Ver Cámaras IP desde Internet: posibles alternativas

Gracias a la tecnología de las cámaras de seguridad IP ahora es posible controlar desde la comodidad de su hogar a través de Internet los movimientos de clientes o empleados, o saber a qué se debió el disparo de la alarma

La Tecnología de la cámara IP

Una camara IP tiene su propia dirección IP y un web server para gestionar la comunicación en la red. Todo lo que se precisa para la visualización de las imágenes a través de la red se encuentra dentro de la misma unidad. Una camara IP puede describirse como una cámara y un ordenador combinados. Algunos modelos pueden incluir entradas para alarmas y salida de relé. Las cámaras IP más avanzadas también pueden equiparse con muchas otras funciones de valor añadido como son la detección de movimiento y la entrada/salida de video analógico.

Cámara IP recomendada para pequeño comercio

Su uso está indicado para cubrir áreas tales como acceso de público u operatoria de cajas registradores, siendo sus principales características técnicas:

• Lente fijo de 6mmm (aproximadamente 40 grados de visión)
• Tipo de compresión: MJPEG
• Sensor: Color CMOS Sensor
• Frecuencia de imagen: 30fps@VGA, 30fps@CIF, 30fps@QCIF
• Iluminación mínima: 2.5Lux.
• Se visualiza en Firefox y en Safari (además del Internet Explorer)

Cámara IP recomendada para salones de venta o depósitos

La principal ventaja es que puede cambiarse el lente, lo que permite usar desde gran angulares hasta teleobjetivos, siendo sus principales características técnicas:

• Puertos I/O para interactuar con alarmas
• Tipo de compresión: MJPEG
• Sensor: Color CMOS Sensor
• Frecuencia de imagen: 30fps@VGA, 30fps@CIF, 30fps@QCIF
• Iluminación mínima: 2.5Lux.
• Micrófono integrado para escuchar audio remoto
• Se visualiza en Firefox y en Safari (además del Internet Explorer)

¿Por qué usar cámaras IP y dónde?

Los últimos avances han hecho posible conectar cámaras directamente a una red de datos basada en el protocolo IP. La tecnología de las cámaras ip permite al usuario tener una cámara en un sitio y ver el vídeo en tiempo real desde otro lugar a través de la red interna LAN, WAN o Internet. El acceso puede ser restringido, de manera que sólo las personas autorizadas puedan ver las imágenes, o el video en directo puede ser incorporado al web site de una compañía para que todo el mundo pueda verlo.

Si un edificio está equipado con una red IP, entonces ya cuenta con la infraestructura de cableado necesaria para incorporar las cámaras de red. Dado que las cámaras de red se conectan directamente a la red existente a través de un puerto Ethernet, las empresas pueden ahorrar el costo de un cableado coaxial adicional como necesitan las cámaras analógicas, aunque con la aparición de balunes adaptadores de impedancia NVT, ésto último no es tan válido. Las imágenes pueden verse de una forma muy sencilla desde un navegador web y, en soluciones de seguridad más complejas, con la ayuda de un software dedicado.

Si la instalación cuenta además con cámaras analógicas, la adición de un Servidor de Video puede hacer que las imágenes estén disponibles en cualquier localización que fuera necesaria.

Ahora veamos algunos de los puntos anteriores con más profundidad:

Una cámara IP no es más que una unidad de captura de imagen, que nos entrega la señal de video en forma digital, es decir en unos y ceros. Existen dos clases de cámaras IP, las creadas por fábricas procedentes del mundo de TI (Tecnología de Información, es decir, computadores…) y las creadas por fábricas procedentes del mundo de la seguridad electrónica tradicional.

Las primeras son elementos que buscan llevar video a sitio remotos, bajo condiciones favorables, sin una misión especial, mas que la de comunicar; fueron la consecuencia obvia y natural de las tecnologías de Videoconferencia que revolucionaron hace algunos años, la forma de trabajo en muchas compañías. Son elementos cuya misión no necesariamente es seguridad.

