este es el estándar

para el formato de televisión analógica usado en los Estados

Unidos con 525 líneas a casi 60 imágenes por segundo.

MPEG: Motion Picture Experts Group. El comité responsable para

el desarrollo de los estándares MPEG.

http://www.mpeg.telecomitalialab.com.

PAL: Phase Alternating Line. Este es el estándar para el formato

de televisión analógica usado en Europa con 625 líneas a 50

medias imágenes por segundo.

Progressive Scan: Cada imagen en la secuencia de vídeo es la

imagen competa mostrada de una vez. Es lo opuesto a Interlaced.

Protocolo IP: El Protocolo de Internet (IP, de sus siglas en inglés

Internet Protocol) es un protocolo orientado de datos, usado tanto

por el origen como por el destino para la comunicación de estos a

través de una red (Internet) de paquetes conmutados.

Tele-enseñanza: Se designa como tele-enseñanza a todos los

procesos de formación que emplean tecnologías de la

comunicación como soporte y que, por lo general, se apoyan en

sistema y aplicaciones multimedia.

Terminales: Son los sustitutos de los actuales teléfonos. Se

pueden implementar tanto en software como en hardware.

QCIF: Quarter CIF. Vídeo para un tamaño de imagen de 176x144 a

30 imágenes por segundo.

WAN: Acrónimo de la expresión en idioma inglés Wide Area

Network, es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir

distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, dando el servicio a

un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería

RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo

edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión

posible).

http://es.wikipedia.org/wiki/Terminales_IP

http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_computadoras

http://es.wikipedia.org/wiki/RedIRIS

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet

3 DISEÑO METODOLÓGICO

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

La línea metodológica que se desarrollara es del orden aplicativo por que

uno de nuestros fines es la utilización y consecuencias prácticas de los

conocimientos obtenidos en el diplomado interconectividad y redes, junto

con el tipo descriptivo aquí describiremos el análisis e interpretación de

la naturaleza actual de los sistemas de monitoreo, y su composición o

sus procesos. Enfocándonos en conclusiones dominantes. Trabajando

sobre realidades de hechos, presentando una interpretación oportuna.

Alcanzando la aplicación de la mejor solución del problema de la

investigación.

3.2 MÉTODO Y PROCEDIMIENTO

El método a desarrollar en el presente proyecto es de tipo deductivo,

puesto que la base de este método es partir de un análisis del conjunto,

de lo general y después se analizan los elementos que conforman al

conjunto

3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN.

Los medios utilizados para la recolección de información necesarios para

el desarrollo del DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO CON

CAMARAS IPson los que se describen a continuación:

Entrevista

Se decidió recurrir a esta técnica para lograr una información directa del

sistema actual que permitiera cuantificar la medida y el tamaño del

problema detectado, y así poder fundamentar la necesidad de la

elaboración de este proyecto la entrevista será realizada al personal de

seguridad de al empresa SUMINISTROS ELECTRÓNICOS

Cuestionario auto administrativo

Este se le realizo a la parte directiva de la empresa para saber que grado

de conocimiento poseían de los sistemas de seguridad con cámaras IP

logrando una idea general de los alcances que esperan los directivos.

Fichas bibliográficas

Estas contienen la información de textos utilizados en la investigación las

cuales brindaron un valioso aporte para el correcto desarrollo del

proyecto.

Fichas en internet

En estas se encuentran consignadas la información sobre las consultas

que fueron necesarias para documentar este documento y que sirvieron

de apoyo a las fichas bibliográficas.

3.4 POBLACION Y MUESTRA

Población referencia

La población referencia que se tendrán en cuenta para el presente

proyecto son todas aquellas empresas que necesiten un sistema de

monitoreo para gestionar su seguridad.

Población afectada

La población afecta que son aquellas personas que se encuentren

relacionados con la empresa de SUMINISTROS ELECTRÓNICOS

especialmente su de seguridad.

Población objetivo

Esta constituida por el número de empleados que se encuentran

directa o indirectamente relacionadas con el área de seguridad.

Aproximadamente son 15 personas

3.5 JUSTIFICACION DE LA MUESTRA

Al presentarse una población objetivo tan pequeña no es necesario

aplicar formulas estadísticas para determinar el tamaño de la muestra. Por

lo cual aplicaremos un censo al personal que se encuentra directamente

relacionado con el área de seguridad de SUMINISTROS

ELECTRÓNICOS y el tamaño de la muestra en esta investigación no se

utilizara muestra ya que la población es demasiada pequeña que se

puede censar población 15

4. PROPUESTA

5.1 INSTALACIÓN

5.1.1 REQUERIMIENTOS

Cámaras IP (tv-ip4oo/ tv-ip4oow)

Red de area local (10base-t ethernet or 100base-tx fast ethernet)

Ieee 802.11g wireless lan

Browser (mínimo internet explorer 5)

Control activex (xplug control)

Almacenamiento remoto (pc

Conexión a internet

5.1.2 CARACTERÍSTICAS DEL HARDWARE

5.1.2.1 Cámara utilizada tv-ip400w

La cámara a utilizar es una tv-ip400w que se diferencia de la tv-

ip400 por no soportar redes inalámbricas.

