FlagLunes, 20 Agosto 2018

Información de valor para integradores de Seguridad Electrónica y Ciberseguridad

 

 

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En la actualidad, los sistemas de videovigilancia IP tienen una gran participación en el mercado de seguridad electrónica y esto obedece a la necesidad de tener imágenes con excelente definición y capaces de ayudar en situaciones determinadas a aportar la mayor cantidad de información posible sobre una escena que sirva como evidencia para diferentes casos. Es allí donde los fabricantes de este tipo de dispositivos han entrado en una competencia natural en cuanto a resolución, capacidad de captura de fotogramas en un espacio de tiempo, algoritmos de optimización de video entre muchas otras características que permiten a los usuarios tener tecnología de punta en sus sistemas de video. Sin embargo, hay que tener en cuenta que entre mayores características y capacidades de los dispositivos, mayor es la trasmisión de datos de video en una red de datos y, por tanto, mayor uso de ancho de banda en las mismas.

La correcta configuración de los sistemas de video a nivel de borde puede implicar ahorros en consumos de ancho de banda y un óptimo funcionamiento de las redes. Sucede lo contrario cuando un usuario simplemente conecta un dispositivo de este tipo a la red, ingresa su usuario y contraseña para luego agregarlo al receptor de video (NVR), en este caso es posible que este equipo sature el canal de datos e impida la correcta operación de la red. Si particularmente hablamos de una compañía cuya operación dependa de esquemas de red desarrollados para diversos tipos de negocios, tienden a degradar el servicio y puede llevar a muchos usuarios a pensar que los sistemas de video en red no son adecuados para el funcionamiento de su empresa y que prefieren seguir utilizando video analógico.

Diferentes compañías de sistemas de video en el mercado cuentan con recursos tecnológicos de punta para dotar los dispositivos de tal manera que ayuden a regular su consumo en red y trasmitan con la mejor calidad posible, optimizando el uso de ancho de banda de forma eficiente. En este caso mencionaré a Hanwha Techwin que en la actualidad cuenta con diferentes funciones y protocolos de procesamiento de datos que ayudan a optimizar el uso del recurso de red con alta tecnología.

• Códec de procesamiento de datos H.265 (también conocido como Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia o HEVC)
La construcción del video se da por la captura de imágenes simultáneas en un espacio de tiempo que al ser reproducidas nos dan la sensación de movimiento. Ahora bien, el H.265, como evolución natural de H.264, basa su construcción de paquete de datos en tres grandes pilares. El primero es el I-Frame (imagen principal o fotograma clave), el cual es una captura de la escena en general; el segundo es el P-Frame, que examina la imagen y envía los datos que han cambiado en la escena con respecto al bloque anterior o I-Frame y el tercero es la longitud del GOV (group of video), este grupo de video es la cantidad de FPS que se captura en una escena y, a diferencia del códec H.264, tiene como gran utilidad la división de cada captura en macrobloques de hasta 64x64; en lugar de utilizar los bloques de tamaño fijo como en H.264, el nuevo sistema H.265 implementa una estructura llamada "unidades de árbol de codificación", que al realizar la subdivisión del macrobloque es más flexible en la construcción, permitiendo mayor detalle y eficiencia en la captura y, por tanto, optimiza la codificación y la trasmisión para lograr un ahorro en el consumo de ancho de banda para la trasmisión de este paquete en la red, evaluando de forma más específica cada escena.

• WiseStream II:
Esta tecnología, que optimiza el uso de ancho de banda, consiste en el ajuste del GOV (group of video) mencionado anteriormente de forma dinámica, esto ayuda a procesar las imágenes eficientemente consumiendo menores recursos de red. Este algoritmo se basa en un análisis inteligente de movimiento en la escena y así ajusta la longitud del GOV.

Como se mencionó, en la construcción del paquete de datos H.264/H.265 el I-Frame, al contener mayor información, tiende a consumir mayores recursos de red y el P-Frame, al llevar únicamente los cambios en la escena, consume mucho menos y es allí donde al variar la longitud del paquete de datos, aumentando la cantidad de P-Frame en escenas de bajo movimiento, se obtienen paquetes de datos más livianos que a su vez estos consumen menor ancho de banda al ser trasmitidos.

