Diseño e implementación de Sistema de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV) IP

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Diseño e implementación de Sistema de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV) IP.. Autor: Dariel Estrada Cárdenas.. Tutores: Msc.Roberto Carlos Álvarez Valdera. Msc. Arelys Ramos Fleites. Santa Clara 2014 "Año 56 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Diseño e implementación de Sistema de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV) IP. Autor: Dariel Estrada Cárdenas. Tutores: Msc.Roberto Carlos Álvarez Valdera. E-mail: [email protected] Msc. Arelys Ramos Fleites. E-mail: [email protected] Santa Clara 2014 "Año 56 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Loco es aquel que, haciendo siempre lo mismo espera resultados distintos” Albert Einstein.

(5) ii. DEDICATORIA. A mis padres y hermano, A mi esposa Adis, y a mi hijo Dariel David, Mi razón de ser..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A mis tutores Msc.Roberto Carlos Álvarez Valdera y Msc. Arelys Ramos Fleites por su importante apoyo, colaboración e ideas aportadas en la realización de este trabajo. A todos los que me apoyaron en la realización de este trabajo..

(7) iv. TAREA TÉCNICA.  Búsqueda bibliográfica de trabajos sobre Sistemas de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV) IP.  Estudio de la evolución de los Sistemas de CCTV IP.  Estudio de las características, ventajas y desventajas de los Sistemas de CCTV analógicos y digitales.  Análisis de los diferentes elementos a tener en cuenta para el diseño e implementación de un Sistema de CCTV IP.  Presentación de un sistema de CCTV que se adapte a nuestro país..

(8) v. RESUMEN. Los sistemas de video vigilancia IP o de CCTV (Circuitos Cerrados de Televisión) IP son en la actualidad una herramienta de gran valor y utilidad para cualquier entidad, aplicada en diversos medios. En nuestro país no existe una buena cultura referente al tema, y de hecho son muy pocas las empresas especializadas en esta cuestión, así como el personal calificado. Para mejorar esto se caracterizaron los sistemas de video vigilancia. Se confeccionó un material de diseño e implementación basándose en los sistemas de CCTV con servidores de video y de video vigilancia IP, por la gran escalabilidad que estos presentan. Se plantearon varios de los diversos escenarios en que estos sistemas se aplican, proponiéndose varias estructuras de sistemas de video vigilancia híbridos (análogo-digital) por las ventajas que representan para las entidades de nuestro país.. Palabras claves: sistemas de video vigilancia IP, CCTV IP, video vigilancia híbrida..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO................................................................................................................. i DEDICATORIA ................................................................................................................ ii TAREA TÉCNICA ........................................................................................................... iv RESUMEN ........................................................................................................................ v INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1.. Generalidades de los sistemas de CCTV ................................................. 6. 1.1. Introducción a los sistemas de CCTV ................................................................... 6. 1.2. Evolución de los sistemas de vigilancia por video................................................. 8. 1.2.1. Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando VCR ............................ 8. 1.2.2. Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando DVR ............................ 9. 1.2.3. Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando DVR de red ................ 10. 1.2.4. Sistema de vídeo IP que utiliza servidores de vídeo ..................................... 11. 1.2.5. Sistema de vídeo IP que utiliza cámaras IP. ................................................. 12. 1.3. Tecnologías de red IP ......................................................................................... 13. 1.3.1. La Ethernet ................................................................................................. 13. 1.3.2. La alimentación a través de Ethernet ........................................................... 15. 1.3.3. Redes inalámbricas...................................................................................... 16. 1.3.4. Protocolos de transporte de datos para vídeo IP. .......................................... 19.

(10) vii 1.4. La Calidad de servicio (QoS).............................................................................. 21. 1.5. La Gestión de Video ........................................................................................... 23. 1.5.1. Las Plataformas de hardware ....................................................................... 23. 1.5.2. Monitorización usando la interfaz Web ....................................................... 25. 1.5.3. Monitorización usando el software de gestión de vídeo ............................... 25. CAPÍTULO 2.. Elementos a tener en cuenta para diseñar un sistema de video vigilancia. IP. 30 2.1 Consideraciones para el diseño. .............................................................................. 30 2.1.1 El ancho de banda. ........................................................................................... 30 2.1.2 El almacenamiento. .......................................................................................... 38 2.1.3 La redundancia................................................................................................. 46 2.1.4 Escalabilidad del sistema.................................................................................. 49 2.1.5 El control de la velocidad de imagen ................................................................ 49 2.1.6. La arquitectura ............................................................................................ 50. 2.1.7. La compresión en la calidad de la imagen .................................................... 52. 2.2. La seguridad en los sistemas de video vigilancia ................................................ 55. 2.2.1. La seguridad en cámaras IP ......................................................................... 56. 2.2.2. Protección física de las cámaras y del cableado ........................................... 56. 2.3. La transmisión del video.................................................................................... 58. 2.3.1. La transmisión por cable ............................................................................. 58. 2.3.2. La transmisión inalámbrica ......................................................................... 59. 2.3.3. La transmisión telefónica ............................................................................ 60. 2.3.4. La transmisión por par trenzado .................................................................. 61. 2.3.5. La transmisión por fibra óptica .................................................................... 61. 2.4. El diseño de un sistema de CCTV ...................................................................... 62.

(11) viii CAPÍTULO 3.. Escenarios donde se implementan los sistemas de CCTV IP ................. 69. 3.1. El video vigilancia IP como un sistema integrado. .............................................. 69. 3.2. Los Sistemas de CCTV IP con los Sistemas de Alarmas Contra Intrusos (SACI). 70. 3.3. Aplicaciones habituales de los CCTV ................................................................. 74. 3.3.1. Conteo de personas o recuento de objetos .................................................... 74. 3.3.2. El control de acceso peatonal ...................................................................... 76. 3.3.3. Defensa o un sistema de detección de intrusiones. ....................................... 77. 3.4. Sistemas de CCTV y Vigilancia IP: Video Vigilancia Híbrida ............................ 78. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 86 RECOMENDACIONES .................................................................................................. 87 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 88 ANEXOS ......................................................................................................................... 92 Anexo I Tipos de cámaras de Red. ................................................................................ 92 Anexo II. DVR, NVR, codificador/decodificador de video ......................................... 98. Anexo III Criterios de clasificación de las cámaras ....................................................... 99 Anexo IV Resoluciones .............................................................................................. 101 Anexo V Elección del lente ........................................................................................ 104 Anexo VI Requisitos del sistema. ............................................................................... 108.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Los sistemas de Circuito Cerrado de Televisión se han convertido en una parte fundamental de la vida moderna y es muy comúnmente visto en todo tipo de instalaciones o aplicaciones, desde oficinas, edificios públicos, hoteles, supermercados, estaciones de autobuses, aeropuertos, y prácticamente en cualquier lugar (SIGMA-CCTV, 2014). Estos sistemas son utilizados como parte de nuestra visión para llegar a lugares inalcanzables o incluso lugares geográficamente distantes. El CCTV (por sus siglas Circuito Cerrado de Televisión) ha evolucionado a la par con los avances tecnológicos en otras ramas (SIGMA-CCTV, 2014). Actualmente no solo se cuenta con una cámara que permite ver en donde no se puede, también se integran a otras tecnologías, como sistemas de grabación, de redes de datos, de impresión, sistemas de cómputo y con otros sistemas de detección ya existentes. Estos medios son de gran importancia para la detección delictiva, proporcionando evidencias para incriminar a las personas en los casos penales. Identifican a los posibles autores de un hecho delictivo y estos videos o pruebas pueden ser utilizados por la policía y los fiscales. Además tiene influencia en la reducción de la delincuencia, los estudios demuestran que está íntimamente ligada a si un criminal en potencia puede ser detectado y procesado posteriormente. Si alguien puede ver una vídeo cámara grabando en una tienda que frecuenta, básicamente les alerta a que ese negocio o establecimiento está protegido y el posible delincuente no se arriesgará, estos negocios que cuentan con sistemas de vigilancia son mucho menos propensos a ser robados, ya que es probable que los delincuentes sean identificados, arrestados y llevados ante la justicia (SysTeam, 2014)..