Hoy en día se han masificado y están de moda, gracias al avance de la capacidad de proceso y almacenamiento, sumado al avance en técnicas de procesamiento digital de señales y por supuesto a los precios bajos consecuencia de esto mismo. En este grupo de cámaras tenemos marcas para satisfacer todos los gustos, precios, colores y tamaños. Son elementos insisto, cuya labor es captar una imagen de video, transmitirla por una red de datos, casi siempre de baja velocidad y comunicar dos puntos en un enlace de video que no siempre fue pensado para seguridad.

La moda de video IP, ha aprovechado los avances de comunicaciones inalámbricas (802.11), para terminar de masificar el concepto de video en todos lados, debido a que ahora ya no es necesario ni siquiera tender un cable.

Fueron las primeras en conocerse en el mercado y durante mucho tiempo fueron las empleadas en aplicaciones de seguridad. Sin embargo hay que entender que no fueron hechas pensando en nuestro gremio. Quiero aclarar que no son productos malos. Es solo que no corresponden a las características de los productos que los profesionales de seguridad están acostumbrados a tener, para su trabajo.

La segunda clase de cámaras IP, son un poco más recientes y fueron creadas por fábricas del gremio de seguridad electrónica. Aquí existen marcas reconocidas que conocen la filosofía de seguridad y que saben que las especificaciones deben ser exigentes para una misión crítica como es la seguridad.

Para nosotros una cámara de video, no es un accesorio más de un PC, es una herramienta vital para cuidar predios, activos, patrimonio y vidas humanas, entre otros; verificando y registrando actividades que pueden convertirse en siniestros de elevada magnitud. Los profesionales de seguridad, conocemos perfectamente la importancia de un buen sistema de Video.

Esta segunda clase de cámaras IP, es más consecuente con el gremio de seguridad. Son equipos profesionales que tienen en cuenta todas las características tradicionales de video de seguridad de alto desempeño.

Aquí las cámaras son unidades que manejan lentes autoiris (DC o Video), lentes zoom, poseen chips (CCD o similar) de altas resoluciones y excelente desempeño a baja iluminación. Sus circuitos digitales poseen DSP para efectuar ajustes de color y dar un excelente rango de BLC. Sus circuitos manejan niveles de ruido bajos y soportan amplio rangos de temperatura y humedad relativa. Poseen ajustes (digitales con menú sobre el video ó mediante DIP switch) de todo tipo, en donde puedo hacer ajuste manual de blancos y controlar la velocidad del Shutter. Puedo hacer ajustes de fase para sincronizar las cámaras y puedo hacer ajustes mecánicos de level para sacar todo el provecho del lente autoiris. Pueden cambiar de modo monocromático a color y su resolución puede alterarse de acuerdo al nivel de iluminación. Las más nuevas incorporan detectores de movimiento en cada cámara y permiten hacer estos ajustes via remota mediante la misma conexión de video. Son elementos que fueron pensados y fabricados para permanecer encendidos 24 horas. En fin … como pueden darse cuenta son cámaras de tipo profesional para seguridad, tal y como vemos las tradicionales. La única diferencia es que no entregan en un conector BNC, la señal de video NTSC, en forma análoga, sino que entregan la señal de forma digital en un conector RJ45.

Como trabajamos en Seguridad, es recomendable usar siempre las cámaras de la segunda clase expuesta, es decir las que son fabricadas bajo un concepto de video para seguridad. Invito también al gremio a dejar de usar las cámaras de fabricación general que nuestros amigos de IT, usan para otras labores y que pone en riesgo la credibilidad y altos estándares de confiabilidad, que son necesarios en el mundo de la seguridad profesional.

Mucha gente puede pensar en este momento que nos llevamos mal con el mundo de TI.

Por lo tanto nos dedicaremos a seguir conociendo las cámaras IP del segundo grupo mencionado. Como podemos entender la cámara de seguridad, opera de manera tradicional, pero internamente, la unidad realiza algunos procesos adicionales antes de entregarnos la señal digitalizada.

