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DISEÑO DE UNA ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE
VIDEOCONFERENCIA Y TELEVIGILANCIA EN LA RED MULTISERVICIOS DE
TELEBUCARAMANGA
WÍLDER EDUARDO CASTELLANOS HERNÁNDEZ
HELBERTH ORLANDO ESPÍNDOLA BAUTISTA
CAROLINA VILLABONA REYES
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
BUCARAMANGA
2002
DISEÑO DE UNA ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE
VIDEOCONFERENCIA Y TELEVIGILANCIA EN LA RED MULTISERVICIOS DE
TELEBUCARAMANGA.
WÍLDER EDUARDO CASTELLANOS HERNÁNDEZ
HELBERTH ORLANDO ESPÍNDOLA BAUTISTA
CAROLINA VILLABONA REYES
Informe final de práctica para optar el título de Ingeniero Electrónico
Director de la Práctica PhD. Homero Ortega Boada
Asesor de la Empresa Telebucaramanga Ing. Ricardo Carreño Gómez
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
BUCARAMANGA
2002
Nota de aceptación
____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Presidente del Jurado ____________________________ Jurado ____________________________ Jurado
Bucaramanga, Lunes 8 de abril de 2002
A Dios,
Manantial de ciencia y sabiduría.
A mis padres,
Por su amorosa impaciencia.
A Mayerly, Johanna y Amigos,
Por su silencioso apoyo
Wílder E.
Para el Señor Jesús,
A Él sea la gloria siempre,
Para Mayra Alejandra y Azucena,
Para Orlando y Janneth,
Para Carol y Javier,
Y para mis amigos de siempre
Helberth
A Tí Señor que has sido
mi Amigo y mi Consuelo,
a mis padres, mis hermanas
y Mauricio,
que me apoyan y animan
en todo momento
Carolina
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a:
Homero Ortega, Doctor en ciencias de la Ingeniería y director de la práctica, por su
constante orientación y apoyo durante el desarrollo de la misma. Por la confianza que ha
depositado en nosotros, por habernos motivado a trabajar en el área de las
telecomunicaciones e impulsarnos a lograr cosas que nunca imaginamos.
Ricardo Carreño Gómez, Ingeniero Electrónico y Asesor de la práctica en
Telebucaramanga, por su dedicación y orientación en el desarrollo de la práctica.
Byron Arciniegas, Carlos Humberto Moreno, Ingenieros de Telebucaramanga por su
disposición y colaboración para el desarrollo de este proyecto.
Empresa de Telecomunicaciones de Bucaramanga S.A E.S.P, por todas las facilidades
brindadas para la realización de esta práctica.
Erick Arcieri, Patrik Hedlund y Ana Cristina Vásquez, Ingenieros de Ericsson de Colombia,
por sus valiosos aportes y orientaciones para el desarrollo del proyecto.
Jaime Rueda Rivera, Gerente de Ingeniería de Genesis Data, por su amable disposición
para asesorarnos cuando lo necesitamos.
vi
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN 30
1. ASPECTOS GENERALES 37
1.1 OBJETIVO GENERAL 37
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 37
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 38
1.4 METODOLOGÍA DE SOLUCIÓN AL PROBLEMA PLANTEADO 39
2. INFRAESTRUCTURA BASE DE TELEBUCARAMANGA 43
2.1 CENTRAL DE CONMUTACIÓN TELEFÓNICA 43
2.1.1 La Central Telefónica 44
2.1.1.1 Componentes de una central telefónica 44
2.1.2 Centrales telefónicas de Telebucaramanga 45
2.2 RED DE TRANSPORTE SDH (Synchronous Digital Hierarchy) 47
2.2.1 Características básicas de SDH 47
2.2.2 Topología de red SDH 48
2.2.3 Elementos de la red SDH de Telebucaramanga 50
2.2.3.1 AXD 155 50
2.2.4 Topología de la red de transporte de Telebucaramanga. 51
3. RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA 53
3.1 RED DE ACCESO ADSL 55
3.1.1 Tecnologías de Acceso xDSL (x Digital Subscriber Line) 55
vii
3.1.2 ADSL Asymetric Digital Subscriber Line (Línea Digital Asimétrica de Abonado)
56
3.1.2.1 Estándares de ADSL 57
3.1.2.2 La tecnología ADSL 57
3.1.2.2.1 Sistemas de Modulación en ADSL 59
3.1.2.3 Arquitectura del Modelo ADSL 63
3.1.2.4 Características de la tecnología ADSL 63
3.1.3 Estructura General de la Red de Acceso 65
3.1.3.1 Terminal de Red ADSL (ADSL-NT Network Terminal). 65
3.1.3.2 Multiplexor de Acceso de Líneas Digitales de Abonados (DSLAM)
3.1.3.3 Sistema de Gestión de la red ADSL
67
68
3.2 RED DE CONECTIVIDAD ATM (Asynchronous Transfer Mode) 69
3.2.1 ATM (Asynchronous Transfer Mode) 71
3.2.1.1 Arquitectura de un nodo ATM 71
3.2.1.2 Nivel de adaptación ATM (AAL ATM Adaptation Layer) 73
3.2.1.3 Capa ATM 76
3.2.1.4 Capa Física ATM 77
3.2.2 ATM y ADSL 77
3.2.3 INTERNET 79
3.2.3.1 Arquitectura y Familia de Protocolos TCP/IP 80
3.2.3.2 Capa Física 80
3.2.3.3 Capa Internet 80
3.2.3.4 Capa de Transporte 81
3.2.3.5 Interworking 82
3.2.3.6 Capa de Aplicación 83
viii
3.2.4 IP sobre ATM 83
3.2.4.1 Encapsulación de PDU de capa de red 84
3.2.4.2 Resolución de direcciones 85
3.2.5 Equipos de la Red de Conectividad ATM 86
3.2.5.1 El Conmutador ATM 86
3.2.5.2 Enrutador Multiservicio 87
3.3 SERVICIOS ACTUALES DE LA RED MULTISERVICIOS 89
3.3.1 FAST INTERNET: Acceso dedicado a Internet por medio de líneas ADSL 89
3.3.2 INTER LAN: Conexión entre redes corporativas. 91
4. FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN MULTIMEDIA
93
4.1 AUDIO
93
4.2 CODIFICACIÓN DE AUDIO DIGITAL
95
4.2.1 La curva de sensibilidad del oído y el fenómeno de enmascaramiento
95
4.2.2 Codificación Sub-Banda (SBC)
98
4.3 CODIFICADORES DE AUDIO
98
4.3.1 Codificación MPEG Audio
98
4.3.2 Modulación por impulsos codificados (PCM) de frecuencias vocales. Recomendación UIT-T G.711
100
4.3.3 Modulación por Impulsos Codificados Diferencial Adaptativa a 40, 32, 24, 16 kbit/s ADPCM (Adaptive Differencial PCM). Recomendación UIT-T G.726
101
4.3.4 Codificación de audio de 7 Khz dentro de 64 kbit/s. Recomendación UIT-T G.722
102
4.3.5 Codificación de señales vocales a 16 Kbits/s utilizando Predicción Lineal con Excitación por Código de Bajo Retardo. Recomendación UIT-T G.728
103
4.3.6 Codificación de la voz a 8 Kbits/seg mediante Predicción Lineal con Excitación por Código Algebraico de Estructura Conjugada. Recomendación UIT-T G.729
103
ix
4.3.7 Códec de voz de doble velocidad para la transmisión en comunicaciones multimedios a 5,3 y 6,3 kbit/s. Recomendación UIT-T G.723.1
104
4.3.8 Resumen: Estándares de compresión y codificación de Audio
104
4.4 VIDEO
105
4.4.1 Sistemas Analógicos
106
4.4.2 Sistemas Digitales
109
4.4.3 Compresión y Técnicas de Codificación
111
4.4.3.1 Estándar ITU-T H.261 Codificador de video para servicios audiovisuales a px64 kbit/s
113
4.4.3.2 Estándar ITU-T H.263 Codificación de Video para comunicaciones de tasas de bits bajas
117
4.4.3.3 Estándar JPEG
118
4.4.3.4 Estándar M-JPEG
121
4.4.3.5 Estándares MPEG
122
4.4.3.6 Resumen: Estándares de compresión y codificación de Video
127
5. SERVICIOS MULTIMEDIA: VIDEOCONFERENCIA Y TELEVIGILANCIA
128
5.1 VIDEOCONFERENCIA
130
5.1.1 Características de la videoconferencia
131
5.1.1.1 Tipos de equipos terminales de videoconferencia
131
5.1.1.2 Conferencias punto a punto y multipunto
133
5.1.1.3 Simetría en las videoconferencias
134
5.1.1.4 Frecuencia de las videoconferencias
134
5.1.1.5 Nivel de calidad requerido por la videoconferencia
135
5.1.1.6 Elementos básicos de un sistema de videoconferencia
135
5.2 ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA
137
5.2.1 El Primer Estándar: UIT-T H.320 “Equipos Terminales y Sistemas Telefónicos Visuales de Banda Angosta”
138
x
5.2.2 Estándar UIT-T H.321: “Adaptación de los Terminales Telefónicos Visuales H.320 a Ambientes B-ISDN”
139
5.2.3 Aprovechando la Banda Ancha: UIT-T H.310 “Terminales y Sistemas de Comunicación Audiovisual de Banda Ancha”
140
5.2.4 Estándar UIT-T H.323 “Sistemas de Comunicación Multimedia Basados en Paquetes”
141
5.2.4.1 Conjunto de recomendaciones H.323
143
5.2.4.2 Codecs de Audio
144
5.2.4.3 Codecs de Video
145
5.2.4.4 H.225 Registro, Admisión y Estado (RAS)
145
5.2.4.5 Señalización de llamada H.225
145
5.2.4.6 Señalización de control H.245
145
5.2.4.7 Protocolo de Transporte en tiempo real (RTP)
146
5.2.4.8 Protocolo de Control de Transporte en Tiempo Real (RTCP)
146
5.2.4.9 Conferencia de Datos
147
5.2.4.10 Componentes definidos en H.323
147
5.2.4.11 Terminales
147
5.2.4.12 Gateway
149
5.2.4.13 Gatekeeper
151
5.2.4.14 Unidad de Control Multipunto (MCU, Multipoint Control Unit)
154
5.2.4.15 Interacción de los Terminales, Gatekeeper y Gateway
156
5.2.4.16 Interacción de los terminales, Gatekeeper y MCU
157
5.3 TELEVIGILANCIA
158
5.3.1 Características de la Televigilancia
158
5.3.2 Elementos y tecnologías presentes en los sistemas de vigilancia
160
5.3.2.1 Nivel 3: Sitios remotos a controlar
160
xi
5.3.2.2 Nivel 2: Red de transmisión de datos
161
5.3.2.3 Nivel 1: Central de monitoreo
162
5.3.3 Construyendo el futuro
164
6. ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA H.323 EN LA RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA
166
6.1 PRIMERA ETAPA. DEFINICIÓN DE LOS ESCENARIOS DE APLICACIÓN DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA
169
6.1.1 Telemedicina
170
6.1.1.1 Servicios médicos descentralizados
171
6.1.1.2 Investigación
172
6.1.1.3 Salud Pública
172
6.1.1.4 Teleinformación
173
6.1.2 Teleeducación
173
6.1.2.1 Educación Virtual
174
6.1.2.2 Teleconferencia
174
6.1.2.3 Presentación de Proyectos
175
6.1.3 Entretenimiento
175
6.1.3.1 Video Chat
175
6.1.4 E-business
175
6.1.4.1 Reunión de Ejecutivos
176
6.1.4.2 Presentación de proyectos a clientes
176
6.1.4.3 Hoteles
176
6.1.4.4 Instituciones financieras
176
6.1.4.5 Call Center Multimedia
177
6.1.5 Servicios Sociales
177
xii
6.1.5.1 Política
177
6.1.5.2 Atención al Consumidor
177
6.1.5.3 Telekioskos
178
6.1.6 Resumen de las aplicaciones de Videoconferencia
178
6.2 SEGUNDA ETAPA. FASES DE DESARROLLO DEL SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA H.323 EN LA RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA
181
6.2.1 Fase 1. Videoconferencia punto a punto sobre Internet o sobre la Red Multiservicios
181
6.2.1.1 Topología del Sistema
181
6.2.1.2 Procedimiento para desarrollar la fase
184
6.2.2 Fase 2. Videoconferencia multipunto sobre la Red Multiservicios de Telebucaramanga
185
6.2.2.1 Topología del Sistema
185
6.2.2.2 Procedimiento para desarrollar la fase
187
6.2.3 Fase 3. Videoconferencia punto a punto o multipunto a través de un enlace WAN
188
6.2.3.1 Topología del Sistema
188
6.2.3.2 Procedimiento para desarrollar la fase
189
6.2.4 Fase 4. Videoconferencia punto a punto - multipunto entre terminales H.320 y terminales H.323
190
6.2.4.1 Topología del sistema
190
6.2.4.2 Procedimiento para desarrollar la fase
192
6.3 TERCERA ETAPA. MODELO DE OFERTA DEL SERVICIO DE VIDEOCONFERENCIA
192
6.3.1 Recopilación de los requerimientos del usuario o cliente de videoconferencia
193
6.3.2 Requerimientos técnicos del servicio
194
6.3.3 Selección de Equipos 194
xiii
6.3.4 Gestión Administrativa y Comercial
195
6.3.5 Presentación de la propuesta
195
6.3.6 Ejecución del Servicio de Videoconferencia
195
7. ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE SERVICIOS DE TELEVIGILANCIA SOBRE LA RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA
196
7.1 ESCENARIOS DE APLICACIÓN DE LA VIDEOCONFERENCIA
201
7.1.1 En el transporte
201
7.1.1.1 Autopistas Inteligentes
201
7.1.1.2 Peajes de carreteras
202
7.1.1.3 Aeropuertos y servicios de transporte urbano masivo
202
7.1.2 Control de Seguridad y Acceso
203
7.1.3 Control de Procesos e Industrias
204
7.2 PROVEEDORES DE EQUIPOS PARA TELEVIGILANCIA
205
7.2.1 MAVIX Ltda.
205
7.2.1.1 Productos MAVIX
205
7.2.1.2 Características adicionales de los Gateways Multimedia de Vigilancia
208
7.2.1.3 Casos de Estudio
209
7.2.1.4 Conclusiones
213
7.2.2 TELDAT
214
7.2.2.1 Descripción del Sistema VisorNet
214
7.2.2.2 Especificaciones Técnicas
218
7.2.2.3 Conclusiones
219
7.2.3 AXIS COMMUNICATIONS inc & MILESTONE SYSTEMS
220
7.2.3.1 Productos AXIS
220
7.2.3.2 Casos de Estudio con Dispositivos AXIS 224
xiv
7.2.3.3 Sistemas de televigilancia AXIS & MILESTONE
224
7.2.3.4 Ejemplo
227
7.2.3.5 Conclusiones
227
7.2.4 TECHNO TRADE
228
7.2.4.1 Concepto Empresarial
229
7.2.4.2 Características de TBox
230
7.2.4.3 Accesorios
231
7.2.4.4 Casos de Estudio
232
7.2.4.5 Conclusiones
233
7.2.5 DETECTION SYSTEMS
235
7.2.5.1 NETCOM 6600 de Radionics & Detection Systems
235
7.2.5.2 Conclusiones
238
7.3 DISEÑO DE UN SERVICIO DE TELEVIGILANCIA
239
7.3.1 Identificación de las necesidades del cliente
240
7.3.2 Caracterización del ambiente de la aplicación
240
7.3.3 Requerimientos técnicos del sistema
240
7.3.4 Selección de Equipos y Accesorios
241
7.3.5 Gestión Administrativa y Comercial
241
7.3.6 Presentación de la Propuesta
242
7.3.7 Identificación de las debilidades del sistema y corrección
242
7.3.8 Ejecución del diseño
242
8. APORTES Y RECOMENDACIONES
243
8.1 APORTES PARA LA EMPRESA
243
8.1.1 Recomendaciones
246
8.2 APORTES PARA LA UNIVERSIDAD 248
xv
8.2.1 Recomendaciones
250
8.3 APORTES PARA LOS AUTORES
250
9. CONCLUSIONES
252
BIBLIOGRAFÍA
255
ANEXOS
258
xvi
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Centrales y Unidades Remotas de Telebucaramanga
46
Tabla 2. Tecnologías xDSL
56
Tabla 3. Ventajas y Desventajas de ADSL
64
Tabla 4. ADSL frente a otras tecnologías de acceso
64
Tabla 5. Clases de Servicio ATM
75
Tabla 6. Calidad de Servicio
75
Tabla 7. Software y aplicaciones de la capa de Aplicación
83
Tabla 8. Características del Conmutador ATM
87
Tabla 9. Comparación de formatos de calidad de audio
94
Tabla 10. Resumen de datos de los tres esquemas
99
Tabla 11. Estándares de compresión y codificación de audio
105
Tabla 12. Estándares de Televisión
108
Tabla 13. Estándares de monitores
110
Tabla 14. Herramientas de compresión
112
Tabla 15. Formatos de imagen del UIT-T para videoconferencia *Opcionales
113
Tabla 16. Partes constituyentes de MPEG-7
127
Tabla 17. Estándares de codificación y compresión de video
127
Tabla 18. Estándares definidos para videoconferencia
150
Tabla 19. Funciones Obligatorias del Gatekeeper
153
Tabla 20. Servicios de Telemedicina 171
xvii
Tabla 21. Resumen de aplicaciones del servicio de videoconferencia
180
Tabla 22. Terminales de Escritorio H.323
183
Tabla 23. Terminales Grupales H.323
184
Tabla 24. Unidades de Control Multipunto H.323
187
Tabla 25. Gateways H.323
192
Tabla 26. Información General de MAVIX
205
Tabla 27. Implementación MAVIX en una zona Industrial
209
Tabla 28. Implementación MAVIX en el aeropuerto de Barcelona
210
Tabla 29. Implementación MAVIX en el aeropuerto de Caracas
211
Tabla 30. Implementación MAVIX en un anillo vial de Bruselas
212
Tabla 31. Información General de TELDAT
214
Tabla 32. Información general de AXIS COMMUNICATIONS inc & MILESTONE SYSTEMS
220
Tabla 33. Guía de selección de productos Milestone
226
Tabla 34. Información General de TECHNO TRADE
228
Tabla 35. Información General de DETECTION SYSTEMS
235
Tabla 36. Unidades de Escritorio de diferentes fabricantes
262
Tabla 37. Sistemas de Videoconferencia Grupales
263
Tabla 38. Unidades de control multipunto por diferentes fabricantes
264
Tabla 39. Gateways H.323 ofrecidos por distintos fabricantes
265
Tabla 40. Gatekeepers ofrecidos por distintos fabricantes
266
xviii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Diagrama de Bloques de una Central Telefónica
44
Figura 2. Topología de red SDH de la central cabecera de Telebucaramanga.
52
Figura 3. Diagrama por capas de una Red de Próxima Generación
54
Figura 4. Elementos de un sistema ADSL
58
Figura 5. Funcionamiento básico de un módem ADSL
59
Figura 6. Modulación CAP
60
Figura 7. Modulación DMT
61
Figura 8. Empaquetamiento de Datos
63
Figura 9. Estructura general de la red de acceso
65
Figura 10. Módem ADSL (ADSL-NT)
66
Figura 11. Visión global de una red ADSL
66
Figura 12. Conformación de un DSLAM
67
Figura 13. Interconexión del A-AAS
67
Figura 14. Visión General de los equipos de la red de Acceso
68
Figura 15. Sistema de Gestión de la Red de acceso
68
Figura 16. Red Troncal de la Red Multiservicios
70
Figura 17. Estructura de la transmisión ATM
72
Figura 18. Capas ATM
73
Figura 19. Configuración de acceso a redes de banda ancha. (Fuente 3Com)
79
xix
Figura 20. Modelos TCP/IP y OSI
79
Figura 21. Protocolos TCP/IP y OSI
80
Figura 22. Interworking IP
82
Figura 23. Encapsulación de una PDU en ATM
84
Figura 24. Proceso de Enrutamiento en una red IP
86
Figura 25. Enrutador Multiservicios: Acceso Multiservicio
88
Figura 26. Transporte de paquetes IP a través de la red de Acceso
89
Figura 27. Conexión LAN to LAN
92
Figura 28. Curva de sensibilidad (típica) del oído
95
Figura 29. Fenómeno de enmascaramiento
96
Figura 30. Escala perceptual BARK
97
Figura 31. Esquema de codificación
97
Figura 32. Ley A
102
Figura 33. ADPCM
102
Figura 34. Patrón de barrido usado para el video y la televisión NTSC
106
Figura 35. Esquema del codificador de video H.261
115
Figura 36. Esquema en bloques del Codificador H.263
117
Figura 37. Operación del JPEG en el modo secuencial libre
119
Figura 38. (a) Datos de entrada RGB. (b) Tras la preparación de bloques
119
Figura 39. (a) Un bloque de la matriz Y, (b) Coeficientes DCT
120
Figura 40. Sincronización de las corrientes de audio y video en el estándar MPEG-1
123
Figura 41. Tres cuadros consecutivos
125
Figura 42. Calidad de la Videoconferencia
135
Figura 43. Terminales H.323 sobre una red de paquetes 142
xx
Figura 44. Interoperabilidad de los terminales H. 323
143
Figura 45. Arquitectura del sistema H.323
144
Figura 46. Zona de control H.323
147
Figura 47. Componentes de un terminal H.323
148
Figura 48. Arquitectura de un gateway H.323
150
Figura 49. Componentes del Gatekeeper
152
Figura 50. Tipos de conferencia multipunto: centralizada, descentralizada e híbrida
155
Figura 51. Conexión de un terminal H.323 a un H.320
156
Figura 52. Traducción del gateway entre distintos tipos de terminales
157
Figura 53. Conferencia Multipunto
157
Figura 54. Elementos de un sistema de Vigilancia
160
Figura 55. Gateways remoto y central
163
Figura 56. Diagrama de la Estrategia de Implementación de Videoconferencia
168
Figura 57. Esquema de Videoconferencia H.323 punto a punto sobre la Red Multiservicios e Internet
183
Figura 58. Esquema de Videoconferencia multipunto en la Red Multiservicios
186
Figura 59. Esquema de Videoconferencia multipunto a nivel WAN
189
Figura 60. Esquema de Videoconferencia punto a punto – multipunto Entre terminales H.323 y terminales H.320
191
Figura 61. Esquema de oferta del servicio de Videoconferencia
193
Figura 62. Diagrama de la Estrategia de Implementación de Televigilancia
197
Figura 63. Implementación MAVIX en BEZEQ
210
Figura 64. Implementación MAVIX en el aeropuerto de Barcelona
211
Figura 65. Implementación MAVIX – Anillo vial de Bruselas 213
xxi
Figura 66. Equipo TELDAT V.4
215
Figura 67. Visor Surveillance
216
Figura 68. Acceso por un navegador WEB
217
Figura 69. Integración de VisorNet en la Red Multiservicios de Telebucaramanga
219
Figura 70. Interconexión de Equipos AXIS
224
Figura 71. Solución AXIS & MILESTONE
227
Figura 72. Concepto TBox
229
Figura 73. Equipo TBox
230
Figura 74. Sistema de Monitores TECHO TRADE
234
Figura 75. Interconexión de la solución RADIONICS a la Red Multiservicios
237
Figura 76. Esquema del Diseño de un Servicio de Televigilancia
239
xxii
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Criterios para la selección de equipos 258
Anexo B. Equipos de Videoconferencia de distintos fabricantes 262
Anexo C. Reseña fabricantes y/o proveedores 267
Anexo D. Planes de televigilancia Telefónica del Sur 270
xxiii
GLOSARIO AAL: ATM Adaptation Layer. Niveles de adaptación utilizados en ATM que permiten transportar tráficos clásicos (voz, video, datos) sobre redes ATM. ABR: Available Bit Rate Traffic. Servicio definido en ATM, en el que se aprovecha todo el ancho de banda que queda disponible. ADSL: Asymmetrical Digital Subscriber Line. Enlace de usuario digital de alta capacidad asimétrico. ANCHO DE BANDA (BANDWIDTH): Rango de frecuencias disponible para la transmisión de señales. También puede indicar la capacidad de tráfico soportado por un medio o protocolo de comunicaciones. ANSI: American National Standards Institute. APLICACIÓN DE PRÓXIMA GENERACIÓN: es un servicio que ofrece calidad del servicio a los distintos requerimientos de datos, audio y/o video de los nuevos usuarios de las redes de próxima generación. ATM: Asynchronous Transfer Mode. Estándar ITU-T para la transmisión por conmutación de celdas en sistemas avanzados de comunicaciones de banda ancha (B-ISDN). BACKBONE: Columna vertebral o red troncal, en la que puedan coexistir todos los servicios de comunicaciones, que dispone de un protocolo de red y transporte común así como de un sistema de gestión integrada. BANDA ANCHA (BROADBAND): El UIT-T define como banda ancha a las comunicaciones digitales a más de 2 Mbps. B-ISDN: Broadband ISDN. RDSI en banda ancha cuyas velocidades van a partir de 2 Mbps.
xxiv
BPS: Bits per second. Unidad de medida de transferencia de datos. Indica la cantidad de bits que se transmiten en un segundo. BROADCAST: Proceso por el cual se envía información a todos los usuarios de una red. CANAL VIRTUAL: Es una conexión unidireccional de un origen a un destino . CAP: Carrierless Amplitude Phase. Modulación QAM utilizada en los módems ADSL. CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS: Técnica que establece un circuito, con la capacidad requerida, durante el tiempo de vida de la llamada, sin almacenamiento intermedio. CONMUTACIÓN DE PAQUETES: Técnica de envío de información en paquetes de datos, encargándose la red de su encaminamiento hasta el punto de destino. CONMUTACIÓN DE CELDAS: Técnica que permite acomodar cualquier tipo de tráfico en una celda de tamaño fijo para ser enviado utilizando un identificador de canal virtual (VCI) y un identificador de camino virtual (VPI). CONMUTADOR: Ordenador dedicado a tareas de comunicaciones, cuya misión es el encaminamiento de los mensajes de datos. DMT: Discrete Multitone. Modulación QAM utilizada en los módems ADSL. DSL: Digital Subscribe Line. Permite la transmisión FDX de 192 Kbps sobre el bucle de abonado en ISDN. DWMT: Discrete Wavelet Multitone. Modulación de alta velocidad basada en el DMT. E1: European Transmission Service Level 1. 2048 kbps. Emplea un canal de 64 Kbps para la señalización de usuario, lo que supone una capacidad de carga neta de 1.984 kbps. ETHERNET: Conjunto de especificaciones que definen el funcionamiento de redes locales CSMA/CD. Normalizado por el IEEE (802.3) e ISO (8802- 3) en 1.980.
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FIREWALL: Sistema de seguridad que impide el acceso de usuarios no autorizados a un sistema de comunicaciones. FRAME RELAY: Tecnología del tipo “fast packet” orientada especialmente a la interconexión de redes de área local. Define la interfaz entre el equipo de usuario (DTE) y la red, y utiliza formatos de trama basados en el HDLC con el protocolo LAPF. FTP: File Transfer Prococol. Aplicación TCP/ IP para la transferencia de ficheros entre sistemas. GATEWAY: Dispositivo que permite la interconexión de dos redes con arquitecturas distintas. Realiza la conversión de protocolos necesaria en los niveles superiores. H.321: Videoconferencia sobre ATM: Buena calidad para comunicaciones relacionadas con negocios. H.322: Videoconferencia sobre redes locales con calidad de servicio garantizada. H.323: Videoconferencia sobre IP/Ethernet (redes de calidad de servicio no garantizada). H324: Videoconferencia sobre POTS (Plain Old Telephone Systems), que ofrece una baja calidad. H310: Videoconferencia sobre ATM, utilizando MPEG-2: Ofrece la mayor calidad; es utilizada especialmente en aplicaciones médicas. HDSL: High-bit-rate Digital Subscriber Line. HUB: Dispositivo que sirve de centro de cableado en una red local, y al que se conectan las estaciones. IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Organización profesional en la que se incluyen ingenieros y científicos en el área de la electrónica y que desarrolla, entre otras la serie de normas 802.X para redes de área local. IN: Intelligent Network. Red Inteligente.
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ISDN: Integrated Services Digital Network. Red de comunicaciones normalizada por el UIT-T, que tiene como objetivo la comunicación de voz, datos e imágenes a través de una sola conexión física. JPEG: Joint Photographic Experts Group. Grupo conjunto de expertos en fotografía. JPEG es un estándar para la compresión de imágenes. LAN: Local Area Network. Red de área local. Se refiere a redes en las que el entorno geográfico suele limitarse a un edificio o complejo industrial. MPEG: Motion Picture Experts Group. Grupo de expertos de imágenes en movimiento. Produjo el estándar MPEG para la compresión de video. MULTICAST: Proceso por el cual se envía la in formación a múltiples destinos a la vez. N-ISDN: Narrow ISDN o RDSI es banda estrecha cuyas velocidades van desde 64 Kbit/s hasta 2 Mbps. PARES TRENZADOS: cables de cobre en los que cada pareja de hilos va girada sobre sí misma. PSTN: Public Switching Telephone Network. Red Telefónica Pública Conmutada. PVC: Permanent Virtual Circuit. Circuito Virtual Permanente. Se establece previamente en un acuerdo entre el cliente y la portadora. Semejante a una línea rentada. Q.921, Q.922. Q.931: Recomendación CCITT que describe el nivel 2 en el canal D, nivel 2 del canal B, nivel 3 del canal D. QAM: Quadrature Amplitude Modulation. Tipo de modulación que combina amplitud y fase. Muy utilizada en los módems V.34 y xDSL. QoS: Quality of Services. ATM proporciona diversos servicios según las necesidades de comunicación definiendo mediante parámetros una calidad de servicio. RED DE BANDA ANCHA: Red que utiliza un gran ancho de banda para transmisión, en el rango de cientos de Mbps a Gbps.
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ROUTER: Dispositivo de internetworking que encamina datagramas basándose en la dirección de red incluida en la cabecera de éstos. SDH: Synchronous Digital Hierarchy. Jerarquía Digital Síncrona. Evolución de la jerarquía digital plesiócrona de los sistemas telefónicos digitales, basada en los desarrollos del sistema SONET americano y que se emplea en Europa. SERVICIOS: Capacidades suministradas por un nivel a las entidades del nivel superior. SLOT: Ranura (de tiempo). Mecanismo de acceso para comparación del medio físico utilizado en algunos sistemas de comunicaciones. SNMP: Simple Network Management Protocol. Protocolo Intemet para la gestión de sistemas de comunicaciones. SS-7: Signalling System 7. Sistema de señalización por canal común normalizado por UIT. STM: Synchronous Transport Module. Frame estandarizado del SDH. STM-l (155,52 Mbps), STM-4 (466,56 Mbps), STM-16 (2.466,32 Mbps). SVC: Switched Virtual Circuit. Circuito Virtual Conmutado. Circuito que se establece mediante un proceso de llamada en redes de paquetes. T.120: Protocolo para la transmisión de datos en el estándar H.323. TCP/IP: Transmission Control Protocol/lnternet Protocol. TDM: Time Division Multiplexer. Dispositivo que acomoda varios canales en un solo servicio de transmisión mediante la conexión de un terminal en cada momento, con intervalos de tiempo regulares. TOKEN RING: Red con topología en anillo y método de acceso por paso de testigo. Desarrollada por IBM y normalizada por el IEEE. UDP: User Datagram Protocol.
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UIT-T: Sección de Estandarización de Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. UTP: Unshielded Twisted Pair. Pares trenzados no apantallados. VCI: Virtual Channel Identifier. Identificador de canal virtual en ATM. VDSL: Very High Rate Digital Subscriber Line. VPI: Virtual Path Identifier. Identificador de camino virtual en ATM. WAN: Wide Area Network.
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TÍTULO: DISEÑO DE UNA ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE VIDEOCONFERENCIA Y TELEVIGILANCIA EN LA RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA*
AUTORES: Carolina Villabona Reyes Helberth Orlando Espíndola Bautista Wílder Eduardo Castellanos Hernández** PALABRAS CLAVES: Videoconferencia, Televigilancia, Red Multiservicios, ATM (Asynchronous Transfer Mode), ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), Estándares de compresión de audio y video, Estándar H.323, Red de Próxima Generación. DESCRIPCIÓN: El propósito de este proyecto de investigación, es diseñar una estrategia con los aspectos técnicos para la implementación de los servicios multimedia Videoconferencia y Televigilancia en la Red Multiservicios de la Empresa de Telecomunicaciones de Bucaramanga Telebucaramanga S.A. E.S.P. Para lograr este objetivo el proyecto se distribuyó en cinco fases de desarrollo. En una fase inicial, se estudió la Infraestructura de Telebucaramanga a nivel de conmutación de circuitos y de la red de transporte SDH, con el fin de entender el transporte y la distribución de los diferentes servicios y además visualizar la necesidad de la convergencia de las diferentes redes en una red de próxima generación. Como era necesario tener un conocimiento de las redes de próxima generación que permitiera tomar decisiones con visión futura, en la siguiente fase se identificaron los elementos que conforman la RED MULTISERVICIOS de Telebucaramanga haciendo énfasis en el backbone ATM y en la red de acceso ADSL, para tener un concepto global de la red que permitiera identificar una nueva infraestructura de servicios. En una tercera fase se estudiaron las tecnologías, estándares y recomendaciones necesarios para la implementación de servicios de Televigilancia y Videoconferencia. Inicialmente se estudiaron diferentes estándares de compresión de audio y video que son utilizados en los distintos sistemas de Videoconferencia y Televigilancia. En el caso particular, debido a que Telebucaramanga cuenta con una red que soporta aplicaciones basadas en IP, fue necesario desentrañar el protocolo H.323 para Videoconferencia sobre IP. En la siguiente fase se examinaron las soluciones tangibles que ofrecen los diferentes proveedores de tecnología en Videoconferencia y Televigilancia y se analizaron las diversas implementaciones de servicios multimedia que están funcionando en la actualidad para obtener un concepto general de los distintos requerimientos técnicos que podían tener estos servicios. Gracias a la experiencia ganada con las etapas previas se tenían los elementos necesarios para idear una alternativa de solución al problema planteado y presentar un diseño final que resultara flexible ante las proyecciones de crecimiento de la red y que optimizara el uso de los recursos existentes.
*Proyecto de grado
**Facultad de Ingenieras Fisico-Mecánicas, Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones. Director
de proyecto Ph. D. Homero Ortega B.
INTRODUCCIÓN
Desde los comienzos de la civilización la voz, las señales de humo, la escritura, el
maguaré1 (en Colombia); en general, las comunicaciones fueron facilitando la evolución
del hombre y de la sociedad2. Cada salto de una sociedad en otra, implicó un cambio
acelerado en el tiempo de transformación (la sociedad agrícola necesito milenos para su
trasformación, en la sociedad industrial solo fueron necesarios siglos, la sociedad de
información se transformó en décadas) y estuvo ligado a un cambio radical en la forma de
comunicación.
Así la convergencia de las comunicaciones está permitiendo el paso hacia una sociedad
del conocimiento (años) para luego, con el desarrollo de verdaderos contenidos, conducir
a una sociedad virtual3. Diferentes revoluciones en las telecomunicaciones se han
presentado desde el descubrimiento de las ondas electromagnéticas hasta la explosión de
Internet móvil. Si comprendemos el verdadero significado de “revolución”, como lo
describe Thomas Khun en su obra “The Structure of Scientific Revolutions”4 y analizamos
que la Convergencia de las Comunicaciones plantea un modelo radicalmente diferente no
tanto como tecnología, sino como visión que se aparta de todos los paradigmas actuales,
entonces comprenderemos que efectivamente estamos a punto de experimentar una
verdadera revolución.
1 Del Maguaré a la fibra óptica. Telecom. Colombia. 1998 2 ORTEGA B., Homero. Ensayo: El profesor de Ingeniería frente a la formación científica. http://usuarios.tripod.es/uis_telecom 3 Amaya, William AdaIr. Hacia una sociedad Virtual. Memorias del seminario “Convergencia – el nuevo escenario de las telecomunicaciones”. Escuela de Ingeniería Eléctrica electrónica y de Telecomunicaciones. Universidad Industrial de Santander. 2002. ISBN 958-33-3292-5. 4 Khun, T.S., The Structure of Scientific Revolutions, University of Chicago Press, Chicago, 2da edición, 1971
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Dentro de esta revolución diversos factores están marcando la pauta de la nueva era: la
liberalización del mercado de las telecomunicaciones ha conducido a una transformación
gradual de un modelo estatal y/o monopolio a una industria competitiva que opera en un
mercado abierto; los usuarios ya no se conforman con las comunicaciones de voz, sus
necesidades personales y profesionales están presentando un constante crecimiento
relacionado cada vez más con comunicación de datos y multimedia; el surgimiento de
Internet como la mayor fuerza generadora de nuevas tecnologías; la proximidad de una
nueva generación de sistemas móviles que harán más fáciles las comunicaciones y los
negocios; la creciente diversidad y complejidad de nuevos servicios globales; el creciente
poder de los canales de comunicación así como de los dispositivos finales; los avances en
aplicaciones y programación distribuida (como CORBA – Common Object Request Broker
Architecture); la globalización de la economía; la necesidad de una plataforma que no se
vuelva obsoleta aún con servicios futuros que ni siquiera caben en nuestra imaginación.
Tradicionalmente, las distintas necesidades se han venido supliendo mediante redes de
conmutación altamente especializadas diseñadas para servicios específicos. Así surgió la
red de telefonía pública conmutada PSTN (Public Switched Telephony Network) para el
manejo de la voz con altos niveles de calidad del servicio (QoS). Frente a la necesidad de
transmitir datos aparecen las redes orientadas a paquetes como X.25, diseñada para
transmitir datos en forma confiable sobre enlaces poco confiables; Frame Relay para
enlaces confiables a alta velocidad, por ráfagas; Internet para intercomunicar todas las
redes existentes (red de redes) con base al mejor esfuerzo; finalmente aparece ATM
(Asynchronous Transfer Mode) que combina las ventajas de conmutación de las demás
redes. Hoy observamos una creciente tendencia a usar PSTN para transmitir datos, así
como redes de datos para transmitir voz, lo cual va en contra de la naturaleza de estas
32
redes y por lo tanto en detrimento de parámetros de QoS, costos, complejidad, etc. Aquí
se revela la necesidad de la convergencia de las telecomunicaciones, tema que se viene
discutiendo desde hace más de una década.
Frente al complejo mundo de las comunicaciones, surge en 1993 el consorcio TINA-C
(Telecommunication Information Networking Architecture Consortium), el cual se da a la
tarea de reformar completamente el concepto de las redes de comunicación, incluyendo
arquitectura, servicios, control, gestión, Inteligencia de Red, para responder al reto de la
convergencia, tema que se venía tratando desde hace más de 10 años. Otros
organismos globales de investigación como JAIN (Java APIs for Integrated Networks),
Parlay, Softswitch Consortium, el Foro de Conmutación Multiservicios, Object
Management Group (OMG), Open Group, proyecto ACTS (Advanced Communications
Technology and Services) se encargan de otros detalles del modelo TINA como lo son la
plataforma de control, la plataforma de servicios, contenidos, etc. Un análisis detallado se
presenta en uno de los artículos publicados en el marco de este proyecto5 en el Simposio
de Investigación y Desarrollo de Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Nacional.
El resultado es una nueva arquitectura de red que en adelante llamaremos NGN (Next
Generation Network) o “Red de Próxima Generación” 6. ATM se presenta como la
tecnología de conmutación con mayor proyección para cubrir el campo de las redes de
transporte de alta velocidad (Carrier Class), gracias a sus cualidades: integración de todo
tipo de información independiente de la fuente; soporte de tráfico en tiempo real, por
5 Ortega Homero, Castellanos Wilder, Espíndola Helberth. Aplicaciones y Servicios para las Redes de Próxima Generación en un Ambiente de Procesamiento Distribuido. Memorias: Simposio de Investigación y Desarrollo de Electrónica y Telecomunicaciones en Colombia. Universidad Nacional 27 y 28 de Sep, 2001. También se puede ver en: http://usuarios.tripod.es/uis_telecom 6 Villabona Carolina, Castellanos Wilder, Ortega Homero. Hacia las redes de próxima generación. Memorias: Simposio de Investigación y Desarrollo de Electrónica y Telecomunicaciones en Colombia. Universidad Nacional 27 y 28 de Sep, 2001. También se puede ver en: http://usuarios.tripod.es/uis_telecom
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ráfagas o su combinación; garantía de QoS; capacidad para emular la conmutación de
circuitos; capacidad para establecimiento de redes privadas virtuales (VPN) de todo tipo.
Al mismo tiempo, IP (Internet Protocol) ha demostrado ser la mejor variante existente de
direccionamiento. Es aquí donde se comienza a visualizar, como óptima, una plataforma
donde IP coopera con ATM (IPoATM) mediante el revolucionario método de conmutación
de multi-protocolos por etiquetas (MPLS-multi protocol label switching). Un estudio
detallado al respecto fue publicado por los autores en el “II Congreso Internacional de
Electrónica y Tecnologías de Avanzada”7.
