Programacion de Redes y Video Digital CCTV -...

VIDEO DIGITAL CCTV Y PROGRAMACIÓN EN REDES

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VIDEO DIGITAL CCTV Y PROGRAMACIÓN EN REDES _____________________________________________________________________

Concepto Digital / Introducción El comienzo y el final de todo proceso son inherentemente analógicos. Es posible convertir los eventos intermedios a un formato digital, resultando esto en múltiples beneficios. Los nervios sensoriales del cuerpo humano, como los del oído, ojo, nariz, piel, etc. sólo responden a una señal analógica. Proceso Análogo El proceso analógico es de más fácil comprensión, si bien tiene muchas limitaciones. Los Ruidos Todos los circuitos y dispositivos electrónicos generan ruido aleatorio, y absorben interferencia electromagnética (EMI). Este ruido y esta interferencia se convierten en parte de la señal y no pueden eliminarse completamente. La componente de ruido aumenta a medida que se agregan más circuitos eléctricos. Distorsión Una señal analógica depende de una relación proporcional entre una entidad física y su correspondiente tensión eléctrica. La mayoría de los circuitos analógicos son no-lineales, lo que significa que la señal de salida no representa con precisión la entrada. En general, este aspecto no puede ser rectificado con exactitud. Además, en un sistema extenso esta distorsión se va acumulando. La inestabilidad La distorsión de señales se da en circuitos analógicos debido a factores como variaciones de temperatura, etc. Estos no pueden ser rectificados. Sistema Digital Un sistema digital es más complejo, pero tiene muchas ventajas cuando se lo compara con uno analógico.


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Precisión Una vez que la señal analógica ha sido convertida a una digital, es posible mantener sus valores a lo largo del sistema, independientemente del tamaño o extensión del mismo (excepto cuando se usa compresión). Es por lo tanto inmune a ruido e interferencia externos. Transmisión libre de errores Todo sistema de transmisión de señales tiene problemas de ruido y distorsión inherentes. Sin embargo, a las señales digitales se las puede dotar de protección de errores, lográndose así la transmisión libre de distorsión de señales digitales. Proceso Complejo En el procesamiento analógico, generalmente se requiere un circuito separado para cada paso de un proceso complejo. En un sistema digital, una única Unidad Central de Procesamiento (CPU, por su sigla en inglés) puede ser programada para realizar los distintos pasos mediante el uso del software apropiado. Esto permite que un sistema digital maneje muchos más procesos. Bajo Costo Es mucho más económico fabricar circuitos integrados (IC, por su sigla en inglés) para sistemas digitales que para sistemas analógicos. Almacenamiento digital El almacenamiento digital fue una de las primeras aplicaciones del video digital. Permite la recuperación rápida de señales digitales almacenadas. Es posible cambiar formato (PAL a NTSC, etc.) y resolución, independientemente de la señal entrante. Desventajas • Es más complejo de entender y de diseñar. • Inherentemente requiere mucho más ancho de banda. • No hay deterioro gradual: aún un pequeño error puede distorsionar la señal digital.


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Conceptos Digital/ Básico/ Principios Una señal digital está compuesta por una serie de dígitos o símbolos. Hay muchas formas distintas de asignar un valor a una señal. En nuestro trabajo diario usamos el sistema decimal (diez valores posibles), mientras que en señales digitales se usa comúnmente el sistema binario. Base Nombre Valor 2 binario 0, 1 3 ternario 0, 1, 2 4 cuaternario 0,1,2,3 8 octal 0 - 7 10 decimal 0 - 9 12 duodecimal 0 - 11 16 hexadecimal 0 - 9, A, B, C, D, E, F CUESTIONES A CONSIDERAR 1. El sistema binario es el más popular. Es el que mejor logra inmunidad al ruido ya que puede asumir sólo dos valores, 0 o 1. 2. La unidad básica del sistema binario se llama “bit” (de “binary digit”, dígito binario en inglés). 3. El sistema hexadecimal de base 16 (también llamado hexa) es también de uso frecuente en computación; constituye una forma muy conveniente de expresar valores binarios. Escritura El sistema decimal posee diez dígitos (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9), mientras que el sistema binario sólo posee dos valores (0,1). Los números clave en un sistema decimal son unidades, decenas, centenas, etc. Decimal Base 10 101 100 102 1000 103 10,000 104 El mismo principio de escritura se usa para los sistemas decimal y binario.


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Decimal Binario Base 1 1 20 2 1 0 21 3 11 4 100 22 5 101 6 110 7 111 8 1000 23 9 1001 16 10000 24 32 100000 25 64 1000000 26 128 10000000 27 255 11111111 256 100000000 28 Cuestiones a considerar Bits Rango 8 0 a 255 16 0 a 65.535 32 0 a 4.294.967.295 Un mayor número de bits aumentan la precisión, pero entonces se necesita más ancho de banda para almacenar y transmitir la señal. Por esta razón, la mayoría de los sistemas digitales usan 8 bits para representar un dígito decimal, y se lo conoce como un byte. Lectura Leer un número binario es similar a leer uno decimal. Cómo Leer la Tabla Fila 1 = Dígitos Binarios Fila 2 = Valor de la Base Binaria Fila 3 = Fila 1 * Fila 2 = Valor Decimal Suma de Fila 3 = Equivalente Decimal


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Instrucción (Mouse pointer) – Dispare el cañón digital para leer los ejemplos

Valor decimal equivalente 213 o (2 x100 + 1 x 10 + 3 x 1) Proceso Concepto Digital/ Procesos / Introducción La mayoría de las señales originalmente se generan como señales analógicas. Conversor analógico a digital (A/D): convierte señales a formato digital. Conversor digital a analógico (D/A): reconvierte señales a formato analógico Estos conversores son una parte integral de cualquier sistema digital. Señal Analógica ----Muestreo -----Cuantificación ---- Codificación ---- Señal Digital La señal analógica primero es muestreada a una frecuencia predeterminada. En los puntos de muestreo, el valor analógico es leído, lo que se conoce como cuantificación. Estos valores son luego convertidos o codificados en dígitos binarios o bits. Video compuesto El proceso es más complejo para video compuesto, ya que contiene distintos elementos como pulsos de sincronismo horizontal y vertical y una ráfaga de colores a más alta frecuencia. Todos estos elementos también deben atravesar el mismo proceso.


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Concepto Digital / Procesos / Muestreo Una señal analógica cambia continuamente la amplitud de la tensión como función del tiempo. Durante el muestreo, la amplitud es leída a intervalos de tiempo equidistantes. El valor del intervalo de tiempo, o lo que es lo mismo, cuán frecuentemente se la lee, está determinado por la tasa o frecuencia de muestreo. • Alta tasa de muestreo = Mayor precisión = Mayor ancho de banda = Mayor costo de componentes • Baja tasa de muestreo = Baja fidelidad con respecto a la señal analógica Ley de Nyquist = Tasa de muestreo el doble o mayor que la más alta componente de frecuencia de la señal analógica = Representación precisa Video Compuesto Basado en la ley de Nyquist, la mínima tasa de muestreo para blanco y negro y color será como se enuncia a continuación. Sistema Ancho de banda Tasa de Muestreo NTSC 4,2 MHz > 8,4 MHz PAL 5,0 MHz > 10,0 MHz Sistema Frecuencia de portadora Tasa de Muestreo Ancho de banda NTSC 3,58 Mhz >14,4 MHz 58 MHz PAL 4,43 MHz >17,7 MHz 72 Mhz Si la señal de video tiene una ráfaga de colores, el estándar de SMTPE para muestreo es 4 fsc (frecuencia de portadora). Sin compresión, el requerimiento de ancho de banda es muy importante. Botón Técnico A continuación se muestran los estándares de la industria establecidos por el SMPTE para la tasa de muestreo de video compuesto. Designación NTSC 4 fsc PAL 4 fsc Ancho de banda MHz 4,2 5,5 Frecuencia de sub portadora (fsc) MHz 3,58 4,43 Frecuencia de muestreo MHz 14,4 17,7 Duración de línea (micro seg.) 63,5 64 Muestras por línea barrida 915 1132


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Muestras por cuadros 915 x 525 líneas 1132x 625 líneas = 480,375 = 707.500

Muestras por seg. 480375 x 30 707500 x 25 Tasa de bits/seg Mbits/s (palabra de 8 bits) 114,5 141,9 Ancho de banda MHz 58 72 El requerimiento de ancho de banda para NTSC es de 58 MHz, mientras que para PAL es de 72 MHz. Es por esta razón que el ancho de banda para cualquier sistema digital es extremadamente alto. Sin embargo, por medio del uso de técnicas de compresión se puede reducir este ancho de banda a niveles más aceptables. Concepto Digital / Procesos / Cuantificación Cuantificación = Valor en cada punto de muestreo Ancho de muestra: La señal analógica varía entre dos puntos de muestreo. En general se toma un promedio para representar el valor digital correspondiente al ancho de muestra. Tamaño de muestra: Determina el número de bits (8, 16, 32 o más) requeridos para cuantificar el punto de muestreo. Más bits = más precisión = más ancho de banda. La mayoría de los sistemas digitales usan 8 bits. Video Compuesto Usando un sistema de 8 bits, se disponen de 256 niveles distintos para cuantificar el video compuesto. Sin embargo, un rango de entre 4 y 200 niveles es lo que comúnmente se usa. El resto es usado para asignar valores a audio, datos, señales de control y para identificar el inicio y final de pulsos de sincronismo. Concepto Digital / Procesos / Codificación Codificación = Asignación de un valor en bits a cada punto de muestreo. La codificación también incluye: • Bits que indican a otros equipos cómo interpretar los datos. • Información sobre el final de un pulso de sincronismo y el inicio de un cuadro. • Bits de protección de error, para reducir errores de transmisión y de almacenamiento.


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Nota - * El nivel de corrimiento u “offset” se usa con números negativos. Nótese que el nivel -6 tiene un valor de corrimiento de 0, el nivel -5 de 1, y así sucesivamente. ¿Qué es la protección de errores ? La protección de errores es el proceso de agregado de bits adicionales durante el proceso de codificación. En el extremo receptor, si se detecta que este bit ha cambiado su valor, entonces el sistema puede concluir que se ha producido un error. Puede pedir retransmisión de dicho byte, puede disimularlo, o puede intentar reconstruirlo basado en los valores de bits adyacentes. Hay diferentes técnicas, que ayudan a mejorar la precisión de la señal digital. La corrección de errores no es posible con una señal analógica. El flujo digital de bits del conversor A/D debe transportar no sólo la información de la señal analógica sino también video digital para sincronizarlo con el conversor D/A a la salida del sistema. Para transmisiones seriales, se utiliza el sistema TRS-ID. El mismo consta de un patrón de 4 palabras. Las primeras tres palabras del TRS definen el bit menos significativo y el bit más significativo (LSB y MSB, respectivamente, por sus siglas en inglés) del flujo de bits. La cuarta palabra, o ID, contiene bits que identifican campos pares e impares, el comienzo y fin de tiempo de línea activa y la ubicación de los pulsos de sincronismo. En algunos casos, la ID tiene bits que son usados para chequeo de paridad y corrección de errores. Conversor D/A = Conversor digital a analógico El conversor D/A convierte valores numéricos a la forma de onda continua que éstos representan. El conversor transforma cada byte de la señal digital a un valor de tensión proporcional. El remuestreador conecta entre sí estos puntos discretos de tensión y el filtro elimina cualquier frecuencia indeseada para crear la señal analógica. DSP DSP = Procesamiento Digital de Señales (“Digital Signal Processing”) Un chip DSP ayuda a manipular la señal digital previamente generada por el conversor A/D.


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Principio El chip DSP es como una mini-computadora, con su propia RAM y CPU. En él se puede instalar el software de aplicación adecuado. Cuando se activa, manipulará la señal digital según las instrucciones dadas en el software. El principal beneficio de esto es que el mismo DSP puede ser usado para llevar a cabo varias tareas según se requiera. Edición de Imágenes • No es posible manipular imágenes de video comprimido utilizando un chip DSP. Si la señal ha sido comprimida, deberá ser descomprimida antes de poder ser procesada. Cada uno de estos pasos reduce la calidad de la imagen. Debido a esto, lo mejor es manipular la señal con DSP antes de la etapa de compresión de imágenes. • Las imágenes de video constituyen archivos enormes y requieren chips DSP sumamente rápidos. Por ejemplo, la tasa de datos de una imagen de video de 640 x 480 píxeles a 30 cuadros por segundo será de 9.216.000 (9,2 millones) píxeles por seg. Un procesador DSP de 100 MHz puede manipular cada píxel 10,8 veces por seg. Esto es en realidad bastante lento. Para modificar el tamaño o ampliar un píxel se requieren miles de pasos de procesos por píxel. Por lo tanto un chip DSP es adecuado sólo para tareas simples, o para manipular sólo pequeñas porciones de una imagen. • Para mejorar las velocidades de procesamiento de video, es posible crear circuitos integrados específicos para esa aplicación, usando formatos complejos o paralelos. Estos pueden ser caros, y en general no son viables de introducir en aplicaciones de CCTV. Aplicaciones De Chips DSP Algunas aplicaciones de chips DSP en cámaras de video • Mejora de luz de fondo • Paneo digital • Zoom digital • Detección de movimiento de video • Activado / desactivado de AGC


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Un lente tiene problemas para operar eficazmente en una escena con áreas de mucho contraste. Un chip DSP ayuda a sobreponerse a este problema. El proceso se denomina compensación de luz de fondo. Apertura Del Iris Si la apertura del iris es grande, las partes oscuras de la imagen se verán bien, pero las partes claras se verán “lavadas” debido a la saturación. Iris – Definición 60. Iris – Este es un diafragma el cual esta integrado en un lente que puede ser ajustado manualmente o automáticamente para variar la cantidad de luz que pasa atraves del lente y cae sobre el chip CCD. Apertura del Iris pequeña Si la apertura del iris es pequeña, las partes claras de la imagen se verán bien, pero las partes más oscuras se verán excesivamente oscuras. El chip DSP analiza la imagen, realza las partes más oscuras de la imagen y suprime las partes de más brillo, con el fin de mejorar la calidad de la imagen. Algunas cámaras han mejorado el rango dinámico mejorando la construcción del chip CCD. Digital Zoom Para mejorar la performance de un lente zoom, muchas cámaras incorporan un zoom digital. Principio El zoom digital es una función de la cámara, no del lente. Un zoom digital amplía las partes designadas de la imagen aplicando un factor predeterminado. Tradicionalmente, los zooms digitales simplemente agrandaban la imagen, y el resultado era una imagen “pixelada”, con resolución pobre. Actualmente, chips DSP mucho más rápidos mejoran la calidad de la imagen procesando la misma cientos de veces, suavizando y promediando contornos ásperos hasta lograr una imagen razonable. Si los chips digitales logran aún mayores velocidades de procesamiento, es muy posible que en un futuro no haya necesidad de usar lentes zoom. El chip DSP de la cámara haría toda la magnificación digitalmente.


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Zoom ratio La relación típica de un zoom digital es de 10 a 25 veces. La combinación de esto con un lente zoom puede mejorar la relación de magnificación. Relación del lente zoom = 22 veces Relación del zoom digital = 10 veces Relación de zoom combinada = 220 veces Producir una lente zoom con una relación de magnificación de 220 veces sería extremadamente costoso, y el lente en cuestión sería muy pesado. Ancho de Banda La definición de ancho de banda es diferente para sistemas analógicos y sistemas digitales. Ancho de banda de sistemas analógicos = Transmisión del rango de frecuencias Ejemplo: Una cámara con una resolución de 570 líneas posee un ancho de banda de aproximadamente 7,2 MHz. Esto significa que puede manejar un rango de frecuencias de hasta 7,2 MHz. Rango de Frecuencia 42. Rango de Frecuencia– es el número de la diferente frecuencias que son incluida en la señal análoga. Usualmente se especifica en ciclos por segundo (Hertz). El siguiente es el ancho de banda de algunos dispositivos muy usados: Teléfono 3 KHz, Equipo de música estéreo de alta fidelidad 15 KHz. Ancho de banda de sistemas digitales Ancho de banda de sistemas digitales = Tasa de datos que puede manejar. Generalmente se mide en bits por segundo Bps = Bits por seg. Kbps = Kilo bits por seg. Mbps = Mega bits por seg. Gbps = Giga bits por seg.


