CCTV. Videovigilancia y redes IP.
Hijo de dos revoluciones
Tienes ¿Le resultan familiares las abreviaturas IP, RTP, QoS, DiffServ, PoE?
Parece que está considerando la posibilidad de introducir dispositivos IP en su sistema de videovigilancia.
Bueno, no estás solo en esto.
En todo el mundo hay una migración masiva de cámaras analógicas a digitales, que transmiten señales de vídeo a través de redes IP.
De hecho, actualmente se está produciendo una segunda revolución en la ideología de la construcción. sistemas de videovigilancia.
La primera revolución fue la transición del almacenamiento de vídeo analógico al digital.
Los expertos evaluaron rápidamente los beneficios de esta transformación: la búsqueda en archivos de vídeo, que antes requería días de trabajo, comenzó a realizarse casi instantáneamente.
Quizás las ventajas de la segunda revolución no sean son muy notables, pero siguen siendo bastante importantes porque el tema de controversia en la actualidad es solo el período de desaparición total de las soluciones analógicas.
Parece increíble, pero solo cinco años Hace tiempo era necesario demostrar la relevancia de la transmisión de vídeo a través de redes IP.
«La gente de seguridad» decía: «¿Por qué necesitamos esto?», Los administradores tenían miedo de sobrecargar sus redes.
Muchos integradores de esa época no consideraban la seguridad de la información un área atractiva de financiación alguna.
Un feroz debate se desarrolló en las páginas de revistas profesionales.
Como se señaló entonces, el problema era la falta de conocimientos entre los especialistas en campos relacionados: “Las empresas de TI saben cómo funcionan las redes, pero el campo de la seguridad se considera dominio limitado de los especialistas, las empresas de telecomunicaciones saben todo sobre la transmisión de datos, las empresas de seguridad saben todo saben perfectamente lo importante que es y saben cómo garantizarlo.
Pero para implementar con éxito las tecnologías IP para la seguridad, deben trabajar en estrecha colaboración.»
Se podría decir que los sistemas de videovigilancia IP instalados en los últimos años son precisamente el resultado de dicha cooperación.
Intentaremos hablar sobre qué es una cámara de video IP, consideraremos las principales ventajas de la transmisión de video sobre IP para sistemas de videovigilancia y las soluciones técnicas utilizadas.
Qué es una cámara de video IP
Una cámara de red moderna es, de hecho, una combinación de una cámara de vídeo digital y una computadora especializada.
Una cámara digital La cámara puede ser de clases muy diferentes.
Por ejemplo, la resolución de la imagen grabada varía de 640 x 480 a 2050 x 1550 o más. Hay cámaras diseñadas para disparar durante el día y para trabajar en condiciones de poca luz, etc. La mayoría de las cámaras están equipadas con una salida analógica.
La parte informática de las cámaras de vídeo IP es la de mayor interés.
En primer lugar, estas son capacidades de red: las cámaras suelen tener un puerto Ethernet, un servidor web integrado, un cliente FTP, un cliente de correo electrónico y soporte para protocolos de red TCP. /IP, ARP, HTTP, FTP, SMTP, NTP, PPPoE, DHCP, DNS, DDNS.
Al conectarse a una red, todo lo que tiene que hacer es asignar una dirección web.
Las cámaras suelen implementar tecnología de multidifusión: las imágenes de vídeo se pueden transmitir simultáneamente a decenas de consumidores.
Y en otros aspectos, las cámaras son similares a una computadora especializada con buenas capacidades: generalmente implementan cambios en el algoritmo de compresión, resolución, velocidad de fotogramas del video grabado, diversas operaciones de procesamiento digital, como cambiar los niveles de brillo, contraste, saturación. , nitidez y tono, escala, rotación y reflejo de la imagen.
Agregue a esto el posible sensor de movimiento incorporado y el cifrado de los datos de video transmitidos y nos sorprenderá el peso. de una cámara de vídeo en red típica: aproximadamente 100 g (!).
Por cierto, no. La opinión generalizada sobre la complejidad del flujo de vídeo digital es absolutamente correcta.