En Colombia, una avalancha de nuevos servicios y aplicaciones que aumentarán la
interacción entre las redes existentes y las futuras; por ejemplo la llegada de los PCS
(Personal Communication Services), los cuales comprenden nuevos servicios basados en
redes celulares, datacom, Internet móvil, comercio electrónico, sin mencionar aún la
llegada de las comunicaciones móviles de tercera generación 3G; forzarán a las
empresas implicadas a pensar seriamente en NGN. El nacimiento de tecnologías como
ADSL convierten las redes de acceso de cobre tradicionales (las líneas telefónicas) en
verdaderas autopistas de información con capacidad de soportar servicios de banda
ancha sin afectar drásticamente la infraestructura de red existente. Su arquitectura
segura, simple y sostenible hace que ADSL sea una buena causa para que empresas
colombianas con gran visión hacia el futuro decidan instalar una infraestructura de red, la
cual sin tener aún todas las aplicaciones del modelo TINA, podría, ya hoy, traer ganancias
al mismo tiempo que se le apuesta a las NGN. En el ámbito local, Telebucaramanga en
7 Ortega Homero, Castellanos Wílder, Villabona Carolina. IP sobre ATM – clave en la convergencia de las comunicaciones. Memorias del: II Congreso internacional de electrónica y tecnologías de avanzada. Universidad de Pamplona, Colombia, 13 al 17 de Marzo del 2002. También se puede ver en: http://usuarios.tripod.es/uis_telecom
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cooperación con ERICSSON, ha tomado la delantera en la conformación de una red
capaz de soportar diferentes servicios con altos requerimientos de ancho de banda y
confiabilidad, mediante la implementación de una red “carrier class” basada en IPoATM y
acceso ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) que se llamó “La Red Multiservicios”.
Como se desprende de las investigaciones realizadas en el marco del presente proyecto,
es imperativo tomar conciencia de que la mayoría de los métodos modernos de acceso de
banda ancha como xDSL, WCDMA (el método de acceso que usarán las comunicaciones
3G), HFC (Hybrid Fiber Coaxial, que permite Multiservicios por Cable), PLC (Power Line
Communications), LMDS (Link Multipoint Distribution System), FSO (Free Space Optics),
acceso satelital, Internet2, etc., no tienen ningún sentido futurista si se aíslan del concepto
TINA y NGN. En otras palabras, todo tipo de acceso de banda ancha justifica la
implementación de NGN. Sin embargo, asegurar que una excelente red Multiservicios en
combinación con excelente acceso de banda ancha lo es todo, es tan ingenuo como creer
que los accesos mencionados puedan ser posibles sin un corazón de red multiservicios o
viceversa. Un ejemplo muy diciente es el siguiente: supongamos que queremos hacer de
Bucaramanga – una ciudad tan visitada como Hong Kong, entonces construimos
modernas autopistas de acceso con una inmensa capacidad, así como aeropuertos (esto
es comparable al ADSL). Muy pronto comprendemos que también será necesario
cambiar radicalmente la infraestructura interna de tráfico construyendo puentes, túneles,
parqueaderos, semáforos, metro, etc. (comparable con la red multiservicios). Sin
embargo, si no contamos con una gran cantidad de atractivos y distracciones para los
nuevos visitantes, lo único que vamos a conseguir es que todo visitante quiera salir
inmediatamente, por ejemplo hacia Bogotá aunque por este lado se tenga una vía muy
angosta (se puede comparar con la salida a Internet). Esa es la situación problemática
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que se ha encontrado en la red de Multiservicios de Telebucaramanga, su solución es en
gran parte el motivo del presente proyecto. Son los contenidos y servicios innovadores
los que darán verdadero sentido a las NGN (comparable con los atractivos turísticos, de
diversión y de negocios que amarrarían al turista en el ejemplo anterior). No puede
pretenderse que un proveedor se desarrolle eficientemente en el actual mercado
competitivo sin planear el desarrollo y la evolución de novedosas aplicaciones, que
permitirán ofrecer nuevos servicios para satisfacer los crecientes y más exigentes
requerimientos de los usuarios. Dentro de toda la variedad de servicios existentes, los
servicios multimedia, que se definen como la combinación de dos o más medios
continuos, como audio y/o vídeo, con cierta interactividad con el usuario, son el atractivo
más interesante que se vislumbra para las redes actuales. Por un lado, ofrecen
posibilidades de ingresos, mientras que por otro imponen numerosos retos técnicos.
Servicios como Universidad Virtual, Telemedicina, Teletrabajo, Home Shopping, domótica,
harán parte de la Plataforma de Servicios de Telebucaramanga. Para lograr estos
servicios, es importante partir del desarrollo de servicios de tiempo real, que sirvan de
base para estas aplicaciones futuras. El presente proyecto se concentra en servicios
multimedia de tiempo real como Videoconferencia y Televigilancia, pues proporcionan una
gran variedad de posibles aplicaciones que combinan la interactividad y la multimedia. El
estudio sienta las bases para determinar los elementos y parámetros de red y estrategias
necesarios para implementar estos servicios. La Videoconferencia se puede definir como
la interacción en tiempo real entre dos o más participantes remotos que intercambian
señales de audio y video. Aunque el término es ambiguo, en general se utiliza para hacer
referencia a la interacción comunicativa basada en la imagen en movimiento y el sonido
de dos o más personas distantes físicamente, pero coincidentes en el tiempo, y que
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utilizan recursos tecnológicos diversos. El término Televigilancia designa el conjunto de
productos basados en las tecnologías informáticas, electrónicas y de telecomunicaciones
(integración de software y hardware), que permiten la supervisión y el control, desde una
central de monitoreo, de una o varias instalaciones técnicamente aisladas o distribuidas
geográficamente. Para incorporar estos nuevos servicios a los ofrecidos actualmente
sobre la Red Multiservicios de Telebucaramanga, se requería un estudio previo de la
infraestructura actual y sus capacidades; conocer los distintos estándares de compresión
de audio, vídeo y videoconferencia. Finalmente, se hacía necesario diseñar una
estrategia que indicara claramente los pasos a seguir por la empresa, para instalar y
ofrecer estos servicios aprovechando al máximo la infraestructura existente y permitiendo,
al mismo tiempo, una mejor proyección a futuro. Además, una meta importante de
carácter investigativo ha sido la de aportar los elementos necesarios a la escuela de
Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones de la Universidad Industrial de
Santander, para llegar a formular propuestas de investigación y posibles aportes al
fascinante mundo de las comunicaciones de próxima generación. Por consiguiente, un
resultado adicional de este trabajo es el Seminario nacional “Convergencia – el nuevo
escenario de las telecomunicaciones” realizado recientemente en la UIS.
1. ASPECTOS GENERALES
1.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar una estrategia con los aspectos técnicos para la implementación de los servicios
multimedia Videoconferencia y Televigilancia en la Red Multiservicios de la Empresa de
Telecomunicaciones de Bucaramanga Telebucaramanga S.A. E.S.P.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
− Realizar el reconocimiento de los equipos que conforman la Red de Telebucaramanga
(Telefonía y Transmisión).
− Estudiar las tecnologías y equipos ATM (Asynchronous Transfer Mode) y ADSL
(Asymmetric Digital Subscriber Line) utilizados en el backbone y la red de acceso,
respectivamente, de la Red Multiservicio de Telebucaramanga.
− Estudiar la tecnología, protocolos, estándares y recomendaciones necesarios para la
implementación de Televigilancia y Videoconferencia.
− Estudiar las soluciones que ofrecen los diferentes proveedores de equipos de
videoconferencia y televigilancia.
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− Analizar las diversas implementaciones de servicios multimedia que están
funcionando en la actualidad.
− Presentar un diseño final que resulte flexible ante las proyecciones de crecimiento de
la red y que optimice el uso de los recursos existentes.
− Seleccionar los equipos que se ajusten al diseño planteado.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La Empresa de Telecomunicaciones de Bucaramanga Telebucaramanga S.A. E.S.P
dentro de su política de Investigación y Desarrollo (I&D) es consciente de la necesidad de
crear servicios y contenidos que le den un mayor sentido a la infraestructura de red
multiservicios con que cuenta. Por esta razón, decide apoyar la iniciativa de implementar
los servicios de Videoconferencia y Televigilancia en el área metropolitana de
Bucaramanga. Es así como surge este proyecto de investigación, el cual tiene como
objetivo principal, diseñar una estrategia con los aspectos técnicos para implementar los
servicios de Videoconferencia y Televigilancia en el área metropolitana.
Para agregar estos servicios a los ofrecidos actualmente por la Red Multiservicios de
Telebucaramanga (acceso a Internet e interconexión de redes LAN), se requiere estudiar
la infraestructura y el potencial existente. Con base en esto se pueden identificar los
elementos que se deben adicionar a la red, sus requerimientos y estrategias de
implementación llegando a proponer a Telebucaramanga una alternativa para ofrecer
estos nuevos servicios.
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Una vez definido el objetivo e interés central del proyecto, se detectaron unos aspectos a
resolver que pueden resumirse así:
− Necesidad de un estudio total de la infraestructura de la red, la tecnología aplicada y
su visión de convertirse en una verdadera red convergente.
− Inexistencia de una estrategia de implementación definida para la prestación de los
servicios de videoconferencia y televigilancia.
− Necesidad de realizar una mayor profundización de los distintos estándares y
recomendaciones de compresión de audio y video (audio y video) y obtener así
criterios para elegir la tecnología multimedia apropiada.
− Necesidad de conocer los diferentes estándares existentes para la transmisión
multimedia, para escoger los protocolos apropiados para una red carrier class como la
de Telebucaramanga.
− Detectar las empresas que trabajan en el desarrollo de tecnología para servicios
multimedia, que ofrezca posibilidad de adaptación a todos los requerimientos elegidos.
1.4 METODOLOGÍA DE SOLUCIÓN AL PROBLEMA PLANTEADO
La solución al problema planteado, requiere de una metodología de trabajo que involucre
un estudio de la infraestructura instalada actualmente, pasando por el sistema de telefonía
fija, la red de transporte hasta llegar a la red de datos, y que permita investigar su
optimización para la prestación de nuevos servicios.
En el desarrollo del proyecto se identificaron cinco fases, al final de las cuales se generó
un informe con los objetivos, logros y conclusiones obtenidos en cada una de ellas.
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FASE 1: Estudio de la Infraestructura de Telebucaramanga. Esta fase se desarrolló
principalmente para entender y visualizar cómo se están ofreciendo los servicios
actualmente y proyectar el concepto de convergencia de servicios sobre la Red
Multiservicios en un futuro cercano. Por otra parte, se proporcionan las bases para
entender cómo funciona el transporte y la distribución de los diferentes servicios en la
actualidad. Esta fase se subdividió en dos áreas:
• Conocimiento del funcionamiento básico de los Equipos de Conmutación de
Circuitos (Central Telefónica). El estudio se llevó a cabo en la central Florida de
Telebucaramanga, donde se analizaron los componentes básicos de una central
de conmutación telefónica. También se examinó el trasporte de datos actual por
ISDN.
• Estudio de la tecnología de transmisión SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Esta
experiencia permitió conocer el funcionamiento de la red de transporte SDH, que
es la que soporta tanto el tráfico de la red de conmutación de circuitos (tráfico de
voz), como el tráfico de la red Multiservicios. Se analizaron aspectos como la
capacidad de los enlaces de fibra óptica, su gestión y mantenimiento. Se detalló
también la topología de la red SDH y la disposición de los anillos de fibra óptica en
el área metropolitana.
FASE 2: Estudio de la Red Multiservicios de Telebucaramanga. Esta fase fue
fundamental ya que permitió conocer la infraestructura de la Red Multiservicios y
descubrir que ésta puede llegar a ser adaptada al modelo de capas TINA con todas sus
implicaciones futuras, pero que requiere estrategias especiales para los servicios de hoy.
Esta experiencia permitió elaborar una documentación de las tecnologías existentes,
configuración, capacidad y características de la Red Multiservicios. También se
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estudiaron los equipos que conforman la Red Multiservicios. El estudio se dividió en tres
partes principales:
• Etapa de acceso. Se estudió la Red de Acceso con tecnología ADSL (Asymmetric
Digital Subscriber Line) que contiene los equipos A-AAS (ADSL-ATM Access
Shelves), C-AAS (Concentrating-ATM Access Subrack) y un procesador central.
• Etapa de Conmutación: Se estudió el Backbone ATM de la Red Multiservicio y sus
componentes. Allí se encuentran: un conmutador ATM, un Gateway de Red y un
enrutador de borde.
• Servicios actuales. Se analizó la forma en la cual se están prestando servicios
como Fast Internet, que es un acceso a Internet dedicado y el servicio Interlan,
donde se ofrece la interconexión de empresas, que son los únicos servicios que
actualmente aprovechan la infraestructura de la Red Multiservicios.
FASE 3: Estudio de los Fundamentos básicos de los servicios multimedia:
Videoconferencia y Televigilancia. Para esta tarea se tuvieron en cuenta los resultados
de la fase anterior y consultas de diversas fuentes bibliográficas y sitios Web. Con base
en esta información se inició la investigación que permitiría establecer las tecnologías y
lograr el objetivo de implementar los servicios de Videoconferencia y Televigilancia. Esta
investigación abarcó:
• Estudio de los principios básicos de audio y video
• Investigación de los estándares de compresión de audio y video utilizados en los
sistemas multimedia de tiempo real.
• Se profundizó en los estándares de videoconferencia ya que el área de la
videoconferencia se encuentra más estandarizada que la televigilancia. En este caso,
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dado que se cuenta con una red basada en IP se eligió el protocolo H.323 para
videoconferencia sobre IP.
FASE 4: Estudio de soluciones disponibles en el mercado. Se realizó un análisis de las
diferentes soluciones y equipos de videoconferencia y televigilancia ofrecidos por distintos
fabricantes.
FASE 5: Diseño de la Estrategia de Implementación de los servicios. Gracias a la
experiencia ganada con las etapas previas se planteó una alternativa de solución al
problema trazado. Se hizo una definición de las distintas aplicaciones que puede tener la
videoconferencia y televigilancia a nivel metropolitano; se definieron las fases de
desarrollo para implementar los servicios de videoconferencia y televigilancia y se indicó
la metodología a seguir para ofrecer estos servicios. Finalmente se realiza un análisis
comparativo de diferentes soluciones existentes en el mercado.
Finalizadas las etapas anteriores se dan a conocer las conclusiones y recomendaciones
planteadas sobre la Estrategia de Implementación de Videoconferencia y Televigilancia en
un manual instructivo diseñado de tal forma que Telebucaramanga encuentre en él, una
referencia práctica al momento de implementar los servicios multimedia.
2. INFRAESTRUCTURA BASE DE TELEBUCARAMANGA
Telebucaramanga a lo largo de sus 30 años como operador de telecomunicaciones, se ha
caracterizado por prestar a la región nororiental del país, el servicio de telefonía básica,
servicios de valor agregado como llamada en espera, llamada tripartita, correo de voz,
desvío de llamada, y adicionalmente ha prestado diferentes servicios sobre ISDN
(Integrated Services Digital Network) como videoconferencia, transporte de datos y
acceso a Internet. Todos estos servicios se han venido ofreciendo muy eficazmente
sobre una infraestructura base que involucra la central de conmutación telefónica y la red
de transmisión SDH, que se describirán a continuación.
2.1 CENTRAL DE CONMUTACIÓN TELEFÓNICA
Como es bien sabido, la conmutación en PSTN (Public Switched Telephone Network) se
basa en la técnica de conmutación de circuitos. PCM (Pulse Code Modulation) es el
método utilizado para convertir las señales de voz en información digital que pueda ser
transmitida y conmutada eficientemente a través de la red. Un enlace PCM tiene una
velocidad de 32 (canales) * 64 kbit/s = 2.048 kbit/s.
Hoy en día, una central telefónica no solamente soporta tráfico POTS (Public Ordinary
Telephone System) sino que además debe soportar otras redes como: ISDN (Integrated
Services Digital Network), Red Inteligente (IN, Intelligent Network) y Red de Señalización
(SS7).
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2.1.1 La Central Telefónica.
Para estudiar el funcionamiento básico de los Equipos de Conmutación de Circuitos, se
realizó el reconocimiento de la Central Florida, donde se conocieron las características
más importantes, la estructura funcional y las actividades de operación y mantenimiento
de una central de conmutación telefónica.
2.1.1.1 Componentes de una central telefónica.
Figura 1. Diagrama de Bloques de una Central Telefónica
Distribuidor. El Distribuidor es un panel de conexión, que conecta los pares telefónicos
que vienen del abonado (parte calle) a los pares de cobre (parte central) que van a cada
una de las tarjetas LIC’s. El distribuidor es bruto puesto que allí sólo hay cables y no
ocurre ningún proceso con la señal.
A otras centrales
A B
B A
DISTRIBUIDOR
RPH RPH
SUBSISTEMA
DE TRONCAL Y SEÑALIZACIÓN
R P H
R P H
PASO DE ABONADOS
R P H
CLOCK
SPM
TSM
E T C
CP Procesador Central
I/O G20C
Centro de O&M
SELECTOR DE GRUPO
Terminales de Usuario
RP: Regional Processor CP: Central Processor RPH: Interface entre CP y RP’s. ETC: Exchange Terminal Circuit TSM: Time Switching Module SPM: Space Switching Module
Señalización entre
subsistemas
45
Paso de Abonados. Permite concentrar tráfico desde 1024 líneas telefónicas hacia el
selector de grupo mediante enlaces PCM.
El selector de Grupo. Es un subsistema vital en una central de conmutación, ya que casi
todas las llamadas manejadas por la central son conmutadas a través de éste. Tiene las
siguientes funciones principales: selección, conexión y desconexión de las trayectorias de
habla y de señales a través del selector de grupo, supervisión de fallas en el hardware,
supervisión del tráfico (utilizando la prueba de conexión de tránsito), supervisión de los
enlaces PCM hacia el selector de grupo, mantenimiento de una frecuencia estable de reloj
(señales de sincronía).
Subsistema de Señalización y Troncal (TSS). Permite la comunicación con otras
centrales de conmutación telefónica y permite que una central se convierta en una central
de tránsito.
Procesador Central. Maneja las tareas complejas de toma de decisiones, principalmente
de naturaleza analítica o administrativa; y a un gran número de procesadores regionales
(RP) los cuales llevan a cabo simples tareas rutinarias.
IOG. Es la interfaz que permite el diálogo con la central. Por medio del I/OG podemos
realizar las operaciones de gestión y mantenimiento.
2.1.2 Centrales telefónicas de Telebucaramanga.
El nodo al cual los abonados son conectados se denomina usualmente central local. Sin
embargo existen diferentes maneras de realizar la conexión. Debido principalmente, al
46
efecto de la atenuación en las líneas de cobre, si la distancia entre el abonado y la central
local no es muy grande, el abonado se puede conectar directamente a la central, pero si
por el contrario la distancia es grande, se hace necesario conectar a los abonados a
unidades remotas que estén mas cerca de él y que se encarguen de concentrar el tráfico
sobre enlaces PCM. Dichas unidades remotas son los RSU’s (Remote Subscriber Unit) y
los concentradores.
Un RSU lleva todas las funciones y los servicios de la central de conmutación a abonados
alejados de la central. Las llamadas entre dos abonados conectados al mismo RSU
pueden ser conmutadas dentro de la misma RSU o a través de la Central Local. Las
llamadas entre un abonado local y otro conectado a otra central son conmutadas en la
Central Local y no en el RSU.
Un concentrador extiende la red digital a grupos de abonados urbanos o rurales. El
concentrador multiplexa el tráfico hacia la Central Local o a un RSU, pero en ningún caso
realiza funciones de conmutación de tráfico.
Telebucaramanga posee 12 centrales telefónicas y 11 Unidades remotas. Véase tabla 1.
Tabla 1. Centrales y Unidades Remotas de Telebucaramanga
CENTRALES UNIDADES REMOTAS
Cabecera 1 Centro 3 Girón Bucarica Chimitá Zapamanga
Cabecera 2 Ciudadela Ruitoque Terminal Colorados Cumbre
Centro 1 Florida 1 Parque 1 Arenales Comuneros Acapulco
Centro 2 Florida 2 Diamante
Parque 2 Kennedy
47
En las centrales Cabecera, Parque, Ciudadela, Centro, Florida, Diamante y Girón se
encuentran alojados equipos que componen la Red Multiservicios de Telebucaramanga.
Las distancias entre el abonado y las centrales Telefónicas de Telebucaramanga la
mayoría de casos no excede 4Km., que es un aspecto que se aprovecha al momento de
utilizar la tecnología ADSL.
2.2 RED DE TRANSPORTE SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
Es un estándar de transmisión de la UIT-T (ITU International Telecommunication Union)
utilizado en Europa y otras partes del mundo como Colombia. Los sistemas SDH
transportan la mayoría del tráfico de telecomunicaciones de larga distancia alrededor del
mundo. Un sistema SDH está basado en canales PCM de 64 kbps y está conformado por
conmutadores, multiplexores y repetidores todos interconectados por fibra óptica.
SDH es una especificación de capa física del modelo OSI para redes de fibra óptica. Es
un sistema de transporte económico y eficiente para redes ATM, ya que la velocidad
básica de ATM es 155 Mbps igual a la velocidad de una trama básica de SDH.
2.2.1 Características básicas de SDH.
PCM es el método normalmente utilizado para convertir las señales de voz en información
digital que pueda ser transmitida confiable y eficientemente a través de enlaces SDH. Un
tributario es un trama que es un múltiplo fijo de una unidad básica de transferencia de
información, usualmente el canal PCM de 64 Kbps. En el caso de un tributario de orden
primario (enlace PCM) se tienen disponibles 32 ranuras de tiempo (denominadas
48
timeslots), en las cuales se pueden acomodar las muestras respectivas de los canales de
voz. Cada canal, como es lógico tiene una velocidad de 64 Kbps: 8 bits/125 µs. La trama
tiene una velocidad de 32*64 kbps = 2,048 Mbps.
En términos sencillos, la idea de SDH es que se tiene un vagón de gran capacidad (trama
SDH) que debe ser colmado con tributarios de diferentes velocidades.
La trama básica está definida en la recomendación G.708 del UIT-T, tiene una velocidad
de transmisión básica de 155,520 Mbps, que se denomina STM-1 (Synchronous
Transport Module). Tiene una duración de 125 µs y corresponde a una matriz de 9 filas
por 270 columnas cuyos elementos son bytes. A partir de esta trama STM-1, y
multiplexando byte a byte de manera que la estructura de la trama permanece inalterada,
se obtienen velocidades mayores; se han estandarizado las tramas STM-4 (4x155,520 =
622,080 Mbit/s) y STM-16 (16x155,520Mbit/s = 2488,320 Mbit/s).
2.2.2 Topología de red SDH.
Las redes SDH físicamente comprenden el medio de transmisión (principalmente fibra
óptica) y los elementos de red. Los principales elementos de red son:
− Regeneradores
− Multiplexores: Multiplexores Terminales y Multiplexores Add-drop
− Conmutadores de cross-conexión digital
Regeneradores. A medida que la señal digital atraviesa la fibra óptica puede deformarse
debido a la información. También, el nivel de voltaje disminuye a lo largo de la fibra. El
49
regenerador, llamado regenerador intermedio (IR), reconoce la información de la señal
entrante, regenera la señal original y la transmite al siguiente segmento de fibra.
Multiplexores.
− Multiplexores Terminales: Un multiplexor terminal (TM) multiplexa y demultiplexa los
tributarios PDH y SDH en y de una trama STM-N. Por ejemplo, 63 tributarios de 2
Mbit/s puede ser multiplexados en un STM-1, y cuatro STM-1s pueden ser
multiplexados en un STM-4.
− Multiplexores Add-Drop. Un multiplexor Add-Drop (ADM) hace lo siguiente:
Añade señales tributarias a una trama STM-N
Baja señales de una trama STM-N
Permite el paso de tramas sin agregar o quitar tributarios
Conmutadores de cross-conexión digital (DXC). El DXC es el elemento de red más
avanzado en una red SDH y representa el punto principal de flexibilidad en la red.
Contiene funciones del ADM pero puede cross-conectar mas de 2 tramas STM de
diferente velocidad, uniendo así anillos de diferente velocidad. El DXC se usa para:
− Establecer conexiones para alcanzar diferentes requisitos de capacidad en operación
normal.
− Realizar la conmutación de protección si una falla ocurre en el cable de fibra óptica.
50
2.2.3 Elementos de la red SDH de Telebucaramanga
2.2.3.3.1 AXD 155 (Ericsson). Es el componente principal de la red SDH que posee
interfaces de línea ópticas o eléctricas STM-1 de 155 Mbit/s.
Este multiplexor puede ser configurado en cuatro formas diferentes de acuerdo a las
funciones a desarrollar en el nodo donde está instalado: Terminal, Add/Drop, Ring master
y Gateway.
Terminal (TM). Cuando se configura como Terminal, el Equipo multiplexa/demultiplexa
señales tributarias en ó de una señal de línea STM-1 de 155 Mbit/s. El equipo está
normalmente provisto con una interfaz de línea óptica STM-1; si se requiere protección de
línea 1+1 es necesario adicionar una Interfaz de Línea Óptica STM-1.
Add/Drop (ADM). Cuando se configura para operación Add/Drop, el equipo multiplexa y/o
demultiplexa las señales tributarias en/de dos Señales de línea Independientes STM-1 de
155Mbit/s. El Equipo está provisto con 2 interfaces de línea óptica STM-1.
Ring master. Un anillo maestro es un multiplexor Add/Drop proporcionando acceso para
sincronización en una red anillo. El anillo maestro es la principal estación de anillo de
tributarios STM-1 que accesan la red SDH.
Gateway. Una Gateway es un Terminal o Add/Drop o Anillo maestro con una interfaz Q
(Q_interface) para una comunicación bidireccional con el Centro de Gestión de Red.
51
2.2.4 Topología de la Red de Transporte de Telebucaramanga.
En la central Cabecera de Telebucaramanga se efectuó el reconocimiento de los distintos
equipos que conforman la red SDH de Telebucaramanga. Se utilizó la herramienta de
gestión local para verificar el estado de los distintos tributarios de la Central Cabecera.
La red de transporte de Telebucaramanga consta de varios anillos y buses de diferente
capacidad. Para soportar los anillos y los buses se cuenta con equipos AXD155, AXD620
y AXD2500 (155, 620 y 2500 Mbps, respectivamente) de Ericsson. El AXD155 en
Telebucaramanga se configura como Multiplexor Terminal (TM) ó Multiplexor Add/Drop
(ADM). Cada central tiene una configuración especial de cada equipo, dependiendo de la
estructura de la red de transporte. Telebucaramanga no cuenta con equipos DXC para
interconectar anillos en su lugar lo que se hace es bajar tributarios de un anillo más
grande (mayor capacidad) en un TM y subirlos por otro TM a un anillo de menor
capacidad.
Como ejemplo en la central de cabecera se tienen los siguientes equipos: 7 Equipos
AXD155, 1 Equipo AXD620 y 1 Equipo AXD2500. Ver figura 2.
La red SDH de Telebucaramanga no cuenta con un sistema de gestión centralizado en su
lugar cuenta con una herramienta de gestión local llama LMC (Local Managment Tool),
así cada vez que se requiera acceder al equipo AXD 155/620/2500 para su manejo es
necesario ir hasta la central que contiene el equipo. El LMC contiene una función de
gestión remota de los equipos que están interconectados al mismo nivel, es decir si 2
equipos están en diferente anillo o bus no se pueden acceder por medio de esta función.
52
Figura 2. Topología de red SDH de la central cabecera de Telebucaramanga.
Los distintos anillos de fibra óptica con los que cuenta la red SDH de Telebucaramanga
son los mismos que transportan toda la información de los abonados ADSL a través de la
Red Multiservicios. Actualmente en la red SDH se encuentran anillos sin conectar es
decir están en forma de bus. Se están estudiando alternativas de interconexión de estos
anillos dependiendo del tráfico y la capacidad de los enlaces.
Se ha estudiado la estructura tradicional de las redes de conmutación telefónica y de
transporte SDH, sobre las cuales Telebucaramanga presta los actuales servicios de voz.
En el siguiente capítulo se examinará la nueva plataforma que soportará nuevos servicios
que incluyen el manejo de datos.
TM 155
TM 155
TM 155
ADM 155
TM 155
ADM 620
PARQUE
ZAPAMANGA
FLORIDA
ZAPAMANGA
FLORIDA
DIAMANTE
TM 155
ADM 2500
TM 155
3. RED MULTISERVICIOS DE TELEBUCARAMANGA
A partir del año 1999 la Empresa de Telecomunicaciones de Bucaramanga empieza su
camino de migración a lo que se conoce como una Red de Próxima Generación, que es
una tendencia mundial que pretende reunir las diversas redes existentes (PSTN – Public
Switched Telephony System, HFC – Hybrid Fibber Coaxial, Internet, PLMN – Public Land
Mobile Network, etc) en una única infraestructura de red que permita transportar,
conmutar y controlar diferentes tipos de información y servicios, esta nueva infraestructura
de red es llamada por Telebucaramanga Red Multiservicios .
La Red Multiservicios de Telebucaramanga puede analizarse de acuerdo al modelo de
una red de próxima generación según TINA8. Ver figura 3. Para abordar su estudio, se
dividió la red en cuatro niveles: acceso, conectividad, control y servicios. A continuación
se describirán todos los elementos que conforman cada nivel de la Red Multiservicios y se
detallará en las tecnologías que soportan dichos elementos. Se iniciará el recorrido con
ADSL luego se continuará con ATM, se mirará algo de TCP/IP ya que muchos servicios
corren sobre IP, se estudiarán los equipos y la arquitectura de la Red Multiservicios y se
finalizará con una pequeña reseña de los servicios actuales de la Red Multiservicios.
Nivel de Acceso. Las dos tareas principales de la Red de Acceso son:
− Hacer posible que el usuario pueda ordenar el servicio requerido.
8 Un Estudio detallado del modelo TINA se presenta en HOMERO Ortega, ESPINDOLA Helberth, CASTELLANOS Wílder, Aplicaciones y Servicios para una Red de Próxima Generación en un ambiente de procesamiento Distribuido. Seminario Convergencia: el nuevo escenario de las telecomunicaciones. UIS. 2002
54
− Proveer los servicios de portadora necesarios para la ejecución actual del servicio
requerido.
La evolución de los servicios de telecomunicaciones se ha caracterizado por el aumento
en los requerimientos de ancho de banda. El nacimiento de la tecnología ADSL, y en
general la familia xDSL han permitido obtener accesos de banda ancha aprovechando la
infraestructura de cobre existente en la actualidad.
Nivel de Conectividad. Los Conmutadores de la red troncal o Backbone, son el corazón
de la Capa de Conectividad de la red. Hasta el momento, se considera que ATM es la
tecnología apropiada para transportar servicios de tiempo real como la voz, con una
calidad equivalente a la que proporciona actualmente PSTN. Esta capa se encarga de
transportar los bits sin importar qué tipo de conexión o servicio representan.
Figura 3. Modelo por capas de una Red de Próxima Generación según TINA
Nivel de Control y Gestión. Se debe contar con una plataforma de gestión unificada,
centralizada y robusta para el manejo y control de cada capa. Es decir se podrá gestionar
toda la red (conmutadores, enrutadores, NT’s, Gateways) desde un solo punto.
Actualmente se cuenta con varios sistemas de gestión como HP Openview, Osimis, que
Usuario corporativo
RED DE CONECTIVIDAD
CONTROL
Usuario Residencial
Red LAN corporativa
RED DE ACCESO
SERVICIOS
55
trabajando sobre estaciones de trabajo Unix, soportan el software de gestión de cada
fabricante de equipos de red.
Nivel de Servicios. En este nivel se definen los servicios que soporta la red
Multiservicios. Se contará con servidores especiales que permitan a los usuarios acceder
a estos servicios.
3.1 RED DE ACCESO ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
El estudio de la Red de Acceso es importante porque es sobre esta red sobre la cual los
usuarios van a acceder a los servicios propuestos de videoconferencia y televigilancia y
en general cualquier servicio de la Red Multiservicios. Telebucaramanga cuenta con una
Red de Acceso ADSL. Para comprender las ventajas de utilizar este tipo de red, es
conveniente estudiar más a fondo ADSL. A continuación se reúnen algunos aspectos
interesantes e importantes de esta tecnología.
3.1.1 Tecnologías de Acceso xDSL (x Digital Subscriber Line)
Las técnicas xDSL utilizan algoritmos de codificación de línea avanzados para dividir
efectivamente el espectro entre voz y datos en pares telefónicos de cobre. Las
transmisiones de voz residen en la banda base (menor a 4 Khz) mientras que los canales
de datos de salida y de entrada (upstream, downstream respectivamente) están en el
espectro más alto (hasta 1.1 Mhz); el resultado final es que los proveedores de servicios
pueden proporcionar velocidades de datos muy altas mientras dejan intactos los servicios
de voz, todo en una sola línea de cobre convencional. Ver tabla 2.
56
3.1.2 ADSL Asymetric Digital Subscriber Line (Línea Digital Asimétrica de Abonado)
La tecnología ADSL es un nuevo sistema de comunicación que permite la transmisión de
servicios de banda ancha a usuarios individuales y organizaciones, sobre un par de cobre
trenzado telefónico manteniendo intacto el canal de voz tradicional.
Tabla 2. Tecnologías xDSL
Acrónimo Estándar1 No. De pares
de cobre
Modulación que utiliza
Velocidad (Mb/s)
Modo Distancia2 (Km)
Filtros
HDSL G.991.1 1-3 2B1Q/CAP 1.544-2.048 Simétrico ≤5km; ≥12km
Ninguno
HDSL T1E1.4 Tech report 28
2 2B1Q/CAP 1.544-2.048 Simétrico ≤5km; ≥12km
Ninguno
SDSL T1E1.4 HDSL2
1 TC-PAM 1.544-2.048 Simétrico ≤5 Km Ninguno
SHDSL G.shdsl 1 ó 2 TC-PAM 0.192 – 2.3 ó 0.38 – 4.72 (2 pares)
Simétrico 2.3 km para máx. velocidad
Ninguno
ADSL G.992.1 1 DMT Downstream: 8 Upstream: 0.640
Asimétrico 3.6 Km para la máx. velocidad
En la entrada
ADSL T1.413 1 DMT Downstream: 8 Upstream: 0.640
Asimétrico 3.6 km para la máx. velocidad
En la entrada
ADSL Lite G.992.2 1 DMT Downstream: 1.5 Upstream: 0.512
Asimétrico Servicio del mejor esfuerzo
No hay filtros en la entrada, se utiliza un microfiltro
VDSL G.vdsl 1 DMT 26 o 52 Simétrico o Asimétrico
≤1.3 Km En la entrada
2B1Q/CAP: modulación 2 binario 1 cuaternario y modulación carrierless amplitude phase DMT modulación multitonos discretos, TC-PAM: Trellis Code pulse-amplitude modulation 1. Referencias G son de documentos del ITU; documentos T1 son del comité T1.E413 del ANSI. 2. Para alambres de cobre calibre AWG 26 ADSL: Asymmetric DSL HDSL: High-bit-rate DSL SDSL: Single pair DSL SHDSL: Symmetric High Bit Rate DSL VDSL: Very-high bit rate DSL
57
¿Por Qué Asimétrico? ADSL es llamado asimétrico debido a que proporciona más ancho
de banda al enlace de bajada (Downstream, enlace de la red al usuario) que al enlace de
subida (Upstream, enlace del usuario a la red).
La voz, es un servicio simétrico, debido a que se necesita igual ancho de banda en cada
dirección. El video en cambio fluye solo en un sentido, Downstream, excepto quizás por
algún tipo de señalización, la cual será Upstream. En la comunicación de datos, por
ejemplo en Internet, se requiere mucho más ancho de banda en Downstream que
Upstream. Esto lo podemos ver cuando se navega en Internet, se descargan gráficos,
archivos, texto, etc. lo cual demanda un alto ancho de banda y por el contrario se envían a
la red muy pocos datos, algunos clicks, direcciones sencillas y correos electrónicos, lo
cual demanda muy poco ancho de banda.
3.1.2.1 Estándares de ADSL. Se tienen varios estándares y recomendaciones para
ADSL: la primera es la recomendación G.992.1 de la UIT-T para el ADSL con filtros y la
segunda es la G.992.2 también de la UIT-T para el ADSL sin filtros o G. lite. El primer
estándar de ADSL fue el T1.413 de ANSI elaborado en una primera versión en 1995 y una
segunda versión en 1998.
3.1.2.2 La tecnología ADSL. El par trenzado de cobre utilizado en las líneas telefónicas
tiene un ancho de banda aproximado de 1 MHz. De este ancho de banda sólo se utiliza
una porción mínima de unos 4 KHz para el canal de voz. La tecnología ADSL aprovecha
el ancho de banda no utilizado por el canal de voz.
Entre los principales elementos de un sistema ADSL se encuentran (figura 4):
58
Figura 4. Elementos de un sistema ADSL
− El abonado posee un módem ADSL, llamado también ATU-R (ADSL transmisión unit-
remote, unidad remota de transmisión ADSL de abonado), conectado a sus
dispositivos con los cuales puede tener aplicaciones como videoconferencia, telefonía,
Internet, televigilancia, video por demanda, etc. Este módem se encarga de
multiplexar las señales de voz y datos sobre la línea telefónica.
− En la Central local se tiene un módulo de acceso, el cual se encarga de conectar al
abonado con una variedad de servicios (telefonía, internet, etc.) que pueden ser
soportados por ADSL. Este módulo está conformado por Unidades de Transmisión de
Central (ATU-C, ADSL Tansmision Unit – Central office, unidades de transmisión de la
oficina central).
− Los filtros ADSL, los cuales combinan o separan las señales de datos y de telefonía
para transportarlas sobre la misma línea de transmisión entre la central telefónica y el
abonado. Los módems ADSL contienen un filtro POTS (Plain Old Telephone Service),
el cual hace posible el acceso simultáneo a la telefonía y a la comunicación de datos.
PSTN
Filtro ADSL 1
M U X
ADSL n
Access Module
Central local
Filtro
Abonado
Línea telefónica
Otras de redes de telecomunicaciones
Internet
Servicios de teledifusión
TV en viv o
Video por demanda,...
e-mail, e-comerce,...
MODEM ADSL
ATU-C
ATU-R
DSLAM
59
Las ATU-C Y LA ATU-R son los llamados módems ADSL. Estos módems se diferencian
enormemente de los módems de voz, los cuales modulan datos digitales directamente en
la banda de voz, impidiendo el uso del teléfono mientras el módem está funcionando y
también limitando la velocidad de transmisión al ancho de banda de la voz. ADSL es 200
veces más rápido y en el mismo par de cobre. Las funciones de un módem ADSL se
muestran en la Figura 5.
Figura 5. Funcionamiento básico de un módem ADSL
Los datos de entrada deben ser convertidos en ondas análogas para que puedan ser
transmitidos, este proceso se llama modulación. Estos bits de información son primero
codificados para protegerlos contra errores. El proceso inverso, de recuperar los bits
transmitidos de una señal análoga recibida, se conoce como demodulación. Este proceso
de demodulación es seguido de un decodificador, que decide cuál bit ha sido transmitido.
3.1.2.2.1 Sistemas de Modulación en ADSL. DWMT (Discrete Wavelet Multi-Tone), DMT
(Discrete Multi-Tone, Multitonos Discretos) y CAP (Carrier-less Amplitude/Phase) son los
dos códigos de línea o sistemas de modulación existentes para ADSL. El ANSI (American
National Standard Institute) seleccionó la modulación DMT como estándar para ADSL
debido a tres razones principales: mejor rendimiento en la transmisión, más fácil de
implementar que la modulación CAP y flexibilidad en la demanda del ancho de banda.
Bits de salida
Codificador Modulador
Decodificador Demodulador
Híbrido
Codificador
Demodulador
Modulador
Híbrido
Filtro Filtro Bits de entrada
Decodificador
Línea telefónica
Bits de salida
Bits de entrada
Conmutador de telefonía Teléfono
60
CAP divide las señales en tres bandas distintas: la voz es transportada en la banda de 0 a
4 KHz. El canal Upstream (del usuario a la red) se transporta en una banda entre 25 y
160 KHz. El canal Downstream (de la red al usuario) se transmite sobre una banda que
empieza en 240 KHz y va hasta un punto que varía dependiendo de las condiciones
(longitud y ruido de la línea) pero tiene un máximo de 1.1 MHz. Este sistema, con tres
canales separados ampliamente, minimiza la posibilidad de interferencia entre los canales
o entre señales de diferentes líneas. Véase figura 6.
Figura 6. Modulación CAP
DWMT (Discrete Wavelet Multi-Tone), es una versión de DMT (Discrete Multi-Tone) según
la cual cada portador es creado por medio de la transformada Wavelet en lugar de la
transformada de Fourier, como ocurre en DMT, consiguiendo mayor optimización del
canal pero con una mayor complejidad en el proceso.
DMT (Discrete Multi-Tone), DMT es el estándar ANSI T1.413 que consigue más ancho de
banda que CAP. DMT describe una versión de la modulación multiportadora, es decir, los
datos entrantes son recogidos y distribuidos en 256 canales separados, cada uno con un
ancho de 4 KHz y con portadoras individuales, cada uno de los cuales utiliza una forma de
modulación QAM. DMT crea esos canales utilizando la transformada rápida de Fourier
(FFT). Los datos pertenecientes a la banda de Upstream generalmente van sobre los
canales del 7-32 en el rango de frecuencia de 26-138 kHz y los datos de Downstream en
los canales del 33 al 250 en el rango de frecuencia de 138 kHz a 1.1 MHz. Ver figura 7.
Voz Upstream
0-4 KHz
Downstream
25-160 KHz 240 KHz-1.1MHz
61
- Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM, Quadrature amplitud modulation). La
modulación QAM es un tipo de modulación digital en donde la información digital está
contenida, tanto en la amplitud como en la fase de la portadora transmitida. Dicha señal
portadora se representa por medio de sus componentes rectangulares, en los diagramas
fasoriales. A esto se le llama constelación. En QAM se pueden tener por ejemplo,
constelaciones de 4, 8, 16 y 64 símbolos. Los símbolos son las diferentes señales que
varían en amplitud y fase y las cuales representarán cierta cantidad de bits.