(13) INTRODUCCIÓN. 2. Los sistemas de seguridad y vigilancia también se pueden utilizar para los aspectos más tradicionales de gestión de negocios y la logística. Se puede identificar y aprobar la llegada de un camión de reparto o de garantizar que las mejores prácticas se aplican en un ajuste de fábrica utilizando el software de los sistemas de vigilancia en vídeo la mejora de las normas, el aumento de la productividad y el beneficio de la empresa a largo plazo se suma a los muchos beneficios que proporciona la instalación y buen manejo de este tipo de equipos (SysTeam, 2014). Hace algunos años se viene trabajando en las implementaciones de los sistemas de Circuitos Cerrados de Televisión (CCTV) en diversos sectores de Cuba, como el Banco Popular de Ahorro, con la finalidad de lograr mayores índices de control interno, de niveles de seguridad y de la disminución de los posibles riesgos, así como el posible impacto social y económico. La mayoría de estos sistemas son de tecnología analógica y no explotan las posibilidades que brindan los sistemas digitales, ni sacan provecho de las redes IP existentes. La seguridad y el control interno en las instituciones son de vital importancia en la actualidad. El avance hacia sistemas de vídeo abiertos1, utilizando las posibilidades que brindan las imágenes digitales a través de una red IP2 y las cámaras inteligentes, constituye un medio de vigilancia y monitorización remota de gran efectividad. Es por ello que los sistemas de servidores de CCTV constituyen una herramienta muy poderosa para asegurar mayores niveles de seguridad y de control interno de cualquier institución, disminuyendo los riesgos sin importar que servicio se brinde. Los benéficos que nos pueden traer la implementación de un sistema de video vigilancia profesional son incalculables, si tenemos en cuenta que el video vigilancia puede prevenir. 1. Del concepto de Contenido abierto (en inglés open content, analogía de open source), se aplica para describir cualquier contenido (artículos, dibujos, audios, videos, etc.) publicado bajo una licencia no restrictiva y bajo un formato que permita explícitamente su copia, distribución y modificación. 2 En español Protocolo de Internet, o IP es un protocolo no orientado a conexión, usado tanto por el origen como por el destino para la comunicación de datos, a través de una red de paquetes conmutados no fiable y de mejor entrega posible sin garantías..

(14) INTRODUCCIÓN. 3. desde atentados contra la vida humana hasta robos millonarios, sin embargo podemos destacar (Tech, 2012b): Reducción Costos en Vigilancia Privada, Disuasión y Reducción en Pérdidas por Robos, Supervisión, Control Interno y Productividad, Identificación de fallas. Actualmente tenemos la necesidad de aumentar. la seguridad y el control interno en. nuestras instituciones mediante la implementación de un sistema de servidor de CCTV sobre redes IP, con la confiabilidad e integridad de la información que se trasmite y se almacena. Actualmente esto constituye un área poco explotada en nuestro país, pero muy utilizada en todas las empresas e instituciones a nivel internacional, llegando a ser en la actualidad una normativa. De lo anterior se presenta el problema de investigación a resolver, siendo: La necesidad de dominar los conocimientos sobre los sistemas de CCTV IP para su adquisición, con el objetivo de su instalación y explotación por parte de nuestras instituciones y especialistas. Es por ello que para realizar este proyecto se plantearon las siguientes interrogantes científicas: ¿Cómo son los CCTV? ¿Cómo podemos desarrollar un proyecto de sistema de CCTV IP en nuestra entidad? ¿En qué escenarios pueden utilizarse los sistemas de CCTV IP? Fundamentándonos en las interrogantes científicas nos damos a la tarea de elaborar los objetivos para el trabajo, de los cuales tenemos: El objetivo principal para este trabajo es desarrollar un material para el diseño e implementación de los Circuitos Cerrados de Televisión (CCTV) IP, logrando la adaptación de los sistemas existentes con la tecnología actual..

(15) INTRODUCCIÓN. 4. Para alcanzar el objetivo general se han planteado los siguientes objetivos específicos: Describir los sistemas de CCTV analógicos y digitales. Definir los elementos necesarios para el diseño de un sistema de CCTV IP. Mostrar escenarios donde se pueden implementar los sistemas de CCTV IP. Presentar un sistema de CCTV que se adapte a las condiciones actuales de nuestro país. Este trabajo aporta una documentación asociada al diseño de los sistemas de CCTV y su aplicación sobre las redes IP, constituyendo en la práctica un material de consulta para la explotación de estos sistemas. Lo que brinda un aumento de la seguridad y del control interno en las instituciones así como de la disminución de los posibles riesgos a los que puede estar expuesta una organización o entidad, implicando un potencial ahorro para nuestro país. Este trabajo de investigación se ha estructurado de la siguiente manera: Introducción, Capítulo 1: Generalidades de los sistemas de CCTV, Capítulo 2: Elementos a tener en cuenta para el diseño de un sistema de video vigilancia IP, Capítulo 3: Escenarios donde se implementan los sistemas de CCTV IP, Conclusiones, Recomendaciones, Referencias Bibliográficas, y Anexos. A continuación se describen brevemente el contenido de los capítulos de este informe. Capítulo I: Está dedicado a la evolución y principales características de los sistemas de CCTV. Capítulo II: Se dedica al diseño de un sistema de video vigilancia IP o CCTV de servidores, así como las características y pasos a seguir para su implementación..

(16) INTRODUCCIÓN. 5. Capítulo III: Está dedicado a mostrar los escenarios en los que se pueden utilizar los sistemas de CCTV IP. Recomendando varias propuestas de sistemas de CCTV Híbridos que se adecuen a las necesidades y exigencias existentes en nuestras instituciones..

(17) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 6. CAPÍTULO 1. Generalidades de los sistemas de CCTV. Los sistemas de CCTV pueden proporcionar un medio para identificar y mantener en vigilancia a las personas y los incidentes y se utilizan principalmente por motivos de seguridad. Se puede encontrar este sistema en escuelas, fuera y dentro de muchas empresas, supermercados, lotes comerciales y cada día se instalan estos sistemas de seguridad en más y más negocios (Memoc, 2013). En este capítulo se abordan conceptos y características fundamentales de los sistemas de CCTV, así como la evolución que estos han tenido. Además se comenta sobre las topologías de red y otras particulares.. 1.1 Introducción a los sistemas de CCTV El termino CCTV significa Close Circuit Televisión o Circuito Cerrado de Televisión. Se tienen una o varias cámaras asociadas a uno o varios monitores para ser vistos de manera privada. En otros términos se puede definir como un sistema cuyos componentes permiten visualizar una o varias imágenes de video de diferentes fuentes por medio de sus distintos componentes. Se denomina circuito cerrado porque, a diferencia de la televisión tradicional, este solo permite un acceso limitado y restringido del contenido de las imágenes a algunos usuarios (Accesor, 2014). Los circuitos cerrados de televisión, son una tecnología de video vigilancia visual para la supervisión de diversos ambientes y actividades (Tech, 2012d).Se utilizan no solo en la protección de objetivos y el control interno sino para otros propósitos como la medicina, la prevención y la lucha contra eventos antisociales. Está compuesta por: las cámaras (Ver Anexo I ), lentes, accesorios, medios de transmisión, monitores y equipos de grabación.