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El ancho de banda es similar a la velocidad de un líquido a través de caños de diferentes tamaños. Un caño de mayor tamaño permite más flujo de líquido. Ancho de Banda / Comparación Diferentes sistemas de transmisión = Diferentes velocidades de datos = Diferentes anchos de banda Medio Ancho de banda Coaxial 10 Mbps Par Trenzado Sin Blindaje (UTP) 4 a 100 Mbps Par Trenzado Blindado 150 Mbps Fibra Óptica 100 a 2000 Mbps Sistemas Infrarrojos 4 Mbps RF 2 Mbps Microondas 10 Mbps Satélite 2 a 10 Mbps Ancho de Banda / Tamaño El ancho de banda de una señal digital no comprimida es muy grande. El siguiente es el proceso de cálculo del ancho de banda de una señal de video con una resolución de 640 x 480 píxeles: En la mayoría de los sistemas de video digital, el tamaño de la imagen se reduce porque no se muestrean todos los píxeles de color (UV). No comprimido Tamaño de cuadro 640 x 480 = 307.200 píxeles Colores 3 (YUV) Total 921.600 (922KB) elementos Bits por elemento 8 Bits por cuadro 7.372.800 bits ó 7,2 Mb Nro. de cuadros por seg. NTSC-30, PAL-25 Bits por seg (Ancho de banda) NTSC-216 megabits/seg PAL-185 megabits/seg (Mbps) El ancho de banda de una señal digital no comprimida es muy grande. No hay medio de transmisión que lo pueda manejar. Para reducir el ancho de banda se requiere compresión de video. NTSC 216 Mbps y PAL 185 Mbps


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Ancho de Banda / Comprimida

No Comprimido Comprimido Tamaño de cuadro 307.200 píxeles Color 3 (YUV) Total 921.600 (922Kb) elementos 20 Kb Bits por elemento 8 8 Bits por cuadro 7.372.800 bits o 7,2 Mb 160 Kb Nro. de cuadros por seg. NTSC-30, PAL-25 Bits por seg. NTSC-216 Mbps & PAL-185 Mbps NTSC-4,8

MbpsPAL-4Mbps

Aún después de la compresión, el ancho de banda es todavía bastante grande. Mucha Investigación y Desarrollo está siendo dedicada a la reducción del ancho de banda. Resolución La resolución es la definición de la claridad de la imagen. Medida: Digital: La resolución se mide en número de píxeles. Analógica: La resolución se mide en número de líneas. Todo píxel de una imagen está constituido de tres sub píxeles o elementos (YUV). Brillo (Y): Este píxel contiene el brillo o porción de blanco y negro de la imagen. Color 1 (U) y Color 2 (V) : Estos píxeles contienen la parte de color de la imagen. Para reducir el ancho de banda, no todos los píxeles de color son muestreados; la mejor parte de esto es que el ojo humano no lo nota. Tasas de muestreo típicas 4:4:4 – Se muestrean todos los píxeles 4:2:2 – Todos los píxeles de brillo (Y), pero ½ de los píxeles de color (UV) 4:1:1 – Todos los píxeles de brillo (Y), pero ¼ de los píxeles de color (UV) Tema relacionado: Grabadora Digital / Compresión / Tipos / Perceptivo Redes Digitales / Introducción Inicialmente las redes se diseñaron para compartir información entre sus usuarios. Desde entonces el concepto ha crecido, desde redes LAN, a redes WAN y ahora Internet, la mayor red de computadoras y dispositivos.


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Con el ancho de banda en crecimiento, las redes pueden manejar actualmente un amplio espectro de elementos multimedia como texto, audio y video. Adicionalmente, las tecnologías de redes telefónicas y de computadoras se están fusionando y convirtiendo en una sola. Esta sección le dará un buen panorama de Redes Digitales. Estándar de Redes El Instituto de Ingeniero Eléctricos y Electrónicos tiene diferentes estándar de redes. IEEE ha establecido estándares para redes LAN y MAN. Los principales son: IEEE 802.1 – Estándar para gestión e internetworking de redes LAN y MAN. IEEE 802.3 – Estándar para topología de “bus” lógico usando un método de acceso a la red CSMA/CD IEEE 802.4 – Estándar para topología de “bus” lógico usando un método de acceso por “token” IEEE 802.7 – Estándar para tecnología de cableado de banda ancha IEEE 802.8 – Estándar para el uso de fibra óptica en redes IEEE 802.9 – Estándar para la integración de voz y datos en el mismo cable IEEE 802.10 – Estándar para seguridad de redes IEEE 802.11 – Estándar para la implementación de tecnologías inalámbricas como LAN Inalámbrica IEEE 802.12 – Estándar para la combinación de Ethernet con ATM Principios Todos los dispositivos de una red son interconectados por un medio de transmisión, y los datos son transmitidos en paquetes. Para proteger estos paquetes de EMI previo a la transmisión, se requieren cuidados adicionales. Algunos de los pasos son: Codificación---Codificación de errores----Paquetización----Modulación Codificación La codificación digital realizada por el conversor A/D no es suficiente debido a EMI y otros ruidos de transmisión. O los paquetes son re-codificados, o más bits de protección de errores deben ser agregados antes de la transmisión.


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Error de Codificación La habilidad de detectar y corregir errores es una de las mayores ventajas de los sistemas digitales. Bits de protección de error se agregan antes de la transmisión. Estos bits de error son comparados a la salida. Si se detectan errores, pueden ser rectificados, o esa parte de la señal es retransmitida. Hay muchos métodos de protección de error distintos. Paquetes Es posible dividir el flujo digital de datos en paquetes. Cada paquete tiene un encabezado y una cantidad determinada de datos. El encabezado generalmente contiene la dirección del host y la dirección de destino, además de información adicional sobre el paquete. Modulación Para cumplir con los requerimientos específicos del medio de transmisión, puede ser necesario modular el flujo de datos para ese medio. Por ejemplo, los requerimientos de modulación para microondas serían distintos de los requerimientos para fibra óptica. El modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, por su sigla en inglés) es usado para especificar cómo distintos dispositivos en una red se comunican entre ellos. El modelo OSI posee siete capas que describen las tareas que deben desempeñarse para transferir información en una red. Cuando se transfieren datos, deben pasar por cada capa del modelo OSI. Cada capa agrega información nueva a los datos. En el destino, los datos deben pasar por cada capa del modelo OSI. La información adicional es removida en cada capa. Capa Física: En general la capa física trata con componentes de la red tangibles. Esta capa define cómo un medio de transmisión como puede ser un cable se conecta a un dispositivo como puede ser una computadora. También especifica cómo transferir información eléctrica sobre el medio de transmisión. Dispositivos de capa física:

- Placa de Interfaz de Red (NIC, por su sigla en inglés) - Repetidores


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- Hubs Capa de Enlace de Datos La responsabilidad principal de la capa de enlace de datos es crear, transmitir y recibir paquetes. El flujo de datos proveniente de las capas superiores se convierte en paquetes pequeños. Cada paquete tiene la dirección de origen y de destino. Dispositivos de capa de enlace de datos: - Bridge - Switch Capa de Red La capa de red identifica computadoras en la red y se asegura que los datos lleguen al destino correcto. El direccionamiento TCP/IP es parte de la capa de red. Dispositivos de capa de red: - Ruteadores Capa de Transporte La capa de transporte corrige errores de transmisión y asegura que la información se entregue confiablemente. Capa de Sesión La capa de sesión determina cómo se comunican dos dispositivos, y cómo será el establecimiento y el monitoreo de las conexiones entre los dispositivos. Capa de Presentación La capa de presentación da formato a la información de manera tal que las aplicaciones de software puedan leerla. Por ejemplo, convierte bits a texto legible. Capa de Aplicación: La capa de aplicación es responsable de intercambiar información entre programas ejecutándose en una computadora.


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Red de Bus Una red “bus” consiste en una longitud de cable continuo que conecta a dos o más dispositivos. Principio: Sólo una computadora puede transmitir información a la vez. La información viaja por el cable a todos los dispositivos, pero sólo el dispositivo con la dirección correcta lee la información. En el extremo de todo cable debe haber un terminador, el cual absorbe la señal y evita que rebote causando interferencias. Cuestiones a considerar - Es de bajo costo dado que usa un único cable para conectar a todos los dispositivos. El armado es simple y se usa frecuentemente para conectar unas pocas computadoras en un área pequeña. - La expansión y las reparaciones pueden ser dificultosas. Cualquier falla, o el agregado de un nuevo dispositivo, significarán “parar” la red. Redes Estrella En una estructura estrella cada dispositivo se conecta a un punto central Principio Todos los dispositivos se conectan a un conector central de la red llamado hub. Toda la información entre los dispositivos pasa a través de este hub. Para obtener mejores resultados, la longitud de cable entre el dispositivo y el hub debe ser menor a 300 pies (100 metros). Generalmente un hub conecta a 4, 8 o 16 computadoras. Cuestiones a considerar:

- Siempre y cuando haya un puerto libre en el hub, será posible agregar un nuevo dispositivo a la red. Esta instalación no afectará el resto de los dispositivos de la red. - La falla de un dispositivo no afecta el funcionamiento de la red en estrella. El hub generalmente aísla a este dispositivo del resto de la red.


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- Es más cara que otras estructuras. Además del costo del hub, se necesita un cable separado para cada dispositivo que se conecte al hub. Redes Ring (Anillo) Como su nombre lo indica, todos los dispositivos se conectan en un anillo, sin principio ni fin. Principio Los datos en una red anillo viajan sólo en una dirección. Los datos pasan de un dispositivo a otro hasta que los recibe el dispositivo con la dirección correcta. Se usa generalmente para conectar computadoras que están ubicadas cerca unas de otras. Cuestiones a considerar - El costo es relativamente bajo ya que no hay hub y los dispositivos se conectan por medio de un único cable. - La expansión y las reparaciones pueden ser dificultosas. Cualquier falla, o el agregado de un nuevo dispositivo, significarán “parar” la red. Redes Hibridas La estructura de red híbrida es en general una mezcla de bus, estrella y anillo para formar una gran estructura de red. Cuestiones a considerar

- Las estructuras híbridas se usan en grandes organizaciones que conectan distintos departamentos y grupos de trabajo. - La administración y la gestión de redes híbridas son más complejas. Generalmente requiere un centro de soporte especializado. - Las redes híbridas son más costosas. Dependiendo de su complejidad pueden también requerir un sistema de “back up” o respaldo.


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Diferente Estructura de Redes LAN = Red de Área Local (del inglés, “Local Area Network”) Una LAN conecta computadoras que están cercanas entre sí, como por ejemplo en el mismo edificio. Generalmente una LAN conecta no más de 100 dispositivos, los cuales están separados entre sí no más de 1000 pies (330 metros). Una red LAN usa formatos de “bus”, de estrella o híbridos para interconectar dispositivos. Esquema de Redes Centralizada: Los recursos clave de la red, como servidores de archivos, bases de datos, impresoras, etc. Están centralizados. La administración de tal red es más simple, incluido el realizar “backups” de los datos centralizados. Esquema de Redes Distribuida: Los recursos se hallan distribuidos a través de la red. Es más barato dado que no se requieren servidores poderosos centralizados. Además, la falla de un componente no afecta a toda la red. MAN MAN = Red de Área Metropolitana (en inglés, “Metropolitan Area Network”) Una red MAN conecta distintas redes de área local que están en una misma ciudad, campus o pueblo. WAN WAN = Red de Área Amplia (en inglés, “Wide Area Network”)Una red WAN es una colección de redes de área local que están interconectadas. La WAN de una compañía también se llama Red Corporativa. Interconexión La interconexión entre las distintas LANs y MANs se llama “backbone”. - Algunas organizaciones muy grandes pueden ser dueñas de su propio backbone


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- La mayoría de las organizaciones alquilan este backbone a proveedores comerciales especializados, sea de forma exclusiva o de forma compartida Anchos de banda de interconexión – ISDN: 128 Kbps T1: 1,544 Mbps FT1: T1 fraccional (parte de los 1,544 Mbps) T3: 44,73 Mbps Circuit-Switched Conmutación de Circuitos = Red de telefonía básica Este servicio provee un tono de discado. El equipo disca una conexión, transfiere los datos y cuelga luego de completar la transacción. Durante esta transferencia, ambos puntos están conectados y la línea permanece “tomada” para cualquier otra transacción. En conmutación de circuitos, sólo un host puede comunicarse con un destino determinado en un momento dado. Packet Switched: Redes de Conmutación de Paquetes = Red No Orientada a Conexión Distinto que en una Red de Conmutación de Circuitos, no hay conexión directa entre el host y el destino. La información se envía por varias LANs usando conmutación de paquetes sobre el mismo backbone de la red. - Modo de Transferencia Asincrónica (ATM, del inglés “Asynchronous Transfer Mode”): Transferencia de información usando paquetes a velocidades entre 1,544 Mbps y 1,2 Gbps. Esto es ciertamente rápido. Más detalles de esta tecnología se dan en otra parte de este curso. - Internet: Internet es una red no orientada a conexión, en la cual se transmiten datos usando conmutación de paquetes.


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Internet Internet es una colección de redes corporativas y computadoras / dispositivos individuales conectados a través de Proveedores de Servicio de Internet (ISP, del inglés “Internet Service Provider”). A Internet también se la conoce como la Red, la Autopista de la Información o el Ciberespacio. Componentes de Internet World Wide Web Correo de internet Noticias de internet (internet news) Internets relay chat (irc) Transferencia de archivos de internet (internet file transfer) Cada componente usa un protocolo de comunicación diferente, con su propio servidor. World Wide Web 1. World Wide Web: Colección de documentos almacenados en computadoras / servidores alrededor del mundo. Un navegador de web es un programa de software que permite ver y explorar las diferentes páginas y sitios web. 2. Correo de Internet: El conectar una red a Internet permite a los usuarios intercambiar correo electrónico con gente alrededor del mundo. Cada red que usa correo de Internet tiene un servidor de correo, responsable del envío y recepción del correo electrónico. Mail Server Mail Server – Es un servidor que recibe y envía los correos. Este usa Simple Mail Transfer Protocol (SMTP). 3. Internet News: Internet news permite a la gente publicar y leer mensajes como en foros de discusión. 4. Internet Relay Chat (IRC): IRC es parte de Internet y permite a los usuarios comunicarse inmediatamente con gente alrededor del mundo tipeando mensajes en ambos sentidos. IRC usa servidores especiales y cada grupo de conversación o “chat” se denomina canal.


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5. transferencia de Archivos de Internet: El Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP, por “File Transfer Protocol”) permite a los usuarios transferir archivos a y desde varias computadoras en Internet. Dispositivos Para armar una red se usa una gran variedad de dispositivos de hardware. Esta sección le dará un panorama de los dispositivos mostrados más abajo. Network Interface Card (NIC): NIC = Placa de Interfaz de Red (“Network Interface Card”) Todo dispositivo que se conecta a la red debe tener una NIC. Conecta físicamente el dispositivo al medio de transmisión. Generalmente es un transceptor, enviando y recibiendo datos de la red. La mayoría de las NICs tienen tanto conectores BNC como RJ-45. Dirección NIC (también llamada MAC) Cada NIC tiene su propia dirección de hardware exclusiva y única. Una dirección típica es un número de 12 dígitos hexadecimales como 07:59:AF:2C:F2:95. Esta dirección controla el flujo de información entre el dispositivo y la red. Hay dos formas de asignar esta dirección - Cada NIC posee una dirección incorporada, dada por el fabricante en la fábrica misma. Esto es lo más común, dado que no se requiere administración. - Si se lo requiere, el administrador de red puede proveer una dirección localmente. Cualquier organización puede presentar una solicitud a la IEEE y recibir una dirección de 24 bits única. El administrador de red luego provee la segunda mitad de 24 unidades a cada dispositivo de la red. Nota: La dirección NIC y la dirección IP son diferentes. El administrador de red provee las direcciones IP, mientras que las direcciones NIC vienen ya incorporadas en las placas. Software de Redes: Para que funcione la red se requieren programas de software. El Sistema Operativo de Red (NOS, “Network Operating System”) organiza y administra todas las actividades en la red.


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Otros tipos de software de red son:

- Software de aplicación - Software de servidor - Software de gestión Servidores Un servidor es una computadora poderosa con gran cantidad de RAM y capacidad de disco que lleva a cabo tareas específicas en una red. Algunos ejemplos son: - Servidor de archivos almacenando archivos - Servidor de base de datos almacenando registros de la compañía - Servidor de aplicación almacenando todo el software de aplicación - Servidor de video almacenando imágenes de video - Servidor de audio almacenando archivos de sonido Un hub es un dispositivo clave y se encuentra en la mayoría de las redes modernas. - Es una ubicación central en donde los dispositivos se conectan al hub a través de un conector RJ-45 denominado puerto. - Los hubs habitualmente tienen 4, 8 o 16 puertos. Interconectando los hubs en serie permite expandir la capacidad. Proceso: Los datos que llegan al hub se transmiten a todos los dispositivos conectados al mismo. Cada dispositivo lee la dirección de la trama y la compara con su propia dirección. Si la dirección es la misma lee el contenido, caso contrario ignora la trama. Desventaja: Sólo un dispositivo se puede comunicar en un dado momento. Esto frena la transferencia de datos, lo que resulta en menores anchos de banda. Tipos: Hub Pasivo: Siendo un hub pasivo, la distancia máxima recomendada del dispositivo al hub es de 600 pies o 185 metros.


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Hub Activo: Este hub también es llamado repetidor, en el cual los datos entrantes se regeneran permitiendo tener dispositivos a distancias del hub mayores. Switch: A un switch también se lo llama hub conmutador. Tradicional Hub En un hub tradicional sólo un dispositivo puede transmitir datos en un momento determinado. Deficiencia – Si la red tiene 100 dispositivos, el paquete se envía a todos ellos. En cualquier momento determinado, sólo un paquete está siendo transmitido. Esto hace que el proceso sea lento. Switch: Un switch guarda en memoria un registro de las direcciones de todos los dispositivos que se conectan a él. Cuando recibe una trama de datos, verifica las direcciones y redirige la trama al dispositivo que corresponda. Beneficio – Un switch permite la transferencia de paquetes simultánea entre dispositivos, aumentando la velocidad y el ancho de banda. Ventajas: Cada dispositivo conectado al hub puede transmitir datos independientemente de los otros dispositivos. Esto aumenta el ancho de banda del hub por un factor que es igual al número de dispositivos conectados al hub. Tipos de Switch Switch Capa 2 – Un hub conmutador que opera en la capa de enlace de datos y arma una tabla de las direcciones MAC de todos los dispositivos conectados. Switch Capa 3 – Este switch funciona en la capa de red, cumpliendo todas las funciones de un switch de capa 2 y además realizando funciones de ruteo básico entre LANs virtuales.