Figura 7. Modulación DMT
- Distribución adaptativa de bits. La ventaja más significativa de DMT es la habilidad para
adaptarse dinámicamente a las condiciones de la línea con el objetivo de obtener la
máxima capacidad por canal. Cada canal se codifica mediante QAM (Quadrature
Amplitude Modulation) con 15 bits como máximo. El número de bits de cada canal se
determina en el proceso de prueba que se lleva a cabo en la iniciación de la comunicación
ADSL. En este proceso de análisis se determina la relación señal/ruido, en función de la
Frecuencia
Potencia
POTS
4 KHz 20 KHz 1.1 MHz
Máxima Variación 3dB
Separación entre Tonos 4 KHz
Tonos no usados debido a las condiciones de la línea
Espectro utilizado por el canal Downstream
Espectro utilizado por el canal Upstream
Cada canal se codifica Con QAM en función de las condiciones de la línea
62
frecuencia, a la que está sometida esa transmisión; de esta forma se asigna el número de
bits a cada canal para optimizar la transmisión.
- Identificación del canal. El proceso de medición de la calidad de varios tonos
transmitidos es frecuentemente llamado identificación de canal y consiste en dos
mediciones básicas:
1- Función de transferencia del canal.
2- Densidad espectral de la potencia del ruido del canal.
Es posible combinar estas mediciones en una medición de frecuencia – SNR (relación
señal a ruido), el proceso de identificación de canal promedia la respuesta del canal a una
señal conocida, la cual se transmitirá en cada tono. Se puede calcular la desviación en la
fase y la amplitud de un tono que se ha transmitido, promediando el cociente entre la
respuesta del canal y el tono transmitido.
Recordando que para el canal upstream se tienen 25 subcanales cada uno de 4 KHz de
ancho. Se puede obtener una aproximación del ancho de banda digital que se maneja en
Upstream si se supone que la carga de bits promedio por canal es de 10 bits, es decir, en
cada subcanal se cargarán 10 bits, entonces se tendrá:
≈≈××=segMbit
KHzcanalbits
canales 141025 banda de Ancho 1Mbit/seg
Para Downstream se tienen 230 subcanales con 4KHz de ancho:
≈≈××=segMbit
KHzcanalbits
canales 8.8410220 banda de Ancho 8.8 Mbits/seg
63
3.1.2.3 Arquitectura del Modelo ADSL. Cuando se establece una comunicación, ADSL
construye un encabezado para la capa 2 (capa de enlace de datos) con la dirección
hardware de la estación fuente y también la dirección hardware destino, esto se realiza en
el enrutador local. Para encaminar el paquete a la red destino final, la estación fuente
debe completar la cabecera para la capa 3 (capa de red) con la dirección de la red
destino. En la figura 8 se aprecia la estructura final del paquete de datos creados por
ADSL.
Una vez el paquete es recibido por el enrutador de la red destino, este lo despoja de la
cabecera de la capa de red y examina la información de la cabecera de la capa de enlace.
Luego revisa las tablas de enrutamiento en orden de verificación de paquetes de datos
transmitidos.
Figura 8. Empaquetamiento de Datos
3.1.2.4 Características de la tecnología ADSL. En la tabla 3 se presenta un breve
resumen de las principales ventajas de ADSL y en la tabla 4 una pequeña
comparación con otras tecnologías de Acceso.
Enrutamiento en la red local Enrutamiento Interredes
Dirección de Red destino
Dirección de Red origen
Dirección de Hardware destino
Dirección de Hardware Origen
Inicio del paquete
Cabecera de Enlaces de Datos Cabecera de Red
DATOS
64
Tabla 3. Ventajas y Desventajas de ADSL
Ventajas
• Reutilización del par de abonado como un acceso económico a servicios basados en ATM, frente a un acceso basado en fibra óptica.
• Simultaneidad y compatibilidad de trasporte de datos con el servicio telefónico. • Permitir que los usuarios estén siempre conectados a la red, por lo que no
existen fases de marcación y desconexión de la llamada. • La utilización asimétrica del ancho de banda disponible se adapta de forma
eficiente al soporte de servicios de acceso a información en los que el mayor volumen de datos se transfiere en sentido red- usuario.
Desventajas
• Debido a la capacitancia y resistencia a lo largo de su longitud, las líneas telefónicas atenúan y distorsionan las señales de voz, defectos que se incrementan con la frecuencia y la distancia.
• Limitación de la tasa de transferencia de datos debido a superposición de pulsos que viajan a diferentes velocidades.
• Producción de eco debido a reflexiones en la línea telefónica a altas frecuencias por la desigualdad de impedancia producida por extremos abiertos.
• La diafonía, fenómeno causado por el acoplamiento de energía electromagnética entre conductores.
Tabla 4. ADSL frente a otras tecnologías de acceso
ADSL
Como ventaja de ADSL frente al cable está el hecho de que permite alta velocidad y ésta no es compartida con otros usuarios, además de la facilidad de su instalación puesto que se aprovechan las líneas ya existentes y no hay que hacer un nuevo tendido, costoso, complejo y lento, como sucede en las redes de cable Por otro lado, el cable es un soporte que permite integrar en un mismo canal varios servicios de telecomunicaciones: telefonía, Internet, datos y televisión. Tiene una mayor capacidad y velocidad que las líneas xDSL, pero como desventaja el medio debe ser compartido por todos los usuarios, por lo que cuando la penetración del cable es grande, la capacidad y velocidad se reducen drásticamente. Cable
Modem El cable es una vía preparada no sólo para los servicios actuales sino también para las aplicaciones futuras que precisen gran ancho de banda (más de 1 Gbit/s). Permite establecer una relación bidireccional y de simple receptor se pasa a poder emitir, por lo que resulta excelente, por ejemplo, para la televisión interactiva y concursos.
ISDN
La RDSI permite estar conectado a Internet y hablar a la vez por teléfono, algo que también permite ADSL. Dispone de dos líneas digitales (2 canales B), una para voz y otra para datos, mientras que por su parte ADSL consta de una única línea en la que la voz se comprime al máximo para dejar espacio a la transmisión de datos. En las líneas RDSI la velocidad varía entre los 64 y 128 kbit/s, cuatro veces la velocidad normal de acceso (módem a 33,6 kbit/s). Por su parte la velocidad de ADSL oscila entre 128 y 256 kbit/s para los servicios más básicos, lo que supone entre 4 y 8 veces la velocidad normal de acceso a Internet.
65
3.1.3 Estructura General de la Red de Acceso
A continuación se describirá la estructura de una red de Acceso. Véase figura 9.
Figura 9. Estructura general de la Red de Acceso
El hardware de una red de Acceso ADSL está compuesto por: los módems ADSL en el
abonado, un Subrack de Filtros ADSL, un Multiplexor de Acceso de Líneas Digitales de
Abonados (DSLAM, Digital Subscriber Line Access Multiplexer), un Procesador Central
(CP, Central Processor) y una estación de trabajo UNIX para gestionar el sistema. Cada
uno de los anteriores elementos de red se describirán a continuación, empezando desde
el abonado y terminando en el sistema de gestión de la red de acceso.
3.1.3.1 Terminal de Red ADSL (ADSL-NT Network Terminal). El ADSL NT es también
conocido como Módem ADSL y está ubicado cerca de los dispositivos (Teléfono,
Computador, Set Top Box para video por demanda, etc.) a los cuales se entregará el
Subrack de Filtros POTS
DSLAM
FIL
FIL
Oficina Central Abonado
Módem ADSL
STM-1
CP
Sistema de gestión de la red de Acceso
STM-1
Ethernet
Línea de Cobre
DMT
Conmutador ATM
FIL
C-AAS
A-AAS
Módem
Módem
CP
66
servicio y las aplicaciones solicitadas por el abonado. El hardware del ADSL-NT consta
principalmente de 4 partes (figura 10):
- El bloque de modulación DMT.
- Un módulo que provee la interface ATM-F 25.6. Esta interface transporta celdas ATM
sobre par de cobre y las entrega al equipo de premisas de usuario, el cual puede ser
un computador con una tarjeta de red ATM.
- Un módulo que provee una interface Ethernet. Este módulo provee un adaptador de
red, en el cual la conexión ATM termina y las celdas son transportadas al equipo de
usuario sobre tramas Ethernet.
- Un Multiplexor de celdas ATM (Cell-Mux ATM). Que multiplexa y demultiplexa tráfico
ATM sobre las interfaces vistas anteriormente (ATM-F 25.6 y Ethernet).
- Un Filtro ADSL pasa altas y pasa bajas, para insertar y extraer el tráfico de telefonía
por debajo de los 20 KHz. Gracias a este filtro, si la conexión ADSL falla, el servicio
de telefonía se mantendría funcionando normalmente.
Después de la demodulación de las celdas ATM entrantes al Módem ADSL, éstas son
conmutadas por medio del Cell-Mux ATM a la interfaz correcta. Las celdas salientes son
manejadas de un modo similar pero en la dirección contraria.
ATM ATM CELL- MUX
Mod DMT
Ethernet
FIL
TR
O Set Top Box ATMF 25.6
10BASE T
Figura 10. Módem ADSL (ADSL-NT) Figura 11. Visión global de una red ADSL
AT
U-R
AT
U-C
Transporte de Celdas ATM
Red ATM
ATMF 25.6
10BASE T
Red de Acceso
67
3.1.3.2 Multiplexor de Acceso de Líneas Digitales de Abonados (DSLAM). El DSLAM se
encuentra ubicado en la oficina central y se compone principalmente de dos elementos
(figura 12):
Figura 12. Conformación de un DSLAM
El DSLAM es el corazón de una red ADSL y está conformado por:
− Estantes de Acceso ATM-ADSL (A-AAS, ADSL-ATM Access Shelves), puede estar
equipado con 15 tarjetas ATU-C (ADSL Transceiver Unit Central). Estas tarjetas
contienen los módems DMT. Cada tarjeta ATU-C puede tener 2, 4 u 8 líneas de
abonados ADSL, según el fabricante. También contiene un Terminal de Central (ET,
Exchange Termination) que se conecta a un bus de celdas ATM. La tarjeta ET puede
contener un enlace de 155, 45 ó 34 Mbit/s ó 4 enlaces de 1.5 ó 2 Mbit/s mediante el
cual trasporta las celdas ATM directamente a un Concentrador de AASs (C-AAS).
Véase figura 13.
Figura 13. Interconexión del A-AAS
68
Para cada AAS hay un subrack correspondiente equipado con tarjetas filtros POTS.
Cada una de estas tarjetas maneja 2 líneas de abonado.
− Un Concentrador de Subracks de Accesos ATM (C-AAS, Concentrating-ATM Access
Subrack), es una variante de un A-AAS pero equipado con 17 ET’s en lugar de 1 ET.
Un C-AAS puede concentrar el tráfico proveniente de 16 A-AAS. Figura 14.
Figura 14. Visión General de los equipos de la red de Acceso
3.1.3.3 Sistema de Gestión
Figura 15. Sistema de Gestión de la Red de acceso
CP
MS
Configuración VP/VC Configuración Equipos Gestión de Alarmas Medida del desempeño
LCT
Conmutador ATM
DSLAM Shelf DSLAM
LE
Splitter Splitter NT UNI
Nodos de Servicio y Enrutadores
IMD
Vigilancia de red Configuración de servicios
SNMP
HTTP
Estación Unix o red Lan empresarial dedicada a la gestión
69
El corazón del sistema de gestión, es el procesador central (CP), en él están
implementadas todas las funciones correspondientes a la gestión de red. El CP puede
controlar o gestionar todos los elementos de red y no solamente los equipos de la red de
Acceso. Existen dos maneras de acceder al CP y realizar las tareas de gestión (figura 15):
- Por medio del LCT (Local Craft Tool) que es una herramienta de gestión local que se
comunica con el CP por medio de una interfaz HTML/HTTP y se puede acceder desde
un equipo portátil.
- Por medio del software de gestión que se comunica con el CP por medio de una
interfase SNMP. El software de gestión se ejecuta en una estación UNIX equipada con
el HP Open View y contiene funciones de: Gestión de servicio, Manejo de conexión y
gestión de circuitos virtuales permanentes (PVCs), Gestión de Configuración: por
ejemplo, manejo de los equipos y gestión de software, Gestión de fallas: registros y
reportes de eventos y alarmas, Gestión de desempeño para ADSL y ATM.
3.2 RED DE CONECTIVIDAD ATM
La red conectividad se refiere a la red troncal o Backbone, la cual tiene un ancho de
banda muy alto y que se implementa con tecnologías de transporte como ATM, SDH, o
WDM.
La red troncal de la red Multiservicios está soportada sobre ATM (Asynchronous Transfer
Mode), está compuesta por dos conmutadores ATM conectados por medio de un anillo de
fibra óptica, ver figura 16, y por dos enrutadores que permiten establecer la conexión con
el Proveedor de acceso a Internet.
70
Figura 16. Red Troncal de la Red Multiservicios
Los motivos para elegir la tecnología ATM para la conectividad en Redes Multiservicios
han sido su flexibilidad, escalabilidad, el soporte a diferentes clases de servicios que
permiten que la voz y los datos se integren en una sola red, y la reducción de los costos
de gestión y operación para los operadores. Otros factores importantes son el bajo costo
de inversión de ATM comparado con otras soluciones, ATM está totalmente basado en
estándares abiertos y permite la integración directa de las redes actuales, redes de voz e
interconexión de LAN’s. Así el crecimiento de ATM no sólo protege, sino que incrementa
las inversiones hechas.
Ya que Telebucaramanga cuenta con una red de conectividad, en la cual convergen
tecnologías como ATM e IP, se estudiaran estas 2 tecnologías. Lo que se pretende es
una introducción al tema de ATM como soporte de otras redes como Internet.
II SS PP
Conmutador ATM
Anillo en fibra óptica
Enrutador para acceso a Internet
Enrutador de Borde
Enlace al C-AAS (Red de Acceso)
Enlace al C-AAS (Red de Acceso)
Enlace Físico
Enlace Lógico
71
3.2.1 ATM (Asynchronous Transfer Mode)
El modo de transferencia asíncrono es la tecnología que se proyecta como la base de las
redes de banda ancha y de próxima generación. ATM significa Modo de transferencia
Asíncrono y es capaz de transportar cualquier tipo de información entre 2 puntos sin
modificar su naturaleza intima. Ya sea voz, imagen o datos, ATM hace un traje a la
medida de las necesidades de cada tipo de trafico.
3.2.1.1 Arquitectura de un nodo ATM. ATM puede ser considerada como una tecnología
de conmutación de paquetes a alta velocidad con las siguientes características:
− Los paquetes se llaman celdas y son de tamaño pequeño y constante (53 Bytes). El
encabezado es pequeño para que se pueda procesar a gran velocidad y no se
introduzca un retardo apreciable en los nodos de conmutación. Se tiene un
mecanismo sencillo de detección / corrección de errores para el encabezado.
− Es una tecnología de naturaleza conmutada y orientada a la conexión.
− Los nodos que componen la red no tienen mecanismos para el control de errores o
control de flujo, simplemente se dimensionan los recursos (colas) de manera que se
garantice una probabilidad de pérdida mínima de información.
De manera general, una red ATM está compuesta por nodos de conmutación, elementos
de transmisión y equipos terminales de usuario. Los nodos encaminan la información
empaquetada en celdas a través de unos caminos conocidos como Conexiones de Canal
Virtual. El enrutamiento, en los nodos enrutadores es un proceso hardware, mientras que
72
el establecimiento de conexiones y el empaquetamiento y desempaquetamiento de las
celdas son procesos software.
Jerarquía de transmisión. Antes de que la información sea transferida, se establece una
conexión virtual o lógica para reservar los recursos necesarios. De esta manera, se
trabaja en modo orientado a conexión. La red garantizará, hasta cierto punto, que va a
cumplir con las demandas del cliente.
Las celdas ATM que fluyen por un enlace físico son organizadas lógicamente en Canales
Virtuales y Caminos Virtuales. El usuario necesita un camino virtual para enviar sus datos.
Los canales virtuales son agrupados en caminos virtuales. Como se aprecia en la figura
17, pueden existir uno o varios canales virtuales en un camino virtual y uno o varios
caminos virtuales en un enlace físico.
Figura 17. Estructura de la transmisión ATM
Las conexiones se establecen por toda la duración de la ‘llamada’. Este establecimiento
incluye la localización de un Identificador de Canal Virtual VCI (Virtual Channel Identifier)
73
y/o un Identificador de Camino Virtual VPI (Virtual Path Identifier), y también la ubicación
de recursos para el acceso del usuario y el manejo de la red.
Todos los enlaces ATM son punto a punto. La multidifusión se logra haciendo que una
celda entre a un conmutador por una línea y salga por múltiples líneas. Cada enlace punto
a punto es unidireccional. Para funcionamiento dúplex se necesitan dos enlaces paralelos,
uno para el tráfico en cada sentido.
Modelo de referencia ATM. La UIT-T ha estandarizado un modelo de referencia para
ATM. Este modelo se divide en tres niveles. (Véase la figura 18).
Figura 18. Capas ATM
3.2.1.2 Nivel de adaptación ATM (AAL ATM Adaption Layer). La capa AAL es la capa
superior de la pila de protocolos ATM y se encarga de las relaciones con el mundo
externo. Acepta todo tipo de información heterogénea proveniente de las capas más altas
y la segmenta en paquetes de 48 Bytes a la velocidad que fue generada por los usuarios
para adaptarla a la capa ATM, así la capa ATM y la capa física son independientes de los
74
servicios. La capa AAL sólo se encuentra en los puntos terminales de la red.
Internamente la AAL se divide en dos partes:
− Subnivel de Convergencia (CS): es la capa más externa y ejecuta funciones como la
detección y demultiplexación de datos, detección de celdas pérdidas y mantenimiento
del sincronismo de la red.
− Subnivel de segmentación y reensamblado (SAR): Esta capa segmenta los datos en
celdas y las envía al nivelo ATM para que les ponga la cabecera de cinco bytes. El
proceso inverso se verifica en el lado opuesto cuando se reciben las celdas y se
reconstruye la información original.
Clases de servicio. El nivel AAL acepta una gran variedad de servicios que se clasifican
según tres parámetros que relacionan origen y destino: sincronización, velocidad y tipo
de conexión.
Protocolos de Adaptación ATM. Las diferentes clases de servicios (clase A, B, C y D) son
soportadas por diferentes protocolos. Cada AAL está especialmente diseñada para
soportar cierto tipo de tráfico, y para proporcionar calidad de servicio para ese tráfico. En
la tabla 5 se puede apreciar cada tipo de AAL con su respectivo servicio.
Calidad de Servicio. ATM tiene la cualidad de poder establecer Contratos de Tráfico entre
la red y el usuario para garantizar QoS (Quality of Service, Calidad de Servicio) en una
comunicación.
75
Tabla 5. Clases de Servicio ATM
Clase de servicio Atributos Clase A Clase B Clase C Clase D
Sincronización ente fuente y destino Requerida No requerida
Rata de Bit constante Variable Modo de conexión Orientado a la conexión Sin conexión
AAL(s) AAL1 AAL2 AAL3/4 o AAL5 AAL3/4 o AAL5
Ejemplos Canales de voz de 64 kbit/s
Codificadores de voz y de video con
VBR
X.25 Frame Relay
TCP/IP
SMDS/CBDS Tráfico LAN
La calidad de servicio (tabla 6) queda definida por tres parámetros:
− Caudal, define el volumen de información que puede ser enviada en un período de
tiempo.
− Retardo definido por su media y su varianza que relaciona el retardo global medio de
toda la transmisión y la variación de los retardos individuales que afectan a cada
celda.
− Nivel de seguridad se refiere a la tolerancia de un determinado tipo de tráfico a la
pérdida de celdas que puede ocurrir durante periodos de congestión.
Tabla 6. Calidad de Servicio
Parámetro de llamada
Parámetro De conexión Clase A Clase B Clase C/D
Caudal Velocidad pico (PCR) Velocidad media (SCR) Tamaño ráfagas (MBS)
X -- --
X X --
X X X
Retardo Medio (CDV) Máximo (CTD)
-- X
-- X
X --
Seguridad Probabilidad pérdida CMR) Probabilidad error (CER)
X X
X X
X --
X: requerido --: no requerido PCR (Peak Cell Rate) velocidad de celdas/segundo que el origen nunca podrá exceder. SCR (Sustainable Cell Rate) velocidad media de celdas/segundo. MBS (Maximum Burts Size) máxima cantidad de celdas consecutivas durante la velocidad máxima PCR. CTD (Cell Transfer Delay) retardo total de la celda desde que sale del origen hasta que llega al destino. CDV (Cell Delay Variation) mide la variación del retardo total de las celdas de una conexión. CER (Cell Error Ratio) proporción de celdas con uno o más bits erróneos. CMR (Cell Minsinsertion Ratio) rata de celdas/segundo que se envían hacia una conexión de destino equivocada.
76
3.2.1.3 Capa ATM. El encabezamiento de 5 Bytes representa a la capa ATM. Sólo el
encabezamiento se procesa durante el viaje de las celdas a través de la red ATM.
Las siguientes funciones son desempeñadas por la capa ATM:
− Creación de las celdas ATM por adición del encabezamiento a los paquetes de datos
con información de usuario provenientes de la capa AAL.
− La multiplexación y demultiplexación de celdas pertenecientes a diferentes
conexiones. Las celdas ATM creadas son multiplexadas en un flujo de celdas común
que pasa a la capa física.
Tipos de Conexiones ATM. Se dividen en: Conexiones Virtuales Permanentes PVC son
conexiones establecidas por el operador de red y en las cuales se tienen unas rutas
establecidas de enrutamiento. Cuando un suscriptor se conecta por medio de un PVC
utiliza valores fijos de VPI/VCIs y las tablas de enrutamiento de los conmutadores que
utiliza la conexión ya “saben” siempre por cuál puerto de salida enviarlo. Se puede decir
que este suscriptor siempre usará la misma ruta de conexión que ya le tienen predefinida
(por el operador de red). Es el tipo mas común de conexión en las rede ATM actuales ya
que no involucra señalización de abonado.
Conexiones Virtuales Conmutadas SVC: son conexiones que se establecen
dinámicamente por medio de señalización de abonado, y en la cual no hay tablas fija de
enrutamiento sino que esta se asigna al momento en que el abonado solicita una
conexión. Por tal motivo cada vez que un abonado se conecte por medio de una SVC, la
cara útil de información no siempre se irá por la misma ruta.
77
Este tipo de señalización es menos común en las redes ATM actuales porque requiere
más recursos y más costos de operación.
3.2.1.4 Capa Física de ATM. La capa física tiene que ver con el medio físico: voltajes,
Temporización de bits y varias consideraciones más. ATM no prescribe un conjunto de
reglas en particular, pero especifica que se permite enviar celdas individuales por un
cable o fibra o que las celdas pueden envolverse en una portadora como T1, T3, ó SDH.
Además, ni siquiera se exige que el flujo de celdas que salen de una computadora sea
continuo; puede haber huecos entre las celdas de datos. Tales huecos se llenan con
celdas desocupadas especiales.
En el estándar ATM original, la velocidad primaria fue de 155.52 Mbps. Esta velocidad se
escogió para que fuera compatible con SDH. También están previstos ATM sobre T3
(44.736 Mbps) y FDDI (100 Mbps).
El medio de transmisión para ATM es normalmente la fibra óptica, pero también se tiene
otras opciones como las tecnologías XDSL.
3.2.2 ATM y ADSL.
ADSL y ATM juntos proporcionan una solución ideal para la entrega de múltiples servicios
como video, sonido o datos. El Forum ADSL aprobó en abril de 1997 una recomendación
técnica (TR-02) para trasportar tráfico ATM sobre un enlace ADSL; la utilización de
circuitos virtuales y la garantía de la calidad de servicio (QoS) de ATM fueron el valor
añadido que se proporcionó a ADSL. ADSL es la gran oportunidad de proporcionar
78
acceso a alta velocidad a las redes ATM, ya sean públicas o privadas, y a todos los
servicios que soporta. Véase figura 19.
Utilizando ATM sobre ADSL, se pueden proporcionar todos servicios tales como: servicios
de voz, de datos, acceso a Internet, servicios de video, etc. garantizando la calidad
necesaria y proporcionando comunicaciones tanto a velocidad constante (CBR), variable
(VBR) o adaptativa (ABR).
La comunicación ADSL entre los módems del abonado y la central, transportará
información mediante ATM; en la central las comunicaciones de diferentes abonados
serán agregadas mediante multiplexores y viajaran por la red conmutada de alta velocidad
ATM de la operadora telefónica. Sin embargo, también existen otros protocolos de red
como Frame Relay o IP. El Fórum ADSL también ha desarrollado especificaciones para el
acceso a redes IP mediante ADSL.
Usando ATM como protocolo de capa 2 sobre el acceso de red ADSL se ofrecen varias
ventajas:
− Transparencia de Protocolos: La red es independiente del protocolo usado en la capa
3 (IP, IPX, etc).
− Soporte de múltiples clases de QoS: ATM ofrece a la red la capacidad de diferenciar
servicios basados en clases de QoS según perfiles o aplicaciones.
− Escalabilidad en el ancho de banda: ATM optimiza el uso del ancho de banda.
− Evolución y migración a diferentes miembros xDSL: Usando ATM con ADSL es una
gran oportunidad para desarrollar soluciones independientemente de la tecnología de
79
acceso, facilitando la migración a otras tecnologías xDSL, como VDSL (ADSL de alta
velocidad).
Figura 19. Configuración de acceso a redes de banda ancha. (Fuente: 3Com)
3.2.3 INTERNET
Se incluye una introducción básica a Internet para entender cómo los servicios actuales
de la Red Multiservicios están basados en aplicaciones sobre IP. Existe una
correspondencia entre las capas del modelo OSI y las capas del modelo TCP/IP. Véase
figura 20.
MODELO TCP/IP MODELO OSI
Figura 20. Modelos TCP/IP y OSI.
Aplicación
Transporte
Interred / Internet
Host a red / Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de datos
Física
80
3.2.3.1 Arquitectura y Familia de Protocolos TCP/IP. A su vez cada capa del modelo
TCP/IP hace uso de varios protocolos. Algunos protocolos son propios de la arquitectura
TCP/IP como TELNET, SMTP, FTP, y otros como HDLC y PPP son ampliamente usados
por otros tipos de redes. Véase figura 21.
Figura 21. Protocolos TCP/IP.
3.2.3.2 Capa Física del modelo TCP/IP. La capa física debe proveer funciones propias
de la capa de enlace y de la capa física del modelo OSI. El modelo TCP/IP es abierto en
esta capa y cualquier protocolo que cumpla con los requerimientos de la capa internet
(Interred) y la capa de transporte puede ser usado. Por esta razón Internet se ha
extendido ampliamente porque puede estar soportada sobre diferentes tipos de red como
Frame Relay, SMDS y ATM por ejemplo.
3.2.3.3 Capa Internet. La capa Internet es una capa carente de conexiones y es el eje
que mantiene unida toda la arquitectura TCP/IP. Su misión es permitir que los nodos
inyecten paquetes en cualquier red y hacerlos en forma independiente a su destino (que
podría estar en una red diferente). Los paquetes pueden llegar en desorden y
corresponde a las capas superiores reacomodarlos, si se desea la entrega ordenada.
81
La capa Internet define un formato de paquete y un protocolo llamado IP (Internet
Protocol, protocolo de Internet).
Protocolo Internet. El protocolo más importante de la familia TCP/IP se llama IP (Internet
Protocol, Protocolo de Internet).
El protocolo IP define la estructura de los paquetes de datos que se llaman datagramas.
IP también es responsable de las direcciones lógicas, llamadas direcciones IP, y de mover
los datos entre la capa física y la de transporte. El protocolo IP ofrece un servicio de
entrega de datagramas entre diferentes redes físicas en las que se utiliza TCP/IP. Los
enrutadores de las redes TCP/IP utilizan el protocolo IP para entregar datagramas en el
destino correcto.
3.2.3.4 Capa de Transporte. Esta capa se diseño para permitir que las entidades pares
(capas de igual nivel en 2 maquinas diferentes) en los nodos de origen y destino lleven a
cabo una “conversación”.
Se definieron 2 protocolos extremo a extremo para esta capa: TCP (Transmission Control
Protocol) y UDP (User Datagram Protocol). El primero TCP es un protocolo confiable
orientado a la conexión que permite que una corriente de Bytes originada en una máquina
se entregue sin errores en cualquier otra máquina de la red. El segundo UDP es un
protocolo no confiable sin conexión, para aplicaciones que no necesitan el control de flujo
del protocolo TCP.
82
3.2.3.5 Interworking. En la figura 22 se muestra el esquema de una sesión de
transferencia de archivo (FTP) entre un host de salida y un host destino.
Figura 22. Interworking IP
− Los datos de FTP se envían desde la aplicación de transferencia de archivo del
host de salida hasta el protocolo de transporte, TCP, en la capa de transporte.
− TCP añade su información de cabecera, incluidos los números de los puertos de
salida y de destino. El número del puerto se utiliza para separar diferentes
sesiones unas de otras.
− Después, se envían los datos a la capa de Internet. El protocolo IP añade su
propia cabecera con las direcciones IP incluidas. Luego, todo se pone en un frame
Ethernet que se envía a un enrutador con la ayuda de direcciones físicas.
− El enrutador se fija en la dirección de destino físico y comprueba que ese frame
estaba dirigido a él. Si la suma de verificación, que se incluye en la cabecera, es
correcta, el enrutador envía la información a la capa de Internet y al protocolo IP.
− El enrutador usa la dirección de IP de destino y su propia tabla enrutadora para
procesar más enrutamientos. En ese caso el host de destino está en una red
Token Ring. El enrutador usa una dirección física para llegar al host de destino.
Todo lo que se envía desde el enrutador a la red Token Ring es recogido por el
83
host de destino. Si la suma de control es correcta se transfiere esta información al
protocolo IP de la capa de Internet. El protocolo IP mira el datagrama y la dirección
IP de destino. Si esta dirección es correcta los datos se envían a la capa superior
de transporte. El protocolo TCP mira el número del puerto en la cabecera TCP y
verifica si es un dato FTP. Este dato llega a la aplicación FTP y al host de destino.
3.2.3.6 Capa de Aplicación. La capa de aplicación incluye cientos de protocolos de alto
nivel. Los más comunes son Terminal virtual Telnet, Transferencia de archivos FTP,
correo electrónico SMTP y HTTP que es el protocolo que soporta las páginas HTML.
Véase tabla 7.
Tabla 7. Software y aplicaciones de la capa de Aplicación
Groupware: Herramientas que facilitan el trabajo conjunto
Videoconferencia Herramientas de Trabajo individual Correo electrónico Servicios de noticias Bases de Datos.
Páginas web: world wide web w.w.w:
Aplicación de usuario : BROWSER
Lenguajes : HTML , JAVA , JAVA SCRIPT
Programas: Netscape COMPOSER, Microsoft FRONT PAGE, Macromedia Dreamweaver.
3.2.4 IP sobre ATM.
Para implementar IP sobre ATM abreviadamente IP/ATM varios organismos como la IETF
(Fuerza de Trabajo de Internet) han adoptado estándares como la RFC 1577 y la RFC
1483. Este modelo se propone como una arquitectura en la que ATM sustituye a las redes
84
que tradicionalmente conectan nodos IP. Define la operación de IP sobre ATM, la
encapsulación de paquetes y la resolución de direcciones.
3.2.4.1 Encapsulación de PDU de capa de red. En la comunicación por capas, una capa
(N) provee servicios a la capa inmediatamente superior (capa N+1) y hace uso de los
servicios provistos por la capa inmediatamente inferior (capa N –1). Los servicios están
disponibles en los SAP (Service Access Point, Puntos de acceso al servicio). Cada SAP
tiene una dirección que lo identifica, como ejemplo, los SAP del servicio telefónico son los
enchufes telefónicos y las direcciones de estos SAP son los números telefónicos. La capa
N recibe datos desde la capa N+1 en forma de PDUs (Unidad de datos de protocolo). A
continuación transforma esta PDU en una SDU (Unidad de datos de servicio).
Existen varias posibilidades de encapsular una N-PDU de la capa de red en una PDU de
AAL. Hay un acuerdo generalizado de que la capa AAL utilizada debe ser la AAL 5. A
continuación se describen las dos opciones más significativas, representadas en la figura
23.
Figura 23. Encapsulación de una PDU en ATM
IP, SNA, IPX, CLNP....
LLC/NSAP (RFC 1483)
AAL5
ATM
RFC 1577
NIVEL DE RED
NIVEL DE ENLACE DE DATOS
CS SAR
85
LLC/NSAP: Consiste en identificar la capa superior mediante una cabecera LLC. Esto
puede hacerse mediante los campos DSAP y SSAP, es decir, SAP de Destino y SAP de
Origen. Recuérdese que la cabecera de la PDU de LLC consta de tres campos: DSAP,
SSAP y Control. La PDU AAL deberá contener la información necesaria para que en el
destino se puedan recibir los datagramas adecuadamente. Este procedimiento se define
en la RFC 1483 (Multiprotocol Encapsulation over AAL 5) y permite la multiplexación de
varios protocolos (como IP, Path Control de SNA, IPX, CLNP, etc) por el mismo canal
virtual.
Encapsulación por canal virtual: Con este método sólo circula un protocolo por cada
conexión ATM. Se especifica en la RFC 1577 (IP y ARP sobre ATM) para el caso de IP.
En este caso la PDU de AAL 5 no debe contener ninguna información especial.
Este último método es el más adecuado en entornos en los que se puedan establecer
dinámicamente conexiones de Canal Virtual de forma eficiente y económica. La
encapsulación LLC/SNAP será más conveniente cuando no sea práctico el
establecimiento de gran número de Conexiones de Canal Virtual, por razones de
tarifación, por ejemplo, o bien cuando no se soportan Canales Virtuales conmutados.
3.2.4.2 Resolución de direcciones. En la figura 24 se representa esquemáticamente el
procedimiento de resolución de direcciones para el caso de IP sobre ATM. Dada una
dirección IP de destino, en la tabla de encaminamiento se obtiene la dirección del próximo
salto. En la tabla de resolución de direcciones o a través del servidor ARP se transforma
la dirección IP del próximo salto en dirección ATM. Por procedimientos de señalización
del plano de control se crea una conexión virtual ATM entre los enrutadores. Se envía el
datagrama a través de la conexión virtual.
86
Figura 24. Proceso de Enrutamiento en una red IP
3.2.5 Equipos de la Red de Conectividad ATM.
Los dos equipos más importantes en la red de conectividad, son: El conmutador ATM y el
enrutador para salida a Internet, los cuales describiremos a continuación.
3.2.5.1 El Conmutador ATM. Este conmutador ATM de alto desempeño está diseñado
con perfil de carrier class, tiene un desempeño, escalabilidad y confiabilidad que lo hace
una solución ideal para grandes redes públicas, sin embargo una configuración mínima
del sistema es un sólo subrack y esto lo hace apropiado para pequeñas redes públicas o
redes empresariales.
Este Conmutador es una solución óptima para transportar servicios múltiples y grandes
cantidades de tráfico. Los servicios permitidos son ATM, IP/MPLS, Frame Relay,
emulación de circuitos y servicios de voz. Cualquier combinación de los servicios puede
ser manejada simultáneamente.
87
Características y beneficios del Conmutador ATM. Algunas características y beneficios se
resumen en la tabla 8.
Tecnología de Software. El software usado en el conmutador ATM es modular, puede ser
escalado sobre varios procesadores de control, y permite fácil inserción de nuevos
módulos de servicio. Un software de aplicación, como programas escritos en C, C++ o
Java, pueden ser integrados a los módulos de software del conmutador ATM. El software
puede ser actualizado ‘on the fly’, sin afectar el manejo de tráfico.
Tabla 8. Características del CONMUTADOR ATM
Escalabilidad
• Conmutación lineal escalable desde 10 Gbit/s en un subrack hasta 160 Gbit/s. • El sistema de control escala junto a la capacidad de conmutación. • Diseñado con un arquitectura modular de hardware y software. • La expansión in-service permite a los operadores añadir capacidad cuando la
necesiten.
El diseño de Carrier Class
• Diseño de Hardware robusto con protección total. • Recursos compartidos entre aplicaciones • Alcanza todos los requerimientos de las telecomunicaciones • Tanto el software como el hardware pueden ser actualizados y ampliados en
servicio sin perturbar el tráfico.
Funcionalidad tanto para
interconexión de redes IP como
ATM
• Funcionalidad ATM total de acuerdo a las últimas especificaciones. Las funciones avanzadas de gestión de tráfico junto a las capacidades de señalización ATM permiten a un operador construir una infraestructura ATM escalable y flexible.
• Se permiten tantas conexiones punto a punto como punto a multipunto. • Soporte total de la señalización de banda ancha (ATM Forum e ITU) e
intercambio total de información entre protocolos • Permite MPLS
3.2.5.2 Enrutador Multiservicio. Es una plataforma Multiservicios. Soporta conexión a
líneas dedicadas, X.25, Frame Relay y ATM, acceso remoto Dial-up usando un módem
análogo o ISDN. Véase figura 25.
88
La plataforma de acceso multiservicio provee: Acceso por redes de conmutación de
paquetes y de circuitos, Acceso por redes fijas y redes móviles, Acceso remoto de alta
capacidad, Enrutamiento robusto y de alta capacidad, Flexibilidad en la interacción con
otras redes, la integración de voz y datos, Acceso de costo-efectividad para proveedores
de servicio y usuarios corporativos.
La principal función del Enrutador Multiservicios es tomar las conexiones WAN remotas y
agregarlas a un backbone común. El Backbone puede ser un Ethernet, una línea
dedicada, una conexión dial-up, ISDN o PSTN, una red X.25, Frame Relay o ATM.
Figura 25. Enrutador Multiservicios: acceso multiservicio
Entre las opciones de conectividad están:
− Por medio de MODEM Análogo.
− Por un enrutador ISDN o un TA.
− Por un enrutador de línea dedicada o Frame Relay.
− Acceso de Internet móvil.
Frame Relay Backbone corporativo (ATM, Ethernet, WAN)
PSTN/ ISDN
X.25
Enrutador de LAN remota
MODEM análogo
ISDN
Internet
Línea dedicada
PRI
89
3.3 SERVICIOS ACTUALES DE LA RED MULTISERVICIOS
Los servicios que actualmente ofrece la Red Multiservicio de Telebucaramanga son:
3.3.1 FAST INTERNET: Acceso dedicado a Internet por medio de líneas ADSL.
Para describir como es el proceso de conexión a Internet de un usuario residencial, se
apoya en la figura 26. Se supone un Abonado que vive en el barrio Diamante y quiere
consultar una página Web en Internet.
En la Figura 26 se observan las capas que intervienen en el transporte de paquetes IP
por la red de acceso ADSL. Se analizará que sucede en cada nivel de la conexión del
abonado a Internet.
Figura 26. Transporte de paquetes IP a través de la Red de acceso
Nivel Físico. El abonado debe contar en su casa con un módem ADSL, el cual es
proporcionado por la empresa dentro del servicio de Fast Internet. A este módem, se
conecta el teléfono por medio de un conector telefónico y el computador personal por
medio de una tarjeta de red. Los datos viajan junto con la voz por el par trenzado (por
90
medio la tecnología ADSL) hasta la central telefónica de Diamante (central a la cual está
conectado el abonado). En dicha central, el enlace ADSL es recibido por un banco de
Filtros, los cuales se encargan de separar la voz de los datos. La voz se envía a los
equipos de conmutación de circuitos, proporcionando el servicio de telefonía tradicional.
Los datos pasan al subrack de Acceso ATM-ADSL (A-AAS) en donde los datos son
demodulados y montados sobre tramas STM-1 (155 Mbps) junto con los datos de otros
abonados. Los vagones SDH viajan por un anillo en fibra óptica hasta la central Florida,
en donde se encuentra el nodo ATM mas próximo a la central Diamante. En la central
Florida el equipo SDH extrae los datos provenientes de la central Diamante y se los
entrega al Concentrador AAS (C-AAS). El C-AAS multiplexa los datos de varios A-AAS y
los concentra en un enlace STM-1 dirigido hacia el conmutador ATM. El Switch ATM
descarga el tráfico sobre el enlace de fibra hasta la central Centro, en donde se encuentra
la conexión con el ISP. El conmutador ATM de Centro tiene una conexión hacia Internet
por medio del enrutador Multiservicios.
Nivel de Enlace de datos. Utilizando Ethernet como tecnología de capa 2, los datos
provenientes de las capas superiores, viajan del computador hasta el módem ADSL.
Dentro del módem ADSL el módulo Ethernet se encarga de extraer los paquetes IP de las
tramas Ethernet y adecuarlos al formato de las celdas ATM, pero conservando a IP como
protocolo de capa 3, figura 26. ATM es utilizado como tecnología de capa 2 para
establecer una conexión dedicada entre el abonado y el enrutador de borde (Edge router)
ubicado en la central Centro. Dicha conexión se establece por medio de los
Identificadores de camino virtual (VPI’s) y los Identificadores de canal virtual (VCI’s).
91
Nivel de Red. La tecnología de capa 3 utilizada desde el abonado hasta Internet es IP.
Como ya se mencionó, los paquetes IP son adaptados a las celdas ATM y estas viajan
hasta el enrutador de borde por medio de un enlace ATM. Una vez el tráfico proveniente
del abonado, llega al enrutador de borde, este asigna un dirección IP no válida (capa 3) a
dicha conexión, con la cual se conocerá al abonado dentro de la red de
Telebucaramanga. Una vez se ha asignado la dirección IP no válida, se consulta el
servidor DNS local para realizar la traducción de la dirección del servidor Web remoto. Por
último el Firewall, ejecuta la función NAT (Network Address Traslation). NAT simplemente
sustituye direcciones IP no válidas por direcciones IP válidas. Con esta dirección IP válida
es posible establecer una conexión con el Proveedor de Internet a nivel nacional por
medio del enrutador Multiservicios.