(18) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 7. (Ver anexo II), los cuales se pueden conectar directamente o a través de una red con otros dispositivos, ejemplo, a una PC. Las cámaras se fijan en una posición determinada estando controladas remotamente desde otro local (Isolse, 2014), en el que se configuran las operaciones de estas, es decir, su panorámica. Cuentan con sistemas de infrarrojo3, lo que les facilita la visión nocturna. Funciones de un sistema de CCTV dentro de un sistema de protección. En apoyo al Sistema de Alarmas Contra Intrusos (SACI). Para la evaluación de alarmas. Permite verificar la veracidad de una alarma al distinguir en la toma la presencia de un intruso, los valores mínimos aceptables del tamaño del objetivo en pantalla será del 10% en relación con el tamaño de la pantalla del monitor. Identificación Permite realizar identificaciones durante o después del suceso que está visualizando. Por eso es muy importante definir que función van a cumplir y donde serán colocadas las cámaras, estas deben permitir realizar tres tipos de identificaciones: 1. Personal: esta se refiere a la capacidad del espectador de identificar personalmente a alguien o algo (caras, cajas, etc.). El sistema trabaja con un software de reconocimiento facial utilizando una base de datos, y para los individuos que estén incluidos en esta se realiza una toma al cincuenta por ciento del tamaño de la pantalla en donde se visualiza. Para personas desconocidas ampliará la imagen en la pantalla al ciento veinte por ciento del tamaño de la misma. 2. De acción: esta interactúa mucho con la anterior y debe permitir verificar que realmente sucedió un hecho (movimientos).. 3. Rango de frecuencias inferior al de la luz roja visible, invisible al ojo humano, pero visible por las cámaras en blanco y negro, por lo que se emplea como fuente de iluminación en instalaciones de CCTV..

(19) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 8. 3. De escena: se debe poder identificar un lugar de otro similar por la ubicación. Seguimiento En lugares donde fluye gran cantidad de personas y sea de interés el seguimiento de una persona o vehículo o cualquier otro elemento en movimiento, el cual sea considerado como el objetivo. Para este caso el área deja de ser un elemento de interés, en esta función se usan cámaras de movimiento PTZ4 o fijas en secuencia grabando todo el tiempo para una posterior edición. Estas cámaras deberán ser a color con los niveles de resolución adecuados para las exigencias de su uso.. 1.2 Evolución de los sistemas de vigilancia por video. 1.2.1 Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando VCR Un sistema de circuito cerrado de TV analógico que utilice un VCR (grabador de vídeo) es un sistema completamente analógico formado por cámaras analógicas con salida coaxial5, conectadas al VCR para grabar (Quiroga, 2014). El vídeo no se comprime y se graba a una velocidad de imagen completa. En sistemas mayores, se puede conectar un quad 6 o un multiplexor7 entre la cámara y el VCR. Un quad/multiplexor admite grabar el vídeo de varias cámaras en un solo grabador, pero como consecuencia presenta menor velocidad de imagen. Es necesario un monitor analógico para monitorizar el vídeo (Ver Figura 1).. 4. El término cámara PTZ tiene dos usos dentro de la industria de los productos de seguridad de video y vigilancia. En primer lugar, PTZ es un acrónimo de pan-tilt-zoom y puede referirse sólo a las características de las cámaras de vigilancia específicas. En segundo lugar, «cámaras PTZ» también puede ser utilizado para describir toda una categoría de cámaras en una combinación de sonido, movimiento y cambios en la firma de calor puede permitir para activar la cámara, el enfoque y tema presuntos cambios en el campo del video. 5 Cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. 6. Cuadriplicador, este accesorio divide la pantalla del monitor en cuatro porciones mostrando todas las cámaras al mismo tiempo, como así también se pueden ver las cámaras a pantallas completas o secuenciadas. 7 Circuito combinacional con varias entradas y una única salida de datos, está dotado de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida..

(20) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 9. Figura 1. Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando VCR (Axis, 2014). 1.2.2 Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando DVR Este es un sistema analógico usando un DVR (grabador de vídeo digital, ver anexo II), es decir, con grabación digital. La cinta de vídeo se sustituye por discos duros para la grabación de vídeo, y el vídeo se digitaliza para almacenar la máxima cantidad de imágenes posible de un día. Los DVR disponen de 4, 9 ó 16 entradas (Junghanss, 2014c), incluyendo funcionabilidad de los quads y los multiplexores (ver Figura 2). El sistema DVR añade las siguientes ventajas: No es necesario cambiar las cintas Calidad de imagen constante. Figura 2. Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando DVR (Axis, 2014)..

(21) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 10. 1.2.3 Sistema de circuito cerrado de TV analógico usando DVR de red Es un sistema que utiliza un DVR IP equipado con un puerto Ethernet8 para conectividad de red, siendo parcialmente digital. El vídeo se digitaliza, se comprime en el DVR, y se transmite a través de la red informática para que se monitorice en un PC en una ubicación remota (Vellacott, 2014). Algunos sistemas pueden monitorizar tanto vídeo grabado como en tiempo real, mientras otros sólo pueden monitorizar el vídeo grabado. Algunos de estos sistemas tienen un cliente Windows especial para monitorizar el vídeo, y otros manejan un navegador web estándar, flexibilizando la monitorización remota (ver Figura 3). El sistema DVR IP añade las siguientes ventajas y características (Tech, 2012d): Monitorización remota de vídeo a través de un PC. Funcionamiento remoto del sistema. Equipo diseñado completamente para monitoreo. Nivel de desarrollo más alto que sistemas basados en PC. Si se corta la energía, el DVR vuelve a iniciar automáticamente cuando la energía vuelva sin necesidad de inicio manual. Inmune a virus por carecer de sistema operativo convencional y trabajar con uno propietario especializado para el requerimiento. Monitoreo 24 horas 7 días a la semana, sin recalentamientos ni fallas. Seguridad en la información guardada. Software integrado.. 8. Es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por contienda CSMA/CD. CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones..

(22) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 11. Figura 3. Sistema de circuito cerrado de TV analógicos usando DVR de red (Axis, 2014). 1.2.4 Sistema de vídeo IP que utiliza servidores de vídeo Un sistema de vídeo IP que utiliza servidores de vídeo incluye: un servidor de vídeo, un conmutador9 de red y una PC con software de gestión de vídeo (ver en 1.4). La cámara analógica se conecta al servidor de vídeo, el cual digitaliza y comprime el vídeo. El servidor de vídeo se conecta a una red y transmite el vídeo a través de un conmutador de red a una PC, donde se almacena en discos duros (ver Figura 4). Un sistema de vídeo IP que utiliza servidores de vídeo añade las ventajas siguientes: Utilización de red estándar y hardware de servidor de PC para la grabación y la gestión de vídeo. El sistema es escalable 10 en ampliaciones de una cámara cada vez. Es posible la grabación fuera de las instalaciones. Preparado para el futuro, ya que este sistema puede ampliarse fácilmente incorporando cámaras IP11.. 9. Un conmutador o switch es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red. 10 En telecomunicaciones y en ingeniería informática, la escalabilidad es la propiedad deseable de un sistema, una red o un proceso, que indica su habilidad para extender el margen de operaciones sin perder calidad, o bien manejar el crecimiento continuo de trabajo de manera fluida, o bien para estar preparado para hacerse más grande sin perder calidad en los servicios ofrecidos. 11 Es una cámara y un ordenador combinados para formar una única unidad inteligente. Captura y transmite imágenes reales directamente a través de una red IP (ejemplo: LAN/intranet/Internet), permitiendo a los usuarios visualizar y/o gestionar la cámara desde un navegador Web en cualquier ordenador, en cualquier lugar y en cualquier momento..