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Doble Vía Una red siempre tiene una línea de comunicaciones bidireccional entre el host y el dispositivo destino.

- El dispositivo host envía los datos - El dispositivo destino confirma la recepción Un único cable hace más lento el funcionamiento de la red. El uso de cables separados para envío y recepción duplica la velocidad y el ancho de banda. El cable Categoría 5 usa 4 cables para enviar y 4 cables para recibir. Los Bridges: Un “Bridge” o puente permite que una cantidad de sub-redes individuales trabajen conjuntamente como una gran red. Proceso Las distintas redes se conectan a distintos puertos del bridge. Para cada puerto, el bridge mantiene registro de todos los dispositivos en esa red. Cuando recibe un paquete de una red, verifica la dirección del dispositivo de destino. Si el dispositivo de destino se encuentra en el mismo puerto que el host, lo bloqueará y no lo enviará a las otras redes conectadas a él. Si el dispositivo de destino NO se encuentra en el mismo puerto que el host, el paquete cruzará el bridge y será transmitido a la red que corresponda. Beneficios: - Partir una red sobrecargada en unidades menores y más eficientes - Crear redes individuales con requerimientos de información similares Routers: Un ruteador o “router” conecta la LAN o WAN al mundo exterior. Ejemplos: - La red de una compañía conectándose a Internet - Un Proveedor de Servicio de Internet (ISP) conectándose a Internet - Conectar varias LANs para constituir una WAN


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Direccionamiento Para entender un ruteador es importante conocer la metodología de direccionamiento. Dirección postal = Dirección de calle + Código Postal Dirección IP = dirección del dispositivo + dirección de red La dirección del dispositivo es como la dirección de la calle, mientras que la dirección de red es como el código postal. Tema Relacionado: Internet / Direccionamiento Proceso: El ruteador es el punto de inicio de la red. Tabla de Routing – Todos los ruteadores del mundo se hallan interconectados. Cuando se agrega una nueva red, la dirección se transmite a todos los ruteadores. Cada ruteador incluye información en la tabla de ruteo. Lee la dirección destino de todo paquete entrante y luego verifica la tabla de ruteo y localiza el siguiente ruteador más cercano. Luego modifica el paquete saliente y lo envía al siguiente ruteador. El proceso continúa hasta alcanzar el destino final. Gateway: Toda la información que entra y sale de la red pasa por el gateway. Por lo tanto es posible crear un “firewall” o cortafuegos en el gateway y así controlar la información que pasa. Se pueden agregar filtros sofisticados para remover información o usuarios no deseados. En muchos casos el gateway es parte del ruteador. Este dispositivo es en general el primero de la red y típicamente tiene la dirección IP xxx.xxx.xxx.1. Cableado Como en CCTV, una red usa una gran variedad de métodos para transmitir información entre dispositivos. Anchos de banda, distancia, interferencias y costo son los factores claves al elegir.


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Cable Co-axial: El cable coaxial que se utiliza en las redes es similar al de CCTV, excepto que su impedancia es de 50 ohms y no de 75 ohms como el usado en CCTV. Construcción El cable coaxial tiene un núcleo central de cobre que transmite la señal. Este núcleo está rodeado de un dieléctrico plástico que determina la impedancia del cable. Estas dos capas a su vez están rodeadas de una malla de cobre para proteger el cable de interferencia electromagnética (EMI) externa. A pesar de esto, el coaxial igual es susceptible a tal interferencia. La mejor solución es evitar correr el cable por áreas de mucha interferencia. Característica La impedancia del cable es de 50 ohms. Los cables más comunes son RG-58, RG-62 y RG-11. Ancho de Banda El ancho de banda o velocidad típica es 10 Mbps. Cable coaxial más grueso puede transmitir mucho más rápido. Fibra Óptica Principio Los datos son multiplexados con un haz de luz y enviados por una fibra de vidrio. Este método provee gran ancho de banda y la señal puede viajar grandes distancias sin degradarse. Ventajas - Dado que el medio de transmisión es luz, tiene completa inmunidad a la interferencia electromagnética, como ser chispas, interferencia de líneas eléctricas y frecuencias de transmisión. - Puede transportar datos a grandes distancias. - Es rápido y tiene un ancho de banda de entre 100 Mbps y 2 Gbps, dependiendo del tipo de fibra utilizado.


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Desventajas - Es más caro - La instalación de los conectores es compleja y requiere equipamiento especializado. - El cable está hecho de vidrio. Se requiere mucho cuidado al manipularlo durante la instalación. Cable Twisted Pair: UTP = “Unshielded Twisted Pair” o Par Trenzado Sin Blindaje Construcción: El cable UTP está hecho con un par de alambres de cobre que están trenzados entre sí. Generalmente hay 2, 4, 6 u 8 alambres, dentro de una cobertura plástica. El beneficio de un cable de par trenzado es que provee mejor protección contra ruido e interferencia. Los conectores usados son RJ-45. Consejo: A mayor trenzado, mejor la protección contra EMI. Bandwidth (Ancho de Banda) Hay distintas categorías de cable UTP, y cada una puede transmitir una cantidad diferente de información: Velocidad Aplicación Categoría 1 & 2 4 Mbps Comunicaciones telefónicas Categoría 3 16 Mbps Ethernet de baja velocidad 10 Mbps Categoría 4 20 Mbps Cable calificado para datos Categoría 5 100 Mbps Fast Ethernets 100 Mbps Categoría 5e 150 Mbps Fast Ethernets 100 / 1000 Mbps Categoría 6 (propuesta) 250 Mbps Fast Ethernets 1000 Mbps Categoría 7 (propuesta) 600 Mbps Fast Ethernets 1000/ 10000 Mbps Para mejorar velocidad y ancho de banda, las especificaciones de los cables y su estructura son mejoradas. Un cable Categoría 3 usa dos pares de par trenzado, uno para transmitir y otro para recibir. Los cables Categoría 5 usan 4 cables UTP para transmitir y recibir datos.


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Cable Shielded Twisted Pair Cable: STP = “Shielded Twisted Pair” o Par Trenzado con Blindaje Construcción STP es similar al cable de par trenzado sin blindaje, excepto que el par trenzado se encuentra recubierto por una malla metálica. Esto provee mejor protección contra la interferencia externa. Cuestiones a considerar - Ancho de banda: STP es capaz de transmitir datos a la muy alta velocidad de 150 Mbps. - El STP puede ser bastante grueso, por lo que puede ser dificultoso de instalar y doblar. - Es más caro que el cable de par trenzado sin blindaje. Wireless Los métodos inalámbricos pueden ayudar a conectar distintos dispositivos sin necesidad de cableado. Esto puede proveer un importante beneficio. Sistema de Radio Los sistemas de radio utilizan frecuencias de radio para transportar datos entre dispositivos. Se necesita instalar un transmisor y un receptor en cada extremo de la red. Pueden usarse para conectar distintos edificios o para agregar en la red una instalación temporaria portable. El ancho de banda está limitado a 2 Mbps. Además, puede que se requiera aprobación de autoridades locales. Microwave (Microonda) Las microondas son perfectas para conectar redes que están muy separadas, donde un sistema de cableado no está disponible. Se necesita línea de visión directa entre receptor y transmisor, lo cual puede limitar la distancia a menos que se agreguen repetidores. La lluvia y el smog pueden afectar a las microondas. El ancho de banda generalmente está alrededor de los 10 Mbps.


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Sistema Infrarrojo: Los sistemas infrarrojos usan luz infrarroja para transmitir datos entre dispositivos en la red. También se requiere línea de visión directa y la distancia depende de la potencia del haz. Sistemas de alta potencia pueden ser caros. El ancho de banda está limitado a 4 Mbps. Sistema Satélite Estos se usan habitualmente para conectar redes que se encuentran separadas por grandes distancias. Son caros y requieren aprobación de autoridades locales. Se debe negociar un acuerdo con el dueño del sistema satelital. La interferencia atmosférica puede constituir un problema. El ancho de banda puede ser importante, pero generalmente una compañía sólo alquila una pequeña porción del mismo. Wireless LAN – La tecnología inalámbrica permite conectar a la LAN dispositivos remotos. A medida que aumente el ancho de banda, nuevas aplicaciones irán evolucionando. A continuación se mencionan algunos de los nuevos estándares que están siendo considerados. 802.11a – Esperada para 2002, será popular para interconectar dispositivos en el hogar. Tendrá un ancho de banda de 54 Mbps y usa la banda de radio de 5 GHz, que no está muy congestionada. 802.11b – El actual líder del mercado opera en la banda de 2.4 GHz y tiene un ancho de banda de 11 Mbps. 802.11g – Una extensión de 802.11b, tendrá un ancho de banda de 20 a 54 Mbps y se lo espera para el final de 2002. A pesar de no estar aprobado por el FCC, se espera que sea el próximo estándar. Ventajas -

1. Agrega movilidad ya que los dispositivos pueden moverse y aún así estar conectados a la red.

2. No se requiere cableado. 3. Es más barato para instalar y mantener.


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Desventajas – 1. La interferencia es un problema. Interferencia entre dispositivos en la misma red

y también con otros dispositivos externos operando en la misma banda de frecuencia.

2. La seguridad es pobre, ya que cualquiera puede interceptar los datos. Algunas

de las soluciones a esto que se están considerando son la encripción y el uso de haces de foco muy preciso.

Bluetooth – Bluetooth es un estándar en evolución para comunicaciones inalámbricas basadas en la proximidad. La comunicación está limitada a distancias muy cortas. Para poder comunicarse cada dispositivo debe tener el transceptor Bluetooth. Ejemplo – Una cámara con tecnología Bluetooth puede comunicarse con una PC local sin necesidad de usar cables. Este video puede luego ser transmitido al destino vía Internet. Protocolo Ethernet Ethernet es un protocolo muy popular para la transmisión de información en una red. Definición Protocolo – Es un conjunto de reglas predefinida que dicta como la computadora o dispositivo se comunican e intercambian datos sobre las redes. Procedimiento – 1. Preparación 2. Transmisión 3. Lectura 4. Ancho de banda Paso 1: Preparación Ethernet es un método muy popular para la transmisión de información en una red. Cada computadora o dispositivo conectado a la red debe tener su Placa de Interfaz de Red (NIC, por


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“Network Interface Card”) o adaptador de LAN. La placa NIC convierte los datos en tramas o paquetes que varían entre 64 y 1500 bytes. La NIC almacena estos paquetes en una memoria elástica (“buffer”) y espera una oportunidad para transmitir estos paquetes utilizando el protocolo Ethernet. Paso 2: Transmisión: Ethernet utiliza la metodología de Acceso Múltiple por Censado de Portadora con Detección de Colisiones (CSMA/CD, por su sigla en inglés) para el envío de paquetes. Cada dispositivo espera una pausa, interrupción o silencio en la red, y entonces intenta enviar una trama. Si dos dispositivos intentan enviar un paquete al mismo tiempo entonces se produce una colisión, para luego cada dispositivo reintentarlo pasado un tiempo predeterminado. No hay reglas o controlador central; cada dispositivo en la red tiene idéntica chance de transmitir su paquete. La probabilidad de colisiones aumenta si más dispositivos comparten el mismo cable o si el volumen de tráfico es alto. Si los datos en la red son = 50% del ancho de banda de la red entonces las colisiones comienzan a causar congestión en la red. Si los datos en la red son = 50% del ancho de banda de la red entonces la red puede “pararse” estrepitosamente. Este aspecto debe ser tenido en cuenta al agregar dispositivos de video de gran ancho de banda a una red. Paso 3: Lectura – Lectura de paquetes: Cada dispositivo en la red lee los 6 bytes de la dirección destino y la compara con su propia dirección. Si coinciden, el dispositivo lee el contenido. Si no coinciden, el dispositivo ignora el paquete. Ethernet/Bandwidth Paso 4 : Bandwidth


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Ethernet fue diseñado originalmente para manejar sólo datos. Hoy día necesita manejar tráfico de gran ancho de banda como audio y video. La velocidad de Ethernet está siendo mejorada. Tipos de Ethernet Tipo Velocidad 10Base T o FX: 10 Mbps 100Base TX o FX: 100 Mbps 1000 Base TX, T4 o FX 1000 Mbps o 1 Gbps (nuevo) 10000 Base (propuesta) 10 Gbps Notas: T: usa cable UTP Categoría 3 T4: usa 4 pares de UTP Categoría 3 TX: Usa UTP Categoría 5/5e FX: Usa Fibra Óptica Actualización de Alta Velocidad: Independientemente de la velocidad, se usa la misma metodología (CSMA/CD). Esto significa que se puede usar la misma infraestructura para mejorar la velocidad. Algunas de las distintas técnicas utilizadas son: - Disminuir la pausa entre paquetes de 9,6 microsegundos a 0,96 microsegundos. Así más paquetes se pueden enviar en el mismo período de tiempo. - Actualizar el equipamiento a dispositivos inteligentes que procesen los paquetes más rápido. - Mejorar las especificaciones del cable y enviar paquetes en paralelo por diferentes cables. - Reducir la longitud de cable entre el dispositivo y el hub. - Reducir el número de dispositivos conectados al mismo cable.


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ATM ATM = Modo de Transferencia Asincrónica (“Asynchronous Transfer Mode”) Principio ATM fue desarrollado para enviar distintos elementos multimedia, como video, audio y datos, en el mismo cable. Flujos digitales de datos son convertidos a paquetes de tamaño fijo, también llamados celdas, antes de ser transmitidos. Es como un tren de carga con vagones de tamaño fijo. Cada vagón o celda puede contener distinta carga. Cuando se hace clic sobre el botón de “Cuestiones a considerar” – • Como las celdas son de tamaño fijo, la lectura y escritura de paquetes es rápida. El encabezado y los datos están siempre en el mismo lugar. Esto aumenta la velocidad y es posible alcanzar velocidades de hasta 650 Mbps, dependiendo del tipo de cable. • Para evitar los altos costos de una renovación, muchas organizaciones grandes están usando Ethernet para “hablar” dentro de su LAN, pero están usando ATM para conectar las LANs. ATM provee el backbone para la red corporativa. • De acuerdo a algunos expertos, es posible que ATM reemplace al más mucho más lento TCP/IP utilizado en Internet. • Para mejorar la velocidad, muchas redes ATM “tunelizan” el protocolo TCP/IP usado dentro de la Intranet. GSM GSM = Sistema Global Para Comunicaciones Móviles (“Global System for Mobile Communication”) La tecnología GSM es el estándar más popular usado en teléfonos móviles o celulares. Es usado transparentemente en más de 160 países, y permite “roaming” global con el mismo número de teléfono. Es una tecnología en evolución.


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La Primera Generación– La primera generación tenía ancho de banda limitado y fue diseñada sólo para comunicaciones de voz. La Segunda Generación (2G) – Esta generación permitió mayores anchos de banda, de aprox. 9600 baudios, permitiendo así la transmisión de voz y de datos de baja velocidad. La tercera Generación (3G)– Esta generación posee un ancho de banda de 384 Kbps. Esto es mejor que ISDN (128 kbps) y es tan bueno como una conexión DSL típica. Esto es adecuado para manejar señales de video de bajo ancho de banda en tiempo real, o video de alta calidad a velocidades de cuadros menores. El uso de tecnología 3G permite transmisiones inalámbricas de señales de video sin necesidad de cableado. Esta transmisión puede ser local o a cualquier parte del mundo que acepte transmisiones 3G. La seguridad es buena dado que todas las señales se encriptan antes de ser transmitidas. La calidad de la transmisión no es constante. Disturbios atmosféricos como lluvia o nieve pueden deteriorar la calidad de la transmisión. TCP/IP TCP/IP = Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet (“Transmisión Control Protocol / Internet Protocol”) Usando el protocolo TCP/IP, la información en el origen es dividida en paquetes, tramas o datagramas. La estructura del protocolo TCP/IP es como sigue: Encabezado IP (20 bytes): El encabezado IP contiene información que controla el flujo de información a través de Internet. Contiene las direcciones de los ruteadores de origen y de destino. Si no hay un camino directo, esta dirección sigue cambiando conforme el paquete se mueve de un ruteador al siguiente, hasta alcanzar el destino final.


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Encabezado TCP (20 bytes): El encabezado TCP contiene la dirección del dispositivo inicial y del destino final del datagrama. También contiene números de secuencia, para reordenar los datos si la información no se ha recibido correctamente en el destino. También contiene bits de protección de error. Proceso – La transferencia de datos se realiza según los siguientes pasos • Dispositivo origen a ISP o ruteador de origen • Ruteador de origen a ruteador(es) intermedio(s) a ruteador de destino • Ruteador de destino a dispositivo de destino El eslabón más débil de la cadena determinará la velocidad de ancho de banda. Esta es en general la conexión entre el host y el dispositivo de destino al ruteador. Esta velocidad puede ser mejorada usando DSL, modems de cable o conexiones T1, que se están haciendo cada día más populares. Desventaja 1. Comparado con ATM, la longitud de paquete del protocolo TCP no es fija y es de longitud variable. Esto significaría que no es tan rápido o tan eficiente como la conmutación ATM. 3. Mientras un dispositivo pueda generar y leer según el protocolo TCP/IP, podrá

ser conectado a Internet. Esta es una de las principales fortalezas de este protocolo; es un protocolo flexible y abierto.