Esta cámara IP es un sistema de vigilancia integrado con

todas las características para ofrecer vídeo de alta calidad a

través de una conexión de red inalámbrica. El servidor web y

CPU integrados hacen posible el funcionamiento de la cámara

como un dispositivo autónomo, permitiendo que los usuarios

puedan acceder a la cámara desde cualquier parte del mundo a

través de un navegador web. Además, los usuarios pueden

orientar la cámara desde un lugar remoto casi hacia cualquier

dirección así como monitorear puntos de accesos sensibles

para intrusos no autorizados.

Compatibilidad wi-fi con dispositivos ieee 802.11b/g sobre

banda de frecuencia ism de 2.4 ghz

Funcionalidad inalámbrica.

Funcionalidad inalámbrica que soporta encriptación wep de

64/128 bits (ascii y hex)

Control de movimiento horizontal y vertical (pan/tilt) integrado

para un monitoreo más flexible

Incorpora 4 zoom digitales para lograr imágenes de primer

plano

Compatible internet explorer como java applet para el

navegador ie o netscape

Permite el acceso remoto desde un navegador web para la

visualización de imágenes en vivo

Soporta red TCP/IP, correo electrónico smtp, http y otros

protocolos relacionados con internet

Funciona en un ambiente mixto de sistemas operativos como

Windows y Macintosh.

5.1.3 PASOS DE CONFIGURACION PARA ACCEDER A LA CAMARA DESDE CUALQUIER PUNTO DE LA RED LAN

1. Para programar la cámara es necesario hacerlo directamente con

un patch cort uno en el conector hembra que esta en la cámara y el

otro en el puerto ethernet de la PC que se va utilizar.

2. La cámara por defecto tiene una dirección IP asignada que es la

192.168.2.20; por tal razón es necesario a la asignarle a la PC una

dirección de la misma subred para poder acceder a la cámara.

5.2DISEÑO DEL SISTEMA

5 CONCLUSIONES

La Vigilancia IP es en si misma la solución de seguridad y vigilancia del

futuro. Pero, tan potente como la propia tecnología hay mercados y

aplicaciones en las que la distancia y la ausencia de infraestructura de red

pueden recomendar la implementación de la Vigilancia IP.

Por este motivo combinar la tecnología inalámbrica líder de Proxim con

las soluciones de Vigilancia IP de Axis ha resultado una combinación que

pocos pueden llegar a alcanzar en términos de rendimiento, costes y

disponibilidad.

La vigilancia IP está posicionándose rápidamente en la gama alta del

mercado de a monitorización de seguridad y vigilancia y ha comenzado

con fuerza a penetrar en la gama media del mercado a medida que el

reconocimiento crece, que los precios bajan y que los usuarios

implementan análisis de coste/beneficio más sofisticados. Desarrollar la

Vigilancia IP con la tecnología inalámbrica de Proxim significará

profundizar en esta penetración de mercado y asegurar que la Vigilancia

IP permanece como la aplicación de seguridad líder.

En este documento hemos mostrado que la Vigilancia IP inalámbrica es

una tecnología relativamente sencilla de entender. Representa una

enorme oportunidad de mercado dadas sus ventajas de costes y

rendimiento. La Vigilancia IP inalámbrica es una aplicación de seguridad

fiable que puede desplegarse en poco tiempo en cualquier organización y

se ajusta a una amplia variedad de presupuestos y necesidades de las

organizaciones.

Tecnología inalámbrica y Vigilancia IP: Lo último en monitorización y

vigilancia.

BIBLIOGRAFÍA.

El Proceso de la Investigación Mario Tamayo y Tamayo

Limusa Noriega Editores Tercera Edición Páginas: 72 hasta

130.