(23) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 12. Cable analógico. LAN. coaxial. LAN/Internet Switch de red. PC/ servidor Cámaras Analógicas. de video. PC con software de. gestión de. video.. Figura 4. Sistema de vídeo IP que utiliza servidores de vídeo (Elaboración propia). La figura anterior nos muestra un verdadero sistema de vídeo IP, la información del vídeo se transmite de forma contínua a través de una red IP. Utiliza un servidor de vídeo como elemento clave para migrar el sistema analógico de seguridad a una solución de vídeo IP. Actualmente este sistema junto con el analógicos usando DVR de red, es el utilizado en las entidades bancarias de Cuba. 1.2.5 Sistema de vídeo IP que utiliza cámaras IP. La cámara IP es la combinación de una cámara y un ordenador en una unidad única inteligente, uniendo la digitalización y la compresión del vídeo así como un conector de red. El vídeo se transmite a través de una red IP, mediante los conmutadores de red y se graba en una PC estándar con un software de gestión de vídeo (Axis, 2014). Esto es el sistema de vídeo IP donde no se utilizan componentes analógicos (Ver figura 5). Un sistema de vídeo IP que utiliza cámaras IP añade las ventajas siguientes: Cámaras de alta resolución12. Calidad de imagen constante. Alimentación eléctrica a través de Ethernet y funcionalidad inalámbrica 13. Funciones de Pan/tilt/zoom14, audio, entradas y salidas digitales a través de IP, junto con el vídeo.. 12. Mayor calidad y procesamiento de la imagen, pueden observarse más detalles en la imagen. Hace referencia a la tecnología sin cables que nos permite conectar dispositivos entre sí para formar una red. 14 Movimiento del eje vertical (arriba-abajo) que realizan las cámaras móviles. 13.

(24) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 13. Flexibilidad y escalabilidad completas.. LAN Cámaras IP. LAN/ Switch de red. Internet PC con software de. gestión de. video.. Figura 5. Sistema de vídeo IP que utiliza cámaras IP (Elaboración propia). En este diagrama se muestra un sistema de vídeo IP, en el que la información del vídeo se transmite de forma contínua a través de una red IP, utilizando cámaras IP. Aprovechando al máximo la tecnología digital y proporcionando una calidad de imagen constante desde la cámara hasta el visualizador, dondequiera que se encuentre.. 1.3 Tecnologías de red IP En la actualidad, el Protocolo de Internet (IP) constituye el protocolo de comunicación más ampliamente utilizado en informática (Junghanss, 2014a).Es el protocolo básico empleado para la comunicación por Internet (el correo electrónico, web y multimedia). Este protocolo es de aceptación por su escalabilidad. Funciona en instalaciones muy pequeñas así como en instalaciones muy grandes siendo compatible con una gama cada vez más amplia de tecnologías y equipos de gran rendimiento, bajo coste y eficacia contrastada por el sector. A continuación se ofrece una visión general de las distintas tecnologías empleadas para extraer mayor provecho de un sistema de video IP. 1.3.1 La Ethernet En las oficinas o departamentos, lo más probable es que los ordenadores estén conectados a través de una red Ethernet. La mayoría de los ordenadores modernos incluyen una interfaz Ethernet integrada o permiten alojar fácilmente una tarjeta de interfaz de red Ethernet (NIC, Network Interface Card) (Axis, 2014)..

(25) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 14. Estas redes utilizan cables de par trenzado UTP, cuya longitud de cable máxima está en torno a los 100 metros para las instalaciones de los sistemas de CCTV IP. Si es necesario conectarse a distancias superiores existen diferentes dispositivos que lo hacen posible, como la fibra óptica o las redes inalámbricas (Junghanss, 2014a). Tipos de Ethernet más comunes: 10 Mbit/s (10 Mbps) Ethernet Este estándar raramente se usa en la actualidad debido a su baja capacidad, y ha sido sustituido por Ethernet 100 Mbit/s desde finales de la década de los 90. La topología más habitual para Ethernet 10 Mbit/s es 10BaseT, y utiliza 4 cables (dos pares trenzados) en un cable UTP categoría 3 ó categoría 5. Fast Ethernet (100 Mbit/s). Con tasas de transferencia de datos de hasta 100 Mbit/s, Fast Ethernet es el tipo de Ethernet más habitualmente utilizado en las redes informáticas actuales. El estándar principal se llama 100BaseT. Aunque es más actual y rápido que Ethernet 10 Mbit, es idéntico en todos los otros aspectos (Axis, 2014). El estándar 100BaseT puede subdividirse en: 100BASE-TX: Utiliza cableado de cobre de par trenzado (categoría 5). 100BASE-FX: Ethernet 100 Mbit/s a través de fibra óptica. La mayoría de los swithches de red de100 Mbits admiten 10 y 100 Mbits para garantizar una compatibilidad con versiones anteriores (normalmente llamado switch de red 10/100). Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s). Este es el estándar actual recomendado por los distribuidores de equipos de redes para los ordenadores de oficina. Se emplean frecuentemente para las redes troncales entre los servidores de red y los conmutadores de red. 1000 Mbit/s es ampliamente usado y puede subdividirse en: 1000BASE-T: 1 Gbit/s a través de cableado de cobre categoria cinco ó categoría seis. 1000BASE-SX: 1 Gbit/s a través de fibra multímodo (hasta 550 metros)..

(26) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 15. 1000BASE-LX:1 Gbit/s a través de fibra multímodo (hasta 550 metros).Optimizado para distancias superiores (hasta 10Kilómetros) a través de fibra de modo único. 1000BASE-LH: 1 Gbit/s a través de fibra de modo único (hasta 100 Kilómetros). Una solución para distancias largas. 10 Gigabit Ethernet (10 000 Mbit/s). 10 Giga bits Ethernet es el estándar que utiliza siete tipos de soportes distintos para LAN, WAN y MAN (Red de Área Metropolitana). 1.3.2 La alimentación a través de Ethernet La alimentación a través de Ethernet (Power over Ethernet, PoE) o puertos Ethernet (donde conectamos la red cableada con el punto de acceso) es una tecnología que incorpora alimentación eléctrica a una infraestructura LAN estándar (Axis, 2007).La alimentación eléctrica se suministra al dispositivo de red como, por ejemplo, un teléfono IP o una cámara IP, usando el mismo cable que se utiliza para la conexión de red. Elimina la necesidad de utilizar tomas de corriente en las ubicaciones de la cámara y permite una aplicación más sencilla de los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) 15 para garantizar un funcionamiento las 24 horas del día, 7 días a la semana. Power over Ethernet se regula en una norma denominada IEEE16 802.3af (Axis, 2007) y está diseñado de manera que no haga disminuir el rendimiento de comunicación de los datos en la red o reducir el alcance de la red. La corriente suministrada a través de la infraestructura LAN se activa de forma automática cuando se identifica un terminal compatible y se bloquea ante dispositivos preexistente que no sean compatibles. Esta característica permite a los usuarios mezclar en la red con total libertad y seguridad dispositivos preexistentes con dispositivos compatibles con PoE.. 15. Un sistema de alimentación ininterrumpida, SAI (en inglés Uninterruptible Power Supply, UPS), es un dispositivo que gracias a sus baterías, puede proporcionar energía eléctrica tras un apagón a todos los dispositivos que tenga conectados. Otra de las funciones de los UPS es la de mejorar la calidad de la energía eléctrica que llega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de la red en el caso de usar corriente alterna. 16 Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE por sus siglas en inglés) es líder en la promoción de estándares internacionales..