Cómo primera medida comprime la información de video mediante técnicas digitales, de esta manera, suprime redundancia, quita información que no es útil para el humano(aquí está la clave de una buena compresión), usa algoritmos avanzados para hacer cada vez más pequeña la cantidad de información sin desmejorar calidad, velocidad o resolución. El algoritmo de compresión que usa es muy eficiente y en esto se diferencia una marca de otra. Aunque existen algunos formatos de compresión estándar como MPEG4, Wavelet ó H.264, entre otros; la marca que logre mayor compresión de imágenes usando algoritmos propietarios basados en otros estándares, será la más apetecida.

Y para qué se comprime la información?

Simplemente para que las imágenes digitalizadas lleguen a su destino con buena resolución y velocidad, usando la mínima cantidad de recursos de la red de datos existente. Es decir usando el menor Ancho de Banda (BW) posible.

Recordemos que el ancho de banda es la máxima velocidad de transmisión simultánea que un medio de comunicación puede transmitir. Esta dado numéricamente en bits por segundo (bps).

Como la información de video se compone de 30 imágenes por segundo y cada imagen a buena resolución (VGA, D1 o superior), entonces un segundo de video ocuparía (30x640x480x3x8) 211 Mbps aproximadamente, velocidad gigante comparada con la velocidad de las redes de datos disponibles hoy en día (menor a 10Mpbs en el 85% de los casos). Una buena etapa de compresión, reduce a 2Mbps aproximadamente y esto hace que sea viable transmitir video por las redes actuales.

Dentro de una cámara IP, la señal digital y comprimida, es entregada a través de una tarjeta de red de tipo Ethernet, estándar existente en la gran mayoría de redes actuales. Finalmente la información es ordenada siguiendo protocolos de transmisión conocidos y usados en las redes de cómputo. Por lo tanto es deseable que la cámara maneje múltiples protocolos, como HTTP, SMTP, DHCP, UDP, TCP/IP, HMTL, entre otros. Marcas líderes del mercado usan técnicas especiales para disminuir su ancho de banda de acuerdo a otros parámetros que no sacrifican calidad.

Otro punto importante es cómo la cámara maneja streams de video y a cuantos usuarios diferentes puede atender de forma simultánea con el mismo stream o con stream diferente. Esto es conocido como unicast y multicast.

Hoy en día muchas cámaras pueden realizar sus ajustes a través del mismo conector RJ45 usando la red como medio de transmisión. De no ser asi, las cámaras traen un puerto adicional de comunicaciones (RS232, RS485, LAN) mediante el cual se cambian los parámetros.

La cámara IP se comporta como un nodo más de la red, es decir como un miembro más de los equipos que están identificados con una dirección IP, por lo tanto puedo acceder a ella con solo direccionarla adecuadamente desde cualquier otro PC en la red. Sin embargo aquí vienen dos alternativas: a) Que la cámaras se comporte como un webserver de video o que se comporte como una estación tradicional. En el primer caso, la cámara internamente tiene el software necesario para entregar video, administrarlo y ajustarlo cuando desde otra estación de la red, a través de un browser (Explorer, netscape, opera, firefox), se digite la dirección IP asignada o el nombre mediante un servidor DNS. En ese momento el browser presenta una página web que reside en la cámara, en donde normalmente se inicia solicitando un código de acceso y posteriormente se visualiza la imagen de la cámara de forma continua. En esta página HTML, normalmente existen otros menús que permiten configurar y hacer ajustes a la cámara. Si otro usario de la red digita la misma dirección IP para acceder a la misma cámara seguirá el mismo procedimiento hasta que se colme el número de usuarios permitidos por la cámara. Esta es una solución muy buena si debemos llevar el video de las cámaras a varios usuarios en toda la red existente; sin embargo se convierte en un riesgo más de seguridad, porque precisamente cualquiera con solo romper el código de acceso, puede ver la información.