IP Address Dirección IP = Dirección de Protocolo de Internet (Internet Protocol). Esta dirección IP en la versión actual 4.0 es única y está hecha de cuatro grupos de números separados por puntos. Ejemplo: 131.103.243.192. Cada grupo de números tiene un byte (8 bits) de longitud. En otras palabras, la dirección en IP v4.0 tiene 4 bytes o 32 bits.


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Rango numérico: Dado que cada grupo de números tiene 8 bits de longitud, se cubre un rango de números de 0 a 255 (28 = 256) Esto significa que cada grupo de números de la dirección IP no puede exceder de 255. El máximo valor de una dirección IP es 255.255.255.255. Clases de direcciones IP – La dirección IP es similar a la dirección postal. Dirección de red = Código Postal Dirección de dispositivo = Dirección de calle o casilla de correo El identificador de la red y la dirección del dispositivo dentro de la dirección IP dependen de la clasificación. Clase A: El primer grupo de números se usa para especificar la dirección de red, mientras que los restantes tres grupos sirven para especificar el dispositivo. Rango de direcciones: 001.xxx.xxx.xxx a 127.xxx.xxx.xxx Ejemplo: 81.234.101.56 Todos los valores de esta dirección están asignados. El gobierno o grandes organizaciones comerciales han sido asignados este rango. Clase B Los primeros dos grupos de números indican la dirección de red, mientras que los restantes dos grupos indican el dispositivo. Rango de direcciones: 128.001.xxx.xxx a 191.254.xxx.xxx Ejemplo: 144.56.234.101 Esta clase está asignada a universidades, organizaciones comerciales y Proveedores de Servicio de Internet (ISPs).


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Clase C En este caso los primeros tres grupos de números especifican la dirección de red, mientras que el restante grupo indica la dirección del dispositivo. Rango de direcciones: 192.000.001.xxx a 223.255.254.xxx Ejemplo: 228.7.8.201 La máxima cantidad de dispositivos que se pueden conectar a una única dirección de red son 254; por lo tanto es adecuado para redes menores. Debido a la escasez de direcciones IP, un dispositivo puede tener una dirección IP estática o dinámica. Dirección Estática – El dispositivo recibe una dirección IP fija y permanente. Esta dirección debe ser obtenida del administrador de la red o del ISP. En general para redes privadas se usa una única dirección estática. Dirección Dinámica – No es una dirección permanente. Es una buena solución para sobreponerse al problema de la escasez de direcciones IP. El servidor de Configuración Dinámica de Host (DHCP – “Dynamic Host Configuration Protocol”) asigna direcciones temporales a los dispositivos conectados a la red. Si un dispositivo se loggea a la red, se le asigna una dirección IP temporaria por un período de tiempo fijo. La misma dirección podrá ser dada a otro usuario cuando se desconecta de la red el usuario original. Direcciones IP Reservadas Si una compañía desea crear una Intranet sin intenciones de conectarse a Internet, entonces técnicamente pueden crear o elegir libremente sus propias direcciones IP internas. A largo plazo eso puede traer problemas, por lo tanto la Autoridad en Asignación de Números de Internet (IANA – “Internet Assigned Number Authority”) ha reservado las siguientes direcciones para redes privadas: Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 Además, las direcciones IP 0.0.0.0 y 255.255.255.255 no son direcciones válidas. Cuando se agregan dispositivos a una red privada, la forma más común es mediante el uso de direcciones IP reservadas.


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Direccionamiento de Subred En toda red grande no es práctico conectar todos los dispositivos a la misma red. Generalmente están “partidas” en sub redes menores (llamadas subredes) de acuerdo a ubicación geográfica, departamentos, volumen de tráfico o cualquier otro criterio conveniente. Cada una de estas subredes es llamada un segmento físico. El punto de inicio de cada subred es un ruteador. Si la red corporativa tiene 5 ruteadores, entonces la red tendrá 5 subredes o segmentos físicos. Toda dirección IP tiene una componente de dirección de red, la cual identifica la red corporativa. La pregunta es, ¿cómo identificar la dirección de subred dentro de la dirección IP? La única forma de hacer esto es adjuntar una máscara de subred a toda dirección IP. La máscara de subred identifica la dirección de subred dentro de la dirección IP. Ejemplo 1: Dirección IP: 192.168.168.35 Máscara de Subred: 255.255.255.224 Para entender el enmascaramiento de subredes, es necesario convertir la máscara de subred a números binarios. Máscara de Subred: 11111111.11111111.11111111.11100000 192.168.168.35 es una red clase C, y los primeros tres grupos de números identifican la red (ver todos los 1s para ello en la máscara de subred). Los 1s en el último grupo de números identifican la dirección de subred. En este ejemplo los primeros tres bits están reservados para la dirección de subred. Los posibles valores de subredes serán: 001 010 011 100 101 Esta red puede tener sólo 5 subredes. Los últimos 5 bits en el ejemplo anterior son usados para direcciones de dispositivos. El máximo número


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de dispositivos que se pueden conectar a cada subred es 25 o 32-2=30. Todos 0s o todos 1s no son válidos y por lo tanto esas dos opciones deben ser restadas. Ejemplo 2: Dirección IP: 172.16.16.35 Máscara de Subred: 255.255.240.0 Máscara de Subred en números binarios: 11111111.11111111.11110000.00000000 172.16.16.35 es una red clase B, y los primeros dos grupos de números identifican la red (ver todos los 1s para ello en la máscara de subred). Los 1s en el tercer grupo de números identifican la dirección de subred. En este ejemplo 4 bits están reservados para la dirección de subred. El número posible de subredes será 24 o 16-2=14. Todos 0s o todos 1s no son válidos y por lo tanto esas dos opciones deben ser restadas. Esta red puede tener 14 subredes. Los últimos 12 bits en el ejemplo anterior son usados para direcciones de dispositivos. El máximo número de dispositivos que se pueden conectar a cada subred es 212 o 10192-2=10190. Todos 0s o todos 1s no son válidos y por lo tanto esas dos opciones deben ser restadas. Tanto la dirección IP como la máscara de subred deben ser configuradas para cada dispositivo de la red. IP versión 6.0 Para sobreponerse a la escasez de direcciones IP, se está introduciendo una nueva versión 6.0. IP versión 6 tiene 6 grupos de números separados por puntos. El espacio de dirección es 128 bits y tiene 5 clases A, B, C, D y E. Esto permitirá una cantidad ilimitada de direcciones IP (casi) para dispositivos que se conecten a Internet. El migrar de versión 4 a versión 6 será una cuestión a tener en cuenta en el futuro. Visión Cada dispositivo en la red necesita una dirección IP.


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Redes Privadas: Si los dispositivos están en una red privada y no se conectan a una red pública, a cada dispositivo en esta red privada se le puede dar una dirección IP de una de las clases reservadas. Si la red privada se conecta a la red pública o a Internet, haga lo siguiente: Dirección Estática del ISP– El ISP provee una única dirección estática (vvv.xxx.yyy.zzz) y esta dirección IP se le da al ruteador. Los dispositivos en la red privada reciben direcciones IP de las clases reservadas. El NAT en el ruteador debe ser configurado, y asigna un puerto a cada uno de los dispositivos de la red privada conectada al ruteador. Cuando un dispositivo de la red privada se comunica con Internet, usa la dirección IP estática. Se agrega el número de puerto. Ejemplo: (vvv.xxx.yyy.zzz:80), donde 80 es el número de puerto asignado al dispositivo. Al escribir esto en el navegador, el paquete llegará al ruteador. NAT luego envía el paquete al dispositivo en la red privada con el puerto #80. Dirección Dinámica del ISP– En esta situación, el ISP provee una dirección IP dinámica, la cual cambiará con el tiempo. La mejor solución es registrarse con un proveedor de servicio de DDNS (DNS Dinámico). Primero, Ud. registra un nombre de dominio (como minombre.com). Éste apunta hacia el ruteador de su red privada el cual tiene una dirección IP dinámica. Cuando la dirección dinámica cambia, la información en su DDNS es actualizada, de forma tal de que el nombre de dominio que Ud. registró continúa apuntando hacia su red privada. El servidor DDNS actualiza todos los servidores DNS del mundo con la nueva dirección IP para su dominio. Existen muchos proveedores de DDNS y se los puede buscar en Internet.


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Dispositivo Para que la información fluya de manera pareja a través de Internet, se usan una gran variedad de dispositivos. Los principales son: Servidores DNS Un servidor DNS (Domain Name System – Sistema de Nombres de Dominio) convierte un nombre legible de un sitio web (Hwww.stamweb.com) en una dirección IP (209.130.122.95) o viceversa. Este servidor es generalmente parte de la red del ISP. Algunas redes grandes poseen su propio servidor DNS. Servidores DHCP El servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – Protocolo de Configuración Dinámica de Hosts) asigna direcciones IP a los dispositivos que se conectan a la red. En una red grande, una dirección IP fija puede no ser posible debido a escasez de direcciones. El servidor DHCP controla y asigna direcciones IP a dispositivos. De esta forma un dispositivo que está apagado no consume una valiosa dirección IP. Traslación de Direcciones de Red (Network Address Translation - NAT) – NAT es un proceso que permite que múltiples dispositivos en la red privada se conecten a la red pública usando una única dirección IP pública. DDNS = Dynamic Domain Name Server o Sistema de Nombre de Dominio Dinámico – Es un servicio brindado por distintos proveedores adecuado para situaciones en que la dirección IP es dinámica y cambia en el tiempo. El usuario registra un nombre de host con el proveedor del servicio, y cuando la dirección IP dinámica cambia, el proveedor del servicio DDNS automáticamente actualiza los servidores DNS en el mundo. Puerto Puerto = Socket del Software Esto permite que diferentes protocolos o dispositivos se comuniquen entre sí en Internet. El protocolo HTTP usa el puerto 80, mientras que FTP usa el 21. Dependiendo de la configuración del servidor, puede tener hasta 64.000 puertos, lo cual significa que puede manejar hasta 64.000 aplicaciones.


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Cuando un servidor recibe un paquete, verifica el puerto en la dirección IP. Si uno lo escribe, el servidor entiende que http es puerto 80, y se conecta a la suite de aplicaciones de http. De la misma forma, para una aplicación especializada como video MPEG 4, puede instalar el codificador y decodificador en el servidor y configurar un puerto para esto. Cuando se envía un requerimiento para un paquete de MPEG 4, el servidor verificará el número de puerto y lo conectará a la correcta ubicación de la aplicación. Nota: Un firewall puede bloquear cualquier puerto. La mayoría de los firewalls permite comunicaciones a los puertos 80, 25 y 110. Puertos Bien Conocidos– Puerto Servicio 20 FTP-DATA 21 FTP 23 Telnet, Internet BBS 25 SMTP, Envío de correo 53 DNS 79 Finger 80 HTTP, World Wide Web 110 POP3, Recepción de correo 113 AUTH, Autenticación 119 NNTP, Net News 139 Servicio de Sesión de NETBIOS 161 SNMP 162 SNMP-TRAP 443 HTTPS 517 TALK 518 NTALK 1723 PPTP, Microsoft VPN 2049 NFS, Sun Network File System Intranet Una Intranet es usada dentro de una compañía, con las mismas funcionalidades que Internet.


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Pasos para actualizar una red existente a una Intranet: Actualice o reprograme todos los dispositivos en la red, incluyendo ruteadores, hubs, bridges, computadoras, impresoras, etc. de manera que puedan manejar el protocolo TCP/IP. Como en Internet, el modo de comunicación por defecto para la Intranet es TCP/IP. Asigne una dirección IP a todo dispositivo conectado a la Intranet. Use un servidor DHCP si las direcciones son limitadas. Disponga de un firewall en el gateway de la red para detener la comunicación con el mundo exterior. El firewall puede “perdonar” esta restricción a direcciones IP seleccionadas. El servidor de correo es un dispositivo al que habitualmente se le permite hacer un “bypass” del firewall. Donde se requiera, el firewall restringe la comunicación a sólo dentro de la Intranet. El firewall puede ser configurado para comunicación selectiva con el mundo exterior. Extranet Extranet también se conoce como internetworking entre organizaciones y provee varias aplicaciones y ventajas diferentes. - Permite que diferentes organizaciones compartan información de forma segura sin necesidad de volcarse a un sistema abierto como Internet. Un fabricante puede establecer una extranet con un proveedor para mejorar la productividad. - Comparta parte de la intranet de la compañía con Internet (externa). Una compañía de correo tipo “courier” puede brindar a sus clientes un servicio de seguimiento de envíos por Internet. Cuestiones a considerar – - El diseño de una Extranet puede ser complejo, dado que tiene que lidiar con los procedimientos internos de distintas organizaciones y sus Intranets. Ahora bien, una vez que ya está implementada, los beneficios son muchos. - La propiedad y el mantenimiento de la Extranet puede ser un tema a tratar, dado que tiene que ver con dos o tres Intranets separadas.


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- Para implementar una Extranet, los servidores apropiados, ruteadores y firewalls deben ser reconfigurados para permitir comunicaciones seguras entre las diversas Intranets. VPN VPN = Virtual Private Network o Red Privada Virtual VPN usa encripción y autenticación para segurizar un canal privado que atraviesa una red pública como lo es Internet. Dispositivos Hosts: El dispositivo host genera paquetes TCP/IP para transmitir al dispositivo de destino. Servidor Host / Ruteador: El servidor host encripta este paquete y proporciona una “envoltura” exterior con la dirección IP del servidor destino. Internet: Internet envía el paquete encriptado al servidor destino. Servidor Destino: El servidor quita el paquete externo, decodifica el paquete interno y lo envía al dispositivo de destino. Dispositivo Destino: Lee el paquete. - Una VPN sería una manera perfecta de enviar imágenes de CCTV de forma segura utilizando Internet. - En un principio las distintas empresas usaban distintos procedimientos para enviar paquetes encriptados. Esto ahora ha sido estandarizado en el Protocolo de Tunelización de Capa 2 (L2TP, por su sigla en inglés) - Muchas compañías están usando tecnología de VPN para conectar distintas Redes de Área Local (LANs). ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line (Línea de Abonado Digital Asimétrica) Principio ADSL usa técnicas de modulación de alta velocidad para enviar entre 1,5 Mbps y 9 Mbps de información (en comparación con 56,6 Kbps de los modems) en sentido “downstream” (“río abajo”) desde la Central (CO – Central Office) hacia el dispositivo, y 640 Kbps en sentido “upstream” (“río arriba”) desde el dispositivo


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hacia la CO. Se llama Asimétrica, porque las velocidades de “upstream” y “downstream” no son iguales. La técnica de modulación crea 256 canales en un único cable telefónico, cada canal con un ancho de banda de 4 KHz. Los datos son enviados en paralelo a través de estos canales. Estos canales pueden dividirse y rentarse a diferentes usuarios. La Distancia – El ancho de banda de DSL depende de la distancia entre el modem DSL y la Central (CO). ADSL (Línea de Abonado Digital Asimétrica) Distancia Velocidad de Bits Hasta 8.000 pies 7 Mbps 10.000 pies 5 Mbps 12.000 pies 3 Mbps 16.000 pies 1 Mbps SDSL (Single Digital Subscriber Line - Línea de Abonado Digital Simple) Distancia Velocidad de Bits Hasta 9.500 pies 1,5 Mbps 12.500 pies 1,04 Mbps 14.900 pies 784 Kbps 18.000 pies 416 Kbps 19.000 pies 384 Kbps 20.000 pies 200 Kbps 22.000 pies 1 60 Kbps Tipos de DSL – Tipos de DSL (Línea de Abonado Digital): Nombre Significado Velocidad de Bits Modo Comentarios HDSL High Data 1,544 Mbps Simétrico Usa 2 pares

/HDSL2 Rate DSL (DSL 2,048 Mbps HDSL2 usa un único par de Alta velocidad)

SDSL Single Line DSL 768 Kbps Simétrico Usa un único par


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(DSL de una sola línea)

ADSL Asymmetric DSL 1,5 a 8 Mbps “Downstream” Usa un único par (DSL Asimétrica) 16 a 640 Kbps “Upstream” Máx. 18000 pies

RADSL Rate Adaptive DSL 1,5 a 8 Mbps “Downstream” Puede adaptar su

(DSL de Velocidad 16 a 640 Kbps “Upstream” condiciones de la velocidad a las adaptativa) línea

CDSL Consumer DSL 1 Mbps “Downstream” No requiere equipa-

(DSL de Consumidor) 16 a 128 Kbps “Upstream” miento remoto en el hogar

IDSL ISDN DSL igual que ISDN Simétrico Usa un único par (DSL de ISDN) VDSL Very High 13 a 52 Mbps “Downstream” Máx. 4000 pies. Data DSL (DSL 16 a 640 Kbps “Upstream” Requiere alimentador de Muy alta velocidad) de fibra con ATM Simétrico = El “Upstream” y el “Downstream” son iguales. Instalación / Trouble shooting Solucionar un problema en la red puede llegar a ser desalentador, especialmente en redes complejas. La solución de problemas en la red excede el alcance de este programa. A continuación, se describen unos pocos problemas simples. Luces de Enlace: Verifique el color del LED ( Light Emitting Diodes – Diodo Emisor de Luz) que se encuentra en la mayoría de los dispositivos de red. Una luz verde indica una transferencia de datos exitosa. Una luz roja indica un dispositivo o conexión en falla. Dispositivo versus Servidor: Si la mayoría de los dispositivos conectados al servidor no están funcionando, el problema es usualmente el servidor. Si lo que no funciona es un único dispositivo, entonces el problema está en el dispositivo. Asuntos de Cableado: Para conectar el dispositivo a un hub hace falta un cable de red. Para conectar dos hubs entre sí, hace falta un cable de red, derecho o cruzado. Dependiendo del tipo


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de cable utilizado, puede llegar a ser necesario modificar la configuración del hub. Hay que chequear lo siguiente. - Cable roto - Conexiones mal hechas - Longitud total del cable - Cortocircuitos en el cable - Problemas en los conectores Respuesta Lenta de la Red: Una respuesta lenta de la red puede deberse a una excesiva colisión de paquetes. Puede tratarse de una placa de red parlanchina que se quedó atascada en modo transmisión. Verifique si la luz de la placa está en verde continuo. Direcciones IP ¿Acaso más de dos dispositivos tienen la misma dirección IP? Esto puede provocar errores. Cuando se presiona el botón “Ping e Ipconfig” – Ping es un método para chequear si la dirección IP está conectada a la red / Internet. Después de ingresar a la interfaz de línea de comando, escriba “ping xxx.xxx.xxx.xxx” (dirección IP) y la red confirmará si el contacto con la dirección IP es exitoso. Ipconfig Al escribir “ipconfig” en la interfaz de línea de comando, se mostrarán todos los detalles relacionados con la IP del dispositivo. Herramientas La mayoría de las herramientas solucionadoras de problemas son específicas de cada marca. A continuación se describen unas pocas herramientas comunes útiles para la solución de problemas de red: Hardware Cable Cruzado: Los cables cruzados son típicamente usados para interconectar dos hubs. También pueden usarse para probar las comunicaciones entre dos dispositivos, puenteando a los hubs. Generador y Localizador de Tonos: Estos dispositivos son utilizados para ubicar y trazar el recorrido de los cables.


