viernes, 11 de noviembre de 2011

Vigilancia con vídeo IP y redes inalámbricas: una combinación llena de ventajas

Una de las muchas ventajas que ofrece la tecnología de vigilancia mediante vídeo por IP respecto de los equipos de vídeo analógico tradicionales consiste en que el vídeo digital se comprime y se transmite por redes Ethernet estándar utilizando el protocolo Internet, o IP. Se trata exactamente del mismo protocolo empleado en redes empresariales y en Internet. Por tanto, se puede transmitir el vídeo digital a través de cualquier conexión de red de banda ancha como, por ejemplo, de cable, de fibra o inalámbrica.
Existe una serie de tecnologías inalámbricas, sin cables, que permiten transmitir fácilmente vídeo digital de vigilancia a través de zonas urbanas extensas, desde ubicaciones remotas. En lo que respecta al vídeo por IP, la interfaz inalámbrica es transparente
y constituye únicamente un sustituto o ampliación de la red IP convencional cableada. Conectarse a una red inalámbrica es tan simple como conectarse a un conmutador Ethernet (switch).

Ventajas del vídeo por IP inalámbrico
La combinación de la vigilancia mediante vídeo por IP con las redes inalámbricas proporciona al usuario varias ventajas considerables:
• Ausencia de cables: se elimina la necesidad de costosas obras de instalación.
• Menor trastorno: al haber menos cableado que instalar, los plazos de los proyectos se acortan considerablemente y se reducen al mínimo las interrupciones en las actividades.
• Menores costes de transmisión: no se requieren costosas líneas fijas.
• Expansión y migración: los sistemas de vigilancia anteriores pueden ampliarse fácilmente utilizando vídeo por IP inalámbrico, lo que proporciona una solución rentable para la migración a sistemas totalmente digitales.
• Supervisión remota: vigilancia de ubicaciones remotas a través de grandes distancias.
• Aplicaciones móviles: el vídeo en tiempo real y grabado procedente de cámaras de vigilancia remotas puede visualizarse durante desplazamientos utilizando redes 3G de telefonía móvil.
• Protección del patrimonio: en un gran número de edificios históricos está prohibido instalar cable; las redes inalámbricas son la única opción.
 
Tecnologías inalámbricas
Redes inalámbricas de banda ancha
La banda ancha inalámbrica ocupa habitualmente el espectro de frecuencia exento de licencia y proporciona Internet inalámbrico de alta velocidad y acceso a redes de datos en áreas extensas.
En lo que respecta a aplicaciones de vídeo por IP, las redes inalámbricas de banda ancha se pueden instalar en configuraciones diversas:
• Punto a punto, también denominada Puente Ethernet: se trata de un enlace simple entre dos redes.
• Punto a multipunto: esta topología permite conectar varias ubicaciones a una sola red.
• Red mallada extensa: es una red de comunicaciones creada a partir de nodos de radio organizados en una topología en malla. En la práctica, se trata de una red de routers, sin cableado entre los nodos, que crea una red de ancho de banda elevado en un área de cobertura específica. Las cámaras de vigilancia con una interfaz inalámbrica pueden ubicarse en cualquier punto de la malla, lo que permite cambiarlas de posición para adaptarse a cambios del entorno o instalarlas temporalmente en áreas urbanas de gran actividad delictiva.
Con frecuencia, se implantan de manera conjunta diferentes tecnologías de red, tanto con cable como inalámbricas, con el fin de dar cobertura a zonas muy amplias. El estado de Chihuahua, en el norte de México, ha implantado uno de estos sistemas, basado en la tecnología de vídeo por IP distribuido. Con una extensión aproximada de260 000 kilómetroscuadrados, Chihuahua es el mayor estado de México.
Su capital y ciudad de mayor tamaño lleva el mismo nombre, Chihuahua, pero el estado incluye otras ocho ciudades importantes. El carácter genuinamente distribuido del sistema permite que un operador ubicado en la capital pueda acceder a vídeo procedente de una cámara PTZ situada en cualquier otra ciudad de la región, y controlarla si lo precisa. Los sistemas de vigilancia de cada ciudad se implantan utilizando redes inalámbricas punto a multipunto. Cada ciudad se encuentra conectada a la capital mediante enlaces de red fijos.

WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es una tecnología de telecomunicaciones que admite el acceso a banda ancha inalámbrica a larga distancia como alternativa al cable y DSL. A diferencia de la tecnología Wi-Fi, que ofrece un radio de acción más reducido, de solo unos cientos de metros, la cobertura de WiMAX se extiende a lo largo de varios kilómetros.
Un ejemplo excelente del uso de esta tecnología se encuentra en España, más concretamente en Castellón, en la piscifactoría Acuícola Marina, situada en plena costa mediterránea. Las oficinas y el almacén están situados en Burriana, a3 kmde la costa, mientras que la piscifactoría está localizada10 kmmar adentro. El valioso stock de pescado es un objetivo tentador para los furtivos y, desde siempre, Acuícola Marina ha encontrado grandes dificultades para vigilar sus instalaciones en alta mar. Para solucionar el problema, implantaron un sistema de vídeo por IP con una infraestructura de red inalámbrica formada por una red local Wi-Fi que cubre las instalaciones mar adentro, unida a las oficinas en tierra, a13 km, mediante un enlace de radio WiMAX de 7 Mbps.
Además de permitirles proteger el stock de pescado, el sistema les ha aportado ventajas operativas gracias a la instalación de cámaras sumergibles que les permiten vigilar los bancos de peces y la distribución de la comida.

Banda ancha móvil inalámbrica
Proporciona acceso de alta velocidad a Internet a través de redes convencionales de telefonía móvil 3G. Se trata de una tecnología consolidada que muchos de nosotros utilizamos en nuestros teléfonos para acceder a Internet durante desplazamientos. Puede convertirse en una herramienta excepcional que permite a los agentes de las fuerzas de seguridad supervisar imágenes de vídeo en tiempo real o grabado procedente de cámaras de vigilancia, en un portátil montado en un coche patrulla.
Una demostración práctica es el sistema de videovigilancia pública (PVS) completamente integrado que se ha instalado en
la ciudad estadounidense de Lansing (Michigan). En dicho sistema, el vídeo se transmite a 30 fps a través de diferentes tecnologías de red, entre las que se cuentan ShDSL, fibra, red en malla inalámbrica y banda ancha 3G móvil. Cada uno de los 60 vehículos con que cuenta el departamento de policía dispone de un portátil con tecnología de banda ancha 3G de alta
velocidad que permite a los agentes ver y controlar cualquier cámara del sistema.
Refiriéndose al uso del equipo de vigilancia móvil, Mark Alley, jefe de policía de Lansing, comentó: “Estamos buscando permanentemente la manera de aligerar el horario de patrulla de nuestros agentes, así que decidimos adoptar un enfoque radical, equipándolos con los medios necesarios para que puedan ser más eficaces y eficientes”.
 
Satélite
El acceso de banda ancha vía satélite es una solución de comunicaciones cara, pero a veces se trata de la única tecnología disponible para zonas remotas. Dado que los datos deben viajar unos35 000 kmpara alcanzar su destino, la latencia (o retraso) puede convertirse en un problema importante en comparación con redes inalámbricas por radio convencionales. Además, las señales vía satélite son susceptibles de sufrir interferencias debido a las condiciones climáticas. Sin embargo, como ya hemos mencionado, en lugares en que no existe infraestructura de red tradicional, la banda ancha vía satélite puede ser la única opción disponible.
Un innovador y nuevo sistema de vigilancia inalámbrico contribuye a reducir la delincuencia y proporcionar un entorno más seguro para los visitantes del complejo turístico del Gran Cañón, Arizona. Se ha implantado un sistema completo de extremo a extremo mediante vídeo por IP de IndigoVision en múltiples ubicaciones, con el objetivo de proporcionar una solución de vigilancia integrada para una zona muy amplia. Grand Canyon West es un popular destino turístico situado en el lado oeste del Cañón, propiedad de la tribu Hualapai que también se ocupa de la gestión de la zona. El complejo incluye el Skywalk, que permite a los visitantes “pasear por el cielo” sobre un puente de cristal con forma de herradura suspendido sobre el Gran Cañón.
Varias ubicaciones, entre las que se incluye Eagle Point (donde se encuentra el Skywalk), Guano Point, un hotel, almacén de combustible y aeropuerto, se supervisan de forma central desde el edificio de la terminal del aeropuerto. Las instalaciones se encuentran a varios kilómetros unas de otras y son completamente autónomas, sin cables ni infraestructuras entre ellas. Todos estos lugares funcionan con la energía producida por sus propios generadores. Cada red IP local se encuentra interconectada mediante la red de banda ancha por satélite.

Ancho de banda
Las redes inalámbricas suelen tener un ancho de banda mucho menor que el de las de cable. El ancho de banda de una red de cable puede alcanzar 700 Mb/s, mientras que las redes inalámbricas no suelen pasar de 25 Mb/s. Por tanto, es esencial reducir al mínimo la cantidad de datos que se transmite a través de la parte inalámbrica de la red. Esto puede lograrse garantizando que el sistema de vídeo por IP implantado cuente con la mejor compresión disponible, esté basado en una arquitectura distribuida y esté dotado de características que garantizan que se transmita la mínima cantidad posible de vídeo en todo momento.