La segunda alternativa b) es que la cámara no tenga webserver y en este caso si se digita la dirección IP desde un browser, simplemente no se muestra nada y no pasa nada. Para poder visualizar la imagen en una estación de trabajo de la red, será necesario instalar un software especial que entrega el fabricante de la cámara y solo a través de esta aplicación se podrá acceder a la cámara, administrarla y configurarla. En este caso se requieren licencias para que múltiples usuarios accedan a la cámara, pero desde el punto de vista de seguridad es mejor, pues no todos tienen acceso a la señal de video digital.

Cuál es preferible? Normalmente depende de la aplicación que se le vaya a dar a la cámara. Para el caso de seguridad profesional, nos inclinamos más por la segunda opción.

Otro detalle importante es la alimentación eléctrica de la cámara IP. La gran mayoría de equipos profesionales, poseen un conector de 12Vdc/24Vac, que deberá ser suministrado a través de una fuente centralizada y/o a través de fuentes locales en cada sitio. Esto implica llevar un cable de alimentación del calibre indicado, que tenga en cuenta la distancia, el voltaje de salida, la atenuación y demás factores que garanticen la energía apropiada para cada cámara.

Existe también la probabilidad de usar el protocolo POE (Power over Ethernet), que permite transmitir la señal de alimentación eléctrica por uno de los pares del cable y enviar algo más de 1 Amp, que sale directamente del equipo de red activo (switch).

Nuevamente una cosa es lo que las normas y los avances del mundo de TI hagan y otra lo que representa para el mundo de la seguridad. En este caso usar POE puede no ser muy recomendable en seguridad electrónica, por varias razones: Estamos limitados por una distancia máxima que no siempre se cumple. La alimentación sale del mismo equipo activo incrementando el riesgo de daño y costo de mantenimiento. La cámara debe cumplir con el estándar POE y no todas lo hacen. Finalmente es inseguro compartir todo el cableado de datos y comunicaciones con seguridad.

Un tema muy controvertido y poco claro es en donde se graban las imágenes de una cámara IP? Mucha gente dice que en las DVR, sin embargo debo aclarar que las DVR graban señales análogas no digitales. Aunque muchas tienen un puerto de red, por allí solo salen señales para otras estaciones, pero no están diseñadas para recibir por allí señales de alta velocidad provenientes de cámaras IP.

Lo normal es grabar las cámaras IP mediante un software de grabación que normalmente suministra el fabricante de la cámara, en el disco duro del PC en donde se esté consultando. Sin embargo la intención de la mayoría de software de este tipo es grabar una parte del video recibido y no realizar una grabación continua o por eventos de manera permanente. En este caso el software graba la escena de video en un formato conocido y sin muchas exigencias de compresión y/o seguridad.

Cuando se desea grabar de manera permanente (es decir 24x365) por eventos o de manera continua, lo indicado es usar una NVR (Network Video Recorder), que es un PC dedicado exclusivamente a tomar los datos provenientes de las cámaras IP a través del puerto de red (normalmente de alta velocidad superior a 1 Gbps) y almacenarlos en un disco duro de elevadas especificaciones. Estos equipos se programan una vez y quedan como cajas negras en la red, almacenando todo el video. Poseen el software necesario para diferenciar cada stream de video y almacenarlo de forma segura. Los fabricantes especifican la capacidad de una DVR en canales de video que pueden almacenar de forma simultánea, la cantidad de FPS y resolución para cada cámara.

Recientemente han salido en el mercado unidades DVR que se presentan como híbridas. En este caso pueden grabar algunos canales análogos en sus entradas BNC y otros canales de video digitales a través de su puerto de comunicaciones de red.

En el mercado actual ya existen muchas cámaras con salidas IP, incluso cámaras móviles en domos de alta velocidad. En este caso, el video y los datos para control de los motores van por el mismo canal de comunicación. La alimentación en estos modelos se recomienda llevar por separado debido al consumo de la unidad.

Algunas marcas, que aun no tienen cámaras IP, tienen encoders que permiten pasar una señal análoga de cualquier cámara tradicional a una señal digital, por lo tanto la convierten en una cámara IP. En este caso el encoder digitaliza la señal, la comprime y la entrega a través de una red ethernet usando un protocolo de comunicaciones conocido. En este caso la dirección IP se le asigna al encoder y se maneja como una cámara IP integrada.