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Generador y Localizador de Tonos – Definición Generador / localizador de Tonos – Dispositivo para encontrar cortes y otros problemas de red. Software: Analizador de Protocolos: Este programa ayuda a decodificar, examinar y analizar paquetes que atraviesan la red. Este análisis puede ayudar a entender el tráfico de la red y también a aislar problemas de red. Herramientas de Monitoreo de Rendimiento: Esta herramienta de software ayuda a monitorear el rendimiento de la red y puede generar estadísticas con respecto al flujo de tráfico que atraviesa los distintos dispositivos. Digital Recording El eslabón más débil de un sistema de CCTV tradicional es la grabación de video analógico. Sus mayores desventajas son: - Baja resolución de las videograbadoras de Lapso de Tiempo - Alto costo de mantenimiento por reemplazar regularmente los cabezales de video - Deterioro de la calidad de imagen debido a la reutilización de las cintas de video - Búsqueda lenta de imágenes Solución - El uso de sistemas de Grabación Digital está en crecimiento, a medida que van mejorando la calidad de imagen y brindando muchos otros beneficios. Principio El cuadro de video es digitalizado, comprimido y luego grabado en un medio de grabación digital.


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Digital Recording / Compresión / Introducción Señal de video sin comprimir = Muy Alto Ancho de Banda. Una señal de video sin comprimir llenaría un disco rígido de 30 GB en tan solo 20 min. La compresión permite la reducción del tamaño de la imagen mediante diversas técnicas de hardware y/o software. La compresión se utiliza en sistemas digitales de grabación y de transmisión. Proceso: La velocidad de bits es reducida en el origen mediante el compresor. Los datos comprimidos luego son pasados a través del canal de transmisión o del dispositivo de grabación, y devueltos a su velocidad original por medio del expansor. Tasa de compresión = Tamaño de Datos en Origen / Capacidad de Datos del Canal Cuando la Tasa de compresión = 10 Esto significa que los datos originales fueron reducidos 10 veces. Cuando la Tasa de compresión = 100 Esto significa que el tamaño de los datos es reducido 100 veces Compresión Tipo Lossless El tipo de compresión depende de los datos. - Los datos a partir del expansor son idénticos, bit por bit, a los datos de origen. - La relación de compresión habitual es de alrededor de 2:1. - Es generalmente usada en la transmisión y almacenamiento de datos, donde cualquier pérdida de bits sería inaceptable. Por ejemplo, Datos de Computadora. Tipo Lossy - Las señales de video utilizan compresión “lossy” (con pérdida). Los datos, después del expansor, no son idénticos a los datos de origen, implicando que la señal cambió y denotará diferencias. El mayor beneficio, es que permite tasas de compresión mayores. Sin embargo, no sirve para datos.


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Aspectos a considerar 1. Siempre está latente la tentación de aumentar la tasa de compresión, pero esto reducirá la calidad de imagen. 2. Las señales comprimidas son sensibles a los errores por lo que necesitan poderosas estrategias de corrección de errores. 3. No es posible manipular imágenes comprimidas usando un chip DSP. Si esto fuera necesario, hará falta descomprimirla y recomprimirla luego de la manipulación. Cada uno de estos pasos reducirá la calidad de la imagen. Perceptivida – El ojo humano tiene 120 millones de receptores para detectar brillo, mientras que solamente tiene 8 millones de receptores para el color. Esto significa que el ojo humano no puede detectar los colores en forma muy efectiva. Incrementar la tasa de compresión mediante el incremento de la compresión de colores Una señal de video analógico compuesta tiene brillo (Y) y tres colores (RGB). La señal digital tiene brillo (Y) y 2 colores (UV) para cada píxel. Dado que el ojo no puede detectar muy bien los cambios de color, es posible reducir el tamaño de la imagen dejando de leer la información de color de cada píxel (submuestreo). 4:2:2:4 Partes (Y), 2 Partes (U) y 2 Partes (V). Para más detalles, haga clic en el Botón Técnico. Colores Básicos Es sabido que la luz blanca está compuesta por tres colores básicos: rojo, verde y azul (Red, Green and Blue - RGB). Estos colores básicos se mezclan y combinan para formar todos los diferentes colores. Un análisis de la respuesta en frecuencia del ojo humano revela que es más sensible a la luz verde, mientras que la respuesta al rojo y al azul es limitada. Basándose en este descubrimiento, el brillo de una imagen puede definirse mediante la siguiente ecuación: Y = 0,3R (Red - Rojo) + 0,59G (Green - Verde) + 0,11B (Blue - Azul) Una señal de video compuesta contiene el brillo Y y los colores básicos RGB en la ráfaga de color. Al


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convertir esta señal analógica en una señal digital, no es necesario muestrear la señal digital. Sólo el brillo, el Azul y el Rojo son parte de la señal digital. A esto también se lo conoce como la señal YUV (Brillo, Color primario 1 y Color primario 2). EL color verde se reconstruye a partir de la ecuación anterior: G = (Y – 0,3R – 0,11B) / 0,59 Muestreo de colores El ojo humano tiene 120 millones de Bastones y 8 millones de Conos. Éstos son como un píxel en el chip de CCD. Los bastones son sensibles al brillo de la imagen mientras que los conos manejan el color. Dado que el número de conos es limitado, la sensibilidad del ojo humano a los colores en una imagen en movimiento, no es muy alta. Debido a esto, es posible reducir el ancho de banda de la imagen reduciendo la velocidad de muestreo de los colores en comparación con Y. Muestreo 4:4:4 En este caso, cada píxel en el chip es muestreado por brillo (Y), Color primario 1 (U) y Color secundario (V). Para una señal digital con 640 x 480 píxeles (307 KB), el ancho de banda sería 307 KB (Y) + 307 KB (U) + 307 KB (V) = 921 KB Muestreo 4:2:2 En este caso, cada píxel es muestreado por Y (640 x 480), pero sólo uno de cada dos píxeles horizontales es muestreado por la componente de color (320 x 480). El ancho de banda de este caso sería 307 KB (Y) + 154 KB (U) + 154 KB (V) = 615 KB. Este es el proceso de muestreo de color utilizado en los métodos de compresión JPEG y MPEG. Muestreo 4:2:0 En este caso, cada píxel es muestreado por Y (640 x 480), pero sólo uno de cada dos píxeles horizontales y uno de cada dos píxeles verticales es muestreado por la componente de color (320 x 240). El ancho de banda de este caso sería 307 KB (Y) + 77 KB (U) + 77 KB (V) = 461 KB


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Señal de video = Redundancia = Hace posible la compresión con pérdida (lossy). Tipos de Compresión Con Pérdida Intracodificada: Cuando imágenes individuales son comprimidas sin referencia a los demás cuadros, la técnica es llamada compresión por intracodificación (intra = dentro). JPEG y Ondita (Wavelet) usan este concepto. Intercodificada: Cuando la compresión tiene en cuenta la relación entre un cuadro y el siguiente, el proceso se llama compresión intercodificada (inter = entre). MPEG entra en esta categoría. Codificada en forma propietaria: Muchas organizaciones utilizan sus propias técnicas de compresión que no siguen los estándares de la industria como JPEG, MPEG u Ondita (Wavelet). JPEG JPEG = Joint Photographic Expert Group (Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía) Principio La imagen se divide en píxeles de 8 x 8, también conocidos como macrobloques. Usando algoritmos matemáticos, estos bloques son analizados por intensidad promedio y variación. • Si la zona tiene la misma intensidad y no presenta variación, no es necesario enviar información para todos los píxeles, pero un único píxel puede representar al bloque. • Si la zona es más compleja y contiene bordes y choques de colores, hace falta más información para representarla. En el extremo receptor, cualquier reproductor de JPEG basado en hardware o software es capaz de recrear estas imágenes. Desventaja 1. La imagen comprimida nunca es igual a la original.


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2. No se puede lograr una gran compresión con una imagen compleja, sin afectar la calidad. 4. Está probado y es confiable, y se utiliza en muchas grabadoras digitales. Imagen Compleja – El tamaño de la imagen comprimida será grande. Imagen menos compleja – El tamaño de la imagen comprimida será pequeño. La Compresión Ondita (Wavelet) La compresión Ondita es relativamente nueva y permite una alta tasa de compresión. Principio A diferencia de JPEG, no parte la imagen en bloques. En cambio, el cuadro completo es analizado y dividido en varias bandas de frecuencia. Cada banda de frecuencia puede comprimirse con una relación diferente para optimizar la calidad de la imagen. Altas Frecuencias Altas Frecuencias = Mucha Redundancia = Mayor Compresión Posible Las altas frecuencias de una imagen brindan los detalles de la imagen y requieren un alto ancho de banda. El ojo humano es incapaz de percibir los cambios a muy altas frecuencias, lo que implica redundancia y permite una mayor tasa de compresión. Las altas frecuencias están distribuidas por todo el cuadro por lo que comprimirlas ‘suaviza’ la imagen sin hacerla parecer con aspecto cuadriculado. Bajas Frecuencias Bajas Frecuencias = Bajo Ancho de Banda = Compresión Limitada Las bajas frecuencias son la estructura de la imagen pero consumen un menor ancho de banda. La posibilidad de comprimir estas frecuencias es limitada. El ojo humano puede fácilmente percibir cualquier cambio.


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Escalable Un sistema escalable permite modificar la calidad de la imagen según los requerimientos. En la compresión Ondita, esto se logra cambiando la tasa de compresión. Mayor Compresión = Peor resolución de la Imagen Menor Compresión = Mejor resolución de la Imagen JPEG 2000 JPEG 2000 es un nuevo estándar que está siendo introducido. El estándar JPEG 2000 está basado en compresión Ondita y reemplazará al estándar existente JPEG. Playback– A diferencia de JPEG o MPEG, Ondita no tiene ningún estándar. Para reproducir imágenes Ondita hacen falta reproductores propietarios. Puede no ser un problema importante para muchas aplicaciones de seguridad ya que el fabricante del producto proveerá los reproductores, pero sí limita la visualización de imágenes en cualquier PC conectada mediante una red o Internet. Compresión / MPEG MPEG = Motion Picture Expert Group (Grupo de Expertos en Imágenes en Movimiento) Principio La compresión MPEG fue especialmente diseñada para imágenes en movimiento. Existe mucha redundancia en una imagen en movimiento. En vez de enviar el cuadro completo todo el tiempo, en MPEG, el cuadro actual se compara con el anterior y sólo las partes que cambiaron son enviadas. Éste es el concepto básico utilizado en MPEG. Intra-Coded I Frame: El cuadro ‘ancla’ ‘I’ es un cuadro completo. Éste es comprimido con formato JPEG y transmitido. Usualmente, cada 12vo cuadro es un cuadro ‘I’. Esto significa que si se filtró cualquier error, éste será eliminado con cada cuadro I.


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Predictive P Frame: El cuadro actual es comparado con el anterior en bloques de 16 x 16 (macrobloques). Bloques similares pueden encontrarse en las mismas o diferentes posiciones (el movimiento cambiará la posición). El vector de movimiento para las partes móviles es estimado y enviado al decodificador. Basándose en el vector de movimiento, el decodificador predice el cuadro P. El tamaño del cuadro P es alrededor de 1/3 del tamaño del cuadro ‘I’. Bi-direccional Predicted B Frame: Los cuadros P son incapaces de predecir con precisión la imagen de fondo que se descubre o que se oculta debido a las partes móviles de la imagen. Para estimar estos vectores de movimiento para cuadros predichos hacia delante, se crean cuadros B, predichos hacia atrás, que se envían al decodificador. Playback Los cuadros ‘I’ y los vectores de movimiento son enviados al decodificador o al reproductor de MPEG, que reconstruyen la señal original. El reproductor de MPEG puede ser hardware (reproductor de DVD) o software (Real Player y Windows Media Player). Multiplexor • Es difícil utilizar compresión MPEG con una imagen multiplexada. El cuadro ancla I está cambiando constantemente. Por eso MPEG es ideal para compresión de una sola cámara. Algunos fabricantes resuelven este problema colocando un procesador MPEG separado en cada cámara. Asuntos Legales

• A diferencia de JPEG y Ondita que comprimen el cuadro completo, MPEG manipula y extrae datos de los cuadros. En varias cortes, existen dudas sobre la validez de la reconstrucción digital de MPEG. Para resolver esto, se introduce la firma digital, que asegura que la imagen no haya sido manipulada por fuentes externas, aparte del compresor de MPEG.


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MPEG1 - El estándar MPEG 1 fue desarrollado para material de entrada simple, como ser cabezas conversando (en videoconferencia) o para películas en cámara muy lenta. En este estándar, la máxima velocidad de bits permitida es 1,5 Mbps. Compare esto con la velocidad de bits de una señal de video sin comprimir - 116 Mbps. La única forma que ésta compresión pueda obtenerse es comprometiendo la calidad de la entrada. Esto se logra mediante - Sub muestreo de los píxeles. - Sub muestreo de la línea. - Eliminación de cualquier otro campo. Este material de entrada sub estándar es luego comprimido con el proceso del estándar de MPEG. La calidad es usualmente pobre y no es muy común en la industria de CCTV. MPEG2 MPEG 2 cuenta con muchas mejoras, y es apto para codificación de video / audio para HDTV y DVD. Características Principales

- MPEG 2 permite una velocidad máxima de bits comprimidos de 15 Mbps. Por consiguiente, soporta formatos de entrada más grandes y con mejor resolución. - MPEG 2 no es un único estándar de compresión sino más bien un conjunto estandarizado de herramientas o procesos que pueden ser combinados de varias formas. - Una de las características más poderosas de MPEG2 es la creación de escalables. En un sistema escalable, un mismo flujo de bits puede ser decodificado en varios niveles de calidad, dependiendo del costo y la complejidad del receptor. La escalabilidad puede obtenerse en las resoluciones de señal a ruido, de color o de luminancia, o en una combinación de éstas. H 261 La compresión de video H 261 y H 263 es conveniente para anchos de banda bajos y líneas ISDN. Usa los mismos principios de la compresión MPEG. Tiene una mayor propagación de errores por no incluir el cuadro B.