Cuando el abonado recibe respuesta del servidor remoto, la información es capturada por
el Enrutador Multiservicios y enrutada hacia la red de Telebucaramanga, El enrutador de
borde, lee su tabla de enrutamiento y sabe para que dirección IP interna va dirigida la
información. De esta manera se enrutan los paquetes provenientes de Internet hacia el
abonado de Diamante.
3.3.2 INTER LAN: Conexión entre redes corporativas.
Para la interconexión de dos redes LAN corporativas, es necesario que cada una de las
redes se conecte a un módem ADSL, el cual se encargará de enviar los datos por las
líneas de cobre hasta la central telefónica más próxima. Véase figura 27.
92
En la central, la señal será demodulada en el A-AAS, luego concentrada (C-AAS) en un
enlace STM-1 hacia el conmutador ATM. En el backbone, los datos son enviados hasta el
otro nodo, en donde se encuentra conectada la otra red LAN corporativa.
Si ambas redes LAN se encuentran conectadas en el mismo nodo ATM, los datos no
tendrán que ser transportados sobre el enlace de fibra hasta el otro nodo ATM y será el
conmutador, el encargado de hacer la conmutación entre las dos redes LAN. Este
servicio se ofrece con un ancho de banda máximo de 800 Kbps simétricos.
Figura 27. Conexión LAN to LAN
Se ha analizado la infraestructura de la Red Multiservicios y estudiado los servicios que
actualmente se están prestando. A continuación se estudiarán los fundamentos de la
transmisión multimedia.
Conmutador ATM
BACKBONE ATM
Conmutador ATM
C-AAS
A-AAS
Módem ADSL
RED LAN CORPORATIVA (1)
RED LAN CORPORATIVA (2)
Módem ADSL
A-AAS
C-AAS
4. FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN MULTIMEDIA
Multimedia se refiere generalmente a la combinación de dos o más medios continuos, es
decir, medios que tienen que ejecutarse durante cierto intervalo de tiempo bien definido,
generalmente con alguna interacción con el usuario. En la práctica, normalmente los dos
medios son audio y video, es decir sonido más imágenes en movimiento, sin olvidar que
el texto también es multimedia.
4.1 AUDIO
Una onda de audio es una onda acústica (de presión) de una dimensión. Al entrar una
onda acústica en el oído, el tímpano vibra, causando que los pequeños huesos del oído
interno vibren con él, enviando pulsos nerviosos al cerebro. De manera parecida, cuando
una onda acústica incide en un micrófono, este genera una señal eléctrica, que
representa la amplitud del sonido como una función del tiempo. La representación,
procesamiento, almacenamiento y transmisión de tales señales de audio es una parte
principal del estudio de los sistemas multimedia.
El decibelio (dB) es la unidad de medida de la intensidad de un sonido. Algunos sonidos
comunes y su valor en decibel son:
Cerca del silencio del total - 0 dB
Un susurro - 15 dB
La conversación normal - 60 dB
94
La bocina de un automóvil - 110 dB
Un disparo - 140 dB
El oído es sorprendentemente sensible a variaciones de sonido que duran apenas unos
milisegundos. El ojo, en cambio, no nota cambios en el nivel de luz que duran unos
cuantos milisegundos. El resultado de esta observación es que fluctuaciones de apenas
unos cuantos milisegundos durante la transmisión multimedia afectan la calidad del
sonido percibido más de lo que afectan la calidad percibida de la imagen.
Las ondas de audio pueden convertirse a una forma digital mediante un ADC (Analog
Digital Converter, convertidor analógico a digital). Un ejemplo bien conocido de sonido
muestreado es el servicio telefónico. La modulación de código de pulso (PCM, Pulse
Code Modulation), como la usada en el sistema telefónico, emplea muestras de 7 bits
(Norteamérica y Japón) y 8 bits (Europa), 8000 veces por segundo. Este sistema da una
tasa de datos de 56 000 bps o 64 000 bps. Con sólo 8000 muestras/seg, las frecuencias
por arriba de 4KHz se pierden. Ver tabla 9.
Tabla 9. Comparación de formatos de calidad de audio
CALIDAD MUESTREO
(KHz) Bits/muestra MODO TASA DE BITS
(Kbps) FRECUENCIA
(Hz) Teléfono 8 8 Mono 64 200 - 3400
Radio AM 11.025 8 Mono 88 Radio FM 22.05 16 Estéreo 705.6
CD 44.1 16 Estéreo 1411.2 20 -20 000
Un modo mejor de codificar la señal es mediante PCM no-lineal o cuantización
logarítmica, que consiste en dividir el eje de la amplitud de tal forma que los escalones
95
sean mayores cuanta más energía tiene la señal, con lo que se consigue una relación
señal/ruido igual o mejor con menos bits. Con este método se puede reducir el canal de
CD de audio a 350 Kbps, lo cual evidentemente es una mejora sustancial.
4.2 CODIFICACIÓN DE AUDIO DIGITAL
Los algoritmos de compresión de audio se fundamentan en aspectos perceptuales del
oído humano. Básicamente son dos los fenómenos que son objeto de estudio y que han
originado los métodos de compresión.
4.2.1 La curva de sensibilidad del oído y el fenómeno de enmascaramiento.
El oído humano detecta sonidos entre 20 Hz y 20 KHz. Pero su sensibilidad depende de
la frecuencia del sonido, de esta forma, dos frecuencias diferentes con la misma potencia
son interpretadas por nuestro oído de forma diferente, teniendo la sensación de que una
es más fuerte que otra, o incluso, oír una y no la otra. La curva que indica cual es la
potencia mínima (umbral) que nuestro oído detecta es la curva de sensibilidad (Figura 28):
Figura 28. Curva de sensibilidad (típica) del oído
96
Podemos observar que nuestro oído es muy sensible a frecuencias entre 2 y 4 KHz
(aprox.). Además observamos que si la potencia de una cierta frecuencia no supera el
umbral de la sensibilidad del oído, simplemente no la oiremos, por lo tanto no hace falta
que la codifiquemos. Este es un primer paso en la compresión: eliminar las señales que
no oiremos.
Existe otro tipo de señales que tampoco oiremos: aquellas que son enmascaradas.
Imaginemos una señal de 1 KHz con una potencia tal que supera el umbral y que, por lo
tanto, oímos. Si aparece de forma simultanea otra señal de 0.5 KHz y vamos aumentando
su potencia llegará un instante en el que no oiremos la señal de 1 KHz ya que ha sido
enmascarada. Esto se debe a que la potencia de una señal hace que la sensibilidad del
oído varíe, necesitando más potencia de las señales próximas en frecuencia para poder
oírlas. En la figura 29 podemos observar este fenómeno.
Para poder cuantificar el fenómeno de enmascaramiento surge el concepto de banda
crítica como el ancho de banda máximo alrededor de una frecuencia para que no haya
enmascaramiento, por lo tanto, sólo se produce éste entre bandas contiguas.
Figura 29. Fenómeno de enmascaramiento
97
Además, estas bandas están distribuidas siguiendo una escala logarítmica, simulando la
escala perceptiva del oído. Una escala de medida perceptual es la escala BARK
(Figura 30) que relaciona las frecuencias acústicas con la resolución perceptual de éstas.
A partir de esta escala de bandas frecuenciales y de un modelo psicoacústico se
determinará qué frecuencias se enmascaran y cuáles no. Un modelo psicoacústico es un
modelo matemático del comportamiento enmascarador del sistema auditivo humano.
Figura 30. Escala perceptual BARK
El proceso de compresión es el siguiente:
Figura 31. Esquema de codificación
Filtro en Bandas Críticas
Bits adicionados
Máscara Calculada
Formato del flujo de bits
Salida Entrada
98
1. Se divide la señal de audio en bandas frecuenciales mediante filtros convolucionales de
tal forma que se corresponden con 32 bandas críticas (aprox.). Filtrado sub-banda.
2. Se determina el umbral de potencia de cada banda crítica considerando el fenómeno
de enmascaramiento por las bandas contiguas a partir de un modelo psicoacústico.
3. Si la potencia de una banda es menor que el umbral no se codifica.
4. En caso contrario, se determina el número de bits necesario para representar el
coeficiente.
5. Se crea la trama de datos
4.2.2 Codificación Sub-Banda (SBC)
La codificación Sub-Banda o SBC (Sub-Band Coding) es un método potente y flexible
para codificar señales de audio eficientemente. A diferencia de los métodos específicos
para ciertas fuentes, el SBC puede codificar cualquier señal de audio sin importar su
origen, ya sea voz, música o sonido de tipos variados.
El principio básico del SBC es el descarte de información en frecuencias enmascaradas.
Veremos MPEG Audio como ejemplo de un sistema práctico SBC.
4.3 CODIFICADORES DE AUDIO
4.3.1 Codificación MPEG Audio
El estándar MPEG Audio contempla tres niveles diferentes de codificación-decodificación
de la señal de audio, de los cuales sólo el primero está totalmente terminado. Los otros
99
dos son aplicables, y de hecho se utilizan habitualmente, pero siguen abiertos a
ampliaciones. Estos tres niveles son:
MPEG-1: Codificación de imágenes en movimiento y audio asociado para medios de
almacenamiento digital hasta 1.5 Mbit/s.
MPEG-2: Codificación genérica de imágenes en movimiento e información de audio
asociada.
MPEG-3: la planificación original contemplaba su aplicación a sistemas HDTV; finalmente
fue incluido dentro de MPEG-2.
MPEG-4: Codificación de objetos audiovisuales.
A su vez, MPEG describe tres esquemas de codificación de audio denominados esquema
1, esquema 2 y esquema 3. Del primero al tercero aumentan tanto la complejidad del
codificador como la calidad del sonido.
Tabla 10. Resumen de datos de los tres esquemas
ESQUEMA OBJETIVO COMPRESIÓN CALIDAD A
64Kbps CALIDAD A 128
Kbps RETARDO
Esquema I 192 Kbps 4 a 1 19 ms Esquema II 128 Kbps 6 a 1 2.1 a 2.6 Más de 4 35 ms Esquema III 64 Kbps 12 a 1 3.6 a 3.8 Más de 4 59 ms
La calidad viene dada del 1 al 5, siendo el 5 la superior. Hay que señalar que pese a los
números de la norma ISO, el retraso típico acostumbra a ser tres veces mayor en la
práctica.
100
El esquema I obtiene la mayor calidad de sonido a 384 Kbps. Las aplicaciones para las
que resulta más útil son las relacionadas con la grabación, tanto en cinta como disco duro
o discos magneto-ópticos, que aceptan esta tasa de bits sin problemas.
El esquema II produce sus mejores resultados de calidad a 256 Kpbs, pero se mantiene
en un nivel aceptable hasta los 64 Kpbs. Esto hace que se utilice en transmisión de
audio, televisión, grabación profesional o doméstica y productos multimedia.
El esquema III está orientado a aplicaciones donde la necesidad de un ancho de banda
reducido justifique el costoso y sofisticado sistema de codificación. La calidad es
excelente hasta 64 Kpbs, de forma que se utiliza, en telecomunicaciones y sistemas de
sonido profesional.
4.3.2 Modulación por impulsos codificados (PCM) de frecuencias vocales.
Recomendación UIT-T G.711
La modulación de pulsos codificados es esencialmente un tipo especial de conversión
análogo-digital donde la información contenida en muestras instantáneas de una señal
análoga está representada por palabras digitales, es decir, el mensaje está representado
por un grupo codificado de pulsos digitales de amplitud discreta.
La recomendación G.711 sugiere el empleo de las siguientes características para la
codificación de señales de frecuencias vocales. El proceso se resume en tres pasos:
101
− Muestreo: la velocidad de muestreo (valor nominal recomendado) es de 8000
muestras por segundo con una tolerancia de ± 50 partes por millón (ppm).
− Cuantización: Se emplea un cuantificador de 256 niveles: log2 (256) = 8 bits por nivel
− Codificación: G.711, recomienda dos leyes de codificación denominadas ley A y ley µ.
Ver figura 32.
4.3.3 Modulación por Impulsos Codificados Diferencial Adaptativa a 40, 32, 24, 16
Kpbs ADPCM (Adaptive Differencial PCM). Recomendación UIT-T G.726.
En ADPCM los niveles de cuantización se adaptan a la forma de la señal de entrada. El
tamaño de los niveles de cuantización varía automáticamente, dependiendo de las
características de amplitud de la señal analógica. En la figura 33, la muestra 6 puede ser
descrita por 5 grandes niveles de cuantización y no por 10 pequeños. La capacidad de
adaptarse, hace posible reducir los números de niveles de cuantización.
En ADPCM se siguen los siguientes pasos:
El flujo de muestras de 8 bits es reenviado a un codificador ADPCM. En este codificador,
un algoritmo con solamente 31, 15, 7 ó 4 niveles es usado para reducir la longitud del
código de 8 bits a 5, 4, 3 ó 2 dígitos binarios. El código no indica la amplitud de la
muestra, esta indica la diferencia con la muestra anterior.
El nivel de una muestra es predicho en base al nivel de la muestra precedente. La
diferencia entre la muestra predicha y el nivel actual es muy pequeña y puede de esta
manera ser codificada con pocos bits y con un retardo de 0.125ms.
102
Figura 32. Ley A
4.3.4 Codificación de audio de 7 Khz dentro de 64 Kpbs. Recomendación UIT-T
G.722
Esta recomendación describe las características de un sistema de codificación audio
(banda de 50 a 7000 Hz) que puede utilizarse en diversas aplicaciones para señales
vocales de alta calidad. El sistema de codificación utiliza modulación por impulsos
codificados diferencial adaptativa de subbanda (ADPCM-SB) a una velocidad binaria de
1 2 3 4 5 6 Tiempo
muestras
Figura 33 ADPCM
103
hasta 64 Kpbs. El sistema se denominará en adelante sistema de codificación audio (7
KHz) a 64 Kpbs. En la técnica ADPCM-SB utilizada, la banda de frecuencias se divide en
dos subbandas (superior e inferior) y las señales de cada una se codifican utilizando la
ADPCM. El sistema tiene tres modos básicos de funcionamiento, correspondientes a las
velocidades binarias utilizadas para la codificación de audio de 7 kHz: 64, 56 y 48 Kpbs.
4.3.5 Codificación de señales vocales a 16 Kpbs utilizando Predicción Lineal con
Excitación por Código de Bajo Retardo. Recomendación UIT-T G.728
Esta recomendación contiene la descripción de un algoritmo para la codificación de
señales vocales a 16 Kpbs y con 2 ms de retardo, utilizando predicción lineal con
excitación por código de bajo retardo (LD-CELP, Low-Delay Code Excited Linear
Prediction).
4.3.6 Codificación de la voz a 8 Kpbs mediante Predicción Lineal con Excitación por
Código Algebraico de Estructura Conjugada. Recomendación UIT-T G.729
Esta recomendación describe un algoritmo para la codificación de la voz a 8 Kpbs y con
un retraso =20 ms, mediante predicción lineal con excitación por código algebraico con
estructura conjugada (CS-ACELP, Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-
Prediction).
El códec en cuestión está diseñado para operar con una señal digital obtenida tras
efectuar, primero un filtrado con el ancho de banda telefónico de la señal analógica de
entrada, seguido de su muestreo a 8000 Hz y su conversión a una modulación por
104
impulsos codificados (PCM) lineal de 16 bits, para entrar en el codificador. La salida del
decodificador deberá reconvertirse a una señal analógica siguiendo un método similar.
4.3.7 Códec de voz de doble velocidad para la transmisión en comunicaciones
multimedios a 5,3 y 6,3 Kpbs. Recomendación G.723.1
Esta recomendación especifica una representación codificada que se puede utilizar para
comprimir la voz u otra señal de audio componente de servicios multimedia a velocidad
binaria muy baja como parte de la familia general de normas H.324. Este códec tiene dos
velocidades binarias asociadas: 5,3 y 6,3 Kpbs. La velocidad más alta tiene mejor
calidad. La velocidad más baja da una calidad buena y proporciona a los diseñadores de
sistemas más flexibilidad.
Este códec codifica la voz u otras señales audio en tramas mediante la codificación
predictiva lineal de análisis por síntesis. La señal de excitación del códec de alta velocidad
es la Cuantificación Multiimpulso de Máxima Verosimilitud (MP-MLQ, Multipulse Maximum
Likelihood Quantization) y la del códec de velocidad baja es la Predicción Lineal Excitada
por tabla de códigos algebraicos (ACELP, Algebraic Code Excited Linear Prediction). La
duración de la trama es de 30 ms y hay un preanálisis adicional de 7,5 ms, lo que resulta
en un retardo algorítmico total de 37,5 ms.
4.3.8 Resumen: Estándares de compresión y codificación de Audio
105
Tabla 11. Estándares de compresión y codificación de audio
ESTÁNDAR DESCRIPCIÓN RETARDO
(ms) FECHA DE ADOPCIÓN
MPEG Señales de audio muestreadas a 48 , 44.1 y 32 KHz codificadas en 384 Kbps (Esquema 1), 256 Kbps (Esquema 2) y 64 Kbps (Esquema 3)
19, 35 y 59 respectivamente 1993
G.711 Modulación por impulsos codificados (PCM) de frecuencias vocales a 64 Kpbs - 11/1988
G.722
Codificación de audio de 7 KHz a 64 Kpbs. Es ideal para sistemas de grupo con 384 Kbps y garantiza que haya suficiente ancho de banda disponible para entregar video de alta calidad.
4 03/1993
G.723.1 Códec de voz de doble velocidad para la transmisión en comunicaciones multimedios a 5,3 y 6,3 Kpbs. Calidad similar a la del teléfono estándar.
37.5 03/1996
G.726 Codificación frecuencias vocales a 16/24/32/46 Kpbs 0.125 12/1990
G.728
Codificación de señales vocales a 16 Kpbs utilizando Predicción Lineal con Excitación por Código de Bajo Retardo. Requiere muchos recursos del computador para la compresión y descompresión. Usualmente requiere DSP para procesamiento.
2 09/1992
G.729
Codificación de la voz a 8 Kpbs mediante Predicción Lineal con Excitación por Código Algebraico de Estructura Conjugada. Es usado principalmente en aplicaciones de Voz sobre IP.
15 03/1996
4.4 VIDEO
La información de video es provista en una serie de imágenes ó "cuadros" y el efecto del
movimiento es llevado a cabo a través de cambios pequeños y continuos en los cuadros.
El ojo humano tiene la propiedad de que, cuando una imagen incide en la retina, se
retiene durante algunos milisegundos antes de decaer. Si una secuencia de imágenes
incide a 30 o más cuadros/seg, el ojo no nota que está viendo imágenes discretas. Las
imágenes de video están compuestas de información en el dominio del espacio y el
106
tiempo. La información en el dominio del espacio es provista en cada cuadro, y la
información en el dominio del tiempo es provista por imágenes que cambian en el tiempo
(por ejemplo, las diferencias entre cuadros). Puesto que los cambios entre cuadros
colindantes son diminutos, los objetos aparentan moverse suavemente.
4.4.1 Sistemas Analógicos
Para comprender los sistemas de video, es mejor comenzar por la sencilla televisión
monocromática. Para representar la imagen bidimensional que está frente a ella como un
voltaje unidimensional en función del tiempo, la cámara barre rápidamente un haz de
electrones a lo ancho de la imagen y lentamente hacia abajo, registrando la intensidad de
la luz a su paso. Al final del barrido, llamado cuadro, el haz hace un retrazado. Esta
intensidad como función de tiempo se difunde, y los receptores repiten el proceso de
barrido para reconstruir la imagen. El patrón de barrido que usan tanto la cámara como el
receptor se muestra en la figura 34.
Figura 34. Patrón de barrido usado para el video y la televisión NTSC
107
Los parámetros de barrido exactos varían de país a país. En la actualidad existen cuatro
sistemas video y televisión, que son estándares dentro de sus zonas de influencia: PAL,
NTSC, SECAM y HDTV.
1. Sistema NTSC (National Television Standard Committee). Creado en Estados Unidos,
es la norma que siguen todos los dispositivos fabricados en dicho país. Emplea 525
líneas de color, una relación de aspecto horizontal a vertical de 4:3 y 30 cuadros/seg9.
2. Sistema PAL (Phase Alternative Line, Línea de fases alternas). Tiene su zona de
influencia en los principales países europeos, ya que todos los equipos de reproducción y
grabación de video se fabrican según esta norma. Este formato emplea 625 líneas de
color para componer las imágenes.
3. Sistema SECAM (Sequentiel Couleur Avec Memoire, Color secuencial en memoria).
Diseñado en Francia y empleado en este país y sus zonas de influencia, emplea 625
líneas de color. Existen dos versiones del mismo:
• SECAM A: es incompatible con el sistema PAL.
• SECAM B: permite los dos formatos, denominándose PAL-SECAM. Tiene una
relación horizontal a vertical de 4:3 y 25 cuadros/seg.
4. Sistema HDTV (High Definition Television). Es de reciente aparición y, seguramente,
se convertirá en un estándar mundial. Emplea 1250 líneas de color y las imágenes tienen
formato panorámico.
9 Este es el sistema de televisión utilizado en Colombia
108
En los sistemas NTSC y PAL/SECAM, no se presentan unas cuantas líneas de arriba y
abajo (para aproximar una imagen rectangular a los CRT (Cathodic Ray Tube) originales,
que eran redondos). Sólo se presentan 483 de las 525 líneas NTSC y 576 de las 625
líneas de barrido PAL/SECAM.
Tabla 12. Estándares de Televisión
PARÁMETROS NTSC PAL HDTV
Lineas/Imagen (V) 483 576 1125
Frecuencia temporal 60 campos/s 50 campos/s 60 campos/s Relación de aspecto 4:3 4:3 16:9
Entrelazado 2:1 2:1 2:1
Para capturar una imagen continua son suficientes 30 cuadros/seg, sin embargo, con esa
tasa de cuadros mucha gente, especialmente las personas mayores, percibe un parpadeo
de la imagen. En lugar de aumentar la tasa de cuadros, lo que implicaría usar más ancho
de banda, se emplea un enfoque diferente. En lugar de presentar las líneas de barrido en
orden, primero se presentan las líneas de barrido impares, y luego las líneas de barrido
pares. Cada uno de estos medios cuadros se llama campo. Hay experimentos que
muestran que, aunque la gente nota el parpadeo a 25 cuadros/seg, no lo nota a 50
campos/seg. Esta técnica se llama entrelazado. Se dice que la televisión (o video) no
entrelezada es progresiva.
El video a color usa el mismo patrón de barrido que el monocromático (blanco y negro),
excepto que, en lugar de presentar la imagen mediante un sólo haz en movimiento, se
usan tres haces que se mueven al unísono: rojo, verde y azul (RGB). Esta técnica
funciona porque puede construirse cualquier color a partir de la superposición lineal de
109
rojo, verde y azul con las intensidades apropiadas. Sin embargo, para la transmisión por
un solo canal, las tres señales de color deben combinarse en una sola señal compuesta.
Para que las transmisiones pudieran verse en receptores de blanco y negro, se pensó que
los tres sistemas hicieran una superposición (cada uno usa diferentes coeficientes) de la
distribución de intensidad de los tres colores primarios (R,G,B) o equivalentemente de una
componente de luminancia y dos de crominancia. Mientras que la señal de luminancia
indica el brillo de los diferentes elementos de la imagen, la de crominancia especifica la
tonalidad y saturación de esos mismos elementos.
Resulta interesante que el ojo es mucho más sensible a la señal de luminancia que a las
señales de crominancia, por lo que estas últimas no necesitan transmitirse con tanta
precisión. En consecuencia, la señal de luminancia puede difundirse a la misma
frecuencia que la vieja señal de blanco y negro, pudiendo recibirse en los televisores de
blanco y negro. Las dos señales de crominancia se difunden en bandas angostas a
frecuencias mayores. Es necesario el entendimiento de la luminancia y la crominancia
para comprender el funcionamiento de la compresión de video.
4.4.2 Sistemas Digitales
La representación más sencilla del video digital es una secuencia de cuadros,
consistiendo cada uno en una malla rectangular de elementos de imagen, o pixeles.
Cada píxel puede usar 8 bits para representar 256 niveles de gris. Este esquema
proporciona video en blanco y negro de alta calidad. Para video a color, los sistemas
buenos utilizan 8 bits por cada uno de los colores RGB, aunque casi todos los sistemas
110
los mezclan en video compuesto para su transmisión. Aunque el uso de 24 bits por píxel
limita la cantidad de colores a unos 16 millones, el ojo humano no puede diferenciar
tantos colores. Las imágenes digitales de color se producen usando tres haces de
barrido, uno por color. La geometría es la misma que en el sistema analógico de la figura
34, excepto que las líneas continuas de barrido se reemplazan por filas de pixeles
discretos.
Consideremos el ancho de banda necesario para transmitir video digital a través de una
red. Todos los monitores de computador actuales usan la relación de aspecto 4:3 para
poder usar tubos de rayos catódicos económicos de producción en masa diseñados para
el mercado de televisión de consumidor. Las configuraciones comunes son
640x480(VGA), 800x600(SVGA) y 1024x768(XGA). Una pantalla XGA con 24 bits por
píxel y 25 cuadros/seg requiere un ancho de banda de 472 Mbps. La duplicación de esta
tasa para evitar el parpadeo, si se presenta en la imagen, es poco atractiva. Una mejor
solución es transmitir 25 cuadros/seg y hacer que el computador almacene cada uno y lo
pinte dos veces. La televisión difundida no usa esta estrategia porque los televisores no
tienen memoria y , de todas formas, las señales analógicas no pueden almacenarse en
RAM sin primero convertirse a un formato digital, lo que requeriría hardware extra. Como
consecuencia, se necesita el entrelazado para la televisión difundida, pero no para el
vídeo digital.
Tabla 13. Estándares de monitores
PARÁMETROS VGA TARGA S-VGA XGA
Pixels/Linea 640 512 800 1024 Lineas/Imagen 480 480 600 768
Frecuencia temporal (Hz) 72 72 72 72
Entrelazado 1:1 1:1 1:1 1:1
111
4.4.3 Compresión y Técnicas de Codificación
A estas alturas debe ser obvio que la transmisión de datos multimedia en formato sin
compresión es impensable. Normalmente al comprimir, transmitir y descomprimir un
archivo de datos, el usuario espera recibir el original, correcto hasta el último bit. En
multimedia este requisito no existe. Generalmente es aceptable que la señal de video
después de codificar y decodificar sea ligeramente diferente de la original.
La técnica de compresión de video consiste de tres pasos fundamentalmente, primero el
pre-procesamiento de las diferentes fuentes de video de entrada (señales de TV, señales
de televisión de alta definición HDTV, señales de videograbadoras VHS, BETA, S-VHS,
etc.), paso en el cual se realiza el filtrado de las señal de entrada para remover
componentes no útiles y el ruido que pudiera haber en ésta. El segundo paso es la
conversión de la señal a un formato intermedio común (CIF), y por último el paso de la
compresión. Las imágenes comprimidas son transmitidas a través de la línea de
transmisión digital y se hacen llegar al receptor donde son reconvertidas al formato común
CIF y son desplegadas después de haber pasado por la etapa de post-procesamiento.
Mediante la compresión de la imagen se elimina información redundante, principalmente,
en el dominio de espacio y del tiempo. La compresión implica disminuir el número de
parámetros requeridos para representar la señal, manteniendo una buena calidad visual.
Estos parámetros son codificados para almacenarse o transmitirse.
Para entender el proceso de compresión es importante reconocer las diferentes
redundancias presentes en los parámetros de una señal de video: Espacial , Temporal,
112
Psicovisual y Codificación. La tabla 14 muestra algunas herramientas utilizadas para el
tratamiento de la redundancia presente en una imagen.
Tabla 14. Herramientas de compresión
HERRAMIENTA REDUNDANCIA
Transformada discreta del Coseno – DCT Espacial
Predicción de compensación de movimiento Temporal
Codificación Run Length/Huffman Codificación
Codificación diferencial Temporal
La redundancia espacial ocurre porque en un cuadro individual los pixeles cercanos
(contiguos) tienen un grado de correlación, es decir, son muy parecidos (por ejemplo, en
una imagen que muestre un prado verde bajo un cielo azul, los valores de los pixeles del
prado serán muy parecidos entre ellos y del mismo modo los del cielo). Los pixeles en
cuadros consecutivos de una señal también están correlacionados, determinando una
redundancia temporal (si la señal de video fuera un recorrido por el prado, entre una
imagen y la siguiente abría un gran parecido). Además, el sistema de visión humano no
trata toda la información visual con igual sensibilidad, lo que determina una redundancia
psicovisual (por ejemplo, el ojo es más sensible a cambios en la luminancia que en la
crominancia). Finalmente, no todos los parámetros ocurren con la misma probabilidad en
una imagen. Por lo tanto resulta que no todos necesitarán el mismo número de bits para
codificarlos, utilizando así la redundancia en la codificación.
Durante los últimos años han surgido diferentes estándares de compresión, por ejemplo,
JPEG para imágenes fijas, MPEG2 para la televisión digital y H.261 para
videoconferencias sobre ISDN. H.263 apunta principalmente a codificación de video a
unas ratas bajas (típicamente 20-30Kbps y por encima).
113
4.4.3.1 Estándar ITU-T H.261 Codificador de video para servicios audiovisuales a px64
Kbps. La recomendación H.261 especifica un sistema de códec de video que hace parte
un grupo de estándares para servicios de telecomunicación multimedia. Este estándar de
transmisión fue desarrollado para satisfacer la compresión de video para transmisiones de
bajo ancho de banda y su aplicación más extendida es la videoconferencia. Las
tecnologías de compresión de video se emplean para reducir el ancho de banda de video
a los valores primarios (1.544 Mbps y 2.048 Mbps), o a valores básicos (64 Kbps o
múltiplos de éste como 384 Kbps). El estándar especifica ratas de datos de la forma:
p x 64 Kbps, donde p es un entero entre 1 y 30. H.261 tan sólo acepta dos tamaños de
pantalla (CIF y QCIF) y métodos de codificación adecuados para la videoconferencia.
Para lograr que una sola recomendación cubriera a los estándares de televisión de 525 y
625 líneas, el codificador fuente opera sobre imágenes basadas en un formato intermedio
común (CIF, Common Intermediate Format). Surgió después un segundo formato
denominado QCIF (un cuarto de CIF). Los parámetros de CIF y QCIF se definen en la
tabla 15.
Tabla 15. Formatos de imagen del UIT-T para videoconferencia *Opcionales
Formato de imagen para
Videoconferencia
Tamaño de la imagen en pixels
H.261 H.263
Sub-QCIF 128x96 v QCIF 176x144 v v CIF 352x288 v* v* 4CIF 702x576 v* 16CIF 1408x1152 v*
114
El formato QCIF es el formato principal para H.261 y se utiliza típicamente cuando el
ancho de banda disponible es menor de 192 Kbps. Las imágenes QCIF/CIF son
codificadas utilizando el esquema de codificación de luminancia y crominancia. Debido a
que el ojo humano es menos sensible a las variaciones del color que a las de intensidad,
las dos componentes de crominancia se codifican con la mitad del ancho de banda de la
luminancia.
- Descripción General del Codificador H.261: Un codificador de video intenta reducir la
redundancia de las imágenes para poder enviar la información con un número menor de
bits. En la figura 35 se puede ver un esquema del codificador de video. Se trata de un
codificador híbrido que emplea una codificación sobre la diferencia de dos imágenes
consecutivas.
El codificador consta básicamente de cinco etapas:
· Etapa de compensación del movimiento,
· Etapa de transformación DCT (Transformada Discreta del Coseno),
· Etapa de cuantificación "lossy" (con pérdidas) y
· Dos etapas de codificación sin pérdidas.
La información a la entrada del codificador (Figura 35) es la diferencia10 entre la imagen
actual y la reconstrucción de la imagen anterior. En una transmisión típica de un noticiero,
la imagen se compone de un fondo fijo sobre el que se sitúa un presentador. Se puede
observar que el fondo y grandes partes del presentador no cambian de una imagen a otra,
10 Esta diferencia se calcula píxel a píxel, es decir el píxel (0,0) de una imagen con el píxel (0,0) de la anterior, el (0,1) con el (0,1) y así sucesivamente.
115
y se puede concluir que no es necesario enviar estas partes para cada imagen de la
secuencia, sino que con enviarlos una sola vez sería suficiente. Este es el motivo de
realizar la diferencia entre una imagen y su antecesora: la información en las zonas que
no han cambiado quedará eliminada en la “imagen” resultante.
Etapa de transformación DCT: Esta diferencia (la imagen de ahora en adelante), se
aplica a un bloque que calcula la transformada coseno discreto (DCT, Discrete Cosine
Transformation) sobre la imagen. Esta operación transforma los elementos de la imagen
de forma que se elimine más todavía la redundancia. La imagen de entrada es dividida
en bloques de NxN pixeles, el tamaño del bloque es escogido considerando los requisitos
de compresión y la calidad de la imagen. Después de dividir la imagen en bloques, la
transformada discreta del coseno se aplica a cada bloque.
Figura 35. Esquema del codificador de video H.261
Codificador Long. Var.
Estimación de Movimiento
Cuantificador Multiplexor DCT Buffer
Reescalado
Filtro
++
++
Vectores de desplazamiento
+ +
+
-
Control
Información lateral
DCT Inversa
Memoria
116
Etapa de Cuantificación (lossy): El siguiente bloque realiza una cuantificación de los
coeficientes salidos de la transformación coseno, para reducir su rango dinámico. De esta
forma se reduce aún más el número de bits a transmitir, a costa de perder información
(lossy).
Etapa de codificación (lossless): El siguiente paso es la codificación de los valores
salidos de todo el proceso, con una cuantificación de longitud variable, que asigna
códigos de menor longitud a los valores más probables. De esta operación se encarga el
codificador y es una operación que no introduce pérdidas. La codificación empleada en la
norma H.261 es la Codificación Run- Length (cuenta el número de valores consecutivos
repetidos que aparecen en una secuencia de números, y los agrupa en un sólo valor) y la
Codificación de Huffman (determina las probabilidades de aparición de cada símbolo y se
le asigna un código de longitud inversamente proporcional a su probabilidad).
El Multiplexor toma el flujo de datos salidos del codificador y la información lateral, y
construye el flujo de bits que se va a transmitir.
La misión del buffer es adaptar el régimen variable de salida del codificador al régimen
constante de entrada (y salida) del transmisor.
Etapa de Compensación de movimiento: El bloque encargado de la compensación de
movimiento es, probablemente, el más complejo de todos en un sistema de este tipo. En
un video, podemos observar con frecuencia porciones de la imagen que aparecen
desplazadas entre uno y otro fotograma sin modificar su forma (por ejemplo un carro que
se desplaza sobre un fondo inmóvil). Podemos eliminar totalmente el bloque de nuestro
117
flujo de bits, puesto que no cambia en toda la escena, y enviar simplemente información
de la posición en la que aparecerá en el siguiente fotograma
Todo el resto del esquema se encarga de implementar un decodificador, que trabaja
exactamente sobre el mismo flujo de bits que están presentes a la entrada del
decodificador de recepción (suponiendo que no haya errores de transmisión). La imagen
que sale del decodificador se compara con la imagen que entra al codificador. Se realiza
esta operación, en lugar de almacenar la imagen de entrada directamente y compararla
con la siguiente, porque en el proceso de codificación se introducen pérdidas, con lo que
en recepción la imagen reconstruida no será igual a la original.
4.4.3.2 Estándar ITU-T H.263 Codificación de Video para comunicaciones de tasas de
bits bajas.
DCT Cuantificación
Cuantificación Inversa
IDCT
Almacén de Cuadros
Codificación Entrópica
Compensación de Movimiento
Estimación de Movimiento
+ -
+
+
Figura 36. Esquema en bloques del Codificador H.263
118
H.263 es un estándar provisional de la UIT-T, fue publicado entre 1995/1996. Fue
diseñado para comunicaciones de baja tasa de bits, los primeros proyectos especificaban
tasas de bits de menos de 64Kbps, aunque esta limitación ahora no existe. Se espera
que el H.263 reemplace al H.261 en varias aplicaciones.
El algoritmo de codificación de H.263 es similar al utilizado en H.261, sin embargo tiene
algunas mejoras y cambios para mejorar el desempeño y recuperación de errores. El
estándar H.263 mejora la calidad de la imagen usando precisión de medio pixel para la
compensación de movimiento mientras que H.261 utiliza precisión de pixel completo,
predicción de tramas, y una tabla de codificación Huffman para una baja rata de bits de
transmisión.
H.263 soporta los formatos CIF, QCIF, SQCIF, 4CIF y 16CIF, ver tabla 15. El soporte de
4CIF y 16 CIF significa que el códec puede competir con otros estándares de codificación
de video de alta velocidad como los estándares MPEG.
4.4.3.3 Estándar JPEG
El estándar JPEG (Joint Photographic Experts Group, grupo conjunto de expertos en
fotografía) para la compresión de imágenes fijas de tono continuo (por ejemplo, fotografía)
es importante para multimedia porque el estándar MPEG, es simplemente la codificación
JPEG de cada cuadro por separado, más algunas características extras para la
compresión intercuadros y la detección de movimiento.
119
El JPEG tiene cuatro modos y muchas opciones. Por cuestiones de sencillez y para el fin
de este trabajo se mostrará el modo secuencial con pérdida (Figura 37) .
Figura 37. Operación del JPEG en el modo secuencial libre
El paso 1 de la codificación de una imagen con el JPEG es la preparación del bloque.
Para ser específicos, supóngase que la entrada JPEG es una imagen 640x480 con 24
bits/pixel, como se muestra en la figura 38(a). Puesto que el uso de luminancia y
crominancia proporciona una mejor compresión, primero se calcula la luminancia (Y), y las
dos señales de crominancia (U y V), de acuerdo con:
Y= 0.30R + 0.59G + 0.11B U = -0.15R - 0.29G +0.47B V = 0.62R - 0.52G - 0.10B
Se construyen matrices separadas para Y, U y V, cada una con elementos en el intervalo
de 0 a 255. A continuación se promedian cuadros de cuatro pixeles en las matrices U y V
Codificación estadística de salida
Codificación por longitud
de serie
Cuantización Diferencial
Cuantización Transform. Discreta
del Coseno
Preparación de bloques
• • •
640
480
RGB
Pixel de 24 bits
640
480 Pixel de 8
1 bloque
Bloque 4799
Y
... 240
240
320 U
V (a) (b)
Figura 38. (a) Datos de entrada RGB. (b) Tras la preparación de bloques
120
para reducirlos a 320x240. Esta reducción tiene pérdidas, pero el ojo apenas lo nota, ya
que responde más a la luminancia que a la crominancia; no obstante, comprime los datos
en un factor de dos. Ahora se resta 128 a cada elemento de las tres matrices para poner
el 0 a la mitad de la gama. Por último, cada matriz se divide en bloques de 8x8. La matriz
Y tiene 4800 bloques; las otras dos tienen 1200 bloques cada una, como se muestra en la
figura 38 (b).
Transformación coseno discreta (DCT): se aplica individualmente a cada uno de los 7200
bloques. La salida de cada DCT es una matriz de 8x8 coeficientes DCT. El elemento
DCT (0,0) es el valor medio del bloque. Los otros elementos indican la cantidad de
potencia espectral que hay en cada frecuencia espacial y normalmente decrecen
rápidamente al alejarse del origen, como lo sugiere la figura 39.
Cuantización: se eliminan los coeficientes DCT menos importantes. Esta transformación
se hace dividiendo cada uno de los coeficientes de la matriz DCT de 8x8 entre un peso
tomado de una tabla. Si todos los pesos son 1, la transformación no hace nada. Sin
embargo si los pesos aumentan marcadamente desde el origen, las frecuencias
espaciales más altas se descartan rápidamente.
x
Amplitud Y,U,V
y
Fx
Fy
DCT
Figura 39. (a) Un bloque de la matriz Y, (b) Coeficientes DCT
121
El paso 4 reduce el valor (0,0) de cada bloque reemplazándolo por el valor de su
diferencia respecto al elemento correspondiente del bloque previo. A los valores (0,0) se
les llama componentes de cd; los otros son las componentes de ca.
El paso 5 hace lineales los 64 elementos y aplica codificación por longitud de serie a la
lista. Ahora tenemos una lista de números que representan la imagen (en espacio de
transformación). El paso 6 aplica codificación Huffman a los números para su
almacenamiento o transmisión.
El JPEG produce una frecuencia de 20:1 por lo que se usa ampliamente. El algoritmo de
compresión JPEG es más o menos simétrico: la decodificación tarda tanto como la
codificación.
4.4.3.4 Estándar M-JPEG. El video JPEG (M-JPEG) es una versión modificada de JPEG
estándar, y básicamente consiste en tratar al vídeo como una secuencia de imágenes
estáticas independientes y su compresión y descompresión mediante el algoritmo JPEG,
para luego, recomponer la imagen de vídeo. Este sistema puede ofrecer unas relaciones
de compresión de imagen de 25:1.
Las ventajas de utilización de M-JPEG son obvias. Por un lado puede aprovechar la gran
cantidad de codificadores y decodificadores creados para JPEG. Por otro lado, al
codificarse individualmente cada cuadro, el acceso aleatorio a cada uno de ellos resulta
sumamente sencillo. Uno de los grandes inconvenientes de M-JPEG es que no utiliza la
redundancia existente entre frames para conseguir mayores radios de compresión, al
122
contrario que MPEG. La principal aplicación de M-JPEG es la edición no lineal de vídeo,
con acceso aleatorio a los cuadros y de bajo costo.