Cuándo usar una cámara IP?

La respuesta implica tres factores claros:

1. La aplicación de seguridad requiere transmitir video de forma remota. Preferiblemente cuando existen muchas cámaras distribuidas por un amplio territorio y se desean monitorear y administrar desde un punto centralizado.
2. YA EXISTE una red de datos cubriendo los diferentes sitios remotos.
3. El ancho de banda de la red de datos es SUFICIENTE para transmitir el video de forma eficiente sin interferir con la operación normal de la red.

Cuando No se cumple el factor 1), es decir todas las cámaras están en el mismo sitio, nuestra sugerencia por ahora, es volver a un sistema tradicional, usar cámaras análogas, aunque usando cable UTP y transceivers. En estos casos no vale la pena usar la infraestructura de red existente, porque siempre será mejor por seguridad y administración, trabajar con una red separada y dedicada exclusivamente a seguridad. Una red que solo operen los encargados de seguridad y mantenimiento técnico especializado. A menos que se disponga del presupuesto necesario para construir una red de datos de alta velocidad (recuerde que se requieren como mínimo 2 Mbps por cada cámara), siempre será mejor hacer esta red de tipo tradicional aislada totalmente de la red de datos que lleva información múltiple. Si No se cumple el factor 2), es decir no existe una red de datos, es importante saber que el costo de la cámara IP es mínimo comparado con la infraestructura de telecomunicaciones necesaria. Solo en casos en donde: a) se tenga Muy claro el concepto de una red de video digital, b) se haya analizado respecto a otras alternativas de transmisión de señal de video y c) se llegue a la conclusión que es mejor usar cámaras IP; entonces se procede a crear una red de datos totalmente nueva, con suficiente ancho de banda. Se recomienda que si se construye una red nueva, esta sea en la medida de lo posible para uso exclusivo de video y/o seguridad electrónica. Cuando se dan los factores 1) y 2) pero NO se cumple el 3), que es lo que ocurre en la mayoría de casos; se hace necesario replantear el proyecto desde dos perspectivas: a) Actualizar la red de datos y mejorarla hasta conseguir el ancho de banda necesario ó b) Sacrificar desempeño y calidad en las imágenes que se envían, obteniendo imágenes aisladas a velocidades de refresco muy bajas (menor a 2-3 FPS) y con resoluciones similares a CIF (320x240), en el mejor de los casos.

Los departamentos de seguridad y de sistemas de cada empresa, deben entonces conciliar y encontrar de forma mutua una solución adecuada. Muchas cámaras IP pueden limitar su ancho de banda a costa de disminuir FPS a muy baja resolución. Con unidades que tengan estas características, el departamento de sistemas puede asignar a seguridad una ancho de banda de la red y quedarse tranquilo, en sentido que no se va a copar la red más allá de lo permitido, creando conflictos en la operación tradicional de datos de la red existente. En la mayoría de los casos, las empresas hacen una inversión importante en tecnología de video IP, sabiendo que van a tener imágenes de escasa resolución y baja velocidad, es decir sabiendo que las imágenes van a ser deficientes. Sin embargo solo se dan cuenta de su error, cuando requieren ver la imagen de algún siniestro y efectivamente se dan cuenta que las imágenes son deficientes. Entonces para que lo hacen? Acaso para estar a la moda? Acaso porque alguien les vendió una idea errónea? Otras empresas deciden aprovechar el momento de solicitud de tecnología originado en el departamento de seguridad para actualizar su red de datos y aumentarle el ancho de banda y en ocasiones el cubrimiento. Sin embargo el costo es tan elevado, que muchas veces el limitante presupuestal hace que el proyecto no progrese.