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H 261: Los anchos de banda de ISDN varían entre 64 Kbps y 1,5 Mbps. El ancho de banda se incrementa en saltos de 64 kbps. En H 261, la calidad se ajusta automáticamente al ancho de banda incrementado. Los formatos de resolución utilizados en esta compresión son: CIF (Common Interchange Format – Formato Común de Intercambio) 352 x 288 píxeles QCIF (Quarter CIF – Cuarto de CIF): 176 x 144 píxeles H 263: El estándar H 263 fue desarrollado específicamente para un entorno de bajo ancho de banda pero también soporta altos anchos de banda. Utiliza un método de compresión más eficiente y brinda una calidad mucho mejor que la de H 261. También ofrece formatos de menor y de mayor resolución. SQCIF (Sub QCIF): 128 x 96 píxeles 4X CIF: 706 x 576 píxeles 16X CIF: 1408 x 1152 píxeles Tipos disco duro (Hard Disk) HDD = Hard Disk Drive (Disco Rígido) Principio: El HDD es el medio de grabación digital más común. Contiene lo siguiente

- Conversor A/D: Convierte la señal analógica a formato digital. - Mother Board (Placa Madre): Contiene el capturador de cuadros basado en CPU y el hardware de compresión de video. - Sistema Operativo: Coordina las diferentes funciones de la grabadora digital. - Disco Rígido: Almacena las imágenes de video (Lea el Botón Técnico para más información)


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Tipos: Los Discos Rígidos vienen en dos formatos: Autónomos: Es una caja de hardware autocontenida, con software. Basados en PC: Es una PC con un monitor y un teclado. Un disco rígido consiste en un disco circular y una cabeza lectora / escritora ubicada a tan solo unas pocas micro pulgadas de la superficie del disco. Este disco rota a varios miles de revoluciones por minuto (rpm) y la velocidad de la cabeza en relación al disco es de alrededor de 100 millas por hora. Los datos son almacenados en círculos concéntricos y la cabeza debe moverse muy rápidamente para acceder a esta información. El acceso a la información es aleatorio y no tiene un camino fijo. El tiempo de acceso es usualmente de unos pocos milisegundos. La densidad del disco puede mejorarse mediante el agregado de más círculos concéntricos al disco. El disco está hecho, usualmente, de aleación de aluminio con un material de óxido magnético. La superficie debe ser extremadamente suave debido al pequeñísimo espacio entre la cabeza y el disco. La cabeza debe ser liviana para poder moverse rápidamente. La grabación en el disco rígido se hace por sectores; cada sector tiene su propia dirección y una capacidad de 512 bytes. Tipos/DAT DAT = Digital Audio Tape (Cinta de Audio Digital). A pesar de haber sido diseñado para señales de audio digital, el DAT es una forma económica de almacenar cualquier tipo de señal digital, incluso video. Su principio de funcionamiento es similar al de un reproductor de cinta, con una cabeza grabadora para cinta magnética en miniatura. Definición DAT – Un tipo cassette con una cinta que es usada para grabar y lectura de señales de audio digitalizada. Es también utilizado para archivar cualquier tipo de dato e imágenes de video.


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Principio El Disco Rígido (HDD) tiene usualmente una capacidad limitada y la grabación de imágenes de video ‘hambrientas de espacio’ suele ser un problema. Una forma de resolver esta limitación es anexar un DAT al HDD. Cuando el HDD se llena, le transfiere su contenido al DAT para que sea archivado. Aspectos a Considerar • Una de las principales ventajas de la grabación en HDD es la facilidad de encontrar rápidamente la información o los datos almacenados. Este beneficio se pierde cuando los datos son transferidos al DAT. • Escribir la información en un DAT es un proceso lento. La pregunta que surge es ¿qué sucede con la función de grabación durante ese período? Las diferentes marcas atacan este problema en forma distinta; algunas usan más de un HDD para evitar perder información. D VHS La grabadora D VHS es la versión digital de la grabadora de videocasetes VHS. Utiliza el mismo principio de grabación de la videograbadora analógica, incluyendo:

- El mismo cabezal de grabación y - La misma cinta VHS. La única diferencia es que los datos son digitalizados utilizando un conversor A/D y son comprimidos antes de la grabación con el formato de compresión JPEG. Capacidad: La cinta de VHS tiene una capacidad de 50 GB. Ventajas / desventajas- Ventajas: - Puede insertarse muy fácilmente en un sistema de CCTV existente - La resolución es mucho mejor que la de la videograbadora de lapso de tiempo analógica.


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- Familiaridad para el usuario: Los usuarios que tienen experiencia con videograbadoras de lapso de tiempo analógicas pueden adaptarse fácilmente al uso de la versión digital. Desventajas: - Al igual que la versión analógica, tiene problemas de desgaste y rotura del cabezal y de la cinta. - Las señales digitales en la cinta no pueden ser reproducidas en una videograbadora analógica. Salvo que se interrumpa la grabación, el sistema de CCTV necesitará dos videograbadoras D VHS, una para grabar y otra para reproducir. DVD DVD = Digital Versatile Disk (Disco Digital Versátil) Cuando el DVD fue introducido, era conocido como Disco de Video Digital (Digital Video Disk), pero en estos días, está siendo utilizado para escribir y leer todo tipo de datos. De ahí el cambio en su nombre. Principio El DVD utiliza el principio termo magneto óptico, por el cual, cada ranura en su superficie está inicialmente magnetizada con el polo norte apuntando hacia arriba. Un delgado pulso LASER puede cambiar su dirección. De esta forma, el hecho de enviar o no enviar un pulso graba los 0’s y los 1’s de los datos digitales. LASER LASER – amplificación de la luz por emisión estimulado de radiación. Un laser produces una luz muy fuerte y coherente de una frecuencia simple. Características • Una única cara de un DVD tiene una capacidad de grabación de 5,2 GB. Ahora existen DVD’s de doble faz con el doble de capacidad (10,4 GB). • Existen DVDs tanto de sólo lectura como de lectura y escritura. • Usando compresión MPEG 2 o Wavelet (tamaño de cuadro 10 KB), es posible grabar hasta 10


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horas de video. Esto es más que adecuado para películas en DVD, pero todavía puede llegar a ser insuficiente para grabar imágenes de CCTV en forma continua. • El tiempo de búsqueda de una imagen es bastante lento. Es un buen medio donde descargar tramos de evidencia, investigación o distribución. Característica Las Grabadoras Digitales tienen muchas características diferentes. Explore algunas de sus características principales. Capacidad de Almacenamiento La Capacidad de Almacenamiento es la medida de duración de grabación de número de cuadros que pueden ser grabados en un disco rígido. El tamaño del disco rígido es medido en bytes. KB = Kilo Bytes (103 bytes) MB = Mega Bytes (106 bytes) GB = Giga Bytes (109 bytes) TB = Tera Bytes (1012 bytes) Nro. de Cuadros Grabados = Tamaño del Disco Rígido / Tamaño del Cuadro El tamaño del cuadro depende de la resolución de la imagen y de la compresión. Si hace falta calcular la duración de la grabación, entonces hay que considerar la velocidad de cuadro. La capacidad de almacenamiento de las grabadoras digitales está mejorando pero todavía es limitada. Es posible mejorarla modificando los siguientes factores: • Resolución de la Imagen • Velocidad de Cuadro • Tasa de compresión Resolución. Una grabadora digital puede grabar imágenes de cualquier resolución (no mayor que la de la señal entrante) Mayor resolución = Mayor tamaño de imagen = Menor duración de grabación Dado que la capacidad del disco rígido es limitada, la resolución es usualmente reducida. Algunas grabadoras digitales tienen una única configuración mientras que otras permiten ajustar la resolución dependiendo de la calidad de imagen requerida.


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Una forma de reducir la resolución es submuestrear los píxeles de color en la imagen. 4:4:4 – Todos los píxeles son muestreados 4:2:2 – Todos los píxeles de brillo (Y), pero ½ de los píxeles de color (UV) 4:1:1 – Todos los píxeles de brillo (Y), pero ¼ de los píxeles de color (UV) 640 X 480 Resolución 640 x 480 Tamaño de cuadro 921 KB Compresión 30:1: 30 KB Tiempo de grabación en un disco rígido de 30 GB: 9 hrs. aprox. 320 X 240 Resolución 320 x 240 Tamaño de cuadro 230 KB Compresión 30:1: 8 KB Tiempo de grabación en un disco rígido de 30 GB: 35 hrs. aprox. Visión: Muestra una imagen 320 X 240 sobre el monitor. 180 X 240 Resolución 180 x 120 Tamaño de cuadro 65 KB Compresión 30:1: 2 KB Tiempo de grabación en un disco rígido de 30 GB: 140 hrs. aprox. La imagen en pantalla completa es pobre, pero se ve bien en una superficie de visualización más pequeña. Velocidad de Cuadro = Nro. de cuadros por segundo NTSC tiene 30 y PAL tiene 25 cuadros por segundo. La duración de grabación puede aumentarse dejando de grabar todos los cuadros. El compromiso está en que si la velocidad de cuadro es muy baja,


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la imagen no se verá continua, lo que puede llegar a ser inaceptable en varias aplicaciones como casinos. Menor Velocidad de Cuadro = Mayor Duración de Grabación = La imagen puede no verse continua. Velocidad de Cuadro Duración de Grabación con NTSC Duración de Grabación con PAL 15 por segundo 2 veces 1,67 veces 1 por segundo 30 veces 25 veces 0,5 por segundo 60 veces 50 veces Velocidad de Cuadro por Cámara – Velocidad de Cuadro por Cámara = Velocidad de Cuadro de Grabación / Nro. de cámaras Para 15 cámaras con una velocidad de cuadro de grabación de 0,5 cuadros por segundo, cada cámara será grabada cada 30 segundos. Incluso a 30 cps, sólo 2 cps por cámara serán grabados Cómo mejorar – • Disminuir el número de cámaras. • Incrementar la capacidad del disco para que la velocidad de cuadro pueda ser incrementada. • Algunas marcas permiten seleccionar la velocidad de cuadro por cámara. Elija una velocidad de cuadro mayor para las cámaras principales. • Algunas marcas usan tarjetas de video separadas para cada cámara. Es costoso pero no se pierden cuadros. Grabación de Alta Velocidad de Cuadro– La mayoría de las grabadoras digitales graban 60 imágenes o cuadros por segundo (cps). Si la grabadora tiene 16 entradas de video, solamente graba alrededor de 4 cps por cámara.


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Cómo mejorar – Incremente el número de procesadores en la grabadora digital. El agregado de 8 procesadores a 60 cps cada uno (2 cámaras por procesador), incrementaría la velocidad de cuadro de grabación total a 480 cps. Esto permitirá que todas las 16 cámaras sean grabadas a 30 cps. Sin embargo, estas grabadoras digitales de alta gama son muy costosas. Compresión Ratio Las grabadoras digitales tienen diferentes tasas de compresión, independientemente de la técnica de compresión utilizada. Mayor Tasa de compresión = Menor Tamaño de Cuadro = Más Cuadros Grabados Una determinada cantidad de compresión es aceptable. Sin embargo, si la tasa de compresión es muy alta, la calidad de la imagen puede deteriorarse. Tasa de Compresión – Es la tasa entre el tamaño de los datos antes de comprimirlo y después de la compresión. Tasa de compresión Duración de Grabación 10 10 veces 20 20 veces 100 100 veces La Capacidad de los disco La capacidad de los discos rígidos está en constante crecimiento debido a las mejoras tecnológicas y no parece que pueda a llegar a ser un problema en el futuro. 1998: 3 GB 2000: 40 GB Futuro: 200 GB (?) GB Definición GB – Una unidad de medida del tamaño de la imagen en Giga (109) Bytes.


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Incremente la capacidad de almacenamiento : Pila de Discos: Use una pila de discos rígidos como si fueran una sola unidad. Múltiples Discos: Interconecte grabadoras digitales utilizando RAID. Discos Removibles: Como un disquete, reemplace el disco rígido cuando se llena. Digital Recording /Característica / Sistema Operativo Una grabadora digital es un dispositivo basado en microprocesador y necesita un sistema operativo para controlar sus funciones internas. Si bien es posible usar un sistema operativo propietario, la tendencia general es utilizar los siguientes sistemas operativos populares: Windows 98: Windows 98 es relativamente inestable y usualmente es utilizado en grabadoras de bajo costo o basadas en PC. Windows 2000 / NT: Este sistema operativo es más estable y es usado en los sistemas de grabación digital de alta gama. Linux: A medida que el sistema operativo Linux se hace cada vez más popular, su uso en grabadoras digitales va en aumento. Sistema Operativo – Definición Sistema Operativo – Es un programa de software instalado en un dispositivo basado en microprocesador que controla la funcionalidad de todos los dispositivo. Linux – Definición Linux – Es una versión de Unix desarrollada por Linus Torvalds. Corre sobre PC basado en Intel y es generalmente Gratis. Búsqueda (Search) La búsqueda y recuperación de imágenes de video es una función importante de los sistemas de CCTV. Videograbadora de Lapso de Tiempo: La búsqueda de imágenes grabadas es un proceso lento. La cinta debe moverse hacia delante y hacia atrás para ubicar la imagen.


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Grabadora de Disco Rígido: La búsqueda y recuperación de imágenes de video es muy rápido. La lectora magnética puede moverse directamente a la dirección de la imagen y recuperarla casi instantáneamente. Esta es la ventaja fundamental de la grabadora de disco rígido. Método de Búsqueda (Search Methods): Dependiendo de la marca, hay diferentes formas en que las imágenes pueden ser buscadas, desde un único criterio a una combinación de ellos. A medida que los criterios de búsqueda se aumentan, la velocidad y la precisión aumentan, pero el diseño de la base de datos de imágenes es más complejo, aumentando el costo. Búsqueda por Fecha (05/13/04 4 pm) La búsqueda por fecha y hora es la búsqueda más común. En la mayoría de las marcas es posible especificar un rango. Búsqueda por Cámara 9 Las búsquedas por cámara también son posibles. Usualmente se combinan con los rangos hora-fecha. Alarma 4 Usualmente es posible visualizar las imágenes pre y post alarma de cada evento de alarma. Front Door Text En muchos casos es posible buscar por el texto superpuesto en la imagen. Algunos ejemplos: - Dirección de la cámara - ATM - Transacciones en cajas registradoras Event Add / Remove La búsqueda puede hacerse por cualquier actividad en una zona definida por el usuario. Haga clic en el botón para buscar actividad en la puerta.


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Event Remove La búsqueda puede hacerse por cualquier evento en una zona definida por el usuario. Haga clic en el botón para buscar cuándo fue quitada la canasta de flores. Add On Muchas grabadoras digitales cuentan con funciones adicionales. El tipo de función depende de la marca. Algunas de estas funciones son las siguientes:

- Multiplexores - Transmisión remota - Interfaz de alarma - Controladoras PTZ Tradicionalmente, éstas funciones venían en cajas separadas. El uso de tecnología digital permite la integración de gran cantidad de beneficios en una única caja. Stand Alone La única función de una grabadora digital autónoma es grabar imágenes de video del sistema de CCTV. Al igual que una grabadora de lapso de tiempo, una grabadora digital autónoma puede conectarse a un conmutador de matriz, a un quad, a un multiplexor o a un conmutador secuencial para grabar imágenes. - Es relativamente más barata - Es ideal como reemplazo de las videograbadoras de lapso de tiempo existentes debido a su retrocompatibilidad. - Tiene una entrada de video que puede ser conectada a un componente de CCTV. Multiplexores Los Multiplexores son el accesorio más común de una grabadora. En vez de tener una grabadora y un multiplexor por separado, hoy es posible combinarlos en una sola unidad, tornándolo más económico.


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Proceso: La señal de video de la cámara debe ser digitalizada, multiplexada, comprimida y luego almacenada en el disco rígido. Pueden existir diferentes funciones, dependiendo de la marca. Algunas de ellas son: - Nro. de entradas de video (usualmente 4, 9 o 16) - Simplex, Duplex o Triplex - Capacidad de reproducción - Número de salidas de video - Velocidad de grabación: 60 ó 480 cps (uno o varios procesadores) Transmisión Remota La transmisión y recuperación remotas de imágenes de video agrega flexibilidad a una grabadora digital. Hay diferentes formas en que una conexión remota puede hacerse. Algunas marcas ofrecen opciones limitadas mientras que otras brindan más flexibilidad. Dependiendo del método, la grabadora digital necesitará diferentes opciones de hardware y software. Métodos: Interfaz con La grabadora digital necesita: Línea de teléfono de Telefonía Básica Módem ISDN / DSL Adaptador ISDN / DSL Red Placa de Red (NIC – Network Interface Card) Internet TCP / IP con módem o NIC La transmisión o recuperación remotas de imágenes de video puede utilizarse en muchas aplicaciones de CCTV y de video. Transmisión: Las grabadoras digitales pueden grabar imágenes en un sitio remoto y también transmitir imágenes de video en vivo hacia un sitio central. Dependiendo de la configuración de la grabadora digital, esta transmisión puede realizarse a través de la red básica telefónica, una red de datos o Internet.


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Recuperación: En el modo de transmisión ‘en vivo’, las imágenes son enviadas al cuarto de control. En modo recuperación, el disco rígido del sitio remoto es analizado en busca de los criterios de búsqueda y las imágenes almacenadas son recuperadas y transmitidas. El lenguaje de comunicación utilizado entre los dispositivos remotos es CGI script. Si se utiliza una red o Internet, la grabadora digital debe contar con una dirección IP. Detección de Alarmas La detección de Alarmas y de Actividad ayudan a mejorar el rendimiento de una grabadora digital. Detección de Alarmas – Graba todas las intrusiones y movimientos indeseados. Detección de Actividad – Graba movimiento y actividad no amenazante o incluso esperada con la idea de ahorrar espacio en el disco rígido. Ejemplos – • El sensor de presión bajo la alfombra en la puerta de entrada dispara la cámara de forma tal que la grabadora digital sólo graba imágenes cuando alguien atraviesa la puerta. • La zona del VMD (Video Motion Detector – Detector de Movimiento de Video) alrededor de la caja registradora, se disparará cuando alguien está pagando. No se graba cuando no hay actividad. VMD – VMD = Video Motion Detector (Detector de Movimiento de Video) Los Detectores de Movimiento de Video trabajan según el principio de comparar el cuadro actual con el anterior. Si detecta cambios en las zonas nominadas, generan una alarma. Algunos de los sistemas de VMD disponibles en las grabadoras digitales son básicos y pueden generar falsas alarmas en una variedad de situaciones. Otras grabadoras digitales pueden tener sofisticados sistemas de VMD que pueden distinguir entre nubes que pasan, animales que pasan e insectos.