(27) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 16. El PoE funciona a través de un cableado de red estándar (o sea, de categoría 5 o 6) para proporcionar alimentación desde los puertos de datos a los que están conectados los dispositivos de red. Actualmente, la mayoría de los fabricantes ofrecen los switchs de red con soporte PoE incorporado. 1.3.3 Redes inalámbricas Actualmente las redes de cable están en casi todo tipo de estructura, siendo la tecnología inalámbrica de utilidad en edificaciones en donde no sea posible la instalación de cables sin dañar la infraestructura o se desee la conexión entre estructuras independientes sin la realización de trabajos complejos y caros. La tecnología inalámbrica existe tanto para los sistemas de vídeo IP como para los analógicos. Hay dos categorías principales para las comunicaciones inalámbricas: LAN inalámbrica (también conocida como WLAN): Por definición, una LAN es una Red de Área Local, es decir, cubre distancias cortas y normalmente interiores. Los estándares LAN inalámbricos están bien definidos y los dispositivos de distintos distribuidores funcionan bien juntos. A este tipo de red inalámbrica se la conoce en el mercado como WiFi17 y opera en la banda de 2,4 GHz (Salvetti, 2011). Puentes inalámbricos. Cuando es necesario conectar edificios o lugares con enlaces de alta velocidad, se precisará un enlace de datos punto a punto con capacidad para distancias largas y velocidades altas. Dos tecnologías utilizadas habitualmente son el microondas y el láser. Las redes inalámbricas se clasifican de la misma forma que las redes cableadas, en este caso tendremos 4 categorías, basándonos en el alcance: redes WAN, redes MAN, redes LAN y redes PAN. Teniendo en cuenta el alcance, vemos que las dos primeras categorías WAN y MAN abarcan las redes que cubren desde decenas hasta miles de kilómetros. La categoría LAN es la que está conformada por las redes que alcanzan hasta los 100 metros y la categoría llamada PAN son redes que tienen un alcance de hasta 30 metros (Salvetti, 2011).. 17. WiFi: Es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica..

(28) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 17. Gracias a los estándares18 de la IEEE las redes inalámbricas se han podido expandir sin problemas de compatibilidad. A continuación se hace referencia muy brevemente a estos estándares señalando las características fundamentales. El estándar IEEE 802.11 posee una tecnología clave que es el DSSS (Espectro de dispersión de secuencia directa)19. El DSSS permite transmitir hasta 11 Mbps operando dentro del intervalo de 1 a 2 Mbps, si opera por encima de los 2 Mbps no se cumpliría con la norma. Se especifica como método de acceso al medio el CSMA/CA (Acceso múltiple por detección de portadora/Limitación de colisiones), semejante al usado en las redes cableadas. El CSMA/CA es un método ineficaz, debido a que utiliza mucho ancho de banda para asegurar que la transmisión de datos sea confiable. El ancho de banda es como una de las tuberías de agua de nuestras casas, el caudal interno que fluye son los datos. La cañería tiene una determinada capacidad (el ancho de banda) que al ser utilizada por un caudal de agua importante (datos) nos disminuye la velocidad de transporte. Este ejemplo nos ayuda a comprender el concepto anterior. 802.11b La norma proporciona un rendimiento real de hasta 5 Mbps a 100 m. / 300 pies en entornos exteriores. Usa la banda de 2,4 GHz. El ancho de banda teórico es 11 Mbps. En comparación con el estándar original, se mejoró la tasa de transmisión, al elevarla hasta 11 Mbit/s. Como dato extra, inicialmente, se soporta hasta 32 usuarios por AP (Punto de Acceso) si se utiliza este estándar. 802.11a Proporciona un rendimiento real de hasta ~24 Mbps a 30 m. / 100 pies en entornos exteriores. Opera en la banda de 5 GHz usando OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, en inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing, o. 18. Se definen como un conjunto de normas y recomendaciones técnicas que regula la realización de ciertos procesos o la fabricación de componentes para garantizar la interoperabilidad. 19 También conocido en comunicaciones móviles como DS-CDMA (acceso múltiple por división de código en secuencia directa), es uno de los métodos de codificación de canal (previa a la modulación) en espectro ensanchado para transmisión de señales digitales sobre ondas radiofónicas que más se utilizan..

(29) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 18. Discrete Multi-tone Modulation (DMT))20, lo que permite una tasa de transmisión máxima de 54 Mbit/s. La mayor velocidad de transmisión es una de las ventajas, así como la ausencia de interferencias en esta frecuencia de trabajo. Como desventaja es incompatible con 802.11b, ya que opera en diferente frecuencia (Salvetti, 2012). 802.11g La norma utilizada más habitualmente que ofrece un rendimiento mejorado en comparación con la norma 802.11b, lo hace que exista compatibilidad con dispositivos trabajando bajo este estándar. Rendimiento real de hasta ~ 24 Mbps a 100 m. / 300 pies en entornos exteriores. Usa la banda de 2,4 GHz. El ancho de banda teórico es 54 Mbps. La tasa máxima de transferencia de datos es de 54 Mbit/s, ya que usamos la modulación OFDM. Tenemos las mismas capacidades que en 802.11b y sumamos el incremento de la velocidad (Salvetti, 2012). 802.11n Esta es la cuarta generación en los sistemas sin cables WiFi, compatible con estándares anteriores. Trabaja en las frecuencias de 2,4 GHz y 5 GHz, brindando una mejora importante respecto a estándares anteriores, que es el uso de varias antenas de transmisión y recepción. Se trata de un concepto que es llamado MIMO (cuya sigla en inglés proviene de Multiple Input, Multiple Output), el cual se encarga de aumentar significativamente la tasa de transferencia de datos y el alcance. Lo notable es que MIMO aprovecha lo que otros estándares consideran un obstáculo: la multitrayectoria (Salvetti, 2012). 802.11s Este es el estándar para redes malladas (Mesh), las cuales mezclan las topologías de redes ad hoc21 e infraestructura. La norma 802.11s trata de regular la interoperabilidad entre. 20. Es una multiplexación que consiste en enviar un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta información, la cual es modulada en QAM o en PSK. 21 El término ad hoc es latino y significa para esto, sin embargo se usa comúnmente para describir situaciones o eventos improvisados y en general espontáneos. En una red inalámbrica el modo ad hoc es un método por el cual los dispositivos se comunican directamente entre ellos dentro de un área determinada..