Los radios de compresión conseguidos con MPEG hacen de esta norma el estándar ideal
para la transmisión de vídeo digital. En cambio, para la edición sigue siendo más
adecuado M-JPEG. La solución más adecuada es utilizar M-JPEG en la edición y MPEG
en la transmisión.
4.4.3.5 Estándares MPEG. Los estándares MPEG (Motion Picture Experts Group, grupo
de expertos en imágenes en movimiento) son los algoritmos más usados para comprimir
videos y han sido estándares internacionales desde 1993. Puesto que las películas
contienen tanto imágenes como sonido, el MPEG puede comprimir tanto audio como
video pero como ya se vio el estándar de audio MPEG ahora el interés se centrará
principalmente en la compresión de video MPEG.
El primer estándar terminado fue el MPEG-1 (1992); su meta fue producir video con
calidad de VHS usando una tasa de bits 1.2 Mbps. El MPEG-1 puede transmitirse por
cables de par trenzado a distancias pequeñas. El MPEG-1 también se usa para
almacenar películas en CD-ROM, en formatos CD-I (CD Interactivo) y CD-Video.
El estándar MPEG-2 (aprobado en 1994) se diseñó originalmente para comprimir video
con calidad de difusión a 4-6 Mbps, de modo que pudiera caber en un canal de difusión
NTSC o PAL. Después se expandió el MPEG-2 para manejar definiciones mayores,
incluida HDTV.
123
En 1998 se aprueba el estándar MPEG-4. El MPEG-4 se utiliza para videoconferencia de
mediana definición con tasas de cuadro bajas (10 cuadros/seg) y con bajo ancho de
banda (64 Kbps). Esto permite sostener videoconferencias por un solo canal N-ISDN B.
- MPEG-1 (ISO/IEC 11172) Codificación de imágenes en movimiento y audio asociado para
almacenamiento digital multimedia hasta 1.5 Mbit/s: El MPEG-1 tiene tres partes: audio,
video y sistema, que integra los otros dos, como se muestra en la figura 40. Los
codificadores de audio y video funcionan independientemente, lo que hace que se deban
sincronizar con un reloj de sistema de 90 kHz que suministra el valor de tiempo a ambos
codificadores.
Figura 40. Sincronización de las corrientes de audio y video en el estándar MPEG-1
MPEG-1 aprovecha la redundancia temporal y espacial existente en las imágenes. La
redundancia espacial puede utilizarse simplemente codificando por separado cada cuadro
mediante JPEG. En este modo se puede lograr un ancho de banda comprimido del orden
de 8 a 10 Mbps.
El esquema básico es predecir el movimiento cuadro a cuadro en la dirección temporal, y
después usar la transformada discreta del coseno para arreglar la redundancia en la
Reloj Multiplexor del Sistema
Codificador de audio
Codificador de Video
Señal de audio
Señal de video
Salida MPEG-1
124
dirección espacial. La transformada del coseno se hace en bloques de 8x8 pixeles y la
predicción del movimiento se hace en el canal de luminancia (Y) en bloques de 16x16
pixeles. En otras palabras, dado el bloque de 16x16 en el cuadro actual que se trata
codificar, se busca el “igual” más cercano a ese bloque en el cuadro previo o futuro. Los
coeficientes DCT (tanto de los datos actuales, como los de la diferencia entre un bloque y
el “igual” más cercano) son cuantificados. De esta forma, se espera que muchos
coeficientes terminen siendo cero.
La salida del MPEG-1 consiste en cuatro tipos de cuadros:
• Cuadros I (intracodificados): imágenes fijas autocontenidas.
• Cuadros P(predictivos): diferencia bloque por bloque con el cuadro anterior.
• Cuadros B(bidireccionales): diferencias con el cuadro anterior y el siguiente.
• Cuadros D(Codificación CD): promedios de bloque usados para avance rápido.
Los cuadros I son cuadros codificados como imágenes fijas, sin usar imágenes previas.
Es necesario hacer que los cuadros I aparezcan periódicamente en la corriente de salida
por tres razones. Primero, porque no todos los cuadros deben depender de sus
antecesores remontándose al primer cuadro, debido a que cualquiera que no recibiera el
primer cuadro no podría decodificar los cuadros subsiguientes. Segundo, si un cuadro se
recibiera con error, no sería posible ninguna decodificación posterior. Tercero, sin
cuadros I, al hacer un avance o retroceso rápido, el decodificador tendría que calcular
cada cuadro por el que pasa para conocer el valor completo de aquel en el que se
detiene. Por estas tres razones, se insertan cuadros I en la salida una o dos veces por
segundo.
125
Los cuadros P, en contraste, codifican la diferencia entre cuadros. Un ejemplo en el que
serían útiles los cuadros P se ve en la figura 41. Aquí vemos tres cuadros consecutivos
que tienen el mismo fondo, pero en los que cambia a posición de una persona. Los
bloques que contienen el fondo serán exactamente iguales, pero los bloques que
contienen la persona estarán desfasados en alguna cantidad desconocida y tendrán que
rastrearse.
Figura 41. Tres cuadros consecutivos
Los cuadros D sólo se usan para visualizar una imagen de baja definición al hacer un
rebobinado o avance rápido. Cada entrada de cuadro D simplemente es el valor
promedio de un bloque, sin mayor codificación, simplificando la presentación en tiempo
real. Este mecanismo es importante para permitir que la gente barra un video a alta
velocidad en busca de una escena en particular.
- Estándar MPEG-2: La codificación MPEG-2 es parecida en lo fundamental a la
codificación MPEG-1, con cuadros I, cuadros P y cuadros B. Sin embargo, no se
reconocen los cuadros D. También, la transformación coseno es de 10x10 en lugar de
8x8, para dar mayor calidad. MPEG-2 reconoce imágenes tanto progresivas como
entrelazadas, mientras que el MPEG-1 reconoce sólo imágenes progresivas.
126
A la hora de almacenar video, un método que incrementa de forma significativa la
eficiencia de la compresión MPEG es la utilización de una velocidad variable de bits (VBR,
Variable Bit Rate). Por el contrario si utilizamos una velocidad constante (FBR, Fixed Bit
Rate), esta será aquella necesaria para codificar la imagen más compleja y por lo tanto en
el resto de casos se desperdiciará espacio.
- Estándar MPEG-4 . Codificación de objetos audiovisuales: El estándar MPEG-4 se
conformó como estándar internacional en los primeros meses de 1999. El origen de esta
norma está en la necesidad cada vez mayor de implementar servicios audiovisuales
complejos, en los que existen diferentes elementos tanto naturales como sintéticos, se
requiere permitir la interactividad del usuario con el sistema, y se dispone de poco ancho
de banda en la comunicación.
Una novedad importante respecto a otras normas MPEG, es que MPEG-4 permite a los
usuarios organizar las diferentes herramientas para configurar un sistema según los
requerimientos específicos de cada uno.
Las propiedades principales que presenta MPEG-4 son por tanto: alta compresión,
acceso universal y manipulación interactiva del contenido audiovisual.
- Estándar MPEG-7 Interface de Descripción de contenido Multimedia: MPEG-7 es una
representación audiovisual de la información que es diferente de los otros estándares
MPEG previos porque lo que éste representa no es la información en sí, sino la
información sobre la información. El estándar MPEG-7 tiene 7 partes:
127
Tabla 16. Partes constituyentes de MPEG-7
PARTE NO. NOMBRE 1 Systems
2 Description Definition Language 3 Visual 4 Audio
5 Multimedia Description Schemes 6 Reference SW 7 Conformance
4.4.3.6 Resumen: Estándares de Compresión y Codificación de Video
Tabla 17. Estándares de codificación y compresión de video
ESTÁNDAR VELOCIDAD APLICACIÓN
H.261 px64 Kbps
(p va desde 1
hasta 30)
Se utiliza en sistemas de teleconferencia y videoconferencia,
siendo la calidad dependiente de p, a su vez p depende de la
capacidad de la red.
H.263 Ratas menores
de 64 Kbps
Videoconferencia. H.263 alcanza una calidad de imagen similar a
la de H.261 usando la mitad de rata de bits.
H.263+ Videoconferencia y videoteléfono
JPEG Compresión de imágenes fijas (Ej. Fotografía)
MJPEG Utilizado en la edición lineal de video
MPEG-1 1,14-3 Mbps Distribución de vídeo en CD-ROM con calidad VHS
MPEG-2 2-8 Mbps Video comprimido con calidad de difusión, HDTV
MPEG-3 Estaba dirigido a la HDTV pero se canceló
MPEG-4 64 Kbps Internet multimedia, Videojuegos interactivos, videoconferencia,
videofonía, medios de almacenamiento interactivos, correo
multimedia, Servicios de base de datos multimedia por red,
Sistemas de vigilancia remotos, Multimedia en redes.
MPEG-7 Búsqueda de información: encontrar una escena de una película,
encontrar una pieza de música, seleccionar un canal de televisión
5. SERVICIOS MULTIMEDIA: VIDEOCONFERENCIA Y TELEVIGILANCIA
Los servicios multimedia son el atractivo más interesante que tienen las diferentes redes
existentes. Por un lado porque proporcionan enormes ingresos para los proveedores de
servicios y por otro lado porque imponen numerosos retos técnicos para proporcionar
servicios como video (interactivo) por demanda en cada casa.
La combinación de interactividad y multimedia proporciona una gran variedad de servicios
posibles, que van desde la actual televisión por cable hasta el área de la realidad virtual.
Los avances en la codificación y compresión digital, las comunicaciones de banda ancha
y el procesamiento digital de señales han dado como resultado servicios multimedia
interactivos rentables como la televisión digital, video por demanda, teleenseñanza,
teleshopping, telejuegos, telebanking, telemedicina, televigilancia, videoconferencia,
telecomunicaciones y transmisión de datos a alta velocidad.
Las redes de banda ancha y junto a ellas una nueva generación de servicios y
aplicaciones multimedia, están provocando un gran impacto en la sociedad y están
transformando tanto el ámbito laboral como la vida personal de los individuos.
Telebucaramanga, como operador regional líder en telecomunicaciones ha ido
incorporando a esta nueva generación de redes, servicios y aplicaciones, a través de la
Red Multiservicios con tecnologías como ATM y ADSL, que le permiten una integración
de servicios de comunicación de voz, datos, sonido y video sobre una única
129
plataforma de red. Es dentro de este contexto, que surge la necesidad de diseñar una
estrategia de implementación de nuevos servicios como Videoconferencia y Televigilancia
para ser desarrollados sobre la Red Multiservicios; servicios que poco a poco irán
fortaleciendo el papel de Telebucaramanga como agente activo en la nueva sociedad de
la información.
La adopción de estos nuevos servicios (videoconferencia y televigilancia), exige que
Telebucaramanga considere los siguientes aspectos para ofrecer a los usuarios servicios
que satisfagan sus necesidades y requerimientos:
− Relación Beneficio/Costo. La empresa debe buscar proveerle al cliente un mayor
beneficio a un menor costo, es decir, satisfacer las necesidades del cliente con
servicios de alta calidad a precios razonables. Muchas aplicaciones presentan costos
tan elevados que sólo grupos pequeños pueden acceder a ellas. El factor económico
será decisivo en un medio cada vez más competitivo.
− Facilidad de Uso. Los servicios deben ser sencillos, de tal forma que sea transparente
para el usuario todos los aspectos técnicos que implica la prestación del servicio.
− Disponibilidad. La empresa debe contar con una infraestructura de servicios sólida,
de forma que un servicio pueda ofrecérsele al usuario en el momento y en la forma en
que éste lo requiera.
− Seguridad. La información que se genera en una aplicación es competencia sólo del
usuario final. Por esta razón, los servicios deben contar con mecanismos de
seguridad cada vez más robustos, que protejan a los usuarios de la vulnerabilidad
existente en las redes actuales.
130
− Soporte Técnico. Se hace forzoso, cada vez más, que los servicios se presten de una
forma más interactiva entre la empresa y el usuario. La empresa debe estar atenta a
las inquietudes, dudas, inconvenientes y sugerencias de sus clientes en relación con
la prestación del servicio.
− Acuerdos de Nivel de Servicio. La empresa debe procurar establecer un acuerdo con
el cliente, donde ésta se compromete a cumplir unos parámetros de calidad
preestablecidos, por ejemplo: tiempos de instalación y reposición del servicio, nivel de
calidad del servicio, etc. En el ambiente competitivo actual sólo subsistirán aquellas
empresas que mejor cumplan sus acuerdos de nivel de servicio.
5.1 VIDEOCONFERENCIA
El inicio del desarrollo de la tecnología de videoconferencia ocurre en el año 1964, cuando
AT&T presentó en Nueva York un prototipo de videoteléfono denominado "Picture Phone".
Sin embargo, la tecnología de transmisión así como la integración de los componentes
electrónicos existentes para la época impidieron la factibilidad comercial del producto, ya
que debía transmitir en un ancho de banda equivalente a 90 Mbps.
Se ha visto que la compresión minimiza el ancho de banda exigido para la transmisión de
imágenes, y por tanto se reducen también los costos de transmisión. El dispositivo que
realiza codificación y la decodificación, denominado CODEC, representa el corazón de
cualquier sistema de videoconferencia. El códec actúa como interfaz entre todo el equipo
en la sala y la red de telecomunicaciones. El audio, el video y los datos entran al códec, y
éste se encarga de comprimir, multiplexar y transmitir una sola señal digital hacia el
131
equipo remoto o códec receptor, el cual es el encargado de descomprimir y convertir la
señal digital recibida en una señal analógica, separando cada una de las diferentes
componentes (audio, vídeo y datos) y enrutándolas al equipo respectivo.
5.1.1 Características de la videoconferencia
Podemos definir una videoconferencia como la interacción en tiempo real entre dos o más
participantes remotos que intercambian señales de audio y video. Aunque el término es
ambiguo, en general se utiliza para hacer referencia a la interacción comunicativa basada
en la imagen en movimiento y el sonido de dos o más personas distantes físicamente,
pero coincidentes en el tiempo, y que utilizan recursos tecnológicos diversos. Los satélites
de comunicaciones, la fibra óptica, las microondas, las redes informáticas, las líneas
telefónicas, etc. son canales habitualmente asociados a las videoconferencias. Cámaras
y reproductores de vídeo, micrófonos, computadores, etc. suelen ser utilizados para
producir y codificar la señal de una videoconferencia entre lugares remotos. Sin embargo,
en los últimos tiempos y con el desarrollo de las redes informáticas, cada día se habla
más de videoconferencia de escritorio (Desktop Videoconferencing), aquella que puede
realizarse desde dos computadores interconectados por una red telemática, un par de
cámaras y micrófonos de bajo costo y el software adecuado.
5.1.1.1 Tipos de equipos terminales de videoconferencia. Es importante aclarar que
cualquiera que sea el tipo de terminal, éstos pueden interoperar unos con otros siempre y
cuando todos manejen el mismo estándar de compresión y comunicación.
132
- Sistemas de Escritorio. Un sistema de escritorio, es un terminal de videoconferencia
que puede basarse en hardware y/o software, que interactúa directamente con el
computador personal en el escritorio. Estos sistemas fueron diseñados para una sola
persona, haciéndolos inadecuados para una sala de conferencias; pero pueden ser muy
útiles para una oficina o un puesto de un salón de clases y/o laboratorio. La velocidad del
procesador del computador afectará directamente el desempeño de este tipo de sistemas.
La ventaja de una unidad como éstas es su enfoque de bajo costo para un solo usuario,
sin necesidad de una sala o equipo especial.
- Sistemas Set Top. Los sistemas Set Top se refieren normalmente a sistemas
diseñados para salas de videoconferencia pequeñas y medianas. Estos sistemas pueden
ser una pequeña unidad que se coloca sobre un monitor de televisión. Generalmente no
admiten tasas de transmisión de más de 768 Kbps.
- Sistemas de Salón. Los sistemas de Salón han sido diseñados para permitir a
corporaciones medianas y grandes, al gobierno e instituciones educativas, tener salones
con configuración propia, normalmente traen incorporados monitores de visualización.
Estos sistemas se utilizan en situaciones en las que se requiere alta calidad de video para
aplicaciones como tele-enseñanza, conferencia entre salas de juntas y conferencias
multipunto de alto desempeño. El desempeño se basa en proveer tasas de transmisión
de más de 2 Mbps. Las principales ventajas de estos sistemas son la calidad del video y
la inserción de servicios para videoconferencias multipunto.
- Terminales de videoconferencia basados en Computador. Un terminal de
videoconferencia basado en el computador está completamente integrado en el
133
computador (no necesariamente debe ser un sistema de escritorio, también puede ser un
sistema de salón). Los diseñadores de estos sistemas se basaron en la plataforma de
Windows y fueron agregando componentes de hardware y software necesarios. La
principal ventaja es que estos sistemas le permiten al usuario acceso inmediato a la
pantalla del computador para mostrar, por ejemplo, diapositivas de Power Point u otras
pantallas de software. Estas unidades generalmente permiten un método de intercambio
de datos como se define en el estándar T.120. La principal desventaja de los equipos
basados en computador es que operan sobre Windows 95/98/2000, los cuales pueden
bloquearse o caerse. Otra desventaja de los sistemas basados en computador es que no
todas las unidades de control multipunto soportan el estándar T.120, limitándose así a
compartir datos sólo en videoconferencias punto a punto.
- Terminal de videoconferencia basado en hardware especializado. Un terminal de
videoconferencia basado en hardware no requiere un computador personal para
funcionar, porque está integrado en el hardware propietario. Los tiempos de reinicio se
miden en segundos. A una unidad basada en hardware, el usuario normalmente necesita
conectarle dos monitores de video, proporcionar una conexión de red, prender la unidad y
seguir las instrucciones en la pantalla para la configuración del software. Una falla de
estas unidades es que no todas cuentan con el estándar T.120 para compartir datos; sin
embargo algunas permiten el intercambio de aplicaciones multipunto por medio de un
software adicional como Netmeeting de Microsoft o CUSeeMe Pro de CUSeeMe
Networks.
5.1.1.2 Conferencias punto a punto y multipunto. En lo que respecta a las conexiones
entre los equipos terminales de los sistemas de videoconferencia, existen básicamente
134
dos configuraciones: Configuración Punto a Punto, donde sólo participan dos terminales
audiovisuales con intercambio simultáneo de señales de audio y video en tiempo real; y la
Configuración Multipunto, la cual requiere la utilización de un dispositivo multipuerto,
conocido como Unidad de Control Multipunto (MCU), mediante el cual dos o más
terminales audiovisuales pueden comunicarse con una llamada, permitiendo establecer
conferencias entre múltiples sitios. Este equipo debe ser capaz de conmutar entre los
participantes a fin de mantener sobre la pantalla la imagen del participante que está
hablando (conmutación por control de voz).
5.1.1.3 Simetría en las videoconferencias. Las videoconferencias pueden ser de dos
vías simétricas e interactivas o de una vía asimétricas y no interactivas (multicasting). La
videoconferencia multicasting, no requiere el uso de una unidad de control multipunto
debido a que se envían cadenas idénticas de video, datos, audio y aplicaciones desde un
sitio hacia los demás (asimetría), este tipo de videoconferencia es no interactiva, por lo
que los requerimientos serán menos estrictos que los de la videoconferencia simétrica e
interactiva.
5.1.1.4 Frecuencia de las videoconferencias. Una videoconferencia puede establecerse
a lo largo del día cuando el usuario desee hacerlo o éste puede solicitar ocasionalmente
una videoconferencia programada. Para poder tener el servicio de videoconferencia en
cualquier momento el usuario debe tener un canal dedicado que cumpla con ciertos
requerimientos de ancho de banda (por ejemplo una línea ADSL) en caso de no tener
este enlace dedicado debe solicitar a su proveedor una videoconferencia en el momento y
lugar deseados.
135
5.1.1.5 Nivel de calidad requerido por la videoconferencia. Según las distintas
aplicaciones, se ha visto que los distintos usuarios estarán interactuando por medio de
audio, video y en ocasiones también se incluirá conferencia de datos.
Figura 42. Calidad de la Videoconferencia
Esto permite establecer un umbral mínimo de ancho de banda igual a 128 Kbps requerido
para una aplicación sencilla como videochat, pasando por 384 Kbps para reuniones de
sala o juntas de negocios que requieren una mejor calidad de video, y alcanzar un umbral
máximo de hasta 2Mbps, dependiendo de la exigencia de la aplicación, por ejemplo, la
telemedicina requiere una muy buena calidad de video demandando gran ancho de
banda.
5.1.1.6 Elementos básicos de un sistema de videoconferencia. Para fines de estudio y de
diseño, los sistemas de videoconferencia suelen subdividirse en tres elementos básicos
que son: la red de comunicaciones, la sala de videoconferencia y el CODEC.
136
- La red de comunicaciones: Para poder realizar cualquier tipo de comunicación es
necesario contar primero con un medio que transporte la información del transmisor al
receptor y viceversa o paralelamente (en dos direcciones). En los sistemas de
videoconferencia se requiere que este medio proporcione una conexión digital
bidireccional y de alta velocidad entre los dos puntos a conectar.
- La sala de videoconferencia: La sala de videoconferencia es el área especialmente
acondicionada en la cual se alojarán los participantes de la videoconferencia, así como
también, el equipo de control, de audio y de video, que permitirá capturar y controlar las
imágenes y los sonidos que habrán de transmitirse hacia el(los) punto(s) remoto(s). El
nivel de confort de la sala determina la calidad de la instalación. La sala de
videoconferencia perfecta es la sala que más se asemeja a una sala normal para
conferencias; aquellos que hagan uso de esta instalación no deben sentirse intimidados
por la tecnología requerida, sino que más bien deben sentirse a gusto en la instalación. La
tecnología no debe notarse o debe de ser transparente para el usuario.
- Códec: Las señales de audio y video que se desean transmitir se encuentran por lo
general en forma de señales analógicas, por lo que para poder transmitir esta información
a través de una red digital, ésta debe de ser transformada mediante algún método a una
señal digital, una vez realizado esto se debe de comprimir y multiplexar estas señales
para su transmisión. El dispositivo que se encarga de este trabajo es el CODEC
(Codificador/Decodificador) que en el otro extremo de la red realiza el trabajo inverso para
poder desplegar y reproducir los datos provenientes desde el punto remoto.
137
En el mercado existen equipos modulares que junto con el CODEC, incluyen los equipos
de video, de audio y de control, así como también equipos periféricos como pueden ser:
tabla de anotaciones, convertidor de gráficos informáticos, cámara para documentos,
proyector de video-diapositivas, computador, videograbadora, pizarrón electrónico, etc.
5.2 ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA
Los estándares juegan un papel importante para asegurar que una gran cantidad de
productos de comunicación de imágenes tengan interoperabilidad entre diferentes
fabricantes. La UIT-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones) ha propuesto varios
estándares de videoconferencia. Desde su nacimiento, la videoconferencia fue definida
por un estándar, el H.320. Sin embargo, en la actualidad han sido creados otros
estándares para la transmisión de videoconferencia: H.321, H.322, H.323, H324 y H.310.
El estándar H.320 define una técnica para el transporte de videoconferencia sobre ISDN
(Integrated Service Digital Network). Sin embargo, el desarrollo de tecnologías de redes
de banda ancha como ATM, y los avances en las técnicas de compresión de audio y
video han hecho posible una mejor calidad en las videoconferencias. Algunos estándares
para la implementación de videoconferencia son:
H.321 - Videoconferencia sobre ATM: Buena calidad para comunicaciones relacionadas
con negocios.
H.322 - Videoconferencia sobre redes locales con calidad de servicio garantizada.
H.323 - Videoconferencia sobre IP/Ethernet (redes con calidad de servicio no
garantizada).
138
H324 - Videoconferencia sobre POTS (Plain Old Telephone Systems), que ofrece una
baja calidad.
H310 - Videoconferencia sobre ATM, utilizando MPEG-2: Ofrece la mayor calidad; es
utilizada especialmente en aplicaciones médicas.
Cada uno de estos estándares de videoconferencia codifica el audio y el video con otros
estándares también propuestos por el UIT-T como el G.711 y H.263, respectivamente. En
cuanto al control de la videoconferencia, la recomendación T.120 incluye un conjunto de
protocolos y servicios de comunicación que proveen soporte para comunicaciones
multipunto en tiempo real.
Cada uno de los nuevos estándares juega un papel muy importante en lo que se refiere a
la calidad del servicio de videoconferencia. En los párrafos siguientes se analizará cada
uno de estos estándares y se realizarán las comparaciones respectivas.
5.2.1 El Primer Estándar: H.320 “Equipos Terminales y Sistemas Telefónicos
Visuales de Banda Angosta”
El H.320 describe normas para la videoconferencia punto a punto y multipunto en las
Redes Digitales de Servicios Integrados ISDN. Este estándar gobierna los conceptos
básicos para el intercambio de audio y video en el proceso de comunicación.
La tecnología H.320 requiere típicamente redes separadas para el video y los datos. Esto
supone doble cableado e infraestructuras de red. Este modelo incrementa el costo de
implementación por sistema.
139
El códec de vídeo incluido en las normas de la familia H.320 es el relacionado con la
recomendación H.261 del UIT-T y soporta dos formatos de trama: CIF (Common
Intermediate Format) y QCIF (Quarter CIF).
La recomendación H.320 integra diversos códecs de audio normalizados por la UIT-T:
G.711, G.722, G.723 y G.728.
ISDN es capaz de proveer una elevada calidad de transmisión de videoconferencia,
principalmente por su carácter síncrono, que permite el transporte de video con una baja
tasa de retardo. Las características de transporte de ISDN permiten proveer a la
videoconferencia de la sensibilidad que ésta demanda; además es capaz de
implementarla en una gran variedad de velocidades de transmisión: desde 64 Kbps hasta
2 Mbps. A una velocidad de 128 Kbps la videoconferencia es considerada de baja calidad,
no siendo apropiada para aplicaciones de negocios. Sin embargo, a velocidades iguales o
superiores a 384 Kbps, ISDN provee una muy buena calidad de transmisión, ideal para
aplicaciones de negocios.
5.2.2 Estándar H.321: “Adaptación de los Terminales Telefónicos Visuales H.320 a
Ambientes B-ISDN”
Para mejorar las características del estándar H.320 en cuanto a calidad de transmisión,
con un costo y una complejidad menores, se adaptó el estándar H.320 y surgió el
estándar H.321. El estándar H.321 describe los métodos para implementar
videoconferencia sobre ATM (Asynchronous Transfer Mode) con ventajas sobre el modelo
ISDN, y es totalmente compatible con el estándar H.320.
140
Para facilitar la interacción, las tecnologías básicas usadas para la compresión y
codificación de video y audio son la H.261 y G.711, respectivamente, utilizadas también
en H.320. H.321 interactúa con H.320, usando los mismos formatos de codificación de
video y audio y la misma multiplexación H.221 que la recomendación para N-ISDN. Esto
le impone ciertas limitaciones a H.321 que le impiden aprovechar todas las características
de las redes de banda ancha, por ejemplo, limita el ancho de banda usado para la
transmisión de video a 2 Mbps, que es el límite del estándar H.261. Se puede obtener una
mejor calidad de video con otras técnicas de compresión que no tienen límites en cuanto
al ancho de banda, aunque el formato CIF de H.261 proporciona una resolución de
352x288 pixeles y es adecuada para muchas aplicaciones de videoconferencia. Además,
el uso de AAL1(Capa de Adaptación ATM 1), con un servicio de tasa de datos constante,
es una limitante, porque un sistema de videoconferencia podría aprovechar el servicio de
tasa de datos variable (VBR) definido en ATM, debido a las características de su tráfico.
El estándar H.321 basado en ATM implementa la videoconferencia en el mismo estilo que
ISDN, con los mismos incrementos en velocidad de transmisión (128 Kbps, 384 Kbps, 768
Kbps, etc.). La principal ventaja de la videoconferencia sobre ATM es que es más fácil y
económica de implementar a altas velocidades, requeridas para alcanzar una
videoconferencia de alta calidad. Adicionalmente, ATM permite la implementación de
Calidad de Servicio, que es esencial en el transporte de videoconferencia de alta calidad,
debido a los bajos retardos y las imágenes de video óptimas. Una desventaja es que
estos equipos no están muy difundidos en el mercado.
5.2.3 Aprovechando la Banda Ancha: H.310 “Terminales y Sistemas de
Comunicación Audiovisual de Banda Ancha”
141
La recomendación H.310 fue aprobada recientemente. H.310 describe los requerimientos
de sistemas y terminales para transportar comunicaciones audiovisuales sobre redes
ATM. La recomendación define los terminales unidireccionales y bidireccionales y
clasifica los distintos tipos de terminales, dependiendo de la capa de adaptación ATM
usada (AAL1 o AAL5). H.310 no sólo incluye servicios de conversación como
videoconferencias, sino también video por demanda, televisión por difusión, transmisión
de video y servicios de televigilancia.
El estándar H.321 está incluido en el H.310 como uno de los modos de operación, para la
interacción con otras redes. Sin embargo, H.310 resuelve algunas de las limitaciones de
H.321, gracias a la definición del modo ATM nativo. Aunque éste mantiene el H.261
básico y G.711 como codificadores para la interoperabilidad de video y audio
respectivamente, también define el uso de audio y video MPEG, que proveerá una mejor
calidad en la operación como Modo Nativo.
5.2.4 Estándar H.323 “Sistemas de Comunicación Multimedia Basados en
Paquetes”
H.323 es el estándar ITU-T para conferencias y comunicaciones multimedia sobre redes
basadas en paquetes por lo general IP. Una de las ventajas de H.323 es que muchos
vendedores ofrecen productos diseñados en este estándar, dando a los consumidores la
opción de encontrar la solución más compatible y rentable para sus necesidades.
Debido al auge y al continuo crecimiento de Internet, profundizaremos un poco más en
este estándar debido a que éste trabaja sobre redes de paquetes e Internet.
142
H.323 es una recomendación de la UIT-T aprobada en 1996 y revisada en enero de 1998
que define los equipos, procedimientos y protocolos para proveer servicios de
comunicación multimedia –comunicación en tiempo real de audio, video y datos – sobre
redes de conmutación de paquetes incluidas las redes IP (Internet Protocol) que no
garantizan Calidad del Servicio (QoS).
Figura 43. Terminales H.323 sobre una red de paquetes
H.323 puede aplicarse a cualquier red de conmutación de paquetes sin tener en cuenta la
capa física. Se supone que una red de paquetes posee un mecanismo de entrega
confiable (como TCP, Transmisión Control Protocol) y un mecanismo de entrega no
confiable (como UDP, User Datagram Protocol). El mecanismo de entrega confiable
(TCP) fue diseñado para proveer un servicio punto a punto confiable, para la entrega de
paquetes en la secuencia apropiada, mientras que el mecanismo de entrega no confiable
UDP fue diseñado para simplemente proveer un servicio de entrega de paquetes al
destino sin preocuparse del control de congestión, haciendo el “mejor esfuerzo” para
entregar los paquetes sin hacer retransmisión. Un ejemplo de este tipo de red es Ethernet
que usa el protocolo TCP/IP (Internet Protocol).
H.323 permite varios niveles de comunicación multimedia. Estos niveles incluyen sólo
voz, voz y video, voz y datos, o voz, video y comunicación de datos sobre una red de área
local. H.323 puede aplicarse a comunicaciones multimedia multipunto. H.323 provee
Red de Paquetes
Terminal H.323 Terminal H.323
143
múltiples servicios y por lo tanto puede ser aplicado en una gran variedad de áreas en
aplicaciones de negocios, entretenimiento y hogar.
El estándar H.323 define básicamente cuatro componentes y la forma en que éstos
actúan recíprocamente entre sí, estos componentes son: terminales, gatekeepers,
gateways y Unidades de Control Multipunto (MCUs).
Una de las metas principales en el desarrollo de H.323 era la interoperabilidad con otros
tipos de terminales (Figura 44). Esta interoperabilidad se alcanza gracias al uso de
recomendaciones, procedimientos y mensajes comunes. Se requiere un gateway para
llevar a cabo cualquier traducción de señalización o red, requeridas para la
interoperabilidad y un gateway para realizar el control de las llamadas entre terminales.
Figura 44 Interoperabilidad de los terminales H. 323
5.2.4.1 Conjunto de recomendaciones H.323. El estándar H.323 hace referencia a otro
conjunto de recomendaciones del UIT-T. A continuación se listan los protocolos
Terminal H.323
Gateway H.323
Terminal H.323
MCU H.323
Terminal H.323
Gatekeeper H.323
GSTN
LAN con QoS
N-ISDN
B-ISDN
Terminal H.324
Terminal de Voz
Terminal V.70
Terminal H.321
Terminal H.321
Terminal H.320
Terminal de Voz
Terminal H.322
Terminal H.310 operando en modo H.321
144
especificados por H.323 y se pueden observar en la figura 45. H.323 es independiente de
la red de paquetes y de los protocolos de transporte sobre los que “corre” y no los
especifica.
• Codecs de Audio
• Codecs de Video
• Interface de Datos
• H.225 Registro, Admisión y Estado (RAS Registration, Admission and Status)
• H.225 Señalización de llamada
• H.245 Señalización de control
• Protocolo de transferencia en tiempo real (RTP Real-time Transfer Protocol)
• Protocolo de control de transferencia en tiempo real (RTCP Real-time Control Transfer
Protocol)
Figura 45. Arquitectura del sistema H.323
5.2.4.2 Codecs de Audio. Un códec (codificador/decodificador) de audio codifica la señal
proveniente del micrófono en el terminal H.323 y decodifica la señal de audio que se envía
al parlante en el terminal H.323 receptor. Como el audio es el servicio mínimo permitido
Códec de Audio G.711 G.723 G.729
Códec de Video
H.261 H.263
Interface de Datos
T.120
Establecim. de llamada
H.225
Interface al Gatekeeper
RAS
Control
H.245
Transporte
RTP
Control
RTCP
Interface De Red
Protocolos de Transporte Ej: TCP/IP
145
por el estándar H.323, todos los terminales H.323 deben soportar el estándar de voz
G.711 para la compresión de voz (codificación de audio a 64 Kbps). También se admiten
recomendaciones adicionales de codecs de audio como G.722, G.723.1, G.728 y G.729.
5.2.4.3 Codecs de Video. Un códec de video codifica la señal que va a transmitirse
proveniente de la cámara en el terminal H.323 y decodifica el código de video que se
envía a la pantalla de video en el terminal receptor H.323. Aunque el video es opcional en
el estándar H.323, para la codificación de video, es obligatorio utilizar el estándar H.261
QCIF (Quarter Common Intermmediate Format) y son opcionales el estándar H.261 CIF
(Common Intermediate Format ) y todos los modos de H.263.
5.2.4.4 H.225 Registro, Admisión y Estado (RAS). RAS es el protocolo utilizado entre los
puntos terminales (terminales y gateways) y los gatekeepers. El RAS es utilizado para
llevar a cabo el registro, control de admisión, cambios de anchos de banda, estado, y
procedimientos de liberación de conexión entre los puntos terminales y los gatekeepers.
5.2.4.5 Señalización de llamada H.225. La señalización de llamada H.225 se usa para
establecer una conexión entre dos puntos terminales H.323. El canal de señalización de
llamada se establece entre dos puntos terminales o entre un punto terminal y un
gatekeeper.
5.2.4.6 Señalización de control H.245. La señalización de control H.245 se usa para
intercambiar mensajes de control de extremo a extremo para dirigir la operación del punto
terminal H.323. Estos mensajes de control llevan información de las capacidades de
146
intercambio del Terminal, Apertura y cierre de canales lógicos usados para transportar
datos multimedia, mensajes de control de flujo y comandos e indicaciones generales.
5.2.4.7 Protocolo de transporte en tiempo real (RTP). El protocolo TCP/IP utilizado en
múltiples comunicaciones es un protocolo de transferencia seguro, gracias a que TCP
asegura la transmisión libre de errores. Sin embargo, TCP/IP no garantiza que los
paquetes lleguen ordenados a su destino (en tiempo real), lo que causa problemas para la
voz o el video. Para evitar este efecto, el IETF11 (Internet Engineering Task Force) ha
propuesto el protocolo denominado RTP (Real-time Transport Protocol) que facilita las
comunicaciones multimedia. El RTP provee la entrega de extremo a extremo de servicios
de audio y video en tiempo real. Teniendo en cuenta que H.323 se utiliza para transportar
datos sobre redes basadas en IP, RTP es usado normalmente para transportar datos
usando UDP (User Datagram Protocol). RTP provee una identificación del tipo de carga,
“sequence numbering“ y monitoreo de la entrega. UDP provee servicios de multiplexación
y de comprobación
5.2.4.8 Protocolo de Control de Transporte en Tiempo Real (RTCP). El RTCP (Real-time
transport control protocol) es el complemento de RTP y provee los servicios de control.
La función principal de RTCP es proporcionar realimentación de la calidad de la
distribución de los datos. También es responsable de manejar la información de control
como identificación del emisor, sincronización de los diferentes datos multimedia (audio y
video). La realimentación en el receptor se usa para monitorear la calidad de servicio en
la red.
11 Grupo de trabajo de Ingeniería de Internet que reúne a múltiples organizaciones con el fin de acelerar la aplicación de nuevas tecnologías
147
5.2.4.9 Conferencia de Datos. Como soporte a las actividades de videoconferencia,
existen aplicaciones que permiten intercambiar información en formatos diferentes al
audio y video. La conferencia de compartimiento de datos y documentos, se especifica
por la serie de normas T.120 del UIT-T. El T.120 básicamente se encarga de especificar
los requisitos para el intercambio de datos en videoconferencia, rige la distribución de
archivos e información gráfica en tiempo real, de manera que se perciban en forma eficaz
y fiable durante el intercambio de múltiples datos multimedia en conferencias multipunto.
5.2.4.10 Componentes definidos en H.323. Una zona de control H.323 (Figura 46) es una
colección de terminales, gateways y MCU’s gestionados por un solo gatekeeper. Una
zona incluye mínimo un terminal y puede incluir también terminales y MCU’s. La zona es
independiente de la topología de red y puede estar compuesto de múltiples segmentos de
red que están conectados por medio de enrutadores y/o otros dispositivos.
Figura 46. Zona de control H.323
La especificación define cuatro componentes principales para un sistema de
comunicaciones en red: Terminales, Gateways, Gatekeepers y MCUs.
5.2.4.11 Terminales. Son los clientes finales, que proporcionan una comunicación
bidireccional en tiempo real. Todos los terminales deben soportar la comunicación de voz,
Terminal Router Router Terminal
Terminal Gatekeeper Gateway MCU
148
mientras que la de vídeo y datos son opcionales. En la figura 47 se muestran los
componentes de un terminal H.323. Los terminales H.323 deben soportar lo siguiente:
• La norma H.245 que se emplea para la negociación del uso del canal y sus
prestaciones.
• RAS (Registration / Admisión /Status), un protocolo utilizado para la comunicación con
el Gatekeeper y sólo si éste está presente en la red.
• RTP/RTCP (Real-time Transport Protocol / Real-time Transport Control Protocol) que
fija la secuencia de los paquetes de audio y video.
• H.225 para señalización y establecimiento de la llamada
Figura 47. Componentes de un terminal H.323
Los terminales H.323 deben tener el codificador de audio G.711. Opcionalmente los
terminales pueden incorporar un códec para video, conferencia de datos según la norma
T.120 y MCU (Multipoint Control Unit). Otro protocolo del IETF, aunque no es parte del
Códec de Audio G.711 G.723 G.729
Codec de Video H.261 H.263
Interface de Datos T.120 Control del Sistema
Establecimiento de llamada Q.931
RAS Interface al Gatekeeper
Control H.245
Transporte
RTP
LAN Interface
Micrófonos y parlantes
Cámara/ Visualizador
Equipo de Datos
Interface al Usuario para
el Control del Sistema
149
H.323, el RSVP (Resource Reservation Protocol) se emplea para solicitar la reserva de un
determinado ancho de banda y otros recursos, a lo largo de toda la red, para una
conferencia y obtener la confirmación sobre si es posible hacerla, algo esencial si se
quiere mantener una videoconferencia sobre una LAN.
5.2.4.12 Gateway. La meta principal de H.323 es proveer interoperabilidad con otros
terminales UIT-T en redes de conmutación de circuitos (SCN, Circuit-Switched Networks).
El Gateway es un elemento opcional en una conferencia H.323. Estos tipos de redes
pueden ser:
• H.320 Terminales sobre N-ISDN común
• H.324 Terminales sobres PSTN
• H.322 Terminales en redes LAN con Calidad de Servicio
• H.321/H.310 Terminales en B-ISDN usando ATM
Esta conectividad de redes diferentes se alcanza gracias a la traslación (transcoding) de
protocolos para el establecimiento y liberación de la llamada, la conversión de los
formatos multimedia entre las diferentes redes y la transferencia de información entre las
redes conectadas al gateway. La tabla 18 muestra que los estándares obligatorios (O) se
han puesto para minimizar la cantidad de código traducido en el gateway y simplificar la
interoperabilidad entre diferentes tipos de terminales.
Los componentes de un gateway H.323 se muestran en la figura 48. En el lado H.323, un
gateway corre el protocolo de señalización de control H.245 para establecer las
capacidades de cada terminal, el protocolo de señalización de llamada H.225 para el
150
establecimiento y liberación de la llamada, y el protocolo RAS (Registration, Admissions
and Status) de H.225 para registrarse con el gatekeeper. En el lado SCN, un gateway
corre los protocolos específicos de SCN (por ejemplo: protocolos ISDN y SS7).