Hay que aclarar que si bien esta tecnología funciona bajo ambos códec de compresión de datos, es en el último estándar donde funciona mejor y es más eficiente en el envío de datos a la red. Pero no solo se basa en la variación del GOV en el paquete de datos, también cuenta con técnicas que permiten a WiseStream II ahorrar hasta un 99% en ancho de banda con respecto a una cámara regular. Dichas técnicas son:

o FPS Dinámicos. Se logran al ajustar la cantidad de fotogramas por segundo de acuerdo al movimiento en la escena; si no hay movimiento, el paquete de H.265/H.264 puede tener tan solo 1 o 16 FPS por la predicción de movimiento en la escena, pero cuando se reactiva el movimiento, vuelve a ajustarse para llegar a la cantidad de FPS configurados por el usuario. Esto puede variar de 1 hasta 60 FPS en casos de videovigilancia.

o Región de Interés Inteligente. Esta es básicamente la clasificación de la escena. Esta se da configurando en la cámara la región de la escena que es vital para la operación, agrupándola de tal forma que los espacios de escena menos importantes se trasmitan a una resolución y prestaciones inferiores, permitiendo así que la escena cuente con dos parametrizaciones diferentes y con la calidad necesaria en el área crítica disminuyendo el consumo de ancho de banda

o Control de BitRate predictivo. La tecnología PBC (Predictive BitRate Control) mejora la lógica para los cálculos de complejidad en tiempo real. Este predice los diversos cambios en la escena validando los vectores de movimiento y controla la velocidad de compresión para estabilizar un posible desborde de datos en la velocidad de bits. Esto evita aumentos innecesarios en la velocidad de bits y optimiza los datos de transmisión.

• Ajuste de Bitrate VBR with cap o CBR
Otro mecanismo que apoya la labor de consumo de ancho de banda tiene que ver con el manejo de datos según la complejidad de la escena. En este punto Hanwha permite configurar la tasa de bit a utilizar desde el borde (cámara) en dos modos: en CBR (Constant Bitrate) que permite configurar el dispositivo para que, de acuerdo a la complejidad de la escena, utilice el canal de datos con un ancho de banda definido por el usuario. Eso implica que si por ejemplo la cámara es configurada a 1 Mbps, siempre utilizará este espacio en la red indiferentemente a la complejidad de la escena. El otro parámetro es VBR with cap, este básicamente nos da la posibilidad de configurar la cantidad de ancho de banda a utilizar en la red de acuerdo a la complejidad de la escena; la diferencia radica en que cuando se configura al mismo 1 Mbps, el dispositivo regula la trasmisión desde 0 hasta 1 Mbps de acuerdo a la cantidad de movimiento en la escena regulando su trasmisión. Este parámetro indica el límite máximo que podría trasmitir, lo cual es muy eficiente para que el dispositivo regule de forma automática su trasmisión optimizando el canal de red y el ancho de banda utilizado.

Si bien los diferentes parámetros mencionados ayudan de forma evidente en la construcción del video y la trasmisión del mismo, es necesario tener en cuenta que la administración de los recursos de red, sean switches, firewall, router, entre otros, es de vital importancia para el funcionamiento adecuado de esta tecnología según los requerimientos y configuraciones en el sistema.

De esta forma es recomendable que las redes utilicen para los equipos de video VLANs y segmentos de red diferentes a las programadas para la transmisión de datos convencionales, teniendo en cuenta que la prioridad del paquete de datos debe de ser alta para el video. Es fundamental entender que el video no debe ser tratado como convencionalmente se manejarían las comunicaciones de mensajería bajo el protocolo TCP-IP, ya que este está orientado a trabajar bajo entornos de no conexión, lo que podría afectar el funcionamiento del video debido a la perdida de paquetes durante su trasmisión. Es posible que este hecho no sea significativo para un email, pero para el video podría restar calidad y desmejorar la resolución, entre otras dificultades derivadas de no contar con la prioridad necesaria en la trasmisión.


Juan Carlos Rojas, Ingeniero de aplicaciones de Hanwha Techwin para la región Andina