(30) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 19. diferentes fabricantes en cuanto a este protocolo malla, ya que cada uno tiene su propios protocolos para la autoconfiguración de rutas entre AP (Salvetti, 2012). Otro estándar de importancia es el IEEE 802.16 WiMAX, la llamada tecnología de última milla o bucle local que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio. Tiene como ventaja dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costos por usuario muy elevados, en otras palabras, las zonas rurales. 802.16 –WiMAX La IEEE 802.16, también conocida como WiMAX22, es una especificación para las redes inalámbricas fijas de banda ancha de acceso metropolitano (MAN) que utilizan una arquitectura punto a multipunto23.Esté estándar define el uso del ancho de banda entre las gamas de frecuencia con licencia 10GHz y 66GHz y sub 11GHz., el802.16 admite tasas de bits muy elevadas al cargar y descargar desde una estación base a una distancia de 50 Kilómetros. /30 millas, gestionando estos servicios como VoIP. Existen diferentes topologías que dependerán del objetivo que tenga la red. La topología define la distribución física y lógica en que se conectarán los nodos. Un estándar es de suma importancia para los fabricantes y para los consumidores, ya que nos asegura el correcto funcionamiento y la interoperabilidad entre productos del mercado. Un estándar favorece el desarrollo y promueve la competencia entre empresas. 1.3.4 Protocolos de transporte de datos para vídeo IP. El protocolo más habitual para transmitir datos en redes informáticas en la actualidad es el conjunto de protocolos TCP/IP. El mismo actúa de “portador” para muchos otros protocolos. Ejemplo de esto es el HTTP (Hypertext Transfer Protocol, Protocolo de. 22. World Wide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas), es una norma de transmisión de datos que utiliza las ondas de radio en las frecuencias de 2,3 a 3,5 GHz. 23 Es el término que se utiliza en el ámbito de las telecomunicaciones, que se refiere a la comunicación que se logra a través de un específico y distinto tipo de conexión multipunto, ofreciendo varias rutas desde una única ubicación a varios lugares. Una conferencia puede ser considerada una comunicación punto a multipunto ya que existe solo un orador (transmisor) y múltiples asistentes (receptor). Punto a multipunto es a menudo abreviado como P2MP, PTMP, o PMP..

(31) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 20. Transferencia de Hipertexto, es el protocolo usado en cada transacción de la World Wide Web)(HOMMAX, 2014b),utilizado para navegar por páginas Web en servidores de todo el mundo a través de Internet. Para los protocolos de TCP/IP y puertos utilizados para el servidor de CCTV, IP utiliza dos protocolos de transporte: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP). El TCP ofrece un canal de transmisión fiable basado en la conexión, gestiona el proceso de convertir grandes bloques de datos en paquetes más pequeños, adecuándolos a la red física que se utiliza. Asimismo garantiza que los datos enviados desde un extremo se reciben en el otro. El UDP es un protocolo sin conexión que no garantiza la entrega de los datos enviados. El mecanismo de control y comprobación de errores queda a cargo de la propia aplicación (UIT-T, 2011). En general, el TCP se utiliza cuando se requiere de una comunicación fiable durante el tiempo de espera del transporte. La fiabilidad de TCP a través de la retransmisión puede producir retrasos significativos. Por otro lado, UDP no ofrece retransmisiones de datos perdidos, lo que no produce mayores retrasos. Los protocolos habituales y sus números de puerto utilizados para la transferencia de vídeo IP se referencia en la Tabla siguiente. Tabla 1: Protocolos para la transmisión del video IP (Axis, 2014)..

(32) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 21. Es la totalidad de las características de un servicio de telecomunicaciones que determinan su capacidad para satisfacer las necesidades explícitas e implícitas del usuario del servicio (UIT-T, 2008) para los distintos servicios de la red. 1.4. La Calidad de servicio (QoS). Las redes totalmente distintas se fusionan en una red IP, es decir, las redes de telefonía y de vídeo (CCTV) están migrando a IP. La QoS puede verse alterada, dadas unas condiciones operativas específicas por condiciones del entorno, como el tráfico y el encaminamiento. (UIT-T, 2008). En estas redes, se requiere controlar la forma de compartir los recursos de la red para satisfacer los requisitos de cada servicio. Una solución es permitir que los enrutadores y conmutadores de la red se comporten de forma distinta en función de los diferentes tipos de servicios (voz, datos, vídeo) mientras el tráfico pasa a través de la red. Esta técnica se denomina Servicios Diferenciados (DiffServ) 24 (UIT-T, 2011). Al hacer uso de QoS, las diferentes aplicaciones de la red pueden coexistir en la misma red sin consumir el ancho de banda de la otra. Un ejemplo de calidad puede ser un nivel de ancho de banda sostenido, un tiempo de espera reducido, ausencia de pérdida de paquetes, etc. Las ventajas principales de una red compatible con QoS pueden resumirse de la forma siguiente: La capacidad de priorizar el tráfico y, por lo tanto, permitir que los flujos importantes sean utilizados antes que los flujos de menor prioridad. Mayor fiabilidad en la red, gracias al control de la cantidad de ancho de banda que puede utilizar una aplicación y, en consecuencia, el control sobre las carreras del ancho de banda entre aplicaciones. Para poder utilizar la calidad de servicio en una red con los productos de video IP se requiere cumplir los siguientes requisitos:. 24. Los Servicios Diferenciados analiza varios flujos de datos en vez de conexiones únicas o reservas de recursos. Esto significa que una negociación será hecha para todos los paquetes que envía una organización, ya sea una universidad, un proveedor de servicios de internet o una empresa. Los contratos resultantes de esas negociaciones son llamados Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA), e inevitablemente implican un intercambio oneroso. Estos SLA especifican que clases de tráfico serán provistos, qué garantías se dan para cada clase y cuántos datos se consideran para cada clase..

(33) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 22. Todos los enrutadores y conmutadores de la red deberán incluir un soporte para QoS. Esto es de suma importancia para ganar la funcionalidad integral de QoS. Los productos de vídeo IP utilizados deberán estar preparados para QoS . La siguiente figura muestra un ejemplo de una red común no compatible con el QoS. En ella la PC3 está monitoreando dos transmisiones de vídeo desde las cámaras 1 y 2, con cada cámara transmitiendo a 2,5 Mbps. Inesperadamente, PC1 inicia una transferencia de archivos desde PC2. La transferencia de archivos pretenderá hacer uso de la capacidad completa de 10 Mbps entre los routers R1 y R2, mientras que las transmisiones de vídeo procurarán mantener su velocidad total de 5 Mbps. No se puede garantizar la cantidad de ancho de banda que se ofrece al sistema de vigilancia y posiblemente se reducirá la velocidad de imágenes de vídeo. En el peor de los casos, el tráfico FTP consumirá todo el ancho de banda disponible.. LAN. Cámara 2 10 Mbit 100 Mbit. PC 3 100 Mbit Switch de red 2. Router 2. Router 1. PC 1. Switch de red 1. PC 2. 100 Mbit Cámara 1. Figura 6. Red común no compatible con QoS (Axis, 2014). A continuación se muestra una red compatible con el QoS. El router R1 ha sido configurado para destinar hasta 5 Mbps de los 10 Mbps disponibles para la transmisión de vídeo. Se permite que el tráfico FTP utilice 2 Mbps, y HTTP y el resto del tráfico, o sea, utilizar 3 Mbps como máximo. Al emplear esta división, las transmisiones de vídeo siempre dispondrán del ancho de banda necesario. Las transferencias de archivos son consideradas de menor importancia y obtienen un ancho de banda menor, pero seguirá existiendo un ancho de banda para la navegación Web y otro tipo de tráfico. Tenga presente que estos.