Tabla 18. Estándares definidos para videoconferencia
H.320 H.324 H.322 H.323 H.321 H.310
Red N-ISDN GSTN ISO-Ethernet
Conmutación de Paquetes
B-ISDN (ATM)
B-ISDN (ATM
Video H.261(O) H.261(O) H.263(O) H.261(O) H.261(O)
H.263 H.261(O) H.262(O) (MPEG-2) H.261(O)
Audio G.711(O) G.722 G.728
G.723.1(O)G.729
G.711(O) G.722 G.728
G7.11(O) G.722 G.728 G.723.1 G.729
G.711(O) G.722 G.728
MPEG1(O) G.711(O) G.722 G.728
Datos T.120 T.120 T.120 T.120 T.120 T.120
Multiplex. H.221(O) H.223(O) H.221(O) H.225.0(O) H.221(O) H.222.0(O) H.222.1(O)
Control H.242(O) H.245(O) H.242(O) H.245(O) H.242(O) H.245(O)
Señalización Q.931 Q.931 H.225.0 (Q.931) Q.931 Q.2931
Figura 48. Arquitectura de un gateway H.323
Gateway – Gestión de llamada
H.225.0 RAS
(Cliente)
H.225.0 Señalización de llamada
H.245 Señalización de Control
Señalización SCN Control de enlace
Señalización SCN Interface Física Interface de red & Protocolos de transporte
Señalización SCN Control de llamada
RTCP
Control de llamada Servicios de Facturación
RTP
151
Los terminales se comunican con el gateway usando el protocolo de señalización de
control H.245 y el protocolo de señalización de llamada H.225. El gateway traduce estos
protocolos de forma transparente a su respectivo equivalente en la red que no es H.323 y
viceversa. El gateway provee traslación de la señalización de llamada, de los mensajes
del canal de control, y técnicas de multiplexación entre terminales H.323 y otros
terminales UIT-T. Por ejemplo, un gateway para terminales H.320 en N-ISDN necesitará
proveer la siguiente traducción:
• Señalización de llamada: del estándar Q.931 utilizado en N-ISDN a H.225.0 (que
incluye Q.931) utilizado en la LAN
• Control: H.242 en ISDN a H.245 en la LAN
• Multiplexación: H.221 en ISDN a H.225 en la LAN
La traducción de audio y video puede no requerirse si ambos terminales pueden encontrar
un modo común de comunicación. En el caso de un gateway para terminales H.320 en N-
ISDN, ambos terminales requieren codificación G.711 para audio y el estándar H.261
QCIF para video, de esta manera siempre existe un modo común. En el caso de un
gateway para terminales H.324 en PSTN, tenemos que H.324 requiere G.723.1,por lo
tanto puede requerirse traducción entre G.723.1 y G.711 en caso de que el terminal H.323
no sea capaz de codificar/decodificar el audio G.723.1.
5.2.4.13 Gatekeeper. El Gatekeeper realiza dos funciones de control de llamadas que
preservan la integridad de la red corporativa de datos. La primera es la traslación de
direcciones de los terminales de la LAN a las correspondientes direcciones IP, tal y como
se describe en la especificación RAS. La segunda es la gestión del ancho de banda,
152
fijando el número de conferencias que pueden darse simultáneamente en la LAN y
rechazando las nuevas peticiones que estén por encima del nivel establecido, de manera
tal que se garantice un ancho de banda suficiente para las aplicaciones de datos sobre la
LAN. El Gatekeeper proporciona todas las funciones anteriores para los terminales,
Gateways y MCUs, que están registrados dentro de la denominada Zona de control
H.323.
Figura 49. Componentes del Gatekeeper
Un Gatekeeper H.323 confirma las características de los terminales y su capacidad, asiste
en el establecimiento y liberación de las llamadas, hace traslación de direcciones (por
ejemplo en telefonía IP) y gestión de ancho de banda, entre otros. Los gatekeepers son
opcionales en las redes H.323. Sin embargo, si están presentes en la red, los terminales y
gateways deben utilizar sus servicios.
Una característica adicional de un gatekeeper es el enrutamiento de la señalización de
llamada. Los puntos terminales envían mensajes de señalización de llamada al
gatekeeper, y éste los enruta a los puntos terminales destino. Opcionalmente, los puntos
terminales pueden enviar mensajes de señalización de llamada directamente al punto
Gestión del Gatekeeper
H.225.0 RAS
(Servidor)
H.225.0 Señalización de llamada
H.245 Señalización de Control Servicios de
Directorio
Servicios de Seguridad
Gestión de llamada
Protocolos de Transporte & Interface de red
Servicios de Facturación
153
terminal correspondiente. Esta característica del gatekeeper es valiosa, debido a que el
monitoreo de las llamadas por el gatekeeper permiten un mejor control de las llamadas en
la red.
Los servicios ofrecidos por el gatekeeper son definidos por el RAS e incluyen traslación
de direcciones, control de admisión, control de ancho de banda y gestión de zonas (Ver
Figura 49). Las redes H.323 que no tienen gatekeepers pueden no tener estas
capacidades, pero las redes H.323 que contienen gateways de telefonía IP deberían
contener también un gatekeeper para traducir las direcciones telefónicas entrantes en
direcciones de transporte. Un gatekeeper es un componente lógico de H.323 pero puede
implementarse como parte de un gateway o MCU.
Tabla 19. Funciones Obligatorias del Gatekeeper
Traslación de Direcciones
Traslación de direcciones telefónicas E.16412 a direcciones de transporte usando una tabla que es actualizada con mensajes de Registro.
Control de admisiones
Autorización de acceso a la LAN utilizando mensajes ARQ/ARC/ARJ (Admission Request, Confirm and Reject). El acceso a la LAN puede basarse en una autorización de llamada, ancho de banda ó algún otro criterio. El control de admisiones también puede ser una función nula que acepta todas las peticiones.
Control de ancho de banda
Soporte de mensajes BRQ/BCF/BRJ (Bandwidth Request, Confirm and Reject). Esto puede basarse en la gestión del ancho de banda. El control del ancho de banda puede también ser una función nula que admita todas las peticiones de cambios de ancho de banda.
Gestión de zonas H.323
El Gatekeeper provee todas las funciones anteriores a los terminales, MCU’s y Gateways que han sido registrados dentro de su zona de control.
12 El direccionamiento E.164, es un estándar UIT-T, es el plan de numeración internacional de las telecomunicaciones públicas. Con este tipo de direccionamiento, una cadena puede tener 15 dígitos del 0 al 9
154
5.2.4.14 Unidad de Control Multipunto (MCU, Multipoint Control Unit). La Unidad de
Control Multipunto está diseñada para soportar la conferencia entre tres o más puntos,
bajo el estándar H.323, llevando la negociación entre terminales para determinar las
capacidades comunes para el proceso de audio y vídeo y controlar la multidifusión.
Conferencia Multipunto: Una de las más grandes diferencias entre los terminales H.323 y
otro tipo de terminales UIT-T, es la conferencia multipunto. H.323 ha definido varios
modos de conferencia. Las conferencias punto a punto tienen lugar entre dos terminales,
las conferencias multipunto se hacen entre tres o más terminales y las conferencias de
difusión se llevan a cabo entre un terminal emisor y varios terminales receptores.
Un MCU básicamente crea una conferencia punto a punto con cada terminal y actúa
como un servidor de videoconferencia, maneja el audio y el video de cada participante, y
crea una especie de sala de conferencias virtual para el grupo de participantes.
Se han definido tres tipos de conferencias multipunto: centralizadas, descentralizadas e
híbridas Figura 50. La conferencia multipunto centralizada usa una unidad de control
multipunto (MCU) para distribuir los datos multimedia (audio, video y datos). Cada
terminal envía sus datos al MCU, que después distribuye los datos seleccionados o
mezclados de regreso a los terminales. En la conferencia multipunto descentralizada,
cada terminal distribuye sus datos a todos los demás terminales en la conferencia, usando
multicast o un mecanismo similar. Esto elimina la necesidad de un MCU central. Una
conferencia híbrida combina elementos de la conferencia centralizada y descentralizada;
por ejemplo, el audio puede ser mezclado por un MCU central mientras que con el video
se hace multicast entre todos los terminales. Similarmente, algunos terminales en una
155
conferencia pueden participar en modo centralizado mientras que otros participan en
modo descentralizado. Otros terminales UIT-T por fuera de la LAN también pueden
participar en la conferencia multipunto a través del uso de un gateway.
Para permitir estos modos de conferencia, el MCU se ha dividido en dos partes: un
procesador multipunto (MP, Multipoint Processor) y un controlador multipunto (MC,
Multipoint Controller). El MP realiza el procesamiento de los datos multimedia, como
mezcla de audio, mezcla de video o conmutación de video; éste sólo se necesita para
conferencias centralizadas. El MC provee el control de la conferencia, como el
establecimiento de un modo de comunicación común y de canales de datos multimedia.
El MC se requiere para todos los tipos de conferencia multipunto. El MC puede estar
ubicado en un terminal, un gateway o un gatekeeper cuando no se requiere un MCU. La
conferencia descentralizada no solo proporciona conferencias multipunto a priori (una
conferencia proyectada para ser multipunto desde el principio), sino también conferencias
multipunto ad hoc (una conferencia que empieza como una conferencia punto a punto,
pero después crece para incluir otros terminales).
MCU
A B C Centralizado:
Audio y video unicast
A C B Descentralizado:
Audio y video multicast
MCU E
F
D A B C Parte descentralizada Híbrido Parte centralizada
Figura 50. Tipos de conferencia multipunto: centralizada, descentralizada e híbrida
156
5.2.4.15 Interacción de los Terminales, Gatekeeper y Gateway. Los gateways proveen la
conversión de protocolos entre los terminales que tienen diferentes protocolos. Los
gateways se comunican con el gatekeeper usando el protocolo RAS. El gatekeeper
guarda la información de los recursos informáticos, y usa esta información para
seleccionar el gateway durante la admisión de una llamada de videoconferencia. Como
se observa en la figura 51.
Una llamada de videoconferencia de TA1 a TA2 s establece de la siguiente manera:
1. TA1 pide autorización a GK1 para conectarse a la dirección E.164 de TA2
2. El gatekeeper busca en sus registros locales y no encuentra ningún terminal H.323
registrado con esa dirección E.164, así que el gatekeeper asume que es un terminal
H.320 que está fuera del alcance de la red H.323. El gatekeeper informa a TA1 que se
conecte a la dirección IP del gateway.
3. TA1 se conecta a GW1.
4. GW1 completa la llamada a TA2
Una llamada de TA2 a TA1 se establece así, figura 52:
TA1
GW1
GK1 H.323 1
2 3 TA2 4
TA1: Terminal H.323 registrado con GK1
GK1: Gatekeeper local
GW1: Gateway H.320/H323 registrado con GK1
TA2: Terminal H.320
Figura 51. Conexión de un terminal H.323 a un H.320
H.320
157
Figura 52. Traducción del gateway entre distintos tipos de terminales
1. TA2 llama a GW1 y le da la dirección destino E.164 de TA1.
2. GW1 envía un mensaje a GK1 solicitándole la conexión a esa dirección.
3. GK1 le da a GW1 la dirección IP de TA1
4. GW1 completa la llamada a TA1.
5.2.4.16 Interacción de los terminales, Gatekeeper y MCU
Cuando un MCU se conecta, lo primero que hace es descubrir al gatekeeper. Al igual que
los terminales, esto se hace con una petición Multicasting, o mediante la configuración
con el nombre y dirección del gatekeeper y haciendo una petición Unicast. El gatekeeper
lleva un registro de cuáles terminales están en línea y disponibles para recibir llamadas.
Una llamada multipunto se realiza de la siguiente manera:
TA1
GK1
GW1 H.323
1 2 3
TA2 4
H.320
2
3
1 1 1
2 2
3 3 MCU
TA2 TA1
GK1
TA3
GK1: Gatekeeper Local
TA1, TA2, TA3: Terminales H.323
MCU: Unidad de Control Multipunto
Figura 53. Conferencia Multipunto
158
1. TA1, TA2 y TA3 se unen a la videoconferencia solicitando al GK1 permiso para
establecer una videoconferencia multipunto.
2. GK1 envía la dirección del MCU a TA1, TA2 y TA3
3. TA1, TA2 y TA3 llaman al MCU
5.3 TELEVIGILANCIA
El término Televigilancia designa el conjunto de productos basados en las tecnologías
informáticas, electrónicas y de telecomunicaciones (integración de software y hardware),
que permiten la supervisión y el control, desde una central de monitoreo, de una o varias
instalaciones técnicamente aisladas o distribuidas geográficamente.
La televigilancia responde a las necesidades de numerosos ambientes de aplicación, y
ofrece todo un abanico de herramientas:
• Telealarma: ser alertado automáticamente en caso de ocurrir un evento.
• Telecontrol: controlar permanentemente y a distancia el funcionamiento de una
instalación.
• Telemando: actuar a distancia sobre los equipos del sistema de televigilancia.
• Telegestión: registrar las informaciones con el fin de analizarlas y optimizarlas, así
como gestionar a distancia el funcionamiento de las instalaciones controladas.
5.3.1 Características de la Televigilancia
159
Los servicios de televigilancia y telecontrol, ofrecen la posibilidad de acceder a una
tecnología de videovigilancia que todavía no se utiliza masivamente en los campos del
control y la seguridad. Las más simples de éstas tecnologías son las videocámaras
móviles, que permiten ser dirigidas a distancia y el acceso a las imágenes a tiempo a
través de la red. A éstas tecnologías se les unen otras que mencionaremos más
adelante.
Las tecnologías de vigilancia producen la existencia de un solo ojo supervisor al cual se le
proporciona de manera artificial una mayor capacidad de visión sobre el grupo y la zona
vigilada, a la vez que se mantiene oculta su presencia. La vigilancia es claramente
asimétrica y sitúa, con nitidez, de un lado a los observados y, del otro, al observador,
privilegiando la situación de este último. Los observados son, en todo momento, los
objetos de la acción y el observador es el sujeto. En una situación de videovigilancia
tradicional el ojo observador está condenado a la inmovilidad: las cámaras estáticas
limitan su visión del escenario y el monitor lo mantiene cautivo en el punto de
observación. Con la posibilidad de mover las cámaras y visionar las imágenes a distancia,
el vigilante aumenta extraordinariamente el control sobre el grupo observado y
simultáneamente se libera de su dependencia del enclave de observación. Por otra parte
ya están disponibles múltiples accesorios para aumentar la eficacia de su labor de
vigilancia y subsanar posibles insuficiencias físicas del observador, por ejemplo: los
dispositivos de visión nocturna, los programas de reconocimiento facial, los sensores de
movimiento y demás actuadores y sensores que permitirán que el sistema de
televigilancia abarque el mayor número de variables vigiladas y controladas.
160
Un sistema de Televigilancia puede ser tan complejo como se requiera y puede llegar a
ser un complemento ideal para los sistemas de teletrabajo, ya que permite
simultáneamente trabajar todas las dependencias con las aplicaciones instaladas en la
central de monitoreo.
5.3.2 Elementos y tecnologías presentes en los Sistemas de Vigilancia
Existe gran diversidad de elementos que al unirlos armónicamente se complementan muy
eficientemente para cumplir con un determinado objetivo de vigilancia o de control a
distancia, dependiendo del ambiente en el cual se trabaja. Las diferentes tecnologías se
pueden dividir de acuerdo a la ubicación de éstas dentro del sistema de Vigilancia Ver
Figura 54.
5.3.2.1 Nivel 3: Sitios remotos a controlar. En estos sitios el principal objetivo es recoger
información de eventos, para posteriormente transmitirla a un centro de control. Podemos
Figura 54. Elementos de un sistema de Vigilancia
161
visualizar distinta información del sitio en un VMS (Variable Message Sign) que es una
pantalla para visualizar mensajes.
Para la recolección de todos los datos, se debe ubicar elementos que técnicamente estén
diseñados para tal fin. Por ejemplo: cámaras de video (análogas o digitales), sistemas de
audio, interruptores, dispensadores, sistemas de identificación (por tarjeta, dactilar, óptico,
auditivo, etc.), sensores de movimiento, de temperatura, de presión y demás sensores
especiales que son propios de determinados procesos (sensores del factor de salinidad
del agua, sensores del nivel de radiación, etc.) y, en general todos los dispositivos de
entrada que permitirán obtener una buena información para ejecutar las tareas de control.
En los sistemas de televigilancia modernos sobresale una característica muy importante:
La capacidad de actuar sobre dispositivos que también se encuentran en los lugares
remotos, esto se conoce como telecontrol o telegestión. Entre algunos dispositivos
podemos nombrar: alarmas, luces, altavoces, pantallas de visualización, controladores de
tráfico, sistemas de refrigeración e interruptores.
5.3.2.2 Nivel 2: Red de transmisión de datos. Desde el punto de vista de las redes de
comunicaciones contamos con una gran variedad, tenemos la red de telefonía pública,
Internet, Red digital de servicios Integrados (RDSI), Línea digital asimétrica de abonados
(ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line), las redes por radiofrecuencia, redes
satelitales, de telefonía móvil y las redes privadas. La característica común para cualquier
tecnología de transmisión, es la de cumplir con los requisitos de ancho de banda,
confiabilidad y seguridad que demande el sistema y las señales a transmitir. Dichos
parámetros varían de acuerdo a los objetivos para los cuales se haya implementado el
162
sistema de televigilancia, por ejemplo, si se quiere vigilar una fábrica por medio de
cámaras de video con una resolución alta y además con audio en vivo y en tiempo real,
los requerimientos para la red de transmisión serán muy altos. Pero si por el contrario, se
quiere controlar el acceso a dicha fábrica, los datos de entrada y las señales de control
enviadas, demandarán menos ancho de banda.
Se hace necesario, en este punto del sistema, adecuar las señales entre los extremos de
la red para poder transmitirlas. Ésta es la tarea de unos equipos de red que los
denominaremos Gateways como se aprecia en la Figura 55. Estos equipos aplicarán un
formato, de acuerdo a la tecnología de transmisión (IP, ATM, radiofrecuencia, etc.), a los
datos que se deben transmitir por la red. Se tendrán dos tipos de Gateways, uno remoto
y otro central. El equipo remoto será la interface entre los dispositivos del nivel 3 y la red
de comunicación. El equipo central, extrae la información de la red y la entrega a los
dispositivos de supervisión en la central de monitoreo.
5.3.2.3 Nivel 1: Central de monitoreo. Este nivel contiene los elementos de visualización
como monitores, grabadoras de video, sistemas de activación de alarmas, centros de
cómputo y dispositivos (como joysticks, interruptores y micrófonos) que permiten manejar
cámaras, refrigeración y demás elementos del sitio remoto.
Las tecnologías utilizadas en los sistemas de televigilancia tales como: ATM, IP, ADSL y
la compresión de audio y video, ya se han tratado en estudios anteriores. Sin embargo, la
televigilancia se complementa eficazmente con otras áreas de la electrónica y la
informática como es el caso de la domótica (como la tecnología X10 y CeBUS) y la
automatización de procesos, áreas aún sin desarrollar plenamente.
163
A diferencia de los sistemas de Videoconferencia, la Televigilancia no está estandarizada,
ni tampoco existen protocolos ni recomendaciones propias que promuevan su desarrollo.
Cada país debe reglamentar la televigilancia, debido a que está fuertemente relacionada
con el aspecto de seguridad y es uno de los métodos nacientes para controlar espacios
públicos. Algunos países Europeos ya poseen reglamentaciones para la vigilancia a
distancia, en Latinoamérica existe en algunos países como Argentina, sin embargo en
Colombia aún no se tiene ninguna reglamentación al respecto.
Más allá del aprovechamiento de nuevas tecnologías y de mejorar las condiciones de vida
y de trabajo en muchas situaciones cotidianas, la televigilancia despertará un nuevo
debate desde el punto de vista social, como ya ocurrió en países como España y
Alemania, donde existen organizaciones que defiende el no uso de la televigilancia en
lugares públicos, por considerarse una violación a la libertad y a la privacidad.
Figura 55. Gateways remoto y central
164
5.3.3 Construyendo el futuro
Es evidente que la tecnología será utilizada exhaustivamente enarbolando la bandera de
la seguridad y podemos predecir con seguridad el éxito de su implementación. Además
podemos asegurar sin temor a equivocarnos que, sistemas como el de televigilancia,
permitirán el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevos estilos de vida. Un área
creciente, gracias al desarrollo de nuevas tecnologías y a los avances en la transmisión
de datos, es la telepresencia. El concepto básico de éstas aplicaciones es el de dar la
ilusión de estar físicamente presente en algún sitio, cambiando radicalmente el concepto
de la videovigilancia, ya que no solamente se podrá vigilar o supervisar un proceso o
situación, sino que además se podrá controlar muchas más variables del ambiente en el
cual se hace la telepresencia.
Las aplicaciones para la telepresencia pueden tener diferentes escenarios,
mencionaremos algunos de ellos:
- Teletrabajo: es el caso de empleados que realizan sus tareas desde un lugar distante a
su sitio de trabajo, por ejemplo, un controlador aéreo, que tiene su puesto de trabajo en su
ciudad de origen pero sin embargo, controla los anuncios de salida y llegada del
aeropuerto de otra ciudad. Esta exportación del trabajo se logrará gracias a la
implementación de tecnologías que permitan que el teleoperador tenga en su sitio de
control toda la información que necesita para llevar desarrollar su trabajo, utilizando
transmisión y recepción de audio, video y datos.
165
- Vigilancia: la seguridad de empresas, ciudades, centros comerciales y lugares
peligrosos se verá fortalecido con tecnologías más eficientes que las actuales:
controladores de acceso, sistemas de reconocimiento de voz, sensores de temperatura,
de humedad, entre muchos otros. Todo lo anterior supervisado y sobre todo, controlado a
distancia.
- Telemedicina: tendremos una presencia mucho más efectiva de todos los recursos de la
medicina moderna en sitios geográficamente aislados.
6. ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE
VIDEOCONFERENCIA H.323 EN LA RED MULTISERVICIOS DE
TELEBUCARAMANGA
Los sistemas de videoconferencia se venían desarrollando desde 1990 sobre
líneas ISDN. Muchas compañías invirtieron grandes cantidades de dinero en
sistemas dedicados de videoconferencia basados en H.320, lo que les permitió
reducir los costos de viáticos y aumentar la productividad de sus empresas. Sin
embargo, pese a todos sus beneficios, los sistemas de videoconferencia basados
en H.320 se han visto limitados porque han sido difíciles de implementar y muy
costosos debido a que tienen un recargo mensual por cada línea y un recargo
adicional por larga distancia aplicado a cada circuito ISDN. Por esta razón, surge
la necesidad de tener sistemas de videoconferencia que sean más económicos y
que también posean interacción bidireccional en tiempo real.
Telebucaramanga ha venido prestando o alquilando las líneas ISDN a distintas
empresas y/o usuarios para que realicen sus videoconferencias sobre ISDN. Sin
embargo, con la llegada de la Red Multiservicios y todas las tecnologías que ésta
abarca, es posible adoptar un sistema que aproveche esta nueva arquitectura de
red y facilite el uso de la videoconferencia a un menor costo. Este nuevo s istema
de videoconferencia sobre la red multiservicios debe estar basado en una
tecnología que permita la comunicación multimedia sobre redes IP y que permita
la interoperabilidad entre distintos fabricantes.
167
El estándar H.323 establece las bases para permitir esta interoperabilidad y fue
diseñado para la realización de videoconferencias sobre redes de datos, como
Internet o una LAN. La información de audio y video se pone en series de
paquetes de datos y son enrutados a un destino o terminal. Además de la
interoperabilidad, el estándar H.323 además ofrece muchas más ventajas:
• Aprovechamiento de la Infraestructura de red existente en muchas empresas.
El estándar H.323 puede desarrollarse donde quiera que haya un soporte para
IP (Internet Protocol) por ejemplo, la tecnología ADSL, tiene soporte para IP,
por tanto puede utilizarse el protocolo H.323 en la Red Multiservicios de
Telebucaramanga.
• La habilidad de integrar las comunicaciones multimedia directamente con otras
aplicaciones IP. El estándar H.323 permite compartir datos, realizar
transferencia de datos durante el curso de una videoconferencia.
• Escalabilidad. El estándar H.323 permite tener una mejor calidad en la
videoconferencia, ya sea que se mejore la conexión de red o que se haga más
rápido el computador.
• Economía. La implementación del estándar H.323 es más económica que el
estándar H.321 ó H.310 para ATM o el estándar H.320 para ISDN, debido a
que estos estándares requieren equipos más especializados.
• Disponibilidad. Cada día es creciente el número de fabricantes que ponen
productos H.323 en el mercado, permitiéndole al cliente tener cada día más
expectativas y mayores exigencias frente al servicio que se debe ofrecer.
168
Por todas estas razones, se sugiere el estándar H.323 como el estándar sobre el
cual se desarrolle la estrategia para la Implementación de Videoconferencia en la
Red Multiservicios de Telebucaramanga. Por eso, en adelante se hará referencia
a este estándar y todos sus componentes que ya se han estudiado en el capítulo
anterior.
Para desarrollar la estrategia de implementación de un sistema de
videoconferencia H.323 sobre la Red Multiservicios se propone la división de la
estrategia en 3 etapas, como se observa en la figura 56:
Figura 56. Diagrama de Estrategia de Implementación de Videoconferencia
IN ICIO
Etapa 1: Definición Escenarios de Aplicación de Videoconferencia
Fase 1: Videoconferencia
H.323 punto a punto a nivel local
y sobre Internet
Fase 2: Videoconferencia
H.323 mult ipunto a nivel local
Fase 3: Videoconferencia
H.323 mult ipunto a n ivel WAN
Fase 4: Videoconferencia
H.323/H.320 punto a punto
multipunt o
Etapa 3: Oferta del Servicio a los abonados ADSL
Etapa 2: Puesta en marcha fases de desarrol lo
FIN
169
- Primera etapa: contiene la definición de distintos escenarios de aplicación
de la videoconferencia que Telebucaramanga puede cubrir con un sistema de
videoconferencia H.323. El objetivo de esta definición de los escenarios de
aplicación, es vislumbrar todo el mundo de posibilidades que tiene, a corto y
mediano plazo, para Telebucaramanga, un sistema de videoconferencia H.323
sobre la Red Multiservicios.
- Segunda etapa: en esta parte se definen cuatro fases de desarrollo del
sistema de videoconferencia H.323. Estas fases se han diseñado para que poco
a poco, se vayan incorporando nuevos elementos a la red Multiservicios. Al final
de la fase cuatro se contará con un sistema de videoconferencia H.323 completo.
- Tercera etapa: se indican los pasos a seguir por la empresa cuando un
usuario solicite un servicio de videoconferencia.
Se aclara que el desarrollo de las etapas 2 y 3 puede hacerse simultáneamente
como se observa en la figura 56, es decir, a medida que se finalicen las fases de
desarrollo de la etapa 2 pueden irse ofreciendo los servicios correspondientes a
cada fase.
6.1 PRIMERA ETAPA. DEFINICIÓN DE LOS ESCENARIOS DE APLICACIÓN
DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA
Para implementar un sistema de videoconferencia H.323 sobre la red
Multiservicios de Telebucaramanga, es preciso en primera instancia, que la
Empresa esté convencida de las bondades que le ofrece el nuevo sistema a
170
implementar; que desde un principio se vislumbre el am plio panorama de
posibilidades que éste tiene, y una vez conscientes de ello, exista una fuerte
motivación para desarrollar una plataforma que permita la oferta de nuevos
servicios basados en Videoconferencia. En este caso esta plataforma será un
sistema de videoconferencia H.323. Por estas razones, proponemos como primer
paso en el desarrollo de la estrategia de Implementación de Videoconferencia,
una descripción de distintas aplicaciones en las que interviene el uso de
videoconferencia.
6.1.1 Telemedicina
Según la Organización mundial para la salud (OMS), la telemedicina es: “la
distribución de servicios de salud, en el que la distancia es un factor crítico,
donde los profesionales de la salud usan información y tecnología de
comunicaciones para el in tercambio de información válida para el diagnóstico,
tratamiento y prevención de enfermedades o daños, investigación y evaluación; y
para la educación continuada de los proveedores de salud pública, todo ello en
interés del desarrollo de la salud del individuo y su comunidad. ” (OMS, 1998)
Los servicios de telemedicina se pueden dividir en dos grandes grupos de
acuerdo a su objetivo, como se puede observar en la tabla 20.
171
Tabla 20. Servicios de Telemedicina
TELEMEDICINA CIBERMEDICINA Cobertura Geográfica Local o regional. Global. Área de aplicación Principalmente clínica Principalmente preventiva Seguridad. Alta Limitada
Intercambio de datos. Clínicos Información para educación de profesionales y clientes. Datos epistemológicos y de salud pública de uso público.
Actores. Paciente -médico. Médico-médico.
Paciente -Paciente. Médico-Médico. Paciente -Médico. Médico-Paciente.
Propósito Manejo individual de pacientes Prevención y promoción de la salud.
Manejado por: Grupo técnico. Proveedores - consumidores.
Participantes. Usuarios limitados y definidos. Incontrolado.
Algunos servicios de telemedicina son:
6.1.1.1 Servicios médicos descentralizados.
− Teleasistencia domiciliaria (telepresencia: televigilancia, telemonitorización).
Este servicio de consulta en tiempo real es la extensión del sistema sanitario
al domicilio para la atención de enfermos crónicos, tales como dializados,
cardiorrespiratorios o terminales; de ancianos y discapacitados mediante el
apoyo directo o a través de sus familiares y de asistentes sociales. También
se ha extendido la Teleasistencia domiciliaria a pacientes postoperatorios,
embarazadas, padres de neonatos, consultas al sicólogo, de rutina (el doctor
quiere saber si el tratamiento recetado fue exitoso), para determinar si una
afección requiere realmente atención en un centro médico, o incluso para
guiar los primeros auxilios en caso de accidente. Se requiere
videoconferencia para favorecer la comunicación verbal y no verbal (audio y
172
video). Como el video es usado sólo como soporte, no es necesario que sea
de alta calidad. El audio debe ser claro al transmitir voz y con poco retardo.
− Telediagnóstico. Los especialistas ubicados en sedes diferentes de un centro
médico pueden intercambiar puntos de vista acerca de un caso, sin necesidad
de entrevistas personales. El diagnóstico lo hace el doctor que está en el
lugar del paciente. El propósito de el doctor en el lugar remoto es proveer una
“segunda opinión” para confirmar o guiar el diagnóstico del médico local.
6.1.1.2 Investigación:
− Facilitar el acceso a la muestra, y permitir la interacción y comunicación de
datos entre investigadores. Ambos usuarios (o más de dos, en el caso de una
“junta médica” a distancia) pueden verse y conversar en tiempo real, y al
mismo tiempo enviar imágenes (teleradiología) y archivos (información
médica). Pueden usar una pizarra común (white-board) para ver imágenes o
texto simultáneamente y comentarlos. Si se requiere ver video para lograr el
diagnóstico (el cual debe ser de mucha calidad), éste puede haber sido
capturado, comprimido y enviado al médico remoto antes de la consulta, y de
este modo, no es necesario elevar el ancho de banda del enlace.
6.1.1.3 Salud Pública:
− Medicina preventiva, epidemiología: Genera sistemas de información para la
población, con videos explicativos de enfermedades, formación y prevención.
Lo cual permitiría a las autoridades sanitarias llegar a cubrir mayor cantidad
173
de población afectada, sin incurrir en gastos de desplazamientos y con la
mejor calidad de información.
6.1.1.4 Teleformación:
− Academia e Investigación: En muchos casos es probable que una cirugía
pueda ser vista on-line simultáneamente por un grupo de alumnos de una
facultad de medicina e incluso por expertos que evalúan o se capacitan en
nuevas técnicas terapéuticas. En este caso, los alumnos estarían en un lugar
remoto recibiendo el video y podrían interactuar con el profesor cirujano. La
calidad del video y las imágenes no necesita ser alta.
6.1.2 Teleeducación
Cuando se habla de educación a distancia o teleeducación, con frecuencia se
hace una referencia al término de educación virtual, considerándola sencillamente
como la distribución de conferencias o charlas. Si bien, la entrega de
conferencias o charlas a distancia utilizando medios audiovisuales es una
aplicación interesante y beneficiosa, la educación virtual trasciende más allá de
este concepto. La educación virtual es “todo un modelo pedagógico continuo, que
intenta unir estudiantes y expertos del mundo entero”13. Teniendo esto en
aclarado, a continuación se describirán algunas aplicaciones de la
videoconferencia en el área de la educación.
13 Definición de Educación Virtual según el docente Alfredo Díaz Claros - Director Servicios Computacionales del Sistema de Educación Virtual – SEV de la Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB
174
6.1.2.1 Educación Virtual. Si queremos ofrecer servicios de Educación Virtual (o
una aproximación a ella) aprovechando la cobertura de la red Multiservicios,
tenemos que diseñar un programa muy especial de Educación Virtual. Para el
diseño de este programa de educación virtual se requiere una Institución
Educativa que se encargue de desarrollar todos los programas educativos que se
ofrecerán, entre los que se pueden destacar: cursillos programados, cursos
especializados, conferencias, diplomados, especializaciones, tutorías, etc. La
institución que asuma este rol, debe concentrarse en el desarrollo de programas
para un público muy específico que estará en la ciudad y que contará con una
conexión ADSL o que tendrán acceso a salas de videoconferencia destinadas
para la educación virtual. Ocasionalmente se interactuará con conferenciantes
ubicados remotamente.
6.1.2.2 Teleconferencias. Es la entrega de contenidos educacionales sobre redes
de telecomunicación. En este caso un grupo de estudiantes recibe instrucción de
un profesor que se encuentra distante. Para esta aplicación de videoconferencia,
se requiere un equipo de videoc onferencia que permita lograr la cobertura
deseada (número de participantes), que disponga de una pizarra común y un
canal para transportar el contenido educacional, ya sea audio, video o datos. La
calidad del video y las imágenes no es tan rigurosa. Dependiendo de si las
clases serán uno a uno o tipo cátedra, se necesitarán comunicaciones punto a
punto o punto a multipunto. Los requisitos en cuanto a la calidad del sonido son
bastante exigentes, puesto que la mayoría de la información se transmite de
forma vocal.
175
6.1.2.3 Presentación de proyectos. Podría pensarse en que diferentes
Universidades compartan sus proyectos de investigación utilizando un sistema de
videoconferencia. Cada universidad recibe en un monitor la imagen de los demás
grupos de participantes y el sonido del grupo que desee hacer preguntas, y en
otro monitor adicional se recibe la imagen del proyecto. Esta aplicación es útil
cuando el tamaño o la disposición física del proyecto hace difícil su transporte a
otros lugares para ser exhibido.
6.1.3 Entretenimiento
6.1.3.1 VideoChat: Puede ofrecerse el servicio de sesiones de videochats
programadas. Por ejemplo, puede programarse una sesión de videochat con un
personaje importante como un escritor, cantante, actor o político, a una hora
determinada, y los usuarios interesados entran en ese momento en el chat de
video e interactúan en tiempo real con el personaje. Esta aplicación de
videoconferencia requiere el diseño de un software aplicativo especial.
6.1.4 E-Business
Se define como los procesos de negocios actuales y futuros, que permiten el
acceso, actualización, comunicación e intercambio de información que puede
incluir texto digitalizado, gráficas, vídeo, audio o documentos en un formato
digital, que pueden ser convertidos a diferentes aplicaciones y pueden ser usados
más efectiva y eficientemente, favoreciendo la competitividad de las empresas.
Entre las aplicaciones de e-business están: trabajo en grupo de departamentos
distantes, coordinación de proyectos entre compañías, estudios financieros,
176
contratación y/o entrevistas, presentación de proyectos a clientes, lanzamiento de
nuevos productos,
6.1.4.1 Reunión de Ejecutivos: Una empresa con trabajadores que necesitan
hacer reuniones o juntas entre distintas sedes, ya sean sedes locales o externas,
puede establecer conferencias multipunto. La videoconferencia elimina las
barreras del tiempo, distancia y recursos, permitiéndoles realizar estos
encuentros como si estuvieran en su propia oficina contribuyendo así al proceso
de toma de decisiones y mejorando la productividad de la empresa.
6.1.4.2 Presentación de proyectos a clientes: Los ejecutivos de ventas de una
compañía necesitan tener contactos con los clientes para hacerdles demostración
de sus productos o soluciones. Un sistema de videoconferencia facilitará este
tipo de relaciones interactivas de negocios. Este tipo de reunión podrá ser punto
a punto o multipunto.
6.1.4.3 Hoteles: Un hotel podrá poner a disposición de sus clientes un sistema de
comunicaciones de última generación, ofreciéndole la posibilidad de mantener
una reunión con cualquier otro punto del mundo que cuente con un sistema de
Videoconferencia estándar. El hotel puede contar con pequeñas salas de
videoconferencia y/o auditorios con gran capacidad de asistentes, tanto para sus
huéspedes como para usuarios externos que en un momento determinado
necesiten un servicio de Videoconferencia.
6.1.4.4 Instituciones Financieras: Las diferentes sucursales de una entidad
bancaria presentes en la ciudad, pueden utilizar un sistema de videoconferencia
177
para mejorar la productividad y agilizar la toma de decisiones. Hay sistemas de
gestión de videoconferencias que permiten que el usuario programe directamente
una videoconferencia multipunto en el equipo central desde su ubicación remota;
en caso de no permitirse esto, cada la Empresa Telebucaramanga le puede
programar las videoconferencias.
6.1.4.5 Call Center Multimedia: Una empresa puede tener un centro de atención
al cliente para la instalación y mantenimiento de equipos donde es muy útil un
sistema de videoconferencia. El usuario puede entablar una videoconferencia
con el proveedor de algún equipo y recibir asistencia técnica para reparación o
mantenimiento.
6.1.5 Servicios Sociales
6.1.5.1 Política. Los servicios de telecomunicación serían una buena
herramienta para impulsar la democracia, permitiendo que los candidatos en
campaña electoral, den a conocer a sus ideas a mayor población sin importar el
aislamiento geográfico ni político.
6.1.5.2 Atención al consumidor. Los consumidores requieren cada vez mas la
atención de sus reclamos por parte de organismos o entes establecidos para tal
fin. Por medio de un videochat por ejemplo, se pueden hacer consultas
programadas diaria o semanalmente para que los usuarios puedan exponer sus
quejas y reclamos obteniendo una orientación de como resolver su problema.
178
6.1.5.3 Telekioskos. Son puntos de información ciudadana, en los cuales se
pueden obtener información sobre pago de servicios públicos, quejas, reclamos,
etc. Estos puntos están conectados a empresas prestadoras de servicios
públicos y a otras instituciones como alcaldía, gobernación, dirección de transito.
Estos puntos de información están ubicados estratégicamente en distintos lugares
de la ciudad. Cuando el usuario quiere obtener información, una aplicación
basada en web lo comunica con la dependencia solicitada, donde una persona lo
atenderá utilizando un sistema muy sencillo de videoconferencia.
6.1.6 Resumen de las aplicaciones de Videoconferencia.
Se han delineado las distintas aplicaciones que puede tener el servicio de
videoconferencia. A continuación se hará un cuadro resumen considerando las
características14 que tendrá cada una de las distintas formas de utilizar la
videoconferenc ia. Entre las características que se tendrán en cuenta están el tipo
de equipo terminal H.323, el tipo de videoconferencia, frecuencia de la
videoconferencia, ancho de banda, si la videoconferencia debe ser programa
previamente o no, simetría de la videoc onferencia, etc.
Para considerar el ancho de banda utilizado por un sistema de videoconferencia
H.323, miraremos un ejemplo. Suponiendo que en una videoconferencia usamos
el estándar G.711 y H.263 para la compresión de audio y video respectivamente,
tenemos el siguiente ancho de banda:
14 En el Capítulo 5 se consideraron las características de un sistema de videoconferencia H.323
179
Audio (G.711) 64 kbps Video (H.263) 64 kbps 128 kbps Encabezado IP de aprox 25 % 32 kbps Total de ancho de banda requerido 160 kbps
Es importante aclarar que el ancho de banda dependerá de la calidad requerida
por la aplicación de videoconferencia y los estándares de compresión que se
utilicen en la videoconferencia.
180
Tabla 21. Resumen de aplicaciones del servicio de videoconferencia
APLICACIÓN DE LA
VIDEOCONFERENCIA
Tipo de Terminal
H.323
Tipo de conferencia
Interactividad (Simétrica ó Asimétrica)
Frecuencia (Continua ó
programada)
Protocolo (H.323 y/o
H.320)
Tipo de Datos
Ancho de banda
sugerido15
Teleasistencia S. Escritorio Punto a Punto Simétrica Continua H.323 Audio, video 128 kbps Telediagnóst ico S. Set Top Punto a Punto
Multipunto Simétrica Programada H.323 Audio, video 128 kbps
Investigación Médica S. Set Top S. Salón
Punto a Punto Multipunto
Simétrica Programada H.323-H.320
Audio, video, datos
712 kbps
Teleformación S. Set Top S. Salón
Punto a Punto Multipunto
Asimétrica Programada H.323 Audio, video 384 kbps
Educación Virtual S. Set Top S. Salón
Multipunto Simétrica Asimétrica
Programada H.323 H.320
Audio, video, datos
712 kbps
Telecharlas S. Set Top S. Salón
Punto a Punto Multipunto
Simétrica Programada H.323 H.320
Audio, video y datos
384 kbps
Presentación de Proyectos
S. Set Top S. Salón
Punto a Punto Multipunto
Simétrica Programada H.323 Audio, video y datos
384 kbps
Videochat S. Escritorio Punto a Punto Simétrico Continua H.323 Audio, video y datos
128 kbps
Reunión de Ejecutivos S. Set Top S. Salón
Punto a Punto Multipunto
Simétrico Programada H.323 H.320
Audio, video y datos
384 kbps
Presentación de Proyectos a Clientes
S. Escritorio S. Set Top
Punto a Punto Multipunto
Simétrico Programada H.323 H.320
Audio, video y datos
384 kbps
Call Center Multimedia S. Set Top Punto a Punto Simétrico Continua H.323 Audio, video Hoteles S. Set Top
S. Salón Punto a Punto Multipunto
Simétrico Programada H.323 H.320
Audio, video y datos
384 kbps
Bancos S. Set Top Punto a puntp Multipunto
Simétrico Continua H.323 Audio, video, datos
Atención al Consumidor
S. Escritorio Punto a Punto Simétrico Programada H.323 Audio, video y datos
128 kbps
Telekioskos S. Set Top Punto a Punto Simétrico Continua H.33 Audio, video 384 kbps
15 Este es un ancho de banda estimado y por lo tanto, si se desea una mejor calidad de la Videoconferencia puede elevarse este valor
181
6.2 SEGUNDA ETAPA. FASES DE DESARROLLO DEL SISTEMA DE
VIDEOCONFERENCIA H.323 EN LA RED MULTISERVICIOS DE
TELEBUCARAMANGA
Las siguientes fases perfilan los pasos a seguir en el desarrollo e implementación
del estándar H.323 en la Red Multiservicios. Debe reservarse tiempo para probar
el desempeño de la red al término de cada fase. Esto ayudará a identificar
problemas potenciales que puedan presentarse en un futuro.
