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La evolución hacia la tecnología IP

Antecedentes

Con el incremento del volumen de datos, nuevas líneas de investigación, desarrollo tecnológico y competencia corporativa, muchas compañías se están percatando de que se necesita, no sólo proteger su información, sino también sus recursos humanos e infraestructuras que están al servicio de la compañía. Los sistemas de televisión de circuito cerrado (CCTV) y los de vigilancia por video se están volviendo más comunes en los edificios de oficinas, estructuras externas, escuelas e incluso en las calles. La vigilancia se ha convertido en un componente integral de los métodos de control de acceso enriquecidos con biométricos y sistemas de rastreo de.

Sistemas Tradicionales

Los sistemas tradicionales CCTV requieren una infraestructura separada que utiliza cable coaxial. Este cable fue diseñado para transmisiones punto a punto de video desde una cámara hasta una grabadora en el mismo sitio. El desarrollo de video digital permitió el progreso hacia cables de par trenzado y fibra óptica. Las secuencias de imágenes se almacenan en formato digital en servidores u otras computadoras en lugar de cintas de video, mininizando los problemas inherentes a medios magnéticos. La influencia creciente de la industria TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) conduce los esfuerzos de fabricantes de cámaras, proveedores de almacenamiento y diseñadores de chips a ofrecer full motion video en una gran variedad de plataformas.

La Red

Este nuevo sistema de video permite transmisiones IP (Internet Protocol) de las señales de video a los dispositivos direccionables IP y pueden transmitirse en combinación con secuencias de voz y/o video. Estas transmisiones pueden almacenarse o simplemente visualizarse en tiempo real. Este artículo cubre los principios y evoluciones de estas tecnologías orientadas hacia las soluciones más novedosas en tecnologías de video digital IP juntamente con información importante acerca de necesidades de infraestructura y requisitos para su implementación. El sistema de cableado estructurado pueden soportar, no sólo el tráfico de red, sino también las necesidades de transmisión de video ya que es la infraestructura más robusta disponible actualmente en el mercado.

La evolución de las tecnología CCTV

Sistemas CCTV Analógicos de Coaxial y Fibra Óptica

El origen de CCTV se remonta a los 50’s, con grandes avances en los 70’s, concretamente a través de los sistemas de grabación análoga y cámaras de estado sólido, impulsaron a las tecnologías dedicadas a la seguridad, vigilancia y control. Tal como se muestra en la Figura 1, el sistema tradicional usaba cable coaxial de 75 Ohm. Varias cámaras se conectaban por medio de este cableado y se conectaban en home-run a multiplexores (MUX) que alimentaban varias grabadoras de video en un cuarto de control central. Se podían visualizar las imágenes en tiempo real por medio de varios monitores, de un solo monitor con un switch para cambiar a la cámara deseada, o de monitores capaces de aceptar múltiples fuentes de video en ventanas separadas.



En la desventaja inherente de este método era predominantemente el coste de la estación de monitorización de seguridad. Además, el centro de seguridad ”centralizado” constituye un punto de crítico dentro de la infraestructura de seguridad. Todas las alimentaciones de video y los cables de control tienen que estar instalados en home-run hacia este punto. Si una cámara era reubicada, frecuentemente se requería un nuevo tendido de cable. Las videotecas requieren muchas cintas y, debido a que los medios magnéticos son susceptibles a descargas magnéticas o electroestáticas, estos sistemas no siempre proporcionaban la funcionalidad para la cual fueron diseñados. El factor humano también era parte de este sistema, ya que una persona debía cambiar físicamente las cintas, monitorizar las sesiones de grabación, etc. En ocasiones, el uso de fibra óptica era necesario en ambientes donde las distancias requerían el uso de repetidores para amplificar la señal o donde la interferencia electromagnética (EMI.Electro-Magnetic Interference) representa un problema.

UTP y Transmisión Analógica CCTV sobre Sistemas de Cableado Estructurado

Con la llegada de cámaras para UTP (véase la Figura 2 anterior), nacía un sistema de segunda generación. Las cámaras direccionables IP pueden ser incorporadas actualmente en la infraestructura de red existente en los edificios. Estos sistemas explotan los beneficios de esta infraestructura a diferencia del cable coaxial.

Este sistema puede requerir costosas videotecas y monitores, sin embargo, el costo de una estación de monitorización central se ha reducido. El punto único de control dentro de los cuartos de video aún prevalece. Los movimientos, adiciones y cambios son más fáciles, ya que las cámaras pueden instalarse dondequiera que exista una toma de red. El cableado viaja hacia un multiplexor que soporta los populares conectores RJ45. Las cámaras tradicionales con conectores coaxiales pueden reacondicionarse con baluns (balanced/unbalanced) que convierten la señal de un cable coaxial (no balanceada) a la del cable de par trenzado (balanceada).