Como podemos darnos cuenta, la solución con cámaras IP no es la más adecuada, cuando las condiciones externas no son favorables. Aunque no es parte del tema de este artículo, una sugerencia a evaluar es colocar DVR’s, alambradas de forma local a través de UTP y realizar accesos remotos esporádicos (solo cuando se presente una situación anormal que requiera revisión inmediata) a través de la red de datos existente. En este caso anormal, lo tradicional es que se coordine con el departamento de sistemas y se le de prioridad a seguridad para que pueda usar todo el ancho de banda de la red para la señal de video, colocando de forma temporal los otros procesos en standby mientras de cubre el siniestro.

Cuando ya existen equipos de video, se pueden involucrar a un ssitema IP, a través de elementos que reciben la señal de video análogo, la digitalizan, comprimen y sacan a la red mediante un protocolo de datos conocido. En este caso los encoders de diferentes fabricantes se pueden usar con cualquier tipo de cámaras. De igual forma los equipos para visualizar las imágenes también pueden acoplarse a la red mediante decoders que hacen el proceso inverso.

Algunas fábricas importantes actualmente, no ofrecen cámaras IP, pero si una línea de encoders y decoders que transforma el panorama nuevamente sobre IP. Las mismas restricciones y beneficios mencionados aplican en este caso.

La tendencia de varias empresas, es precisamente a ofrecer una solución digital que poco a poco vaya reemplazando la solución análoga tradicional. El punto clave es el ritmo de cambio. Solo hasta que nuestras redes de telecomunicaciones sean de alta velocidad y excelente performance para video permanente, llegaremos a aplicar estas soluciones de forma rutinaria. Por ahora considero que debemos analizar los factores mencionados y solo cuando tengamos la completa certeza de no perder la inversión, dar el paso hacia video totalmente digital. El tema de matrices virtuales, no es más que eso. Consiste simplemente en tener muchas señales de video provenientes de muchas cámaras IP o la combinación de cámara y encoger, en unión con señales de video hacia monitores, videograbadoras de red y estaciones de trabajo que logren administrar los datos de manera inmediata y eficiente. En este caso los mismos fabricantes recomiendan que se trabaje sobre una red de datos exclusiva para video.

Todo se reduce al software

Con las cámaras IP, la calidad del video digital que se muestra en la sala de control depende del sensor de la cámara, la tecnología de compresión y el software que gestiona el sistema de video IP. Sin un software empresarial para la gestión de video adecuado no se potenciarán al máximo la calidad y los beneficios del video IP. Dichas aplicaciones de software posibilitan el control, administración y visionado tanto de las grabaciones en directo como del video grabado a través de la red IP. El poder del circuito cerrado de TV IP no se encuentra en la cámara sino en el software de gestión, que ofrece una aplicación útil al usuario final. Por lo tanto, el rendimiento general depende fundamentalmente de la interacción del software con la cámara IP, el hardware de grabación y la red

¿Cuanto ancho de banda consumen estas cámaras IP

La fórmula para calcular el consumo de ancho de banda es: AB=Tamaño de la Imagen X Cuadros por Segundo X Canales

Por ejemplo, una cámara PAL en tiempo real (25cps) a compresión normal y tamaño normal (ver tabla superior) consume tanto como:

8Kb X 25cps X 1 = 160Kbps.

¿Cuánto espacio en disco me ocupará una grabación?

Primero tenemos que calcular el ancho de banda (ver arriba). Esto nos dará los Bytes (o Kbytes) por segundo. Ahora debemos multiplicar este valor por la cantidad de segundos que queremos almacenar, más un margen de 10% de sobrecarga debido al sistema de archivos. Por ejemplo una jornada de 8hs de grabación contínua necesitaría (si usamos el ancho de banda calculado anteriormente):

160Kps X 60seg X 60Min X 8Hs = 7756800 Kb = 7756,8Mb = 7,76 Gb X 1,10= 8,5Gb

Por lo visto en los dos ejemplos queda clara la importancia de determinar cuál es el mínimo necesario de cuadros por segundo a transmitir y el tamaño y nivel de compresión de la imagen, ya que se consumen demasiados recursos que pueden no ser necesarios en función del objetivo a cubrir por la cámara.