6.2.1 Fase 1. Videoconferencia punto a punto sobre Internet o sobre la Red
Multiservicios.
La razón de ser de esta fase es promover el uso de la videoconferencia entre los
distintos usuarios ADSL, educándolos en el uso de la videoconferencia para fines
muy concretos y sencillos, abriendo sus mentes a la utilización de la
videoconferencia en distintas situaciones y necesidades.
6.2.1.1 Topología del Sistema. En esta primera fase se considerará la realización
de videoconferencias punto a punto utilizando los servicios Fast Internet o
Interlan16 de los abonados de la Red Multiservicios.
Para realizar este tipo de videoconferencia sobre el estándar H.323 no se
requiere ningún equipo adicional en la red Multiservicios, pero se precisa que el
firewall se configure para que acepte tráfico H.323 proveniente de Internet. Se
16 Fast Internet e Interlan son los servicios ofrecidos actualmente a los abonados ADSL permitiéndoles anchos de banda de 128 – 256 – 512 y hasta 812 kbps
182
requerirá que cada usuario cuente con un equipo terminal de videoconferencia
H.323, ya sea un sistema de escritorio o un sistema más sofisticado; estos
equipos H.323 comprimen y empaquetan la información de acuerdo al estándar
H.323 de modo que distintos equipos (de distintos fabricantes) puedan
interoperar. Una vez se cuente con el equipo de videoconferencia y el software
respectivo (propio de cada fabricante), un abonado se conecta a otro abonado a
través de su dirección IP. Cuando un abonado de la Red Multiservicios va a
establecer una Videoconferencia con otro abonado de la Red Multiservicios no
necesita hacer salida a Internet, por cuanto el enrutador reconoce sus direcciones
IP como locales y él mismo las encamina dentro de la Red, como se muestra en
la Figura 57. Cuando un abonado de la red multiservicios desea establecer una
videoconferencia con otro abonado que se encuentre en Internet, y/o lo contrario,
el enrutador de la Red Multiservicios se encargará de realizar el envío de esta
conexión a través de Internet.
Cabe resaltar que si la videoconferencia se va a realizar a nivel local, es decir sin
salir de la Red Multiservicios, la calidad de la videoconferencia será muy buena
alcanzándose un ancho de banda desde 64 Kbps simétric os, pudiendo elevarse
este ancho de banda hasta 812 Kbps simétricos. Si la videoconferencia se va a
realizar utilizando los recursos de Internet, este ancho de banda se reducirá
porque el enlace a Internet es compartido por varios usuarios, provocando que la
calidad de la videoconferencia sobre Internet sea menor.
183
Figura 57. Esquema de Videoconferencia H.323 punto a punto sobre la Red
Multiservicios e Internet
A continuación se listan algunos equipos terminales de escritorio H.323.
Tabla 22. Terminales de Escritorio H.323
DISPOSITIVO DESCRIPCIÓN
MICROSOFT - Netmeeting Únicamente Software POLYCOM - Via Video Dispositivo USB PICTURETEL - 550 Tarjeta PCI para el PC
VCON- Vigo Standard Dispositivo USB VCON – Vigo Professional Dispositivo USB VCON – Cruiser 150 Dispositivo USB
VCON – Cruiser 384 Dispositivo USB VCON – Cruiser Executive Dispositivo USB VCON - Escort Tarjeta PCI para el PC
184
Algunos equipos terminales Grupales H.323 son:
Tabla 23. Terminales Grupales H.323
DISPOSITIVO DESCRIPCIÓN POLYCOM ViewStation 128 Incluye codec, cámara, mic y control
POLYCOM ViewStation FX Incluye codec, cámara, mic y control PICTURETEL 600 Incluye codec, cámara, mic, teclado, control PICTURETEL 900 Incluye codec, cámara, mic, teclado, control
TANDBERG 2500 Incluye codec, cámara, mic, control, estuche TANDBERG 6000 Incluye codec, cámara, mic, control, estuche VCON MC800 Incluye codec, cámara, mic, control, teclado
En el anexo A se describe los parámetros a considerar al momento de elegir un
terminal H.323, en el anexo B se examinan algunos terminales de escritorio y
grupales H.323 y en el anexo C se mencionan algunas empresas que distribuyen
estos equipos en Colombia.
6.2.1.2 Procedimiento para desarrollar la fase:
w Inicialmente debe configurarse el firewall de la Red Multiservicios, para que
acepte tráfico H.323 proveniente de Internet.
w A continuación se instalarán clientes terminales H.323 y se probaran
videoconferencias punto a punto, locales y sobre Internet, para asegurarse
que los clientes están configurados apropiadamente y pueden establecer
conexiones H.323. También debe haber seguridad de que los distintos
clientes tienen codecs de audio y video apropiados y se debe revisar que el
desempeño sea bueno.
185
6.2.2 Fase 2. Videoconferencia multipunto sobre la Red Multiservicios de
Telebucaramanga
6.2.2.1 Topología del Sistema. Como se ha estudiado anteriormente, un
elemento fundamental para enlazar tres o más puntos de videoconferencia H.323
es una unidad de control multipunto (MCU). Por tanto para realizar
videoconferencias multipunto se requiere una Unidad de Control Multipunto.
Además se requiere un Gatekeeper H.32317, que aunque no es un elemento
obligatorio en el estándar H.323, es indispensable cuando se quiere controlar y
manejar los recursos de la videoconferencia. En un ambiente H.323, todos los
equipos de videoconferencia se registran automáticamente con el gatekeeper
local.
Además del MCU y el gatekeeper, se requiere que cada usuario posea un
terminal de videoconferencia H.323. Se sugiere que la Unidad de Control
Multipunto que se adquiera tenga una capacidad inicial de realizar 1518
videoconferencias multipunto simultáneas, cada una con anchos de banda que
pueden ir desde 128 Kbps hasta 812 Kbps, en el anexo A se indican aspectos
adicionales por considerar en la elección del MCU, gatekepeer y terminales, en el
Anexo B se comparan distintos equipos existentes en el mercado y en el Anexo C
se indican los distintos fabricantes de estos productos.
Analizando la topología de la Red Multiservicios, la Unidad de Control Multipunto
debe ubicarse en el lugar donde se encuentran actualmente todos los servidores
17 En el capítulo 5 ya se ha hablado de la función de estos elementos del estándar H.323. 18 Evidentemente, debe considerarse que este número pueda proyectarse de acuerdo al crecimiento de la red y de usuarios interesados en el servicio.
186
de la red (Figura 58). Todos estos servidores, al igual que un MCU, utilizan una
interface estándar de 10/100 Mbps Ethernet y están conectados al enrutador a
través de un Hub.
Por lo general los requerimientos de una Unidad de Control Multipunto vienen
asociados a cada fabricante: si el MCU es software puede correr sobre Windows,
Sun Solaris o Linux, si por el contrario, es hardware tendrá un software de gestión
asociado a cada fabricante.
Figura 58. Esquema de Videoconferencia multipunto en la Red
Multiservicios
Para establecer una videoconferencia multipunto, cada terminal establece una
conexión punto a punto con el MCU como se observa en la figura 58, cuando el
usuario va a iniciar la videoconferencia tiene que suministrar la dirección IP del
187
terminal H.323 con el que se desea comunicar, la dirección IP de la Unidad de
Control Multipunto y la dirección IP del gatekeeper con el que está registrado el
terminal.
Se describen a continuación algunos MCUs H.323 existentes en el mercado
Tabla 24. Unidades de Control Multipunto H.323
DISPOSITIVO DESCRIPCIÓN CUSEEME Conference Server Basado en Software
ACCORD MCG 50 Software y Hardware ACCORD MCG 100 Software y Hardware RADVISION ViaIP Software y Hardware
CISCO IP/VC 3540 Software y Hardware
En el Anexo A se hace una descripción de los parámetros a considerar en la
elección de estos equipos, en el Anexo B se hace una comparación de los
equipos anteriormente enumerados y en el Anexo C se hace una descripción de
las empresas fabricantes o proveedoras de estos servicios.
6.2.2.2 Procedimiento para desarrollar la fase.
w Se instalará el MCU y el gatekeeper que controlarán las videoconferencias
multipunto entre los clientes H.323 de la Red Multiservicios. Aquí se asignará
el ancho de banda deseado para el tráfico de videoconferencia, ya que el
gatekeeper aceptará o rechazará las solicitudes de videoconferencia
basándose en el ancho de banda disponible.
w A continuación se realizará una pequeña videoconferencia multipunto en el
MCU. Se conectarán 3 clientes terminales al gatekeeper para controlar el
188
ancho de banda. En este punto será bueno utilizar dispositivos para
monitorear la red con el fin de determinar cuánto ancho de banda está siendo
utilizado.
w Se continuarán agregando uno a uno clientes terminales a la conferencia
multipunto. Se deberá chequear el desempeño de la red y el ancho de banda
consumido por cada nuevo punto terminal H.323.
6.2.3 Fase 3: Videoconferencia punto a punto o multipunto a través de un
enlace WAN.
Una vez se haya probado el sistema H.323 de la Red Multiservicios se puede
extender el sistema de videoconferencia, a nivel WAN, a pequeña escala. Para
este tipo de videoconferencias se aprovechará el gatekeeper y el MCU, que a
estas alturas ya debe haber sido integrado a la Red Multiservicios.
6.2.3.1 Topología General del Sistema. Para este tipo de videoconferencias se
aprovecharán los enlaces WAN IP que existen en la Red Multiservicios de
Telebucaramanga, por ejemplo con Telecom. La videoconferencia sobre IP será
similar a los casos anteriores; en caso de ser punto a punto, el terminal H.323
local se comunicará con el terminal H.323 remoto, a través de la dirección IP, si la
videoconferencia es multipunto, el terminal o los terminales que se encuentren
ubicados remotamente se conectarán, como si fuera una videoconferencia punto
a punto, a la Unidad Control Multipunto ubicada en la Red Multiservicios, y se
requiere conocer la dirección IP de los terminales, la dirección IP del MCU y la
dirección IP del gatekeeper. Como se muestra en la figura 59.
189
Figura 59. Esquema de Videoconferencia multipunto a nivel WAN
Los terminales y el software utilizados dependerán como en los casos anteriores
del uso que se le vaya a dar a la videoconferencia. Los parámetros de selección
de los equipos que intervienen en estas etapas se listan en el Anexo A, los
distintos equipos en el Anexo B y los fabricantes en el Anexo C.
6.2.3.2 Procedimiento para desarrollar la fase.
w Se instalarán clientes terminales remotos en el otro extremo de la Red.
Estos clientes establecerán una videoconferencia punto a punto con el MCU a
190
través del enlace WAN. Se debe revis ar el desempeño y el consumo de
ancho de banda de cada cliente nuevo.
6.2.4 Fase 4: Videoconferencia punto a punto o multipunto entre un terminal
H.323 y un terminal H.320.
En esta etapa se podrá conectar tráfico H.320 (ISDN) a la red de
videoconferencia H.323 (IP) a través del gateway H.323/H.320, como se observa
en la Figura 60.
6.2.4.1 Topología del Sistema. Según se ha visto, la recomendación H.323 para
la realización de este tipo de videoconferencia indica el uso de un gateway que
realice la traducción entre los protocolos H.320 (ISDN) y H.323 (IP) y un
gatekeeper para realizar la traslación de direcciones numéricas E.16419 a
direcciones de transporte.
Las conexiones necesarias para un gateway son: una conexión IP a la red de
comunicaciones H.323 que es típicamente una conexión 10/100 Mbps full dúplex,
la conexión a ISDN puede ser una línea PRI de 24 canales de 64 kbps. Existen
algunos gateways ISDN más pequeños que usan múltiples líneas ISDN en vez de
una línea PRI.
19 Estándar UIT-T “Plan de numeración internacional de las telecomunicaciones públicas”
191
Figura 60. Esquema de Videoconferencia punto a punto – multipunto entre
terminales H.320 y terminales H.323
Para realizar este tipo de videoconferencias se requiere un MCU en caso de ser
sesiones multipunto, un gatekeeper y el gateway. Para que un terminal H.323
pueda comunicarse con un terminal H.320 debe registrarse con el gatekeeper y
con el gateway, por lo tanto debe conocer la dirección IP del gateway y del
gatekeeper. En el capítulo anterior20 se hizo una descripción del establecimiento
de una llamada entre un abonado H.323 y un abonado H.320 a través de un
gateway y un gatekeeper.
20 Ver en el Capítulo 5 “Interacción de Terminales, Gatekeeper y Gateway”
192
Se han identificado diferentes gateways H.323 para videoconferencia en el
mercado:
Tabla 25. Gateways H.323
DISPOSITIVO DESCRIPCIÓN ACCORD MCG 50 Hardware y Software ACCORD MCG 100 Hardware y Software
FVC V-Gate 5000 Hardware y Software RADVISION ViaIP Hardware y Software CISCO IP/VC 3520-3525 Hardware y Software
En el Anexo A, Anexo B y Anexo C, se describen parámetros para la elección de
gateways, se comparan algunos modelos de dis tintos fabricantes y se indican los
proveedores de estos equipos en Colombia, respectivamente.
6.2.4.2 Procedimiento para desarrollar la fase.
w Instalar y configurar el gateway H.323/H.320 en la Red Multiservicios.
w Permitir la conexión de clientes H.320 a través del gateway a
videoconferencias multipunto H.323 controladas por el gatekeeper y el MCU.
6.3 TERCERA ETAPA. MODELO DE OFERTA DEL SERVICIO DE
VIDEOCONFERENCIA
Se sugiere que Telebucaramanga ejecute el siguiente procedimiento (Figura 61)
cuando un abonado se dirija a la Empresa a solicitar el servicio de
videoconferencia:
193
Figura 61. Esquema de oferta del servicio de Videoconferencia
6.3.1 Recopilación de los requerimientos del Usuario ó Cliente de
Videoconferencia
El primer paso que se debe dar en el diseño de una solución de videoconferencia
es identificar las necesidades y requerimientos del usuario. Por tanto, el usuario
debe definir:
IN ICIO
Recopi lación de las necesidades del cl iente
Videoconferencia punto a punto
H.323
Videoconferencia Mult ipunto
H.323
Videoconferencia Punto a punto
Mul t ipunto H.320
Selección de Equipos
Gestión Administrat iva y comercia l
Ejecución de la Videoconferencia
Presentación de la Propuesta
1
1
FIN
Rechazo
Aceptación
Requerimientos técnicos del
s i s tema
194
− ¿La videoconferencia será punto a punto, o multipunto?
− ¿Dónde estarán ubicados los distintos puntos que intervendrán en la
videoconferencia?
− El tipo de datos que va a transmitir (videos, datos, audio, imágenes, etc)
− Para qué aplicación particular va a utilizar la videoconferencia.
− El horario en el que se efectuará la videoconferencia y el tiempo de duración
de la misma.
6.3.2 Requerimientos técnicos del servicio.
Una vez identificados los requerimientos del cliente, el siguiente paso, que se
sugiere deba seguir Telebucaramanga, es identificar las exigencias que las
peticiones del usuario imponen a la Empresa. Por ejemplo, la empresa debe
considerar:
− Si los puntos donde se va a realizar la videoconferencia, se encuentran dentro
del cubrimiento de ADSL. Si no es así y en caso de contar con el gateway
H.323/H.320 debe contemplarse la posibilidad de interactuar con terminales
H.323 (dentro del cubrimiento de ADSL) y terminales H.320 sobre ISDN.
− ¿Qué ancho de banda se le suministrará al usuario? este valor lo determina
los requerimientos del cliente, está en función, por lo tanto, de la aplicación de
videoconferencia.
6.3.3 Selección de Equipos.
Basados en los datos anteriores, se podrá seleccionar el equipo terminal que
mejor se ajuste a las necesidades del cliente. También se determinará si se hará
necesaria la intervención del gatekeeper, Unidad de Control Multipunto o Gateway
H.323.
195
6.3.4 Gestión Administrativa y Comercial.
En esta etapa se realiza la evaluación financiera del proyecto a desarrollar y se
fija el precio del servicio de videoconferencia.
6.3.5 Presentación de la propuesta.
A continuación se presentará al cliente una información que precise los elementos
que intervienen en el servicio de videoconferencia y se le informará el valor de la
videoconferencia.
6.3.6 Ejecución del servicio de Videoconferencia.
Como en este punto, ya se conoce el día y la hora de la videoconferencia, se
debe realizar una prueba previa a la sesión de videoconferencia. Verificar la
iluminación del lugar donde se realizará la misma. Verificar que el terminal H.323
pueda establecer comunicación con el gatekeeper, MCU y/o gateway.
7. ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE SERVICIOS DE
TELEVIGILANCIA SOBRE LA RED MULTISERVICIOS DE
TELEBUCARAMANGA
Existen dos razones fundamentales que obligan a separar las estrategias de
implementación de los sistemas de videoconferencia y de televigilancia:
- A diferencia de la videoconferencia, la televigilancia debe ser mucho más
dinámica y adaptable a las necesidades del ambiente en el cual se requiere su
implementación. Las necesidades de un cliente de videoconferencia involucran
menos variables, él únicamente maneja las variables de video, datos y audio con
ciertos niveles de calidad, mientras que un sistema de televigilancia puede incluir,
además de video, audio y datos, otra información como señales de control
provenientes de sensores, actuadores, controladores de acceso y paneles de
alarmas, entre otros.
- Un sistema de televigilancia se diseñará con base en las capacidades de
los equipos disponibles. Estos equipos, a diferencia de los equipos de
videoconferencia, comprometen una gran variedad de características lo que
requiere un análisis más detallado su selección.
Las características, de adaptabilidad y dependencia de los equipos, serán
fundamentales en el diseño de sistemas de televigilancia:
197
Adaptabilidad: El diseño debe adaptarse a las necesidades del cliente y más aún,
cuando cada cliente requiera una solución propia, debido a características únicas
que posee su caso.
Dependencia de los equipos: Se debe conocer las características de los equipos y
accesorios adicionales, para saber qué necesidades se está en capacidad de
solucionar y así diseñar sistemas de televigilancia dirigidos hacia sectores
específicos del mercado. Esta dependencia de los equipos, sugiere un estudio
completo de los equipos disponibles en el mercado y de sus proveedores.
Se presenta a continuación la estrategia que Telebucaramanga como empresa
proveedora de servicios debe seguir, para llegar a desarrollar sistemas de
televigilancia que le permitan satisfacer las necesidades de seguridad y vigilancia
de sus clientes. Ver Figura 62.
Figura 62. Diagrama de la estrategia de implementación de Televigilancia
Analizar los equipos que se ofrecen en el
mercado
Identificar Posibles escenarios
Pruebas Pi lotos
Reglamentación de la prestación del servicio
Estandarizar el diseño de sistemas de televigilancia
INICIO
FIN
198
ETAPA 1. Posibles escenarios de aplicación.
Objetivos:
- Identificar los posibles escenarios de aplicación de los sistemas de
Televigilancia.
- Conocer los clientes potenciales del servicio de vigilancia remota.
- Adquirir criterios para seleccionar equipos con grandes prestaciones y a
prueba de futuro.
Esta etapa le permitirá a la empresa tener una visión creativa para diseñar
servicios en escenarios donde tradicionalmente no ha tenido presencia y que en
un futuro serán importantes ambientes para desarrollar nuevas aplicaciones.
ETAPA 2. Selección de los equipos de Televigilancia
Objetivos:
- Conocer los equipos, sus proveedores y su disponibilidad en el mercado.
- Analizar las características de cada equipo, sus capacidades y su integración
con otros dispositivos.
- Seleccionar los equipos y accesorios adecuados para prestar los servicios de
televigilancia.
- Estudiar casos reales de soluciones implementadas a nivel mundial.
199
ETAPA 3. Pruebas Pilotos
Objetivos:
- Desarrollar un programa de pruebas con los equipos seleccionados, en el cual
se adicionen progresivamente variables cada vez más complejas de controlar.
- Ganar experiencia en la instalación, mantenim iento y administración de un
sistema de Televigilancia.
- Definir claramente las fortalezas y debilidades de los equipos, junto con otros
accesorios, frente a una red de comunicación.
El programa pruebas dependerá en gran medida de los equipos y dispositivos
seleccionados para desarrollar el servicio de televigilancia, debido a que cada
equipo tiene características y capacidades diferentes.
ETAPA 4. Definición del Servicio de Televigilancia
Objetivos:
- Definir las características administrativas y económic as del servicio de
televigilancia.
- Reglamentación de alianzas, sociedades o cualquier tipo de convenio con
empresas de seguridad que estén dispuestas a manejar los sistemas de
vigilancia implementados por Telebucaramanga.
200
Telebucaramanga puede prestar un servicio profesional de seguridad, basado en
novedosos métodos de vigilancia remota y altos niveles de seguridad. Sin lugar a
duda, la tecnología para las soluciones de televigilancia ya está disponible. Sin
embargo, debido a la inexperiencia en el campo de la vigilancia y la seguridad de
instalaciones, Telebucaramanga debe considerar la posibilidad de una alianza
estratégica con una empresa líder en vigilancia, lo cual le daría una mayor
credibilidad a sus soluciones de Televigilancia.
En esta etapa tam bién se propone la creación de un grupo de trabajo al interior
de Telebucaramanga, que se encargue del diseño de soluciones, soporte y ventas
de los sistemas se televigilancia. También serían los encargados de definir todos
los parámetros que involucran la creación de un nuevo servicio. En el Anexo D
se expone el servicio de Televigilancia prestado por TELSUR (Empresa operadora
Telefónica de Chile).
ETAPA 5. Estandarización del diseño de un servicio de Televigilancia.
Objetivos:
- Definir los pasos que se deben seguir en el diseño de una solución de
Televigilancia para un cliente.
- Estandarizar el diseño de soluciones de vigilancia remota para cualquier
cliente.
201
Al iniciar esta etapa, Telebucaramanga ya contará con todas las herramientas
para ofrecer solución a las necesidades de sus clientes en el área de
Televigilancia. En esta última etapa se definirá el proceso de diseño de un
servicio de televigilancia y se fijarán ciertos estándares de cumplimiento. A
continuación se presentan las bases para el desarrollo de la estrategia expuesta
anteriormente.
7.1 ESCENARIOS DE APLICACIÓN DE LA TELEVIGILANCIA
Se ha dividido los escenarios de aplicación en tres grandes grupos: Transporte,
Seguridad y Control de procesos industriales. Sin embargo, no es posible
describir detalladamente todas las variables que se pueden tener en cada caso
debido a que generalmente se diseña un sistema con características especiales
para cada cliente. En general, podemos decir que, desde un sitio centralizado se
controlan elementos como altavoces, alarmas, sensores, cámaras, luces,
pantallas, pero aplicados en diversos escenarios en los cuales cumplen diferentes
funciones.
7.1.1 En el transporte
7.1.1.1 Autopistas Inteligentes: Las Autopistas inteligentes han tomado un nuevo
impulso debido al avance tecnológico de las redes de comunicaciones y al uso de
nuevos dispositivos en los automóviles. A nivel mundial ya se están
implementando superautopistas en las cuales es muy común encontrar cámaras,
sensores incrustados en el pavimento, avisos electrónicos (que informan del
202
clima, estado del tráfico, rutas alternas, etc.) y teléfonos enlazados directamente
a los centros de control y vigilancia.
7.1.1.2 Peajes de carreteras : Por medio de un sistema de televigilancia, se
puede automatizar los peajes y puestos de control en las vías, sin necesidad de
empleados en dichos sitios.
Características:
- Cobro del peaje: la realiza un lector de tarjetas inteligentes, el cual
descuenta el valor del peaje de la tarjeta prepagada. Este dispositivo
tienen comunicación directa con el centro de operaciones del tráfico y
puede activar dos alarmas, una que indica que la tarjeta fue leída
correctamente y otra que informa que no fue posible el cobro del peaje.
- Habilitación del Paso: La alarma de cobro efectivo del peaje, emitida por el
lector de tarjetas, se utilizará para habilitar automáticamente el paso del
vehículo.
- Cámaras: Servirán para vigilar las instalaciones.
7.1.1.3 Aeropuertos y servicios de transporte urbano masivo. En aeropuertos y
en los servicios de transporte masivo (buses urbanos, metros, trenes
subterráneos) es posible manejar dispositivos como:
- VMS (pantallas de mensajes variables) y monitores: En los cuales se
publica información correspondiente a rutas, hora de llegada, hora de
salida, estado del clima, etc.
203
- Cámaras de seguridad: Por medio de las cuales se monitorea las
instalaciones y se brinda seguridad a todos los pasajeros.
- Altavoces.
- Dispensadores automáticos de pasajes.
- Controles de acceso a las instalaciones y al sitio de abordaje.
- Control de equipos de seguridad tal como detectores de metal y rayos X.
- Puestos virtuales de información.
- Paneles de alarmas que controlan accesorios como detectores de humo y
que tienen conexión directa a los organismos de seguridad.
7.1.2 Control de Seguridad y Acceso
En la seguridad de instalaciones podemos encontrar numerosos escenarios en los
cuales se requiere utilizar cámaras de seguridad, controles de acceso de
automóviles, altavoces, avisos luminosos, botones de pánico, detectores de
movimiento, luces, lectores de tarjetas, discriminadores de ruido y sensores
magnéticos.
- Seguridad y control de acceso a: aeropuertos, fábricas, bases militares,
centros comerciales, casinos, prisiones, museos, edificios del gobierno y
cualquier sitio público o privado.
- Vigilancia de estacionamientos: integra sistemas de reconocimiento de
placas, manejo automático de accesos, dispensadores de tarjetas,
indicadores luminosos, cámaras de seguridad y alarmas.
204
- Seguridad de sucursales remotas y verificación de alarmas de bancos,
instituciones financieras, escuelas, almacenes, cadenas de supermercados
y tiendas comerciales.
- Instalaciones militares y misiones críticas.
7.1.3 Control de procesos e Industrias
Esta área comprende escenarios en donde se requieren s istemas de televigilancia
muy robustos y con sensores especializados que midan variables como
temperatura, humedad, presión y caudal. Estos escenarios también se
caracterizan por que necesitan un mayor número de cámaras y de equipos en
general, lo cual conlleva a una mayor demanda de ancho de banda.
Podemos enumerar los siguientes escenarios en donde se controlan procesos
mediante sensores y con parámetros que varían de acuerdo a la aplicación.
− Plantas de Tratamiento de agua.
− Plantas petroquímicas.
− Plantas de Energía.
− Plantas industriales: exigen controlar, además de proporcionar seguridad;
procesos industriales, máquinas, factores ambientales (temperatura, gases,
etc.) y bandas transportadoras.
− Control ambiental: requiere dispositivos de monitoreo espec ializados para el
manejo de variables ambientales como el ruido, la contaminación del aire y del
agua, el clima, la humedad, etc.
205
− Control de empresas de servicios públicos: empresas que necesitan un control
en sus plantas o en sus departamentos de atenc ión al cliente.
7.2 PROVEEDORES DE EQUIPOS PARA TELEVIGILANCIA
7.2.1 MAVIX Ltda
Tabla 26. Información General de MAVIX
Oficina Principal Yoqneam Hi-Tech Park
P.O. Box 217, Yoqneam Illit 20692 Israel
Sitio Web http://www.mavix.com Teléfono +972-4-9892492
e-mail info@mavix.com Distribuidor más cercano Genesis Data, Carrera 36 No. 54 -42,
Bucaramanga, Colombia. sales@genesisdat.com www.genesisdat.com
7.2.1.1 Productos MAVIX
MEDIA RACER 1000 Gateway Multimedia
La familia MediaRacer es el bloque funcional más avanzado de la Implementación de Sistemas de Vigilancia capaz de ver, escuchar y sensar situaciones y eventos en el área de interés y reaccionar de acuerdo a cada situación 4 puertos de video 1 Canal de audio bidireccional 2 puertos seriales RS -232, RS-485 4 entradas digitales y 4 salidas digitales Memoria de pre/post alarmas Compresión de video Wavelet, logrando 25/30 cuadros/seg.
Para pequeñas aplicaciones, el MediaRacer 1000 permite una configuración automática del enlace (calidad, tasa cuadros/seg, resolución, brillo, contraste, etc) por medio de la aplicación de Windows MediaRacer Link Manager. Para aplicaciones más complejas se utiliza la aplicación MAVIEW
206
MEDIA RACER 1001 Gateway Multi media
Pertenece a la nueva familia de Gateways Multimedia de MAVIX. 1 puerto de video 2 puertos seriales RS -232, RS-485 2 entradas digitales y 2 salidas digitales Memoria pre/post alarmas Compresión de Video Wavelet, logrando 25/30 cuadros/seg
Para pequeñas aplicaciones, el MediaRacer 1000 permite una configuración automática del enlace (calidad, tasa cuadros/seg, resolución, brillo, contraste, etc) por medio de la aplicación de Windows MediaRacer Link Manager. Para aplicaciones más complejas se utiliza la aplicación MAVIEW
MX2100M-MPEG Surveillance Multimedia Gateway (SMMG)
El Gateway Multimedia de Vigilancia MAVIX permite la comunicación entre dispositivos remotos y una red de comunicación estándar de alta velocidad. Video - 8 puertos de entrada alternos ó 1 puerto de salida
PAL, NTSC. Opcional: 7 entradas de video adicionales. Compresión MPEG-1 para video y G.711, G.729 para audio 2 Puertos RS-232. Opcional: Puertos RS485, RS422 4 entradas digitales, 4 salidas digitales Conexión a distintas redes: Ethernet, Switched, Fast
Ethernet, FDDI, SDH/SONET, ATM y líneas V.35 y E1/T1. Control del ancho de banda en rangos de 256 Kbps a
3Mbps. Para una calidad de total movimiento se requiere 1.5 Mbps.
Capacidad de video multicast y audio broadcast El soft ware de gestión MAVIEW, es compatible con
Windows 95 y Windows NT.
Opcional: Soporta una ó más tarjetas de Visión de Tráfico
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MX2100L-H263 Surveillance Multimedia Gateway (SMMG)
El Gateway Multimedia de Vigilancia MAVIX permite la comunicación entre dispositivos remotos y una red de comunicación estándar de alta velocidad. Funciona como un concentrador de varios dispositivos remotos. El SMMG se ubica en el sitio donde se encuentran los dispositivos remotos. El SMMG gestiona y controla los dispositivos de audio, video y datos. Video – 8 puertos de entrada alternos ó 1 puerto de salida
PAL, NTSC. Opcional: 8 entradas de video adicionales Compresión H.263 para video y G.711, G.729 para audio Conexión a distintas redes: Ethernet, Switched and Fast
Ethernet, FDDI, SDH/SONET, ATM y líneas V.35 y E1/T1. Control del ancho de banda en rangos hasta 1 Mbps. Se
alcanza una calidad buena de imagen a 384 kbps. 2 Puertos RS-232 4 entradas digitales, 4 salidas digitales Capacidad de video multicast y audio broadcast Arquitectura abierta que permite actualizaciones y
expansiones El software de gestión MAVIEW, es compatible con Windows
95 y Windows NT. Opcional: Soporta una ó más tarjetas de Visión de Tráfico.
MAVIEW Integrated Surveilla nce Management
MAVIEW es el software de Control y Gestión para Sistemas Integrados de MAVIX. Opera bajo Microsoft Windows Aplicación de Windows con GUI (Graphical User Interface) Control de sensores remotos, alarmas, cámaras,
dispositivos de audio y datos conectados al Surveillance Multimedia Gateway de MAVIX
Reporte de Información y registro de actividades Mapa del Sitio, con íconos, e imagen visible en la pantalla
de la estación de trabajo (Work Station) Mantiene la conectividad con todos los gateways MAVIX
utilizando el protocolo TCP/IP
MAVIEW API Application Program Interface
El API de MAVIEW le permite a su programa de aplicación comunicarse y tener una interfaz con el sistema MAVIX. Puede desarrollar su propia GUI de Windows para un equipo de monitores
específico. El API de MAVIEW es una librería de rutinas en el lenguaje ANSI C.
Cualquier sistema operativo o software puede integrarse para trabajar con MAVIX.
208
MAVIEW PLAYER Pantalla de Video de Escritorio para el Software de MAVIEW
El Maview Player refuerza y mejora las capacidades del operador, mediante una representación visual y gráfica del sitio remoto en tiempo real. Maview Player es un paquete de software y hardware que puede añadirse al software de Gestión MAVIEW en la sala de cont rol. Codificación con MPEG-1 Los incidentes se presentan en tiempo real al operador para su evaluación.
Los requerimientos son: Pentium II, monitor de 17’, Windows 95/98/NT, 1 slot PCI libre, Un puerto AGP disponible, Adaptador de Red Ethernet, 40 MB de Disco Duro libres, 64 MB RAM.
MAVISION Traffic Vision Sensor
Mavision agrega inteligencia a las cámaras de vigilancia existentes a lo largo de las vías de tránsito vehicular. Con MAVISION, la cámara actúa como un sensor. Recoge datos de tráfico, detect a incidentes y embotellamientos. Si un incidente se detecta, se genera una alarma y se transmite inmediatamente al operador. Los productos MAVISION están incluidos en el Gateway Multimedia de Vigilancia de MAVIX, y le permiten a la central de control la característica de sensar inteligentemente.
7.2.1.2 Características adicionales de los Gateways Multimedia de Vigilancia
(SMMG)
- Expansión de sus capacidades: tarjetas matriz de video para soportar más
canales de video, canales adicionales de audio bidireccional, tarjetas de
entradas y salidas digitales, tarjetas de expansión de puertos seriales y
tarjetas sensoras de tráfico.
- Gran integración con otros dispositivos como micrófonos, parlantes, PLCs,
sensores, lectores de tarjetas, por medio de puertos seriales RS 232 y RS
485. Entradas y salidas digitales TTL.
- La velocidad de los puertos seriales es de 9.6 Kbits/seg.
209
- Mecanismo Watchdog que supervisa que el sistema esté trabajando
correctamente, si ocurre alguna falla, el sistema se reinicia a los 45 segundos
y retorna a operación normal.
- Las soluciones MAVIX trabajan con entradas de video PAL o NTSC. El
MX2001M provee video con resolución SIF (320x280). El MX2100L
proporciona una resolución FCIF (352x288) o QCIF (176x144).
7.2.1.3 Casos de Estudio. Las siguientes implementaciones servirán para
complementar los escenarios en los cuales un sistema de televigilancia puede ser
útil y cuales podrían ser sus características. No es objetivo de esta sección
sugerir la utilización de un equipo o tecnología específica, pero si, el comparar
algunos equipos de acuerdo a los servicios que presten en un ambiente
determinado.
- Monitoreo Remoto de una instalación Industrial (BEZEQ)
Tabla 27. Implementación MAVIX en una zona industrial
MARCA DE EQUIPOS MAVIX LOCALIZACIÓN Tel Aviv y Haifa, Israel APLICACIÓN Monitoreo Remoto INFRAESTRUCTURA ATM DISTANCIA 100 Km SITIOS REMOTOS 2 SISTEMA OPERATIVO Windows 95+ MAVIEW (software especializado de Mavix)
El sistema une a dos instalaciones en las cuales se instaló un gateway multimedia
que se encarga de recibir las señales de dos cámaras, un canal de audio
bidireccional, un sistema de alarmas y una VMS (pantalla de mensajes variables,
210
por su sigla en inglés). El gateway se conecta a un backbone ATM por medio de
un conmutador ATM, instalado en cada sitio remoto.
En el Centro de control se instala un gateway multimedia que permite manejar el
video y el audio en tiempo real. Además debe tenerse un terminal con el software
de Gestión MAVIEW, el cual hace posible el control de los dispositivos remotos.
Figura 63. Implementación MAVIX en BEZEQ
- Aeropuerto de Barcelona
Tabla 28. Implementación MAVIX en el aeropuerto de Barcelona
FABRICANTE MAVIX LOCALIZACIÓN Barcelona, España APLICACIÓN Monitoreo y control del terminal de pasajeros, parqueadero y
plataformas INFRAESTRUCTURA ATM DISTANCIA 4 Km SITIOS REMOTOS 4 SIST. OPERATIVO Windows+MAVIEW (software especializado de Mavix)
211
Figura 64. Implementación MAVIX en aeropuerto de Barcelona
- Aeropuerto Internacional de Caracas
Tabla 29. Implementación MAVIX en el aeropuerto de Caracas
FABRICANTE MAVIX LOCALIZACIÓN Caracas, Venezuela APLICACIÓN Monitoreo y control del aeropuerto INFRAESTRUCTURA Gigabit Ethernet DISTANCIA - SITIOS REMOTOS 4 SIST. OPERATIVO Windows 95+ MAVIEW (software Mavix)
El sistema conecta, por medio de una red de comunicaciones digitales, todos los
dispositivos: 500 cámaras, 400 sensores para el control de acceso, 1000 alarmas
y altavoces, se conectan a gateways multimedia los cuales son controlados
mediante el software de gestión de MAVIX desde un centro de monitoreo. Los
dispositivos se encuentran en 4 edificios, desde los cuales hay gateways que
212
digitalizan, comprimen y transmiten las señales (audio, video y otras) hasta el
centro de control, por medio de una red Gigabit Ethernet.
- Anillo vial de Bruselas
Tabla 30. Implementación MAVIX de un anillo vial de Bruselas
FABRICANTE MAVIX LOCALIZACIÓN Bruselas, Bélgica APLICACIÓN Autopista Inteligente INFRAESTRUCTURA FDDI DISTANCIA 100Km SITIOS REMOTOS 4 SISTEMA OPERATIVO Windows 95+ MAVIEW (software especializado de Mavix)
Este proyecto permite que las autoridades puedan vigilar, por medio de cámaras
con capacidad de control PTZ, el anillo vial, el cual tiene una longitud aproximada
de 100Km.
Infraestructura de comunicación: red FDDI con 4 conmutadores Ethernet, que
provee 100 Mbits/seg a lo largo de 100Km.
Equipos en los sitios remotos: cada sitio tiene un determinado número de
cámaras, las cuales se conectan al gateway multimedia por medio de una matriz
de video y una interface RS232. También se cuenta con un servidor terminal que
es adicionado al conmutador Ethernet-FDDI.
Centro de operación de Tráfico: el operador que permanece en el centro de
control puede elegir la cámara y visualizarla, además de hacer un control PTZ,
Pan (rotación horizontal), Tilt (rotación vertical), Zoom (enfoque) sobre cada una
213
de ellas. Para esto necesita de un terminal con el software MAVIEW, el cual le
presenta gráficamente las cámaras y sus controles .
Figura 65. Implementación MAVIX - Anillo vial de Bruselas
7.2.1.4 Conclusiones. Los equipos Mavix han sido utilizados en aplicaciones
mundialmente reconocidas, cumpliendo con grandes requerimientos de
flexibilidad, confiabilidad y seguridad. En Colombia se tienen algunas
implementaciones como las realizadas en el Metro de Medellín y en el complejo
Petrolero de Barrancabermeja.
Los equipos MAVIX ofrecen características muy importantes como:
- Una gran capacidad de transmisión de video y audio.
214
- Control de otros dispositivos gracias a su variedad de puertos seriales y
E/S digitales.
- Posibilidad de aumentar sus capacidades agregando tarjetas externas.
- Alta flexibilidad: permite diseñar sistemas de televigilancia que manejen
diferentes variables con dis positivos externos como sensores, detectores,
actuadores.
Las soluciones implementadas con equipos MAVIX ofrecen grandes ventajas e
innumerables capacidades de control y programación.
7.2.2 TELDAT
Tabla 31. Información General de TELDAT
Oficina Princi pal TELDAT MADRID Parque Tecnológico de Madrid 28760-Tres Cantos, MADRID (España)
Sitio Web http://www.teldat.com Teléfono +34 91 807 65 65
e-mail international@teldat.es Distribuidor más cercano Getronics, Colombia
El sistema de televigilancia de TELDAT, llamado VisorNET, introduce sistemas de
seguridad totalmente computarizados, mediante un paquete bidireccional
multimedia. VisorNET permite realizar, a través de cualquier tipo de red de
comunicaciones, operaciones de supervisión y gestión remota de instalaciones y
empresas.
7.2.2.1 Descripción del sistema VisorNet
215
Características:
- Supervisión en tiempo real que reduce el número de falsas alarmas y
agiliza el tiempo de respuesta ante cualquier tipo de incidencia en la
instalación vigilada.
- Flexibilidad y eficiencia en las comunicaciones, adaptándose a las
necesidades e infraestructura del cliente: RTC, RDSI, Frame Relay, ADSL,
Cable, ATM, etc.
- Fácilmente integrable con los sistemas de seguridad tradicionales:
centrales de alarmas, control de accesos, cámaras móviles y matrices de
vídeo.
- Solución completa (equipos VisorNET + Centro de Control profesional).