El Advenimiento de la Era Digital

Las Grabadoras de Video Digital (DVR.Digital Video Recorders) se introdujeron para resolver muchos de los problemas de las cintotecas de medios magnéticos. Los videos digitales se graban en unidades de discos duros de la misma forma en que un archivo se almacena en una PC. Esto permite obtener redundancia, monitoreo descentralizado, mejor calidad de imagen y mayor longevidad de las grabaciones. Las transmisiones digitales pueden almacenarse sin la necesidad de intervención humana o cambio de cintas. Los tiempos de grabación son mayores y, gracias a algoritmos de compresión dentro de los dispositivos y secuencias de video, estas grabaciones son accesibles de forma instantanea y virtualmente ser visualizadas desde cualquier lugar del mundo a través de internet. Un DVR típico puede multiplexar 16 canales análogicos para grabación y reproducción. Esto representa una reducción significativa en coste sumado a un incremento también significativo en funcionalidad en comparación con otros métodos. Las cámaras direccionables IP de estándar abierto son tan fáciles de integrar en una red de seguridad como un PC, puesto que se comportan como cualquier otro periférico. Se ha observado una reducción significativa en el precio de almacenamiento de datos con el surgimiento de NAS (Network Attached Storage), y SAN (Storage Area Networks) proporcionado a las soluciones CCTV una nueva evolución.

Video Digital sobre IP (Evolución)

La característica plug and play permite instalar las cámaras direccionables IP en cualquier lugar dentro de la infraestructura. Los equipos electrónicos que manejan actualmente tráfico IP se han vuelto parte integrada de los sistemas de vigilancia. Ya que los videos se almacenan en formato digital (JPEG o MPEG), pueden ser vistos desde cualquier lugar de la red bajo nuevos parámetros de seguridad para los archivos administrados como parte de las políticas de seguridad de la red. Además, éstos pueden ser visualizados simultáneamente desde varios puntos de la red a través de un PC de control. No sólo es fácil de implementar, sino también es extremadamente versátil. Las redes no se sobrecargan con otro protocolo. Las transmisiones son "nativas“ en la infraestructura actual, eliminando la necesidad de sistemas de cableado separados.

TCP/IP se ha convertido en el estándar de facto para las redes. Su arquitectura abierta permite que varios sistemas puedan compartir el espacio de red y aprovechar estas nuevas tecnologías para aumentar su capacidad, confiabilidad, escalabilidad y accesibilidad de los recursos de red. Con la posibilidad de utilizar la infraestructura existente, un edificio puede automatizarse por completo utilizando un sólo sistema de cableado. Esta automatización puede incluir no sólo CCTV, sino también controles de accesos, sistemas de antiincendios y sistemas de seguridad varios seguridad, sistemas de automatización de edificios, voz y, por supuesto, tráfico de red. Los administradores y los usuarios de la red ya no estarán encadenados a un solo puesto ya que el control y/o administración de estos sistemas puede realizarse desde cualquier estación de trabajo con acceso a la propia red. Esto mismo se puede aplicar para el personal de seguridad. Ellos pueden ubicarse en cualquier lugar para poder ejercer el mismo control con total privacidad. La cámara digital se vuelve ahora una autentica ayuda para establecer controles y vigilancia en distintos puntos críticos ya sea en un sólo sitio o distribuidos en múltiples ubicaciones.



Un sistema típico CCTV basado en IP (Figura 3). Como se puede observar, es completamente diferente de las otras dos soluciones presentadas. Las cámaras IP, servidores de video IP y teclados IP, pueden colocarse en cualquier punto. Los teclados IP pueden controlar actualmente las funciones PTZ (Pan, Tilt y Zoom) de cualquier videocámara con base en su dirección IP. Como cualquier protocolo IP, las funciones de administración son incorporadas en la transmisión. Esto incluye DSP (Digital Signal Processing), manejo de alarmas, grabación, capacidades de búsqueda y/o archivo, agendas y automatización. Estas funciones de administración y control utilizan SNMP (Simple Network Management Protocol) y otros cuadros de control, todas ellas parte del estándar IP.

Tendencia del Mercado

Estas cámaras pueden equiparse con características avanzadas tales como sensores de movimiento, PTZ automatizado y, si se desea, salidas análogicas de video. Las versiones más recientes vienen equipadas con DVRs internos que pueden replicarse con un servidor DVR centralizado. Investigaciones realizadas por J.P. Freeman y Frost & Sullivan, estiman que las ventas para estas cámaras y soluciones IP en el mercado de los Estados Unidos alcanzará los $500 millones para el año 2005.

Normas de Compresión de Video (Breve resumen)

Las imágenes digitales de alta resolución necesitan mayor ancho de banda para transmisión y más espacio en disco para almacenamiento. El almacenamiento y la transmisión de estas imágenes son aspectos críticos en las tecnologías e infraestructuras tanto en la intranet como en Internet. Se han desarrollado algoritmos de compresión para ayudar a asegurar transmisiones de alta calidad sobre mecanismos de menor ancho de banda. Existe una relación directa entre la tasa de transferencia de paquetes y la calidad de la imagen. Formatos de compresión como JPEG, JPEG2000, MPEG-1, 2, 4, Wavelet y H.261/H.263 son métodos de compresión que tratan con este tipo de transmisiones.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) y MPEG (Motion Pictures Expert Group) son normas ISO/IEC que permiten transmisiones de video de alta calidad. JPEG es la norma para imágenes fijas mientras que MPEG lo es para imágenes en movimiento. La última norma internacional de audio-video video en movimiento es MPEG4 (ISO/IEC 14496). Wavelet-Like Motion-JPEG es el proceso de combinar fotos fijas dentro del video en movimiento. Las normas H.261 y H.263 fueron desarrolladas para videoconferencia y no ofrecen imágenes claras para objetos en movimiento rápido.