C. Selltiz; M. Jahoda y otros “Métodos de investigación en

las relaciones sociales” 4ª edición pp 67-70 Edit. RIALP

Madrid 1970, p.69.

www.trendnet.com/sp/products/TV-IP400W.htm

www.axis.com/products/index.htm

www.axis.com/products/video/camera/

http://www.trendnet.com/sp/products/TV-IP400W.htm

http://www.axis.com/products/index.htm

ANEXOS

ENTREVISTA

Anexo A. ENTREVISTA JEFE DE SEGURIDAD

Fecha: 05 julio del 2007 Empresa: SUMINISTROS ELECTRONICOS Nombre del contacto: Mauricio Pérez Teléfono del contacto: Correo Electrónico: Ciudad: barranquilla

Entrevistado jefe de seguridad Tienen conocimiento sobre este tipo de proyecto? Si No Desea implementar:

Una sola cámara IP Entre 1 Y 4 cámaras IP Más de 4 cámaras IP

Me interés de la cámara: Transmita audio y video Tenga movimiento horizontal y vertical Sea inalámbrica Tenga cubierta para exteriores Tenga zoom óptico (Permite aumentar el tamaño de la Imagen) Tenga zoom digital (Mueve el lente para acercar la imagen) Tenga software de grabación de cámaras La cámara se utilizara para monitorear:

Mi casa Mi empresa u oficina

Requiere que el equipo tenga batería de soporte en caso de falla eléctrica: Si No

Cuenta con conexión de Internet banda ancha? Si, y el ancho de banda es Menor a 200k mayor a 200k No Su empresa cuenta con un equipo Enrrutador que se encarga de compartir la conexión a Internet?

Si No

Ya cuenta con un computador destinado para grabar las imágenes?

Si, especifique el procesador memoria

Disco Duro No

Por favor cotizar:

Costo de las cámaras Costo del punto eléctrico que requieren las cámaras Costo del punto de datos que requieren las cámaras Costo de la configuración de las cámaras Costo de la configuración de la red para que las cámaras

puedan ser vistas por Internet

Tiempo estimado de compra:

Menor a 1 semana Menor a 1 mes Superior a 1 mes Solo averiguando por curiosidad

Anexo B. DESCRIPCIÓN DE LA CÁMARA

CÁMARA SERVIDOR DE INTERNET CON MOVIMIENTO TILT Y PAN

AVANZADA TV- IP400W

Especificaciones

Cámara

Sensor de imagen:

Tipo de sensor Sensor CMOS a color de 1/4 pulgadas

Resolución 640 x 480

Lentes fijos integrados en f: 6.0mm F: 1.8

Iluminación mínima

2.5lux a f1.4,3000K color

Comunicaciones

LAN Ethernet a 10/100Mbps Auto-Sensing

Protocolo HTTP, FTP, TCP/IP, UDP, ARP, ICMP, BOOTP, RARP, DHCP, PPPoE, DDNS, UPnP

Vídeo/Imagen

Tasa de fotogramas

30fps a QCIF 25fps a CIF 10fps a VGA

Compresión / Selección

JPEG / Sí

Resolución / Configuración de la tasa de fotogramas

160 x 120, 320 x 240, 640 x 480 / 1, 5, 7, 15, 20, auto

Giro hacia la izquierda/derecha

Sí

Giro hacia arriba/abajo:

Sí

Control automático de ganancia, exposición y

de balance automático de blancos

Zoom digital 4x

Tasa de compresión

5 niveles

Frecuencia de la luz

50Hz / 60Hz

Inalámbrico

Estándar IEEE 802.11b/g

Velocidad de transmisión de datos

11g: 54, 48, 36, 24, 12, 9 y 6Mbps 11b: 11, 5.5, 2 y 1Mbps

Técnica de modulación

DSSS

Frecuencia 2.4 ~ 2.4835 GHz (ISMB)

Antena Antena de diversidad desmontable de 2dBi (con conector SMA inverso)

Encriptación Desactivada/WEP de 64 y 128 bits, WPA-PSK

Hardware

Sistema

CPU RDC R2880

RAM/Flash 8Mbytes/2Mbytes

Sistema operativo RTOS

Movimiento horizontal y vertical Pan/Tilt

Movimiento horizontal (Pan)

-156° ~ +156°

Movimiento vertical (Tilt)

-45° ~+70°

Control de giro hacia arriba, abajo, a la derecha, izquierda y al centro

Requisitos

Tamaño de la memoria

128 MB (256 recomendable)

Pentium III, 450 MHz o superior Tarjeta de resolución VGA: 800 x 600 o superior

Físico / Ambiental

Dimensión 117x115x105 mm (4,6x 4,5 x 4 pulgadas)

Peso 0,3kg (0,75lb)

Consumo 8 vatios (1600mA x 5V) máx.

Potencia Adaptador eléctrico externo 5V DC, 2.5ª

Humedad 5% ~ 95% sin condensación

Temperatura Operación: 5°C ~ 40°C (41°F ~ 104°F) Almacenamiento: -25°C ~ 50°C (-13°F ~ 122°F)

LED Encendido: Verde Enlace/Actividad: Naranja

Emisiones FCC CE

Software

Navegador Internet Explorer (5.0 ó superior) o Netscape Navigator (6.0 ó superior)

Aplicación Software de gestión IPView

Anexo C ORGANIGRAMA DEL PROYECTO

universidad autonoma del caribe facultad de … · diseÑo de un sistema de monitoreo con camaras...

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