(34) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 23. valores máximos sólo se emplean en caso de congestión en la red. Si hay un ancho de banda no utilizado, éste será empleado por cualquier tipo de tráfico.. LAN. Cámara 2 10 Mbit 100 Mbit. PC 3 100 Mbit Switch de red 2. Router 2. Router 1. PC 1. Switch de red 1. PC 2. 100 Mbit Cámara 1. Figura 7. Red común compatible con QoS (Axis, 2014).. 1.5 La Gestión de Video 1.5.1 Las Plataformas de hardware Existen dos tipos de plataformas para la gestión de vídeo IP: las plataformas de servidor de PC y las plataformas de NVR (Grabador de vídeo en red, ver anexo II). Ambos se basan en una PC, pero presentan algunas diferencias destacables. En una plataforma de servidor de PC se ejecuta en un hardware estándar donde se han seleccionado componentes de hardware para obtener un rendimiento superior. Con una plataforma de servidor de PC es posible aprovechar los componentes estándar, tales como un almacenamiento externo o mayor, estaciones de operadores remotos adicionales y ejecutar un software adicional en paralelo a la aplicación de vídeo, como un cortafuego y una protección contra virus25 . La plataforma de NVR viene dada como una caja de hardware con la funcionalidad de gestión de vídeo pre instalada. Está dedicado a tareas específicas de grabación, análisis y. 25. Programa informático que puede replicarse e infectar una computadora sin que el usuario lo sepa o dé su permiso. Programa o código que se replica, infecta otro programa, sector de arranque, sector de partición o documento con macros insertándose o anexándose a tal medio. La mayoría de los virus sólo se replican y muchos de ellos también dañan..

(35) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 24. reproducción de vídeo IP (Vellacott, 2014), lo cual lo hace similar al grabador de video digital (DVR) en cuanto a grabación y reproducción. El NVR es un sistema digital que recibe imágenes digitales de vídeo a través de la red y las graba en un disco duro en formato digital. No dispone de un monitor y un teclado exclusivo, por lo que toda la visualización y gestión es de forma remota a través de la red mediante una PC (Vellacott, 2014). Por tanto, una plataforma NVR está diseñada para ofrecer un rendimiento óptimo para un conjunto de cámaras, convirtiéndolo en menos escalable que un sistema de plataforma de servidor de PC. Esto permite que la unidad resulte más adecuada para configuraciones de sistemas más pequeñas donde el número de cámaras se encuentra dentro de los límites de la capacidad de diseño del NVR. La ventaja del NVR es que es más fácil de instalar que una plataforma de servidor de PC. El NVR está diseñado específicamente para gestión de vídeo. Está dedicado a sus tareas específicas de grabación, análisis y reproducción de vídeo en red, proporciona una interfaz Web fácil de usar para realizar una administración directa y permite incluso a los más novatos usar el sistema con facilidad (Tech, 2012e).Siendo sus ventajas las siguientes: Proporciona modos de grabación profesionales versátiles. Análisis inteligente de vídeo (IVA), como la detección de movimiento, objetos perdidos, objetos extraños, desenfoque y oclusión de cámara. Compatibilidad con más de 800 modelos de las marcas de cámaras IP más populares como AXIS26. Conecta desde 4 hasta 128 cámaras en un solo NVR y hasta 1000 en configuración en red. Monitorización en vivo en los teléfonos Windows PDA phone, iPad, iPhone, iPod y Android por medio de VMobile.. 26. Axis, es uno de los líderes mundiales del mercado de vídeo IP. Desarrollando soluciones que añaden valor a las redes informáticas desde 1984 y, específicamente, soluciones de vídeo IP desde 1996..

(36) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 25. 1.5.2 Monitorización usando la interfaz Web En un sistema de CCTV sobre IP o video IP, el vídeo puede visualizarse desde cualquier punto de la red siempre y cuando haya acceso a un navegador Web. Cada sistema de CCTV dispone de un servicio Web integrado con una dirección IP que se le asigna ala PC del sistema del CCTV, por lo que, para visualizar las imágenes en otra PC, sólo se deberá abrir un navegador Web y escribir la dirección IP del servidor de CCTV. Otra forma es habilitar otros servicios que posee el software de gestión de video e instalarlos en las PC desde donde accederán los usuarios. Una vez que se ha establecido la conexión con el servidor de CCTV debemos autentificarnos como usuario, luego se selecciona un menú con varias opciones, en donde se pueden ver las secuencias de vídeo en vivo o ya grabadas de las cámaras, así como otras herramientas (monitorización, gestión de eventos, alertas ante eventos de alarma, entre otras). 1.5.3 Monitorización usando el software de gestión de vídeo El software de gestión de vídeo funciona sobre un servidor Unix/Linux o Windows. Es la base para la grabación, análisis y monitorización de vídeo. Este software varía en dependencia de las necesidades de los usuarios, o sea, se puede emplear un navegador web estándar para visualizar las aplicaciones de vídeo IP en los casos que existan pocas cámaras a visualizar. Para la visualización de varias cámaras al mismo tiempo, es necesario contar con un software de gestión de vídeo exclusivo, el que nos ofrece la visualización en directo el almacenamiento y la recuperación de secuencias de imágenes de vídeo. El software de gestión de video incluye las siguientes características: Visualización simultánea y grabación de vídeo en directo desde múltiples cámaras. Maximiza la calidad de vídeo y almacenamiento de Uso. Diversos modos de grabación: continúa, programada, por alarma y por detección de movimiento. Capacidad para manejar altas velocidades de imagen y gran cantidad de datos. Múltiples funciones de búsqueda para eventos grabados..

(37) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 26. Acceso remoto a través de un navegador web, software cliente e incluso cliente PDA27. Control de cámaras PTZ y domos (Ver anexo I). Funciones de gestión de alarmas (notificación de alarma, ventanas desplegables o correo electrónico). Soporte de sistema de audio en tiempo real, full dúplex28. Vídeo inteligente29. Existen diversos tipos de software de gestión de video como compañías que los crean, ejemplo de ellos tenemos el CGI (Common Gateway Interface), desarrollado por la Axis; el Surveillance System (utilizado por las entidades bancarias de Cuba) de Geovision Inc. (Ver Figura 9); el Aventura System, de Aventura Inc; y el Nextiva, de la Verint Systems Inc, entre otros. El Surveillance System de Geovision (GV) es una aplicación para hardware y software de gestión de video. Es un sistema de grabación de vídeo multicanal (Geovision, 2014). El sistema en estado normal permite que la unidad lógica que contiene archivos de vídeo se fragmente. El motivo de este comportamiento es que el sistema GV almacena constantemente varios canales de archivos de vídeo simultáneamente de forma que los archivos de vídeo se dispersarán por toda la unida del software del sistema y los archivos de vídeo se almacenan en dos unidades lógicas independientes, el rendimiento del sistema no se verá afectado. Para una gestión de eventos y grabación avanzados, el software de gestión de vídeo funciona como el núcleo de los sistemas profesionales de vigilancia por vídeo. El software se instala en un PC y puede suponer una solución independiente o una aplicación basada en. 27. Un PDA (del inglés personal digital assistant (asistente digital personal)), también denominado ordenador de bolsillo u organizador personal, es una computadora de mano originalmente diseñado como agenda electrónica (calendario, lista de contactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento de escritura. 28 Se utiliza en las telecomunicaciones para definir a un sistema que es capaz de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo mensajes de forma simultánea. La mayoría de los sistemas y redes de comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex permitiendo canales de envío y recepción simultáneos. 29 Se encarga de convertir los datos de las secuencias de vídeo en información procesable. De este modo, el suministro de inteligencia a través de la vigilancia respaldará la posible toma de decisiones de calidad en situaciones de tiempo críticas..

