CCTV y Vigilancia por Video sobre 10G ip™

Antecedentes

Con el incremento en datos, investigación y desarrollo y competencia corporativa, muchas compañías se están percatando de que se necesita no sólo proteger sus datos, sino también sus recursos humanos. Los sistemas de televisión de circuito cerrado (CCTV [Closed Circuit Television Systems]) y los de vigilancia por video se están volviendo más comunes en los edificios de oficinas, estructuras externas, escuelas e incluso en las calles citadinas. La vigilancia se ha convertido en un componente integral de los métodos de control de acceso enriquecidos con biométricos, sistemas de rastreo de seguridad y sistemas de rastreo de acceso.

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, aliviando los problemas inherentes a medios magnéticos. La influencia creciente de la industria TI (Tecnologías de la Información) 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.

Esta nueva especie 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 mirarse en tiempo real. Este artículo cubre los principios y evoluciones de estas tecnologías enfocadas en lo último en tecnologías de video digital IP aunados con información importante de necesidades de infraestructura y requisitos para su implementación. El sistema de cableado estructurado 10G ip ™ de Siemon puede soportar no sólo el tráfico de red, sino también las necesidades de video ya que es la infraestructura más robusta disponible actualmente en el mercado.

Evolución de Tecnología CCTV

Sistemas CCTV Análogos de Coaxial y Fibra Óptica

El origen de CCTV se remonta a los 50’s. Avances en los 70’s, específicamente sistemas de grabación análoga y cámaras de estado sólido, impulsaron la vigilancia de ser un concepto a ser una realidad. 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 que alimentaban varias grabadoras de video en un cuarto de control central. Se podía mirar 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.

La desventaja inherente de este método era predominantemente el costo de la estación de monitoreo de seguridad. Además, el centro de seguridad ”centralizado” constituye un punto de falla crítico dentro de la infraestructura de seguridad. Todas las alimentaciones de video y los cables de control tienen que ser instalados en home-run hacia este punto. Si una cámara era reubicada, frecuentemente se requería un nuevo tendido de cable. Las cintotecas requieren muchas cintas y, debido a que los medios magnéticos son susceptibles a descargas magnéticas o electrostáticas, estos sistemas no siempre

proporcionaban el total de 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, monitorear 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 Análoga 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 existente en los edificios. Estos sistemas explotan los beneficios de esta infraestructura a diferencia del cable coaxial.

Este sistema puede requerir costosas cintotecas y monitores, sin embargo, el costo de una estación de monitoreo central se ha reducido. El punto único de falla dentro de los cuartos de video aún prevalece. Los movimientos, adiciones y cambios son más fáciles, ya que las cámaras pueden instalarse dondequiera que una salida exista. 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 (DVRs [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 pueden accederse instantáneamente y virtualmente mirarse en dondequiera que las políticas de seguridad permitan.

Un DVR típico puede multiplexar 16 canales análogos para grabación y reproducción. Esto representa una reducción significativa en costo aunado 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 una PC. 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) trayendo a CCTV una nueva evolución.

Video Digital sobre IP

La característica plug and play permite a las cámaras direccionables IP ser colocadas en cualquier lugar dentro de la infraestructura. Los equipos electrónicos que manejan actualmente tráfico IP se han vuelto parte integral de los sistemas de vigilancia. Ya que los videos se almacenan en formato digital, pueden ser vistos en cualquier lugar de la red con nuevas capacidades de seguridad para los archivos administrados como parte de las políticas de seguridad de la red. Además, éstos pueden ser vistos simultáneamente desde varios puntos de la red. No sólo es fácil de implementar, sino también es extremadamente versátil. Las redes no son sobrecargadas 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 u accesibilidad de los recursos de red. Con la habilidad de utilizar la infraestructura existente, un edificio puede volverse totalmente automatizado utilizando un solo sistema de cableado. Esta automatización puede incluir no sólo CCTV, sino también control de accesos, sistemas de fuego y seguridad (de la vida), sistemas de automatización de edificios, voz y, por supuesto, tráfico de red. Los administradores y los usuarios de la red no estarán más 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 red. Esto mismo aplica para el personal de seguridad. Ellos pueden ubicarse en cualquier lugar. La cámara digital se vuelve ahora el punto de falla, no el centro de control, ya que es extremadamente fácil hacer redundantes los servidores digitales ya sea en un solo sitio o distribuidos en múltiples ubicaciones.