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Detector de Movimiento de Video de Alta Gama El VMD digitaliza el cuadro de cada cámara en muchos miles de zonas y le asigna un valor de escala de grises (hasta 256 niveles) a cada zona. Estos valores se almacenan en memoria. El siguiente cuadro de video es luego digitalizado y cada zona es comparada con los valores almacenados de los niveles de escala de grises. Existe una condición de alarma (también llamada conteo de errores) si el valor de escala de grises entre la zona actual y la almacenada difieren en más que un error preestablecido. Hoy en día, los VMDs son cada vez más inteligentes. Las zonas con error son evaluadas de varias maneras distintas para reducir las falsas alarmas. El número de zonas con conteo de errores se agrega. Esto da una idea del tamaño del objeto. Dado que la imagen vista en un monitor, está en perspectiva, el tamaño mínimo requerido para activar una alarma varía y puede programarse en el VMD. Para un objeto en movimiento, el conteo de error puede ser rastreado por unos pocos cuadros. Esto le permite al VMD determinar la velocidad y la dirección del objeto para luego compararlo con las mínimas dirección y velocidad programadas para esa zona. Esto ayuda a reducir las falsas alarmas. Alarmas– Principio – Una alarma genera una tensión eléctrica que bien puede abrir o cerrar un contacto. Esto activa una determinada cámara para que grabe por un tiempo predeterminado. El beneficio principal es la posibilidad de visualizar imágenes pre alarma y post alarma para cualquier evento de alarma. La grabadora digital puede funcionar como una grabadora de eventos al grabar imágenes solamente cuando la alarma es activada. Después del evento, se detiene y espera a la nueva activación por alarma. La ventaja es que ahorra espacio de disco. Playback La función de reproducción (playback) permite la visualización de las imágenes grabadas. Diferentes marcas cuentan con diferentes funciones de reproducción. Algunas de ellas son:


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- Reproducción - Reproducción Hacia Atrás - Adelantar - Retroceder Rápido - Avance Cuadro por Cuadro - Grabación y Reproducción Simultáneas Reproducción Hacia Atrás: Grabación y Reproducción Simultáneas Para reproducir y grabar al mismo tiempo, el disco rígido debe contar con dos cabezas magnéticas separadas, una para escribir y la otra para leer. Si esta función no esta disponible, debe detenerse la grabación durante la reproducción para visualizar imágenes de video. Grabación de Audio: Unas pocas grabadoras digitales cuentan con la función de grabación de audio. Esta función tiene muchos beneficios pero se usa poco en las grabadoras digitales debido a la falta de una capacidad de almacenamiento adecuada. Cuando la capacidad de almacenamiento aumente, como será en el futuro, la mayoría de las grabadoras digitales contarán con la función de grabación de audio. Integración: Para comunicarse con otros dispositivos, como conmutadores de matriz y grabadoras digitales, muchas grabadoras digitales tienen puertos de comunicación RS 232 y RS 422. Algunas utilizan protocolos abiertos mientras que otras utilizan protocolos propietarios. Seguridad: Es importante proveer seguridad de acceso a las varias funciones de las grabadoras digitales. Protección por clave es el tipo de seguridad más común. Controladora PTZ (Pan, Tilt, Zoom – Barrido, Inclinación, Aumento): Algunas grabadoras digitales también tienen una controladora PTZ incorporada. Esto mejora la funcionalidad y permite el control de la cabeza de barrido e inclinación, y del aumento de la lente en el sitio de la cámara.


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Seleccionando el Digital Recorder Hay disponible una amplia variedad de grabadoras digitales con diferentes características. La elección correcta depende de la aplicación de CCTV. Capacidad de Almacenamiento (Storage capacity) La capacidad de almacenamiento de una grabadora digital depende de los siguientes factores: - Resolución - Velocidad de Cuadro - Tasa de compresión - Capacidad de Disco Resolución • Si se requiere un gran detalle de imagen, debe seleccionarse la configuración de alta resolución, como 640 x 480 píxeles. • Si es aceptable un menor detalle de imagen, debe seleccionarse la configuración de baja resolución, como ser 320 x 240 ó 180 x 120 píxeles. Fórmula para el cálculo S = P * C / 1000 S = Tamaño de Cuadro en Kilo Bytes (KB) P = Nro. de píxeles C = Nro. de colores básicos (= 3) Ejemplo P = 640 x 480 S = 640 x 480 x 3/1000 = 921 KB Nota: Si los sub píxeles de color no son muestreados para cada píxel, entonces el tamaño de cuadro se calcula sumando el número de píxeles para cada color.


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Tasa de Compresión (Compresión Ratio) La compresión de imágenes es necesaria para almacenar más imágenes en un disco rígido. La selección de la tasa de compresión adecuada es una solución de compromiso entre calidad de video y capacidad de disco. Mayor Tasa de compresión = Menor Calidad de Imagen = Más Cuadros Grabados. Menor Tasa de compresión = Mayor Calidad de Imagen = Menos Cuadros Grabados. Fórmula para el cálculo Sc = S / C Sc = Cuadro Comprimido (in KB) C = Tasa de compresión S = Tamaño de Cuadro Ejemplo Tasa de compresión = 30 Sc = 921/30 = 31 KB Frame Rate: Algunas aplicaciones requieren la grabación de todos los cuadros mientras que en otras es posible grabar a una velocidad de cuadro menor. El sistema PAL tiene 25 cuadros por segundo, mientras que NTSC tiene 30 cuadros por segundo. T = Sc * R * 60 * 60 / 1000 T = Tamaño en Mega Bytes (MB) grabado en una hora Sc = Un solo cuadro comprimido (en KB) R = Velocidad de cuadro Ejemplo R = 15 cuadros por segundo T = 31 * 15 * 3600/1000 = 1674 MB


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Capacidad de Disco Basándose en la capacidad de almacenamiento del disco rígido y en los requerimientos de tamaño de cuadro por hora, calcule el número de horas de grabación de la grabadora digital. H = A / T H = Nro. de horas de grabación A = Capacidad del disco rígido en MB T = Tamaño en KB grabado en una hora Ejemplo A = 30.000 MB H = 30000/ 1674 = 18 horas Si H es aceptable Use la capacidad de almacenamiento tal como está. Si H no es aceptable, entonces considere

- Reducir la resolución de grabación - Incrementar la tasa de compresión - Reducir la velocidad de cuadro - Agregar múltiples discos rígidos - Elija una grabadora con mayor capacidad Add On Para seleccionar la grabadora digital adecuada, determine las características adicionales que su aplicación requiere. Evaluar cada característica opcional

- Autónoma solamente (sin opcionales) - Multiplexor o Simplex Duplex o Número de entradas y salidas - Detección de Movimiento de Video o Básico o Sofisticado - Transmisión Remota o Telefonía Básica o ISDN


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o Internet o Red - Integración con otros dispositivos Después de hacer una lista de los opcionales requeridos por su aplicación, fíjese qué grabadoras hay disponibles y elija la que mejor satisface sus requerimientos. Sistema Operativo Aplicación de alta seguridad Windows NT, 2000 ó XP Aplicación de baja seguridad Windows 98 Instalación del Grabador Digital Instalar la grabadora digital consiste en lo siguiente: Conexión • Conectar las entradas de la cámara a la grabadora digital. • Conectar el monitor a la salida de video • De ser requerido, realice las conexiones para la transmisión remota Programación Los pasos involucrados en la programación de una grabadora digital dependen de cada marca. Los pasos usuales son: • Programar para cada cámara, variables tales como ganancia y brillo. • Programar la velocidad de cuadro, la resolución y la tasa de compresión para la grabación. Introducción Digital CCCT Dominio Analógico: Actualmente, la mayoría de los dispositivos de CCTV operan en el dominio analógico, aunque esto está cambiando rápidamente.


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Dominio Digital: Para operar en el dominio digital, los dispositivos de CCTV deben convertir la señal analógica a una señal digital usando el conversor analógico-digital (A/D). Dominio de Red Para operar en el dominio de red, los dispositivos de CCTV deben operar en el dominio digital y también seguir todas las reglas y los protocolos de red. Cada dispositivo de CCTV debe contar con: - una Placa de Red (NIC) para conectarse físicamente con la red - contar con una Dirección IP - comunicarse con otros dispositivos utilizando el protocolo TCP/IP Nota Importante: La construcción, las características, los tipos, la selección y la instalación de cada dispositivo de CCTV se cubren en profundidad en el Curso de Entrenamiento de CCTV de 14 horas (14 hours CCTV training course). Por favor, visite el sitio de web de STAM para más detalles. Aquí se ha dado una idea general de los nuevos dispositivos de CCTV diseñados para los dominios digital y de red. Definiciones: Digital – La señal electrónica donde cada valor de la señal análoga tiene una diferente combinación de unidades binarias (bits). Análogo – Representación de data por cantidades que varían continuamente. TCP/IP TCP/IP – Transmisión Control Protocol/Internet Protocol fue desarrollado por el Departamento de Defensa como un protocolo de internetworking que corta los paquetes de datos en segmentos, numerando y enviando esto en orden aleatoria. Los dispositivo receptores reensamblan los datos. Este es el protocolo estándar para la comunicación sobre Internet.


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Introducción CCTV Análogo Un CCTV analógico está basado en cámaras, cables, grabadoras y monitores de un único propósito. Por ejemplo, las cámaras entregan una señal de video por cables coaxiales dedicados. Los cables se conectan a equipamiento dedicado de video analógico, incluyendo multiplexores, grabadoras de cinta de video (videotape recorders – VTRs) y monitores de video. Un CCTV analógico involucra una cantidad de limitaciones: Monitoreo Limitado: Provee solamente monitoreo local, limitado por los tendidos de cable de video analógico y por los amplificadores de línea. Escalabilidad Limitada: Los sistemas están limitados típicamente por la capacidad de entrada de los multiplexores analógicos. Proceso de Grabación Engorroso: Para mantener un archivo, los usuarios deben expulsar, guardar y reemplazar las cintas de video que fácilmente pueden perderse, ser robadas o ser regrabadas por accidente. Calidad limitada de la imagen grabada: La grabación VHS puede ser un importante factor limitante. Y la calidad de imagen se degrada con cada copia. Backend Digital El enfoque “Analógico a Digital” ofrece acceso al monitoreo de imágenes a través de la red IP. Pero depende de las videograbadoras tanto para la grabación como para el acceso IP. Eso también tiene sus limitaciones: Cableado complejo: El enfoque “Analógico a Digital” todavía necesita cables de video individuales para cada cámara, un arreglo complicado. Escalabilidad Limitada: Las videograbadoras limitan el crecimiento a un máximo típico de 16 entradas de cámaras al mismo tiempo. Un servidor externo con software de administración puede llegar a ser necesario para controlar múltiples sitios o videograbadoras. Control / monitoreo Remoto Limitado: No se puede acceder a cualquier cámara desde cualquier cliente. Sólo se puede acceder a la cámara indirectamente a través de la videograbadora. Riesgo de Rotura de Discos Rígidos: El enfoque “Analógico a Digital” expone las grabaciones de monitoreo a pérdidas, en comparación a la redundancia RAID y a la cinta.


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Full Digital Ventajas Monitoreo total sobre IP es marcadamente diferente. El sistema aprovecha cámaras con servidores de web incorporados y puertos Ethernet. En vez de generar imágenes como una señal de video continua, éstas cámaras generan archivos de datos JPEG, que pueden ser accedidas, monitoreadas, grabadas e impresas desde cualquier punto de la red por un cliente autorizado. Los beneficios son enormes: Simplicidad: Todas las cámaras se conectan a la red mediante una simple y económica red Ethernet o Ethernet inalámbrica. Esto puede optimizar la infraestructura de LAN que usted quizás ya tiene. Poderoso Control Centralizado: Un servidor con una aplicación de software puede operar el sistema completo. Fácil Actualización y Escalabilidad Total: Es fácil agregar nuevas cámaras. Monitoreo Remoto Total: Cualquier cliente autorizado puede tener acceso directo a cualquier cámara. Usted también puede acceder a las imágenes de monitoreo desde el servidor central. Almacenamiento Robusto y Redundante: Sus imágenes de monitoreo están protegidas contra roturas de discos rígidos mediante redundancia RAID y la opción de almacenamiento de backup en cinta mediante una conexión SCSI. Desventajas La red debe contar con el ancho de banda necesario para la transmisión de imágenes. Cámaras IP/Introducción Desde 1995, los fabricantes han estado llamando a las cámaras ‘cámaras digitales’. Pero analizándolas en detalle, estas cámaras tenían funcionalidad digital pero su salida seguía siendo analógica. Esto ahora está cambiando. Esta sección discute algunas de las ‘verdaderas’ cámaras digitales que están siendo introducidas en la industria de CCTV. • Cámaras de PC • Cámaras Web / de Red • Cámaras Servidor


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Cámaras IP/Principio La cámara de red o web es una unidad auto contenida y se conecta directamente a la red. Aparte de las características estándar, esta cámara contiene:

- Conversor A/D - tarjeta de Compresión de Video - Placa de Red - Protocolo TCP/IP - Servidor de Video -para almacenar imágenes- y Software de GUI La salida de la cámara utiliza un conector RJ-45 Para conectarse a la red. Para completar la instalación, a la cámara debe asignársele una dirección IP. La mayoría de las cámaras también tienen conectores BNC, lo que significa que también pueden ser conectadas a sistema analógico. IP Cámaras/Característica/Email Alarm Ante un evento de alarma, la cámara de red envía un email al servidor de correo con la imagen como un archivo adjunto. El servidor cliente envía el email al servidor de correo de destino usando SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - Protocolo Simple de Transferencia de Correo). Usuario El Usuario puede recolectar los emails almacenados en el servidor de correo utilizando POP3 (Post Office Protocol – Protocolo de Oficina de Correo) en el Outlook de Microsoft o su equivalente. FTP El FTP (File Transfer Protocol – Protocolo de Transferencia de Archivos) es específicamente utilizado para transferir archivos entre dispositivos de red y utiliza los puertos 20 y 21. Transferencia La cámara de red puede transferir eventos de alarma o imágenes en horas y fechas predeterminadas. Para configurar la transferencia por FTP es necesaria la siguiente información.


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• La dirección de red del servidor de FTP (por ejemplo: domain.com) • La Identificación de Usuario + Clave para el servidor de FTP

• La creación y el nombramiento de una carpeta en el servidor de FTP donde las imágenes serán almacenadas. Usuario En la mayoría de los casos, el servidor de FTP está en un sitio remoto, donde las imágenes son almacenadas. PCMCIA Muchas cámaras de red tienen ranuras para una o dos tarjetas PCMCIA. Éstas pueden ser usadas de las siguientes maneras. Para Expandir la Memoria: Use una Tarjeta Flash o una Tarjeta de Disco Rígido (HDD) para almacenar decenas de miles de imágenes dentro de la misma cámara. Inalámbrico: Use una Tarjeta Inalámbrica de PC compatible con IEEE 802.11b para comunicar a la cámara de forma inalámbrica. Detección de Actividad La mayoría de las cámaras de red cuentan con las siguientes características de detección de actividad: • Detección de Movimiento de Video • Entradas de Alarma - Sensores • Salida de Alarma – interfaz con zumbador, sirena, etc. Alarma Cuando se activa una alarma o una detección de movimiento de video, usualmente ocurre lo siguiente (puede variar según la cámara) • El mensaje de "Alarm" (Alarma) es mostrado en el monitor • Los archivos de imagen de los eventos de alarma son almacenados en la cámara, tanto los eventos pre alarma como los post alarma. • Un email notifica las direcciones de alarma, con o sin un archivo de imagen, dependiendo de lo que haya sido especificado. • Los archivos de imagen almacenados son enviados al servidor FTP. • La terminal de SALIDA DE ALARMA en la cámara, se activa.


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Conexión Peer to Peer En conexiones “Peer to Peer” (entre pares), la PC es conectada directamente a la cámara de red usando un cable cruzado de categoría 5 con conectores RJ-45. Se utiliza un cable cruzado cuando dos dispositivos de red son interconectados en forma directa. Se usa un cable derecho cuando se conecta un dispositivo de red a un hub o a un ruteador. Después de haber hecho la conexión del cable, encienda la cámara de red y realice los siguientes pasos en la sección de configuración 1. Programe la PC para que se comunique con la cámara. 2. Programe la configuración mínima de la cámara. IP Cámaras Conexión vía Intranet La Intranet es una red LAN interna o privada. Si usted está conectando la cámara de red a un hub en la red interna, necesitará utilizar un cable derecho de categoría 5 con conectores RJ-45. Para programar la cámara de red también necesitará conectar su PC al hub utilizando un cable derecho de categoría 5. Después de haber hecho la conexión del cable, encienda la cámara de red y realice los siguientes pasos en la sección de configuración 3. Programe la PC para que se comunique con la cámara. 1. Programe la configuración mínima de la cámara. IP Cámaras Conexión vía Internet En esta opción, una sola cámara es conectada a Internet usando un modem de cable o xDSL. Por favor, asegúrese de que el modem de cable o xDSL esté operativo. Pasos: 1. Primero conecte la cámara a la PC en una conexión “Peer to Peer”, programe la configuración mínima de la cámara, y finalmente conecte la cámara al modem. 2. Finalmente, conecte la alimentación a la toma de pared de CA (provista).