Realmente todo depende de la calidad de la imagen y la velocidad de fotogramas. Así, el estándar MPEG-4 proporciona velocidades de transmisión de vídeo de hasta 4,8 kbit/s.
Sólo ventajas…
Vamos Considere las ventajas de las cámaras de red sobre las soluciones analógicas para sistemas de videovigilancia.
1. Quizás la consecuencia más importante de la transición a las cámaras de vídeo digitales sea la intelectualización del sistema de videovigilancia.
A los usuarios se les ofrecen servicios nuevos, que antes eran fundamentalmente imposibles, lo que finalmente conduce a una nueva calidad del sistema. Dichos servicios incluyen la capacidad de grabar únicamente mediante detección de movimiento, detección de objetos abandonados y funciones de almacenamiento de información integradas. Es posible escalar áreas individuales de la imagen, reconocer objetos, etc.
2. La capacidad de suministrar energía a través de un cable de red también es una importante ventaja competitiva de las cámaras de video IP. En este caso, no es necesario tender un cable de alimentación aparte, como es el caso de una cámara analógica.
Además, se recomienda el uso de PoE (Power over Ethernet — IEEE 802.3). La tecnología de suministro de energía estándar AF le permite proporcionar un suministro de energía ininterrumpido de forma centralizada. Sin embargo, esto puede causar un problema.
El hecho es que las cámaras de vídeo suelen estar ubicadas en ubicaciones remotas y la limitación de la tecnología PoE es la distancia de 100 m entre la sala de hardware y el consumidor de energía.
Pero aquí vienen al rescate los convertidores de medios, que generalmente están diseñados para conectar cables de fibra óptica y cobre.
En este caso, se tiende un cable de fibra óptica desde el centro hacia el convertidor de medios, en el convertidor las señales se convierten para su transmisión a través de un cable de cobre, y este último, junto con la fuente de alimentación conectada, se implementa en la cámara de video IP. Naturalmente, debería haber una toma de corriente cerca del conversor de medios.
3. La ventaja indudable de las cámaras de vídeo IP es su mayor resolución en comparación con las analógicas.
La resolución máxima de una señal de TV (con una relación de aspecto de 4:3) es 833 x 625 a una velocidad de fotogramas de 25 Hz La resolución de una cámara digital puede ser más de 10 veces mayor. Esto le permite a veces utilizar una cámara de vídeo en red en lugar de varias analógicas.
4. Las imágenes digitales son más claras que las analógicas.
La ventaja del escaneo progresivo de las cámaras de red es especialmente evidente cuando se fotografían objetos en movimiento, que resultan nítidos. El escaneo entrelazado de cámaras analógicas provoca que las partes móviles de la imagen se vean borrosas.
Si tenemos en cuenta que el escaneo progresivo también se utiliza en monitores LCD, entonces no tiene rival.
5. La introducción de cámaras de vídeo digitales aumenta la fiabilidad del sistema en su conjunto. De hecho, en el caso de utilizar cámaras analógicas, un fallo del vídeo digital provoca la falta de disponibilidad de información de varias cámaras a la vez. En el caso de una cámara digital, ese “cuello de botella” no existe.
6. Cuando se utilizan cámaras de vídeo IP, el sistema de videovigilancia se vuelve fácilmente gestionable, ampliable y actualizable. Además, como regla general, puede utilizar redes de cable existentes y computadoras existentes como archivos de video.
Variedad de protocolos y soluciones
El vídeo transmitido en tiempo real impone exigencias muy serias al canal de comunicación. Estos son requisitos tanto para el rendimiento como para el retardo de señal permitido.
Parecería que la solución óptima para transmitir una señal de video debería ser un canal de transmisión dedicado que proporcione comunicación sincrónica. Sin embargo, la corriente principal en esta área resultó estar en una dirección completamente diferente: para la transmisión, la señal de video se divide en pequeños paquetes y se transmiten de forma asíncrona.
Al mismo tiempo, no se garantiza que un paquete con el número N llegue al receptor antes que un paquete con el número N + 1. Ésta es la peculiaridad del protocolo IP.