Compresión
La implantación de la mejor tecnología de compresión de vídeo H.264 disponible puede suponer una diferencia significativa en el rendimiento del sistema inalámbrico de vídeo por IP. Esto es especialmente importante debido al uso cada vez más frecuente de cámaras de alta definición (HD), cuya resolución y tasa de bits son mayores de lo habitual. Las tasas de datos de las cámaras de fabricantes diferentes pueden variar considerablemente, incluso cuando se comparan cámaras que implantan un mismo estándar, como H.264. Si se utiliza como referencia la misma escena, una cámara IP de calidad baja o media puede llegar a transmitir un volumen de datos 5 o 6 veces mayor que la mejor cámara disponible. Si tenemos en cuenta el ancho de banda limitado que proporcionan las redes inalámbricas, se trata de un factor de vital importancia.

Arquitectura
Para los sistemas de vídeo por IP se suele elegir entre dos arquitecturas diferentes: centralizada y distribuida. Una arquitectura centralizada utiliza una base de datos maestra, que suele estar en la sala de control central u oficina principal. En una arquitectura distribuida, los datos se propagan alrededor del sistema de gestión de seguridad para mantenerlos, en general, cerca del punto en el que se producen o se necesitan. Normalmente, el volumen de datos que se transmite a través de la red en el caso de servidores de vídeo y almacenamiento centralizados es mucho mayor que en el de un sistema distribuido, en el que los puestos de vídeo y los grabadores de vídeo de red (NVR) pueden situarse por toda la red. Cuando están bien diseñados, los sistemas distribuidos reducen la necesidad de transmitir grandes volúmenes de datos a largas distancias, como, por ejemplo, entre la red central y los componentes periféricos.
 
Multicast
La potente función de multicast por IP permite a diferentes operadores visualizar y grabar simultáneamente vídeo procedente de una misma cámara, con los mismos requisitos de ancho d


e banda que si de un único operador se tratase. El uso de multicast en un sistema distribuido es una solución muy eficaz para sistemas de vídeo por IP.

Análisis
Se pueden utilizar sistemas de análisis en tiempo real en las cámaras a lo largo de la red para reducir el volumen de vídeo que se transmite por la red inalámbrica. Cuando una escena es completamente estática, no tiene sentido transmitir vídeo a tasa de fotogramas completa. El análisis de detección de movimiento se puede utilizar para detectar la aparición de movimiento en una escena y modificar automáticamente el flujo de salida de vídeo de tasa de fotogramas baja, a tasa máxima.

Transmisión dual
En algunos sistemas de vídeo por IP, las cámaras pueden realizar transmisión dual, es decir, la emisión de dos flujos de vídeo independientes a tasas de fotogramas diferentes. Esta función se utiliza habitualmente para transmitir un flujo de baja tasa de fotogramas a través de una red inalámbrica, y utilizar una tasa de fotogramas completa para grabar a un NVR local.

Gestión de ancho de banda
Los principales sistemas de vídeo por IP disponen de un conjunto de herramientas para la gestión de ancho de banda. Mediante ellas se puede asignar un ancho de banda al flujo procedente de cada cámara, basándose en el valor máximo disponible de manera predeterminada para una configuración de red particular. Estas herramientas se usan normalmente en una conexión WAN, no tanto en la red local. En los casos en los que la conexión WAN es inalámbrica, se trata de una herramienta muy útil para garantizar que no se excede el ancho de banda existente, y funciona bien en combinación con funciones como la transmisión dual mencionada anteriormente.

Resumen
Las ventajas del uso de redes inalámbricas con sistemas de vídeo por IP son evidentes y, en ocasiones, estas redes son la única opción disponible para áreas muy extensas o remotas. No obstante, el rendimiento general de la red y, por tanto, del sistema de vigilancia, depende en gran medida del rendimiento, las funciones y la capacidad del propio sistema de vídeo por IP. La elección de la tecnología por IP adecuada, con una compresión óptima, la arquitectura más apropiada y cámaras IP equipadas con todas las prestaciones necesarias, son aspectos de vital importancia.

Sobre el autor
Oliver Vellacott fundó IndigoVision en 1994. Anteriormente era gerente de productos con experiencia en el área de las cámaras inteligentes. Oliver estudió piano enla Guildhall Schoolof Music antes de obtener su primera licenciatura en ingeniería de software en el Imperial College London y luego un doctorado en ingeniería eléctrica dela Universidadde Edimburgo.

Dr Oliver Vellacott, CEO,
IndigoVision,
Charles Darwin House
The Edinburgh Technopole
Edimburgo, UK, EH26 0PY
Tel: +44 131 475 7200
Fax: +44 131 475 7201
www.indigovision.com
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