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Si el número de puerto = 80 mientras se programa la configuración de la cámara en el Paso 1 de más arriba, use _Hhttp://xxx.yyy.zzz.vvv:80 para comunicarse con la cámara de Internet, donde xxx.yyy.zzz.vvv es la dirección IP del ruteador. IP Cámaras Conexión vía Intranet – Múltiple Para conectar múltiples cámaras a Internet, es necesario conectar un ruteador al modem de cable o xDSL. Después de conectar el cable, encienda la cámara de red y luego siga los siguientes pasos en la sección de configuración 1. Programe la PC de tal forma que pueda comunicarse con la cámara y el ruteador. 2. Programe la configuración mínima de la cámara. 3. Programe el ruteador de tal forma que la cámara pueda comunicarse con Internet. IP Cámaras/Setup/PC El primer paso es cambiar la configuración de TCP/IP de la PC para que coincida con la configuración por defecto de la cámara. La configuración de red por defecto de la cámara en este ejemplo es: • Dirección IP: 192.168.0.10 • Máscara de Subred: 255.255.255.0 • Ruteador por defecto: 192.168.0.1 Para acceder a la cámara, la dirección IP de la PC debe ser “192.168.0.XXX” (donde XXX debe ser un número entre 2 y 254, excepto 10). El proceso difiere dependiendo del sistema operativo que esté instalado en la PC. Se hizo una simulación interactiva para Windows 98, y se muestran pasos similares para 2000 y XP. IP Cámaras/Setup/Camera Después de que la PC es configurada y la cámara está conectada a la red, se configuran los diferentes parámetros de la cámara. Si múltiples cámaras están conectadas, cada cámara debe ser configurada de forma individual. La cámara puede estar directamente conectada a la PC. Caso en el cual el cable de conexión debería ser cruzado de categoría 5. Para iniciar contacto con la cámara de red use el Internet Explorer y escriba la dirección IP por defecto de la cámara _Hhttp://192.168.0.10.


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La pantalla de configuración está almacenada en el servidor de la cámara de red. Cuando se ingresa, se envía un comando a la cámara de red para enviar las pantallas de configuración a la PC. Después de que la configuración es descargada a la PC, puede ser de utilizada para programar diferentes parámetros de la cámara. Dependiendo del tipo de instalación, los siguientes datos son necesarios. • Dirección IP • Máscara de Subred • Número de Puerto • Gateway por Defecto (cuando se utiliza un gateway o un ruteador) • Direcciones de 1 ó 2 Servidores de DNS (si se usan DNSs) Contáctese con su administrador de red o su proveedor de servicio de Internet para la información requerida. IP Cámaras/Setup/Router Si la cámara de red está siendo conectada a Internet usando un modem de cable o xDSL, la configuración del ruteador es importante. La configuración exacta depende de la marca, pero el proceso el similar para todas las marcas. Paso 1: Conecte la PC al ruteador Paso 2: Configure la dirección IP del rutea Paso 3 Agregue el puerto # a la cámara de red Asegúrese que el modem DSL/Cable está operativo y de que su ISP está operativo y le ha dado una dirección estática o dinámica. El primer paso es establecer contacto con el ruteador • Configure la PC y la cámara de red • Conecte la PC al ruteador • En el navegador de la PC escriba http://192.168.0.1 (ésta es usualmente la dirección, pero chequee con las instrucciones del ruteador) para descargar el menú de configuración del ruteador. • Ingrese la identificación y la clave por defecto para ingresar a la configuración


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Ésta es una pantalla de muestra de un modem D-Link. Para su ruteador, lea el manual de usuario. El segundo paso es agregar la dirección IP al ruteador • Asegúrese de que su ruteador esté conectado al modem de cable/DSL y que esté operativo. • Para la configuración del ruteador D-Link, haga clic en el botón “RENEW” (renovar). Esto comunicará automáticamente con la red de su ISP para obtener la configuración de WAN, como ser, la dirección IP, servidores de DNS y máscara de subred. El último paso es configurar un número único de puerto en el ruteador para cada cámara de red. Este número de puerto es usado por NAT (Network Address Translation – Traslación de Dirección de Red) para comunicarse con Internet. Para D-Link, esto se hace en “Virtual Server” (Servidor Virtual), en la configuración avanzada “Advanced Setup”. La dirección IP privada de la cámara de red: 192.168.0.100:90 (Donde 90 es el número de puerto). Dirección IP del ruteador: xxx.yyy.zzz.vvv Para conectarse con la cámara de red desde Internet, use xxx.yyy.zzz.vvv: 90 Ésta es una pantalla de muestra de un modem D-Link. Para su ruteador, lea el manual de usuario. Nota: Los mismos números de puerto de HTTP que fue usado en el ruteador debe también programarse también para cada una de las cámaras de red conectadas al ruteador. IP Cámaras/otras Cameras/ PC Cámaras Una cámara de PC es una cámara CCD de bajo costo con un lente fijo. La salida de la cámara es analógica y está conectada a la placa de video. Esta placa de video digitaliza y comprime la señal. El navegador de la computadora luego convierte la señal digital en paquetes de TCP/IP y la transmite hacia su destino usando la red o Internet.


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Aplicaciones • Video Conferencia • Seguridad de bajo costo • Guarderías IP Cámaras/Otros Cámaras/ Server Cámaras Cámaras estándar de video analógico están conectadas a un servidor de video. El servidor está conectado a la red. Las funciones básicas del servidor son las siguientes: - Convertir la señal analógica en digital - Comprimir la señal de video - Convertir la señal en paquetes de TCP/IP - Conectarse a la red con una placa de red (NIC). Las cámaras no tienen una dirección IP, pero el servidor tiene la dirección IP para comunicarse con otros dispositivos de la red. Características: - Una o múltiples entradas de cámaras (4, 8, 16 entradas) - Modo de transmisión seleccionable: simple, modo cuádruple u otros. - La técnica de compresión depende de la marca. Simple/Quad– El navegador de la PC hace un pedido y el servidor le envía la imagen. Monitor Digital / LCD LCD = Visor de Cristal Líquido (Liquid Crystal Display) Los monitores LCD son extensamente utilizados en computadoras portátiles. Están disponibles en tamaños pequeños solamente y todavía no son económicamente convenientes en los tamaños más grandes que son necesarios en la industria de CCTV.


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Principio Los LCDs están hechos de celdas de cristal líquido (o píxeles) que son polarizadas en diferentes direcciones cuando se aplica tensión a sus electrodos. La cantidad de tensión en cada celda determina su ángulo de polarización, lo que a su vez determina el nivel de transparencia y la cantidad de luz que atraviesa ese píxel. La luz pasante permite la formación de la imagen. La resolución del LCD dependerá del número de celdas o píxeles. Mayor cantidad de píxeles = Mayor resolución. Tipos LCD – LCD Pasivo: Esta tecnología ya ha sido superada. La polarización del cristal depende de la cantidad de tensión aplicada. LCD Activo: Un transistor de película fina está colocado en cada celda del LCD. Dado que el transistor es un componente activo, se lo llama LCD activo. Ventajas • Vida útil ilimitada dado que no hay desgaste de una capa de fósforo. • No tiene distorsiones geométricas • No sufre los efectos de la EMI • Bajo consumo de energía • Ocupan poco espacio Desventajas • A diferencia de los de CRT, las imágenes se forman con luz reflejada. Esto limita el ángulo de visión. • Sólo hay disponibles pantallas pequeñas. Tamaños mayores requieren un mayor número de píxeles, lo que significaría un control y un direccionamiento más rápidos de los píxeles. Esto es una limitación. En el futuro, procesadores más veloces resolverán esto, permitiendo pantallas de mayor tamaño. • Todavía son bastante costosos en comparación con los de CRT.


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Plasma Principio El plasma, mejor descrito como gas ionizado, es usado para excitar fósforo fotoluminicente de color, que entrega luz visible. Un monitor de plasma está compuesto por una matriz de píxeles, cada uno compuesto por tres sub píxeles de fósforo rojo, verde y azul. Gas en estado de plasma excita estos sub píxeles y genera la luz visible. Ventajas

• No hay distorsión geométrica • Gran tamaño de visor (de 42 pulgadas to 50 pulgadas) con mínimo espesor de pantalla (4 – 6 pulgadas) • Alto contraste de imagen de sobre 400:1. Puede ser utilizada en áreas luminosas Desventajas • Como un CRT, el encamisado de fósforo se va degradando. El típico Tiempo Medio Entre Fallas (Mean Time Between Failures - MTBF) es de 30.000 horas. • Muy costosos. Control Digital /Introducción Partes Principales de un Sistema de CCTV Adquisición: Una cámara conectada en cualquier lado de la red adquiere y comprime la imagen, y la envía a la red. Control: El software de control instalado en una PC es el punto central desde donde el sistema de CCTV es programado, controlado y administrado. Es la interfaz entre el usuario y el sistema de CCTV.


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Almacenamiento Los dispositivos de almacenamiento nominados en la red son utilizados para almacenar las imágenes de CCTV. Éstos podrían ser � PC con disco rígido � Almacenamiento de red Adjunto. En un entorno de red ‘verdadero’, todos los dispositivos de CTV incluyendo el conmutador, deben tener: • Entrada y Salida listas para conectar a red. • La funcionalidad interna y el procesamiento son digitales. • Direcciones IP y comunicarse usando el protocolo TCP/IP. Dependiendo de la marca, el conmutador de red podría ser una combinación de multiplexor, grabadora digital y controladora PTZ. Paso 1 – El conmutador envía un pedido por imágenes a cada cámara usando scripts de CGI. Paso 2 – Cada Cámara envía imágenes de video en paquetes de TCP/IP al conmutador. Paso 3 – El conmutador manipula estos paquetes, dependiendo de la función seleccionada. Paso 4 – El conmutador envía la imagen cuádruple a los monitores y a la grabadora digital en paquetes de TCP/IP. Característica Cada fabricante tiene su propio software propietario de control –con diferentes características, “look and feel” (aspecto) y diferentes nombres. Este software es la interfaz de usuario para administrar el sistema de CCTV en red y se compone de las siguientes funciones: 1. Aplicación de Administrador 2. Aplicación de Monitoreo


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3. Aplicación de Reproducción Dependiendo de la marca, las anteriores aplicaciones pueden estar en una única unidad o en unidades separadas. Usualmente, un sistema de CCTV en red tiene un único sitio con el software de control. Administración La aplicación de Administración es utilizada para configurar y programarlos diferentes dispositivos conectados a la red. Sus componentes fundamentales son: Administrador de Cámaras Programa la dirección IP de las distintas cámaras de red Programa las propiedades de las cámaras como compresión, velocidad de cuadro, etc. Programa la posición predefinida (si aplica). Administrador de Grabación Programa la ubicación de los dispositivos de almacenamiento Programa la calidad de grabación y la velocidad de cuadro de las imágenes Programa los cronogramas de grabación Administrador de Eventos Programa las entradas y salidas de alarma Programa las zonas VMD Programa las acciones ante activación Monitoreo Configura cómo se mostrarán las imágenes en el monitor Programa las diferentes secuencias y recorridos. Característica del Monitoreo Los componentes fundamentales del software de monitoreo son Imágenes En Vivo � Ver imágenes en diferentes formatos � Iniciar y detener el secuenciamiento de cámaras


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� Iniciar y detener el la grabación manual de cámaras � Tomar fotos instantáneas Control PTZ � Posiciona cámaras en diferentes puntos de barrido, inclinación, acercamiento (PTZ) � Devolver cámaras a sus posiciones predefinidas Característica de Playback Los componentes fundamentales de la aplicación de reproducción son: Reproducción Reproducción en diferentes formatos (pantalla completa / cuádruple, etc.) Avance Rápido Avance Cuadro por Cuadro Búsqueda Por Hora y Fecha Por Eventos de Alarma Por Cámara Por Movimiento Característica de Viewer El software visor permite a cualquier PC en la red ver imágenes en vivo y reproducir las imágenes grabadas. Los componentes fundamentales de la aplicación visor son: � Reproducción � Búsqueda � Imágenes En Vivo � Control PTZ El software de Control está usualmente instalado en una única computadora, pero el software visor puede estar instalado en cualquier PC de la red. Seguridad Protección por Clave permite que sólo los usuarios registrados vean las imágenes.


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Filtrado de IP: Solamente las PCs registradas pueden ver las imágenes. Como descargar Viewer Software Conecte el servidor de video a la red y siga los siguientes pasos: 1. Abra el navegador de la PC (la PC también debe estar conectada a la red) 2. Ingrese la dirección IP en la barra de direcciones. Por favor, asegúrese de que conoce la dirección IP. Para la conexión inicial, la dirección IP por defecto es 192.168.xxx.xxx. Chequee el manual de usuario. 3. La PC se conecta al servidor de video y descarga el software. Utilice este software para operar la unidad. Configuración Los sistemas de CCTV permiten la creación de complejas configuraciones. Algunos ejemplos son: � Servidor-Cliente � Monitoreo Remoto � Combinaciones de Servidor-Cliente y Remoto Configuración/Server Client El usuario Cliente monitorea cámaras y define cronogramas desde el Software de Administración de Control. Cualquier video grabado manualmente o como resultado de una grabación planificada es almacenado en la PC servidor. Esta configuración es útil si el video grabado por las cámaras debe ser accedido desde más de un sitio. Por ejemplo, diferentes oficinas de seguridad son responsables de la vigilancia en horas distintas. Configuración Monitoreo Remoto Sitio Local: El sitio local monitorea el sitio. También almacena las imágenes en la PC local. Sitio Remoto: También monitorea el sitio en forma remota y, cuando hace falta, puede recuperar las imágenes del sitio local. Esta configuración es útil si múltiples sitios son monitoreados desde un sitio central durante las horas no


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pico. Por ejemplo, si el departamento de seguridad del consejo local es responsable durante la noche de la seguridad de todos las instalaciones de tiempo libre de una ciudad. Aplicación/Problemas El ingeniero de seguridad debe entender la topología de red de la compañía y verificar cómo encajan en esa estructura los dispositivos de CCTV. Eso es importante porque los dispositivos de seguridad requieren anchos de banda generalmente mayores y esto podría llegar a enlentecer la red. En la medida de lo posible, los dispositivos de CCTV deberían ser independientes de otras redes y deberían tener una conexión directa al “backbone”. Debería tener una entrada rápida a la ‘autopista’ para que no se congestionen los caminos laterales. Factores de Ancho de Banda: Transmisión Compresión Resolución Velocidad de Cuadro Las aplicaciones de CCTV típicamente comparten aplicaciones de red con otras aplicaciones de oficina y, por ende, no deben ser configuradas para utilizar todo el ancho de banda disponible en la red. Tipo de Circuito Ancho de Banda Analógico (circuito telefónico vía modem) 28,8 Kbps ISDN 60 – 128 Kbps ADSL 128 Kbps – 1,5 Mbps 10 base T 10 Mbps 100 base T 100 Mbps ATM 155 Mbps Gigabit 1000 Mbps

Compresión El nivel de compresión usado durante la codificación de las compresiones JPEG y MPEG tiene un gran impacto sobre la ‘calidad’ subjetiva de las imágenes producidas. Como un ejemplo, para archivos comprimidos en JPEG con una resolución CIF, el tamaño de la imagen varía según la siguiente tabla ‘C a lid ad ’ (%) 1 0 50 1 00 Tamaño d e A rch ivo (K B ) 4 1 0 50


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Resolución La resolución está definida por el número de píxeles en una única imagen. CIF (Common Intermediate Format – Formato Común Intermedio) es usado comúnmente como referencia. Resolución QCIF CIF 4CIF Píxeles 180 * 144 360 * 288 750 * 576 (CIF*2) Tamaño de una imagen JPEG comprimida al 50% de calidad. 3 KB 10 KB 40 KB Frame rate Frecuencia = Velocidad de Cuadro = Número de Cuadros por Segundo Puede ahorrarse ancho de banda si la frecuencia en cuadros por segundo (cps) es reducida. Aplicaciones/DSL La principal ventaja de usar DSL es que es independiente de la red de la compañía. La tasa de datos depende del tipo de DSL y también de la distancia hasta la central. Aspectos a Considerar • DSL usa la red de Telefonía Básica y podría operar en forma independiente de Internet. Para lograr esto, el extremo receptor del sistema de CCTV también debe estar conectado a la central. Esto puede aumentar la velocidad de los datos. • La falta de una red DSL a nivel nacional restringe su uso. Conectar el DSL a Internet es la forma más popular. • Botón de Distancias • Botón de Tipos de DSL • Botón de Simple • Botón de Cuádruple Aplicaciones/Almacenamientos Algunas organizaciones están proveyendo servicios de ‘almacenamiento de video’. Las imágenes de las instalaciones de clientes son almacenadas en forma remota en poderosos servidores de video en Internet. El usuario, después de ingresar una


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clave, puede descargar estas imágenes o interactuar con ellas. Es una casilla de correo de imágenes. Ventajas • No hay inversión en equipamiento. • Pueden controlarse múltiples sitios. Desventajas • No es posible el monitoreo en vivo. • No hay controles directos. Aplicaciones/Wireless El uso de LAN inalámbrica tiene muchas aplicaciones para CCTV. Las cámaras pueden conectarse en instalaciones temporarias o el reporte de alarmas puede mejorarse.

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