(38) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 27. cliente/servidor para múltiples usuarios simultáneos. Desde la interfaz del software, los operadores pueden, por ejemplo, grabar vídeo de forma permanente, programada, por alarma y/o detección de movimiento o buscar eventos grabados. El Sistema de Gestión de Vídeo Aventura (VMS) maximiza el espacio de almacenamiento y permite una calidad de vídeo superior con codificación H264 Aventura para cámaras analógicas. Aventura VMS permite una gran flexibilidad, permite la captura de información de movimiento, avanzados análisis de vídeo inteligente (opcional) y más (Aventura, 2014a).. Figura 8.Interface del software de gestión de video de Aventura (Aventura, 2014b).. En el sistema principal (Main System) del software se configuran los parámetros de grabación globales, se realizan ajustes de las cámaras, de los modos de grabación y de los dispositivos de entrada y salida (Geovision, 2009). Además se puede configurarlas notificaciones por línea telefónica o por red, el reinicio automático, las claves de acceso, y la optimización del sistema, enviar alertas mediante cuentas de correo electrónico y decenas de opciones de servicios y aplicaciones..

(39) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 28. Figura 9. Interfaz principal del programa de gestión de video (Main System) del Surveillance System (Geovision, 2009). En la interfaz de la pantalla principal tenemos: 1- Identificador de la cámara que corresponde al número de puerto de la tarjeta GV30. 2-Nombre asignado a la cámara. 3-Ojo que parpadea indica que el sistema está activo. 4-Muestra la fecha y hora actual. 5-Indica la cantidad de espacio disponible en disco. 6-Muestra la aplicación remota que tiene permiso para conectarse al servidor.. 30. Geovision, nombre del posible software de gestión de video a utilizar en un servidor de cualquier sistema de CCTV..

(40) CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CCTV. 29. 7- Control PTZ Controla el movimiento de la cámara PTZ. 8-Controla la entrada y salida de las alarmas y sensores externos. 9- Muestra el nombre del servidor, que suele coincidir con la ubicación gráfica de éste. 10- Permite que las aplicaciones remotas se conecten al servidor GV. 11- Exploración de cámaras. 12-Registro de vídeo y audio / Registro del sistema / Índice de objetos/ E-Map. 13- Acceso rápido a la configuración del sistema. 14- Configura la programación del vídeo. 15-Activa la supervisión de vigilancia. 16- Selecciona la cámara por su número para mostrar su vista a pantalla completa. 17- Selecciona el modo de división de pantalla. 18- Botón “Salir” muestra varias opciones: inicio de sesión, intercambio de usuario, cierre de sesión del usuario, minimizar, salir..

(41) CAPÍTULO 2. ELEMENTOS A TENER EN CUENTA PARA DISEÑAR UN SISTEMA DE VIDEO VIGILANCIA IP. 30. CAPÍTULO 2. Elementos a tener en cuenta para diseñar un sistema de video vigilancia IP. En este capítulo se abordarán los elementos fundamentales para la instalación de sistemas de video vigilancia, por la flexibilidad, escalabilidad y ventajas que presentan.. 2.1 Consideraciones para el diseño. Estas consideraciones están basadas para sistemas de CCTV de cámaras analógicas con servidores de video y para los sistemas de vigilancia IP, por las posibilidades que estos nos brindan. 2.1.1 El ancho de banda. En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período dado. El ancho de banda se indica generalmente en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (Kbps), o megabits por segundo (Mbps) (serbal, 2014). Los requisitos de ancho de banda y almacenamiento de red son aspectos importantes en el diseño de sistemas de video vigilancia. Entre los factores se incluyen el número de cámaras, la resolución de imagen utilizada, el tipo y relación de compresión, frecuencias de imagen y complejidad de escenas (Axis, 2013). Existen diversas formas de aprovechar el sistema de vigilancia IP y administrar el consumo de ancho de banda, entre estas se incluyen las siguientes técnicas: La conmutación de redes: esta es una técnica consiste en dividir un ordenador y una red de vigilancia IP físicos en dos redes lógicas autónomas. Las redes siguen.

(42) CAPÍTULO 2. ELEMENTOS A TENER EN CUENTA PARA DISEÑAR UN SISTEMA DE VIDEO VIGILANCIA IP. 31. conectadas físicamente, el conmutador de red las divide lógicamente en dos redes virtuales independientes. Las redes más rápidas: al disminuir los precios para los conmutadores y enrutadores trae como beneficio la adquisición de estos, lo cual produce quela capacidad en gigabytes sea mayor. Esto reduce el efecto de la limitación del ancho de banda, las redes más rápidas aumentan el valor potencial de la vigilancia remota sobre red. La frecuencia de imagen condicionada a eventos: en las aplicaciones no es obligatorio disponer de 30 imágenes por segundo (ips) en todo momento en cada una de las cámaras del sistema. Existen posibilidades de configuración y los sistemas inteligentes incorporados a las cámaras de red o el servidor de vídeo permiten establecer frecuencias de imagen menores, o sea, 1-5 ips, lo que influye drásticamente en el consumo del ancho de banda. Cuando existe una alarma, estando activada la detección de movimiento, la frecuencia de imagen de la grabación puede aumentarse automáticamente hasta un nivel superior. En la mayoría de los casos, la cámara sólo enviará vídeo a través de la red si merece la pena grabar las imágenes, lo que por regla general únicamente supone el 10% del tiempo. El 90% restante no se transmite nada a través de la red (Axis, 2014). Calcular las necesidades del ancho de banda Al ancho de banda propio de la señal de video se le debe sumar la sobrecarga de los paquetes IP, UDP y RTP31 y para la LAN, de las tramas Ethernet la codificación de video es estadística, y depende de la imagen transmitida, por lo que los cálculos son también aproximados y estadísticos (Joskowicz, 2013). En video, generalmente, se puede establecer la tasa de bits o ancho de banda deseado, y el códec varía dinámicamente sus parámetros de codificación para alcanzar el ancho de banda establecido, a expensas de modificar la calidad.. 31. Es Real-time Transport Protocol, por su denominación en inglés. Es un estándar creado por la IETF para la transmisión confiable de voz y video a través de Internet..

(43) CAPÍTULO 2. ELEMENTOS A TENER EN CUENTA PARA DISEÑAR UN SISTEMA DE VIDEO VIGILANCIA IP. 32. Los productos de vídeo en red utilizan el ancho de banda de red y el espacio de almacenamiento basándose en sus configuraciones (Axis, 2013), esto depende de lo siguiente: Número de cámaras. Si la grabación será contínua o basada en eventos. Número de horas al día que la cámara estará grabando. Imágenes por segundo. Resolución de imagen. Tipo de compresión de vídeo: Motion JPEG, MPEG-4, H.264. Escena: Complejidad de imagen (p. ej. pared gris o un bosque), condiciones de luz y cantidad de movimiento (entorno de oficina o estaciones de tren con mucha gente). Cuanto tiempo deben almacenarse los datos. Existen diversos programas para calcular el ancho de banda, lo que permite determinar el mismo que un producto de vídeo IP utilizará, basándose en el tamaño de la imagen y la velocidad de imagen. Asimismo se calculará la cantidad de espacio que necesitaría una secuencia de imágenes grabada. Para el cálculo del ancho de banda (BW) se debe tener la información que nos brinda el fabricante, la experiencia adquirida en las instalaciones de los sistemas de video vigilancia y de las necesidades del usuario o cliente. El ancho de banda está relacionado con la capacidad del disco duro (HD), en donde se almacena la información de video. Una parte de los datos que se requieren para determinar el BW, son de utilidad para conocer la capacidad del Disco Duro. El ancho de banda representa la velocidad de un canal de transmisión, sin embargo es realmente la cantidad de información que se puede transmitir en un segundo de tiempo por ese medio de comunicación. Esto depende de la capacidad de manejar los bits (unos y ceros) de manera muy eficiente y de la velocidad de los circuitos electrónicos para administrar esta información de una manera organizada y segura (Cortés, 2011b). Se pueden definir dos tipos de velocidades de los canales de transmisión de datos:.