Probablemente el estudiante que propuso tal solución para la transmisión de vídeo hace 30 años habría recibido una sólida y merecida D.
El protocolo UDP sin conexión se utiliza para transportar paquetes. Su característica es la falta de control sobre los paquetes perdidos durante la transmisión y su retransmisión; después de todo, en el caso del vídeo, esto provocaría retrasos inaceptables.
Por supuesto, la IP y Los protocolos UDP por sí solos no pueden proporcionar una transmisión de vídeo de alta calidad. Para ello se utilizan otras soluciones, algunas de las cuales consideraremos.
El protocolo RTP fue desarrollado para transmitir tráfico en tiempo real sensible a la latencia. En el marco de este protocolo, para cada datagrama se determina el tipo de datos, se indica un número de secuencia y una marca de tiempo.
Todo esto ayuda a ensamblar correctamente la señal en la recepción y ajuste el tiempo de retraso.
Sin embargo, debemos tener en cuenta que RTP por sí solo no garantiza la entrega de video oportuna y de alta calidad (es decir, calidad de servicio adecuada — QoS). Para ello, se utiliza el protocolo de control RTP: el protocolo RTCP.
Si hacemos una analogía con los sistemas de comunicación, los paquetes RTCP son señales de servicio que se envían periódicamente o cuando ocurre un problema en la red.
Proporcionan retroalimentación del receptor al transmisor.
Por ejemplo, a medida que aumenta la carga (por lo tanto, la calidad de los paquetes RTP se deteriora), una cámara de video IP puede aumentar el grado de compresión de la señal de video.
Naturalmente, las organizaciones no construyen redes IP que sirven únicamente para la transmisión de vídeo. El principal tipo de tráfico son los datos que no requieren un tiempo de entrega real.
Y si es así, entonces surge la idea de priorización: el tráfico en tiempo real debe transmitirse primero.
Esta idea llevó al surgimiento de la protocolo de reserva de recursos RSVP, que le permite reservar recursos de red para obtener la QoS necesaria para el tráfico en tiempo real (modelo de servicio integrado — IntServ).
RSVP se implementa principalmente en enrutadores, pero las cámaras de video IP también deben saber reservar el ancho de banda necesario.
En el caso de una red IP grande, RSVP tiene una serie de desventajas que obligan El IETF para desarrollar otros principios para garantizar una determinada QoS son el modelo de servicio diferenciado (DiffServ).
Este modelo introduce el concepto de clase de servicio basado en ubicar el “tipo de servicio” (ToS) en el encabezado de los paquetes IP.
Por ejemplo, se implementa un enfoque similar en la tecnología de conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS), que ahora se considera la base para la creación de redes de próxima generación (NGN).
Sin embargo, el equipo MPLS es sigue siendo bastante caro, por lo que en el caso de una red de pequeña empresa, es mejor centrarse en confirmar su asistencia con varias extensiones.
¿IP o no IP?
Aún así, ¿vale la pena gastar dinero en cambiar a nueva tecnología? En mi opinión, es imposible dar una respuesta definitiva. En general, en este caso es necesario realizar una evaluación de riesgos, evaluar la probabilidad y el alcance de los daños debidos a la interrupción del sistema de videovigilancia anterior y comparar el resultado con los costes de un nuevo sistema.
Además, es necesario tener en cuenta la posible reducción de «observadores» (y, en consecuencia, del fondo salarial por su trabajo) con la transición a IP.
Al parecer, si el sistema de videovigilancia analógico-digital fue creado recientemente, no habrá quejas al respecto, no hay trabajo, no hay planes de expansión, entonces es recomendable continuar operando.
Al mismo tiempo, no olvide estar al tanto de los nuevos productos de vídeo IP, porque tarde o temprano llegará el momento en que ya no será posible vivir como antes.
Si un sistema de videovigilancia se crea desde cero o está sujeto a una expansión significativa, entonces, en mi opinión, no hay otra alternativa que cambiar a tecnologías IP.
Por cierto, un efecto adicional de dicha transición también puede ser la modernización de la red informática empresarial.