Un sistema típico CCTV basado en IP se muestra en la 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 and 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, calendarización 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.

Estas cámaras pueden equiparse con características avanzadas tales como sensores de movimiento, PTZ automatizado y, si se desea, salidas análogas 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 en el mercado de los Estados Unidos alcanzará los $500 millones para el año 2005.

Otro sistema basado en IP, CCTP (Closed Circuit Twisted Pair), fue introducido por una compañía llamada Anixter (www.anixter.com/cctp). Este sistema permite que las señales de video, control y alimentación eléctrica sean transmitidas en un solo cable de par trenzado. Este sistema tipo chasís puede acomodar 40 cámaras fijas y 16 cámaras PTZ (pan-tilt-zoom) en un sólo chasís. La adición de alimentación eléctrica a la infraestructura provee un beneficio adicional al sistema al facilitar los movimientos adiciones y cambios así como instalaciones iniciales, ya que no se requiere instalar un cable eléctrico en paralelo con el sistema de cableado.

Normas de Compresión de Video

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

¿Porqué Siemon 10G ip?

Al discutir acerca de CCTV y de todas las demás necesidades de red, hay un mensaje dominante. La utilización de ancho de banda sigue aumentando. el asunto de la compresión no es ya un gran problema como lo era antes, en gran parte debido a que existe mayor ancho de banda disponible. Videoconferencia, CCTV y todas las demás aplicaciones convergentes tienen un impacto especialmente si la infraestructura de uno está fuera de especificaciones o desactualizada. Hace apenas dos años nadie se imaginaba que se podía enfocar con una cámara un niño en una clase o mirar Video on Demand sobre las redes. Pero la realidad es que estas tecnologías ya están aquí. Habrá nuevas tecnologías mañana que hoy son sólo sueños.

Las soluciones Siemon 10G ip ™ son 10G 6 ™, fibra XGLO ™ y TERA ™. En combinación o por separado, estas representan la solución de cableado para TI de mayor desempeño disponible para las realidades actuales y las posibilidades del mañana. Su sistema CCTV puede transportar video de alta calidad, alta resolución, y tiempo real en un ambiente de convergencia. 10G ip ™ ha sido diseñado con el usuario final en mente y con el hecho de que las compañías esperan que sus infraestructuras duren al menos 10 años. Este sistema, instalado hoy, se integrará en forma transparente con MAN/WAN 10G sin la necesidad de actualizar su infraestructura con futuras generaciones de equipo activo. Esto asegura la protección de la inversión en la infraestructura de red. Una simple tendencia actual se está expandiendo a cada industria, esto es, las compañías quieren proteger no sólo sus datos, sino todos los bienes y gente que ellas emplean.

Los sistemas basados en IP incluyendo servidores, electrónicos, CCTV, y la miríada de otras soluciones se juzgan con base en su confiabilidad, escalabilidad y longevidad de equipo. Este sistema de cableado se ha diseñado con base en estos principios para ofrecer un retorno de inversión sólido. Siemon participa en todas las organizaciones de normas apropiadas para asegurar que nuestros sistemas proporcionen la durabilidad y un cableado state-of-the-art para asegurar que su inversión en electrónicos a su máxima capacidad hoy y mañana.

Bibliografía

  • Anixter Introduces Enhanced Version of CCTP, www.anixter.com, 08/07/2003
  • Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 1: Systems, ISO/IEC 14496
  • Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio
  • information: Video H.262, . International Telecommunication Union, www.itu.int
  • Coding of Moving Pictures and Audio, MPEG-4, International Organisation for
  • Standardisation/Organisation Internationale de Normalisation (ISO/IEC) 14496
  • Joint Photographic Experts Group, www.jpeg.org
  • Moving Pictures Expert Group, www.mpeg.org
  • Video codec for audiovisual services at p x 64 kbit/s, H.261. International
  • Telecommunication Union, www.itu.int
  • Video coding for low bit rate communication, H.263, International
  • Telecommunication Union, www.itu.int
  • Video over 10G ip ™, The Siemon Company, www.siemon.com

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