- Centro de Control multioperador para distribuir la prestación de servicio
entre sus operadores.
- Sistema de gestión y administración centralizado que permite una eficaz
instalación y mantenimiento de todos sus equipos VisorNET.
− Equipo Teldat V4
Se conecta a las cámaras instaladas, ofreciendo imágenes tanto en directo como
almacenadas. Dichas imágenes son transmitidas a través de IP o de cualquier
otro tipo de red de comunicaciones LAN o WAN (PSTN, ISDN, Frame Relay,
ADSL, etc.). Es flexible por cuanto cada cliente decide el número de cámaras, el
Figura 66. Equipo Teldat V.4
216
tipo de línea de comunicación, etc. No es dependiente del PC: Teldat V4 posee
su propio Sistema Operativo.
− Visor Surveillance
Es una aplicación que permite controlar imágenes de vídeo, audio y llamadas de
alarma desde cualquiera de los equipos Teldat V4 instalados. También permite
vigilancia en directo, así como el control y análisis de las llamadas de alarma.
Completo y eficaz: El administrador puede configurar, monitorear y gestionar la
aplicación, así como los equipos V4. Los operadores pueden emprender un
amplio abanico de acciones, tales como rondas, activación de dispositivos
periféricos, grabaciones, etc.
Figura 67. Visor Surveillance
217
Sencillez: En la instalación y en la operación de funciones. Los operadores
utilizan pantallas de fácil manejo que optimizan el tiempo de proceso de
vigilancia.
Flexibilidad : El manejo de APIs abiertas permite introducir dispositivos periféricos
o incluso rediseñar la aplicación.
− Centro de Servicios de Video
Permite a los jefes de mantenimiento y seguridad acceder a las cámaras
conectadas a sus equipos Teldat V4s desde cualquier lugar del mundo, a través
de Internet.
Figura 68. Acceso por un navegador Web
218
7.2.2.2 Especificaciones Técnicas del sistema VisorNet VIDEO Norma PAL o NTSC 4 cámaras con entradas directas Tasa máxima de 25 cps GRABACIÓN/COMPESIÓN/ALARMAS Compresión MJPEG/H263 Duración de alarma hasta 10 seg. Modo por evento de seguridad Recepción hasta de 2 localizaciones diferentes Grabación opcional HDD externo DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Entradas/salidas hasta 96 Buses RS 232/RS 485 Audio 1 entrada/ 1 salida (G723.1-G729)
GESTIÓN & MANTENIMIENTO Configuración inicial, dispositivos , grabaciones, etc. • Local: desde la propia ubicación a vigilar • Central remota: desde el sitio de control • Remota Internet: desde Internet Detección de anomalías a través del agente SNMP: • Sabotaje de cámaras • Caída de líneas • Otras irregularidades Seguridad: Acceso mediante operador con tres niveles de privilegio. COMUNICACIONES LAN Ethernet/Fast Ethernet Interface WAN: V.24, V.35 Velocidad de 300bps a 2Mbps Otras redes: RDSI tarjeta interna hasta 128 Kbps ADSL, HFC/PSTN mediante módem externo. GENERAL Alimentación AC 110V-220 o DC 48V
CENTRO DE CONTROL CENTRO DE SERVICIOS DE VIDEO Servidor del centro de Control (<100 equipos remotos) Requisitos del PC: Pentium III a 700MHz, memoria 128Mbytes,disco duro de 10 GBytes. Requisitos del Sistema Operativo: Windows NT Server 6.0 Requisitos de la Base de datos: MS Access Servidor del Centro de control (>100 equipos de remotos) Requisitos del PC: Pentium III a 700 MHz-Dual, memoria 256 MBytes, disco duro 10-20 GBytes Requisitos del sistema Operativo: Windows NT Server 6.0 Requisitos de la base de datos: Oracle
Requisitos del PC: Pentium III o superior, velocidad > 400 MHz, 256 RAM, disco duro mínimo 4 Gbytes Requisitos del Sistema Operativo: Windows NT Server o Windows 2000 Server. Linux RedHat:
- 6.2 o superior para BD SQL Requisitos de la Base de Datos: SQL server 7.0 Oracle (cualquier versión para Windows & 8.1.6i para Linux)
219
Figura 69. Integración de VisorNet en la Red Multiservicios de
Telebucaramanga
7.2.2.3 Conclusiones. La solución ofrecida por Teldat tiene como característica
fundamental que es muy flexible a las necesidades del cliente, además, ofrece la
posibilidad a los usuarios residenciales de contar con un sistema de televigilancia
sin necesidad de instalar equipos con altos requerimientos y características muy
avanzadas.
Es posible el control de paneles de alarmas de por medio del equipo Teldat V.4:
esta característica es muy importante al momento de diseñar un sistema de
vigilancia que responda a las necesidades del cliente. Es posible aum entar la
capacidad del sistema, conectando en cascada varios equipos Teldat, por medio
un puerto RS232. Teldat tiene su propio sistema operativo, lo cual es muy
conveniente por razones de seguridad.
220
7.2.3 AXIS COMMUNICATIONS inc. & MILESTONE SYSTEMS
Tabla 32. Información General de Axis Communications - Milestone Systems
Oficina Principal 100 Apollo Drive, Chelmsford, MA 01824, Boston, United States of America
Sitio Web http://www.axis.com e -mail support -us@axis.com
Teléfono 800 444 2947 Distribuidor más cercano Sincron Ltda.
Calle 38 No 8-46 Of. 11-02 Edificio Brigadier Bogotá, Tel: 2459322 sincron@sincron.com.co www.sincron.com.co
Oficina Principal Banemarksvej 50, DK-2605 Brondby, Dinamarca
Sitio Web http://www.milestone.dk e -mail milestone@milestone.dk
Teléfono +45 88 300 300 Distribuidor más cercano Sincron Ltda.
Calle 38 No 8-46 Of. 11-02 Edificio Brigadier Bogotá , Tel: 2459322 sincron@sincron.com.co www.sincron.com.co
7.2.3.1 Productos AXIS
AXIS 2120
La cámara de red AXIS 2120, con servidor Web y detección de movimiento integrados, permite controlar eventos visualmente, tanto en el hogar como en la oficina. Sólo se necesita un computador, para monitorear en vivo y remotamente; no necesita ningún PC para transmitir sus imágenes por la WAN/LAN o por Internet. - Hasta 30 (NTSC) / 25 (PAL) cuadros/sec. - Sistema operativo basado en Linux - Poderoso detector de movimiento. - Procesador RISC de 100 MIPS. - Protección por password de usuario. - Ancho de Banda típico de 1.5 Mbps. - Imágenes JPEG y M-JPEG - 5 niveles de compresión posibles - lentes de enfoque y de iris variable.
- TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, ARP.
221
AXIS 2110
La cámara de red AXIS 2110 permite publicar videos promocionales a través de Internet, monitorear eventos en vivo, monitorear remotamente una oficina, y mucho más. Se conecta como unidad independiente directamente a una red o módem para generar imágenes que pueden ser visualizadas desde un navegador web estándar, desde cualquier lugar. - Cámara digital IP. - 15 cuadros/seg. - Ancho de banda máximo 1.5 Mbps - Resolución: M-JPEG y JPEG con 4 niveles de compresión Resolución Bajo Medio Bajo Medio Alto
640x480 250 20 13 8 320x240 70 8 5 3
- Conexión a redes Ethernet 10/100 Mbps - Puerto Serie RS-232. - Conectable a centrales de alarma. - Protocolos: TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, ARP. - Hardware: 8MB RAM, 2MB Flash room, ARTPEC-1 chip de compression, ETRAX 100,32 bit RISC, CPU de 100 MIPS.
- Conector (RJ-45 ) Ethernet 10/100Mbps - E/S digitales para sensores - Puert o serial RS232 - Alimentación externa a 12VDC
AXIS 2420
La cámara de red AXIS 2420, es la primera cámara de vigilancia que ofrece soluciones digitales a prueba de "futuro", como compatibilidad con los sistemas analógicos tradicionales CCTV. - Hasta 30 (NTSC) / 25 (PAL) cuadros/sec. - Sistema operativo basado en Linux - Poderoso detector de movimiento. - Procesador RISC de 100 MIPS. - Trabaja simultáneamente con cámaras de CCTV - Ancho de Banda típico de 1.5 Mbps.
- Video digital de 24 bits - Imágenes JPEG y M-JPEG - 5 niveles de compresión posibles - lentes de enfoque y de iris variable.
- TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, ARP.
1-RJ 45 Conector Ethernet 2- Conector BNC(Video analógico) 3- Conectores de E/S. 4- Puerto serial 5- Conector iris del lente 6- Alimentación ext. de 12 VDC
222
AXIS 2100
La cámara de red AXIS 2100 es una cámara digital plug and play con una conexión directa a la red. No requiere PC, la cámara opera independientemente y puede conectarse en cualquier lugar donde haya una conexión LAN o un módem disponible. Integra un servidor web de alto rendimiento, pudiéndose conectar la cámara directamente a Internet. Este es uno de los últimos modelos para Internet desarrollada por AXIS. - Cámara digital IP. - 10 cuadros/seg. - Ancho de banda máximo 1 Mbps (sirve para prevenir saturación en las redes) - Resolución: M-JPEG y JPEG con 5 niveles de compresión - Instalación en interiores. - Conexión a redes Ethernet 10/100 Mbps - Puerto Serie RS-232. - Conectable a centrales de alarma. - Protocolos: TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, ARP. - Hardware: 8MB RAM, 2MB Flash room, ARTPEC-1 chip de compresión, ETRAX 100,32 bit RISC, CPU de 100 MIPS.
AXIS 2191
El AXIS 2191, módulo de audio proporciona, junto con las cámaras de red AXIS, comunicación sonora local y remota sobre redes IP. Conéctelo con las cámaras AXIS (2100, 2110, 2120) Fácil de usar - Solo requiere el navegador Internet Explorer. Fácil de usar. La forma más sencilla y más conveniente de enviar y recibir sonido e imagen.
AXIS 2400-2401
SERVIDOR DE VIDEO - Transmisión de 30 cuadros/sec - Pueden ser usados por la mayoría de sistemas operativos (Win 9x y NT, Linux, UNIX, Mac) - Necesita el control Actives de cámara AXIS para Internet Explorer 4.X o Netscape Navigator 4.X - Compresión M-JPEG configurable por el usuario - AXIS 2400: Servidor para 4 cámaras, por medio de 4 Entradas (BNC) de video PAL o NTSC - AXIS 2401: Servidor para 1 cámara por medio de 1 Entrada (BNC) de video PAL o NTSC - Conexión a redes 10BaseT o 100base TX - Conjunto de protocolos TCP/IP - Hasta 8 MByte de memoria disponible para almacenamiento de imágenes pre/post alarma - Soporte de control PTZ para cámaras remotas
AXIS 2400
AXIS 2401
223
AXIS 240 El servidor de cámaras AXIS 240 es una vía fácil para obtener monitorización remota de imágenes sobre una red. Al contrario que la monitorización de video clásica -que requiere monitores dedicados y costosos cables coaxiales- el AXIS 240 permite conectar hasta cinco videocámaras directamente a cualquier red Ethernet, intranet o incluso Internet. Los usuarios específicamente autorizados pueden monitorizar desde cualquier lugar con un simple navegador web. - capacidad de transmisión 6 cuadros /sec. - Soporta los protocolos TCP/IP (ARP, TCP, IP ,HTTP , SMTP, ICMP, FTP, SNMP y DNS). Por medio de MODEM: PPP y Z-módem - Para la instalación se le asigna una dirección IP y se conecta por Ethernet - Configuración por medio de un navegador HTTP - Software actualizable - Programación de eventos - 4 entradas BNC de video PAL o NTSC - Soporte de unidades PTZ
AXIS 240
AXIS 240 posterior: 2 Puertos series 1 conector para módem serial 1 conexión par unidades PTZ 1 conector de Alimentación
AXIS 200+ La cámara web AXIS 200+ integra un servidor web. Incluye todo lo que necesita para capturar imágenes en directo y disponer de ellas en cualquier lugar a través de intranets, Internet o entornos de redes mixtas. - Cámara digital IP. - 2 imágenes/seg. - Resolución: JPEG seleccionable. - Conexión a redes Ethernet10/100 MB - Puerta Serie RS-232 para módem. - Temp. operativa: 5-40°C. - Instalación en exteriores - Protocolos: ARP, RARP, BOOTP, TCP/IP, HTTP, ICMP e FTP. - Hardware: CPU: 32-bit RISC FLASH PROM 1 Mbyte RAM:1792 kbyte. - 1 Conector E/S auxiliar que contiene: dos entradas de alarmas, 1 salida conmutada y 1 conector para lentes auto iris.
224
7.2.3.2 Casos de estudio con dispositivos AXIS. En este ejemplo se utilizan cinco
cámaras de video, de las cuales 4 son analógicas. En el centro del sistema se
tiene un servidor de cámaras AXIS 240, al cual es posible conectar una unidad
PTZ. Se puede acceder al servidor mediante dos métodos, por medio de una red
Ethernet (que puede ser también un módem ADSL o un Cablemódem) y por medio
de un módem telefónico. En los diferentes sitios remotos desde los cuales puede
ingresarse al servidor, para motivos de configuración o de monitoreo, solo
necesita contarse con un navegador web tradicional.
Figura 70. Interconexión de equipos AXIS
7.2.3.3 Sistema de televigilancia AXIS & MILESTONE. Las soluciones de
software Milestone Surveillance PRO / XXV son la única solución de
videovigilancia especialmente diseñada para las cámaras de AXIS
Communications. Este software convierte el conjunto de cámaras webs AXIS
200+/2100/2120, cámara-Servidor AXIS 240 y/o servidores de vídeo AXIS
225
2400/2401 en sofisticados sistemas de videovigilancia digital completamente
controlables desde un computador.
Existen dos modelos: Milestone XXV, que admite hasta 25 cámaras conectadas y
Milestone PRO, que admite hasta 5 cámaras. Ambos sistemas incluyen un
Servidor Web, permitiéndole acceder directamente a las imágenes almacenadas
en una base de datos.
Las soluciones Milestone Surveillance utilizan Ethernet para las conexiones con
cámaras, lo cual brinda la posibilidad de conectar el sistema a otras redes de
banda ancha como accesos ADSL.
- Características:
? Milestone es la solución profesional para el control y monitorización de toda la
gama de cámaras AXIS.
? Ofrece la oportunidad de administrar la grabac ión de las imágenes recibidas
por las cámaras de AXIS.
? Puede responder a eventos u órdenes previamente programadas con un
proceso de grabación de imágenes.
? Recupera las secuencias almacenadas de forma rápida gracias a la gran
facilidad de uso del programa.
? Permite seleccionar las imágenes según hora, día, segundos.
226
? Milestone Surveillance ofrece la posibilidad de operar hasta con 25 cámaras
simultáneamente, cada una con su control de activación y grabación
independiente.
? Implementa un sistema de detección de movimiento totalmente configurable,
pudiendo así, iniciar o detener las grabaciones en respuesta a la presencia de
cualquier tipo de movimiento.
? Permite enviar mensajes a móviles o correos electrónicos como medida de
control.
? Las soluciones de Milestone incluyen un servidor web, que permite acceder
remotamente a todas las secuencias almacenadas.
? Existe la posibilidad de exportar grabaciones digitales a ficheros AVI para
lograr así un formato estándar para las grabaciones.
? Milestone ofrece una versión demo del software, la cual se puede descargar
de su sitio Web, la cual se pone a consideración de los interesados en este
proyecto.
Tabla 33. Guía de selección de productos Milestone
GUIA DE SELECCIÓN Milestone XXV Milestone PRO
Número máx. Cámaras 25 5
Requerimientos básicos Pentium III/600 Pentium II 300
Calidad imagen AXIS 2100 640x480 24 bits 640x480 24 bits
Calidad AXIS 200+,2120,2400 352x288 24 bits 352x288 24 bits
Sistema operativo Windows 95/98/NT/2000 Windows 95/98/NT/2000
No. Máx. imágenes grabadas 600.000/día 600.000/día
Detección de movimiento Sí Sí
Alerta Sonora Sí Sí
Almacenamiento diario Sí No
Control PTZ Sí Sí
Control de cámara por sensores externos
Sí Sí
227
7.2.3.4 Ejemplo:
Figura 71. Solución AXIS & MILESTONE
La figura 71 muestra un sistema de televigilancia de dos sitios remotos a través
de equipos AXIS y gestionados por medio del software de Milestone. En esta
caso se utiliza un servidor AXIS 2400 en un sitio remoto y en el otro una cámara
IP AXIS 200+.
7.2.3.5 Conclusiones. Las soluciones ofrecidas por AXIS y Milestone son de gran
sencillez ya que no involucran equipos tan especializados y tantas capacidades
como los MAVIX. Esto hace que estas soluciones sean muy apropiadas en los
ambientes de pequeña y mediana empresa, en usuarios residenciales y en
general en aquellos escenarios donde no es necesario vigilar o supervisar
grandes áreas o sitios donde se requiere gran cantidad de alarmas y sensores.
228
Algunas cámaras como las fabricadas por Sony y Canon, tienen una unidad
llamada PTZ (Pan, Tilt, Zoom), la cual es accesible por los servidores AXIS si la
cámara tiene una salida RS485. Esta salida se conecta al servidor de video AXIS
y permite controlar la cámara desde el computador remoto.
La distancia máxima entre las cámaras y el servidor de video puede llegar a
distancias de kilómetros y aumentarla insertando amplificadores de señal de
video.
Una de las desventajas está en la transmisión de audio por la red de vigilancia.
Los equipos que se mencionaron anteriormente, no permiten la transmisión de
audio en ninguna dirección. AXIS tiene un servidor de audio, el cual tiene
características semejantes a las de los servidores de video, sin embargo, la
transmisión de audio no es una de las fortalezas de las soluciones de AXIS y
MILESTONE.
7.2.4 TECHNO TRADE
Tabla 34. Información General de TECHO TRADE
Oficina Principal Chaussée de Bruxelles, 732a
B - 1410 Waterloo, Bruselas, Bélgica
Sitio Web http://www.tbox.fr/es/ Teléfono +322.387.42.59
e -mail info@technotrade.be Distribuidor más cercano System & General Service, Jr. Murcia 252
Lima 30, Perú Tel: +51.1.346.4024 syssa@correo.dnet.com.pe
229
Empresa con más de 11 años de experiencia que ofrece los conceptos más
avanzados en materia de telegestión y telecontrol.
Trabajan con empresas que proveen o instalan equipos para cuya actividad se
centra en la gestión de un conjunto de instalaciones geográficamente dispersas,
como sucede con el gas, la electricidad, la gestión de inmuebles, las
telecomunicaciones y muchas otras.
7.2.4.1 Concepto empresarial
Figura 72. Concepto TBox
El producto de Techno Trade llamado Tbox, integra el protocolo TCP/IP e incluye
las siguientes funciones:
1. Tbox realiza notificaciones de alarmas y envía informes estadísticos por e-
mail.
230
2. Por medio de un navegador de Internet habitual, el usuario podrá ver o
controlar a distancia sus instalaciones alejadas, disponiendo de los datos de
estado en tiempo real. Un potente editor de páginas HTML forma parte de los
sistemas de parametraje de fácil manejo. Resulta muy sencillo supervisar su
conjunto de Tbox. La activación de las páginas HTML, se realiza a través de la
tecnología ActiveX de Microsoft. Es evidente que el envío de órdenes a distancia
o la visualización de informaciones y entradas / salidas de los procesos, no es
posible sino a través de la introducción de una contraseña a distintos niveles de
acceso.
3. Gestión FTP. Dada la compatibilidad de TBox con la WEB, puede generar
portales Internet, asegurando la actualización automática de páginas WEB que
procedan de puestos distantes.
7.2.4.2 Características de TBox
• 32 K de memoria Flash EPROM para los programas.
• 32 K de memoria Flash EPROM para las páginas HTML y copias de seguridad
de documentos.
• 64 K de memoria Flash EPROM para el s istema operativo.
Figura 73. Equipo TBox
231
• Gracias a un lenguaje de programación intuitivo y sencillo, (esquema de
contacto), podrá construir poderosas aplicaciones automatizadas. El software
de gestión llamado, TWinSOFT, está basado en una abundante biblioteca de
funciones predefinidas, (regulación PID, funciones matemáticas,
comparadores, detección de flancos, contadores, temporizadores etc.) y ofrece
todos los útiles (compresor, depurador, descompresor, simulador, entre otros)
necesarios para la realización rápida de sus aplicaciones.
• Tiene dos puertos RS232, dedicados ordinariamente al control local,
(impresora, teléfono, teclado). Permiten la conexión con los módems
externos, interfaces de fibra óptica u otros equipos específicos.
• Un puerto RS485 que permite una comunicación multipunto dentro de la red
local, que incluye otros TBox o sistemas compatibles.
• Sus diferentes puertos para módems aseguran la apertura hacia la telefonía y
todos sus servicios asociados.
• Bajo la simple definición de alarma, se puede recibir todo tipo de información a
partir de cualquier tipo de evento. TBox registra todos los sucesos que
provocan alarmas y permite consultar posteriormente en el propio centro de
control o fuera de él.
• Ancho de banda máximo requerido: 128 Kbps.
7.2.4.3 Accesorios. Los accesorios son todos aquellos dispositivos que se
conectan al Tbox y que sirven para determinadas operaciones.
− Controles de Acceso: Teclado numérico, lector de tarjeta, lectores de
proximidad, etc.
232
− Convertidores RS232/ RS485.
− Tarjetas de entradas/salidas: Techno Trade produce tarjetas de 16 entradas
digitales, tarjetas de 16 salidas digitales y tarjetas de 8 salidas relés.
Las tarjetas de entrada/salida son módulos que se pueden adicionar a la CPU del
Tbox para aumentar su capacidad. Estas tarjetas sirven de interface entre los
diferentes sensores (movimiento, humo, temperatura, etc.) y la unidad central del
TBox, en donde se encuentra la programación de los eventos.
7.2.4.4 Casos de Estudio. Se presenta a continuación un resumen de algunas
implementaciones del Tbox, las cuales proporcionarán una mejor visión de la
aplicación del sistema.
Compañía Intercomunal de Lieja para el Agua. CILE
CILE es una empresa que suministra agua a 23 municipios en Bélgica y que
cuenta con 270 estaciones Tbox, conectadas a una red centralizada.
Objetivos del sistema:
- Información en tiempo real del consumo y de la distribución del mismo.
- Gestión automática de alarmas durante las 24 horas de cada día con sistema
de mensajería
- Detección rápida de cualquier fuga de agua.
- Realización del mantenimiento de las plantas a distancia desde un PC portátil.
233
Optimización del uso de la electricidad en CASINO
CASINO es una cadena de supermercados de Francia y adoptó el sistema Tbox
para:
- Optimización del uso de la electricidad, (alumbrado, calefacción, procesos de
panadería, motores...) en función de las horas de apertura y cierre del
almacén, contando con desconexiones automáticas al sobrepasar el consumo
previsto, esperando un ahorro del 15 al 20%.
- Registro dinámico e histórico de las diferentes temperaturas de las cámaras
frigoríficas, que permiten un mejor control de los alimentos en condiciones que
aseguren su buena calidad.
Demostración en vivo
Una estación climática se conecta por medio de una salida RS232 con un
protocolo específico, a uno de los puertos de comunicación de la CPU del TBOX.
El TBOX se conecta directamente a la red LAN de la compañía, por medio de un
hub, y luego directamente a un ISP a través de un módem ADSL.
Esta implementación muestra sus resultados en vivo en la dirección web:
http://weather.tbox.be
7.2.4.5 Conclusiones. Aunque los equipos de Techno Trade no soportan
transmisión y manejo de señales de video, es importante el estudio de su
tecnología para complementar las futuras soluciones a diseñar, en las cuales
234
puede ser necesario, además de maniobrar cámaras de video, controlar otras
variables (temperatura, presión, caudal, etc.)
Figura 74. Sistema de monitoreo Techno Trade
Los módulos tienen su propio lenguaje de programación, esto hace que se
imaginen los Tbox como PLCs de grandes capacidades, con conexión a redes y
con soporte de TCP/IP. La herramienta de programación es sencilla ya que se
235
basa en iconos interconectables. Sin embargo esto requiere de cierta
capacitación previa. Para esto se hace necesario que Techno Trade garantice el
soporte y el entrenamiento adecuado, así como facilidad para futuras
actualizaciones.
Esta empresa no tiene un distribuidor en el país y esto puede convertirse en una
desventaja en el momento de hacer negocios y para el soporte y mantenimiento
de los equipos.
7.2.5 DETECTION SYSTEMS
Tabla 35. Información General DETECTION SYSTEMS
Oficina Principal
Detection Systems, Inc. 130 Perinton Parkway Fairport, New York 14450-9199
Sitio Web www.dsworld.com Teléfono (585) 223 -4060
e-mail marketing@detectionsys.com Distribuidor más cercano Detection Systems Colombia
Diagonal 109 No. 15 60. Suite 201 Bogotá Colombia. Telf. 571-6000-6491
Radionics es una división de Detection Systems, encargada de la producción de
dispositivos para la seguridad del hogar. La línea de sus productos es similar a la
de Techno Trade, sin embargo, Radionics tiene mucha más experiencia y
trayectoria en el manejo de señales de control por medio de una red de datos.
Además sus productos son muy reconocidos mundialmente, tienen gran variedad
y la empresa cuenta con una gran red de distribuidores.
7.2.5.1 NETCOM 6600 de Radionics & Detection System. El sistema NetCom
D6600 de Radionics es un sistema que provee comunicación entre un centro de
236
control y uno o varios paneles de alarmas ubicados en diferentes sitios remotos.
Toda la familia de productos Radionics (sensores, paneles de alarmas, detectores
de intrusos, detectores de humo y demás dispositivos) transportan sus datos por
medio de una red de datos utilizando el protocolo TCP/IP. Componentes del
sistema NetCom 6600:
- Receptor/Gateway D6600: Este dispositivo recibe gran cantidad de
información de los paneles de alarmas que se encuentran instalados en los
diferentes sitios que se están vigilando. Por medio de él se pueden programar
eventos, respuestas automáticas a alarmas, supervisar las comunicaciones
entre los paneles de alarmas, y en general se hace la gestión hasta el sitio
remoto. Una vez conectado este dispositivo a la red de comunicaciones por
medio de una interface de red llamada D6680, éste puede ser administrado
desde un computador conectado a la red.
- Panel de control/comunicaciones de los productos de la serie 9000: este
panel se encarga de controlar y concentrar las señales provenientes de una
gran diversidad de dispositivos, tal como, sensores, alarmas, actuadores y
relés. Dichos productos son referenciados por Radionics como los “productos
de serie 9000”.
- Dispositivos de serie 9000: Radionics denomina así a todos los relés,
sensores, detectores y alarmas que poseen en su portafolio de productos.
Dentro de estos dispositivos se tienen: detectores de humo, detectores de
intrusos, sistemas de acceso, detectores de proximidad, sensores magnéticos,
237
lectores de llaves electrónicas, válvulas electrónicas, actuadores y relés de
estado sólido, y todos aquellos elementos que permiten controlar gran
cantidad de variables y además realizar acciones como hacer llamadas
telefónicas, encender o apagar luces, desactivar suministros de agua y gas,
activar avisos sonoros, etc.
- Interface de red PC9133TTL-E: es usada para comunicaciones bidireccionales
con redes Ethernet.
- Remote Account Management System, RAM: es el software de gestión que se
instala en los computadores que están en red con el gateway y el cual permite
programar, gestionar, activar/desactivar todos los dispositivos que se tienen
conectados a los paneles de control.
Figura 75. Interconexión de la solución de Radionics a la Red Multiservicios
238
Características importantes:
- Todos los componentes del sistema NetCom D6600 utilizan los paquetes
UDP, los demás recursos de capa 4 no son requeridos.
- Cada vez que se envía un mensaje se espera un determinado tiempo, el
paquete de confirmación de llegada, si no fue efectiva la comunicación, se
activa la alarma que ha sido programada como respuesta a este caso.
- Los mensajes de confirmación de llegada tienen una longitud de 64 bytes.
Además cada panel de alarma transmite un mensaje de confirmación cada
determinado tiempo para reportarse al gateway.
- Bajos requerimientos de ancho de banda (aproximadamente 9.6Kbps)
7.2.5.2 Conclusiones. Los productos de Radionics tienen el mismo perfil de
Techno Trade, sistemas de monitoreo y control que permiten manejar variables
adicionales (temperatura, humedad, caudal, acceso, etc.) en un sistema de
televigilancia.
Radionics cuenta con una reconocida trayectoria en el suministro de sensores y
actuadores, diseñados para instalaciones residenciales e industriales y de fácil
integración a un sistema de alarmas monitoreado por medio de una red de
comunicación.
Detection Systems posee una importante red de distribuidores en todo el mundo,
haciendo presencia en los más importantes países del mundo, entre ellos
Colombia, en donde se destacan las oficinas de Bogotá y Cali. Esto es una gran
239
ventaja sobre empresas Europeas como Techno Trade, en el soporte y el
entrenamiento que puede brindar a empresas colombianas que se interesen en
sus productos.
7.3 DISEÑO DE UN SERVICIO DE TELEVIGILANCIA
Figura 76. Esquema del diseño de un servicio de Televigilancia
Análisis técnico de los sitios
Remotos
Recopilación de las necesidades del cl iente
INICIO
Identif icación del ambiente de la aplicación
Análisis técnico de la Red de
comunicación
Análisis técnico de la central de
monitoreo
Selección de Equipos y accesorios
Gestión Administrativa y comercial
Presentación de la propuesta
Identificación de debilidades y su corrección
Implementación del diseño y administración del proyecto
FIN
Requerimientos técnicos del
sistema
aceptación
rechazo
1
1
240
7.3.1 Identificación de las necesidades del cliente.
El primer paso que se debe dar en el diseño de una solución de televigilancia
para un caso específico, es el reconocer las necesidades de vigilancia y de
seguridad que tiene el cliente. Es decir, la empresa debe preguntarse qué
necesita y qué espera el cliente del sistema de seguridad. Además debe existir
un asesoramiento al cliente con el fin de identificar nuevos factores de riesgo que
se deban tener en cuenta en el sistema de televigilancia que se quiere diseñar.
7.3.2 Caracterización del ambiente de la aplicación.
Después de identificar las necesidades del cliente y de analizar la solución a
estas necesidades, se debe hacer una descripción del ambiente en el cual
trabajará el sistema de televigilancia. Los factores a tener en cuenta en esta
etapa son:
− Factores climáticos: Humedad, temperatura, presión atmosférica.
− Factores Físicos: Ubicación de los lugares de interés, distancia de entre los
sitios vigilados, sitios de instalación del sistema.
7.3.3 Requerimientos técnicos del sistema.
Los procesos anteriores han permitido determinar las necesidades de vigilancia
remota y los aspectos físicos a los que el sistema debe responder eficientemente.
En esta etapa de diseño, se definen los requerimientos, desde el punto de vista
técnico, para poder satisfacer las exigencias impuestas por el cliente. Dichos
241
requerimientos se extraen de tres entornos: de los sitios remotos, de la red de
comunicación y de la central de monitoreo. El análisis de estos entornos debe
hacerse simultáneamente y se deberán tener en cuenta equipos, software, ancho
de banda necesario, cantidad de dispos itivos de red y exigencias adicionales del
sistema a la red de comunicación.
7.3.4 Selección de Equipos y accesorios.
Teniendo en cuenta las etapas anteriores, se estudian las diferentes opciones, en
equipos, dispositivos externos y software, que se podrían utilizar para satisfacer
todas las necesidades que debe tener el servicio de televigilancia para ese cliente
determinado.
En esta etapa se estudia la necesidad de:
- Expandir la capacidad de los equipos mediante la adición de tarjetas.
- Utilizar accesorios externos (detectores, sensores especiales, actuadores,
relés).
7.3.5 Gestión Administrativa y comercial.
En esta etapa se hará una evaluación financiera del proyecto a desarrollar, se
fijarán costos y se establecerá el precio del servicio.
Además se reglamentarán las condiciones de administración de los equipos y del
sistema en general, así como las políticas de privacidad. Es necesario elaborar
242
manuales estandarizados para la operación del sistema de vigilancia, en los
cuales se describa el procedimiento a seguir de acuerdo a la acción que se vaya
a realizar.
7.3.6 Presentación de la propuesta.
Presentación formal del diseño del sistema de televigilancia para ese cliente
específico. Esta propuesta debe ser flexible a cambios y mostrar varias
alternativas de implementación. Así, el cliente puede intervenir y modificar
aspectos que él considere necesarios.
7.3.7 Identificación de las debilidades del sistema y corrección.
En caso de rechazo de la propuesta, se discuten las modificaciones que plantea
el cliente, buscando llegar a un acuerdo para la satisfacción de sus necesidades
de seguridad. La propuesta inicial se rediseña y debe pasar nuevamente a
consideración de los estamentos comerciales que acompañan el proceso del
diseño del s ervicio, para evaluar nuevamente los beneficios económicos.
7.3.8 Ejecución del diseño.
La ejecución del proyecto involucra un diseño administrativo que permita dirigir la
ejecución, buscando obtener un producto final con base en las especificaciones
previamente establecidas y cumpliendo con las limitaciones presupuestales y la
programación acordada.
8. APORTES Y RECOMENDACIONES
Este capítulo presenta un resumen sobre los diferentes aportes realizados como resultado
del proyecto y además presenta algunas recomendaciones. El trabajo permitió no solo
alcanzar el objetivo general y los objetivos específicos, sino resultados adicionales en
beneficio de Telebucaramanga, la UIS y, obviamente, de la formación profesional de los
autores.
8.1. APORTES PARA TELEBUCARAMANGA
El principal aporte de este proyecto para Telebucaramanga, es la estrategia para
implementar los servicios multimedia de Videoconferencia y Televigilancia, lo cual
permitirá a la empresa iniciar una fase de expansión orientada a la creación de
aplicaciones novedosas y rentables de próxima generación. La necesidad del diseño de
esta estrategia, se basa principalmente en que muy pocos proveedores de tecnologías
para servicios de multimedia, por no decir que ninguno, ha entrado aún de lleno a trabajar
para el modelo TINA de redes convergentes carrier class. Las únicas soluciones
verdaderamente claras son las que se orientan a la telefonía fija (por ejemplo la solución
ENGINE de Ericsson21, Lucent Softswitch Solution22, propuestas similares presentan NEC,
Alcatel, Nortel, Singer), a la telefonía móvil de tercera generación (por ejemplo la solución
21 Vásquez Luna Ana Cristina. Redes Multiservicio para redes fijas. Memorias del seminario “Convergencia – el nuevo escenario de las telecomunicaciones”, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga 2002. (archivo: Ericsson WAP.pdf). También hay un artículo en la revista Telecommunications 22 Jiménez Guillermo. Lucent Technologies solutions for Convergent Networks. Memorias del seminario “Convergencia – el nuevo escenario de las telecomunicaciones”, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga 2002. (archivo: redes convergentes.pdf).
244
CELLO de Ericsson), y a multiservicios en redes de Televisión por Cable (por ejemplo el
modelo DOCSIS 2.023). Fue necesario realizar una adaptación de las mejores tecnologías
disponibles, identificando los componentes de la capa de control, así como los de la capa
de aplicaciones según recomienda el modelo TINA. Finalmente el estudio se apartó del
estricto planteamiento del modelo TINA, ante la necesidad de presentar soluciones reales
para las condiciones de hoy, pero deja abiertas las posibilidades para una migración
suave hacia dicho modelo.
De manera general la estrategia propuesta le indica a Telebucaramanga:
§ La urgencia de formar una cultura orientada a la utilización de los servicios propuestos
en diversas situaciones, aprovechando las múltiples oportunidades y beneficios que
produce el desarrollo de sistemas de videoconferencia y de televigilancia.
§ Las fases necesarias para el desarrollo de los servicios y la manera de realizarlas para
asegurar que los servicios se implementen de la mejor forma y con el mayor
aprovechamiento de la infraestructura de red instalada.
§ Los requerimientos técnicos a tener en cuenta a la hora de elegir tecnologías para la
implementación de los servicios sobre una red con visión NGN.
§ Un estudio sobre tecnologías disponibles en el mercado que pueden ser adaptadas a
los servicios de acuerdo a los requerimientos de la Red Multiservicios.
§ Un análisis comparativo sobre las diferentes variantes tecnológicas que se proponen
para los servicios en cuestión.
§ Aspectos que la empresa debe mejorar y modernizar para desarrollar nuevos servicios
sobre su infraestructura de red.
23 http://www.cablelabs.com/
245
Básicamente, las estrategias desarrolladas, en el marco del presente proyecto, se
concentran en los aspectos técnicos para la implementación de los servicios de
Videoconferencia y Televigilancia. Sin embargo, su implementación final dependerá de
factores como: las políticas de investigación y desarrollo de la empresa; los resultados de
estudios de factibilidad y mercadeo de los servicios diseñados; el contacto efectivo con las
empresas proveedoras de tecnología para Videoconferencia y Televigilancia; las
inversiones proyectadas en equipos e infraestructura de red adicional a la actual; la
selección final de la tecnología apropiada cumpliendo con los parámetros propuestos;
grado de motivación e incentivo de una cultura de servicios y aplicaciones en una
población cada vez más exigente.
Además de la estrategia de implementación de los servicios, Telebucaramanga también
recibe otros aportes importantes como:
§ Documentación, fruto de las investigaciones, sobre equipos y tecnologías (ATM/ADSL
e IP/ATM) que interactúan en la infraestructura de la Red Multiservicios para cumplir
con el modelo por capas – TINA. Esta referencia muestra todos lo recursos y
potencialidades de la red, proporcionando las bases para el desarrollo de futuros
proyectos.
§ Fundamentación teórica sobre aspectos esenciales relacionados con servicios
multimedia, tales como: estándares de compresión de audio y video, y protocolos de
transmis ión de multimedia. Esto permite a la empresa conocer los principales
parámetros para el manejo de tráfico multimedia y en general, los criterios para
realizar cualquier replanteamiento futuro de los servicios en cuestión.
246
§ Estudio de implementaciones realizadas por otras empresas operadoras de
telecomunicaciones con infraestructura de red similar a la que tiene Telebucaramanga
y que vienen desarrollando servicios de Videoconferencia y Televigilancia en diversos
ambientes. Este estudio será un valioso punto de referencia para Telebucaramanga
a la hora de implementar servicios de valor agregado.
8.1.1 Recomendaciones que se desprenden del estudio realizado en
Telebucaramanga.
La implementación de sistemas de Televigilancia y Videoconferencia debe llevar a
Telebucaramanga a pensar en un cambio en su planeación y en su capacidad de
respuesta a las necesidades del cliente, modernizando su estrategia de prestación de
servicios y apoyando la evolución de nuevos servicios.
Telebucaramanga no solo puede proyectarse como un buen ISP (Internet Service
Provider) sino que debe buscar ofrecer otros servicios a nivel metropolitano. Por este
motivo, es fundamental que la Empresa de Telecomunicaciones de Bucaramanga se
proyecte para incluir, cada vez más, nuevos usuarios.
Para que el sistema de videoconferencia H.323 sea aún más atractivo para los usuarios
de ADSL es importante encontrar maneras de enlazar a los usuarios locales con usuarios
ubicados remotamente. Esta interacción con personas dispersas geográficamente puede
hacerse utilizando los enlaces IP WAN con los cuales cuenta Telebucaramanga;
aumentando el ancho de banda del enlace de los usuarios de Internet o interactuando
con abonados H.320 sobre ISDN.
247
Un aspecto clave que se concluye del estudio realizado en este proyecto, es que la
seguridad es un aspecto muy importante a la hora de poner en funcionamiento servicios
de gran interactividad como los estudiados en este proyecto y que se orientan no solo a
usuarios residenciales, sino a clientes corporativos, por lo que se deben buscar
alternativas para garantizar la seguridad en la Red Multiservicios en general, pero
principalmente a los usuarios ADSL, ya que por estar conectados en forma permanente,
su información presenta un constante riesgo a tener accesos no autorizados.
Una recomendación importante es la de comenzar a utilizar el servicio de
videoconferencia dentro de la misma empresa (Telebucaramanga) para mejorar la
comunicación dentro de la misma, elevando la eficiencia en las labores de operación y
mantenimiento en las distintas sedes y/o centrales, al mismo tiempo que se demuestra a
otras empresas, el valor de estos servicios.
A nivel mundial existen organizaciones que promueven el desarrollo de nuevas
herramientas para la creación de servicios y de las cuales Telebucaramanga debe llegar a
ser miembro para explotar mejor su infraestructura. Organizaciones globales como TINA
Consortium, JAIN, Parlay, OMG, Softswitch Consortium, integran a grandes empresas y
universidades del sector de las telecomunicaciones, por ejemplo para el desarrollo de
APIs (Application Programming Interface) abiertas para la rápida creación y
personalización de nuevos servicios.
Con la aparición de nuevos servicios, Telebucaramanga debe manejar nuevas
situaciones; para brindar una eficaz respuesta en este naciente entorno, debe
organizarse en grupos de trabajo que promuevan, cada uno, el desarrollo de un servicio
específico. En este sentido también se recomienda la cooperación con el grupo de
248
Investigación y desarrollo en Teleinformática – GTI de la Universidad industrial de
Santander.
8.2 APORTES PARA LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER.
La experiencia ganada con la práctica en la Empresa de Telecomunicaciones de
Bucaramanga y el desarrollo del proyecto de grado, fue importante debido a que se
fortaleció la investigación sobre las redes de próxima generación, incursionando así en el
nuevo mundo de las telecomunicaciones.
Como fruto de esta investigación, se tuvo la oportunidad de representar a la Universidad
Industrial de Santander en distintos eventos como: el “Simposio de Investigación y
Desarrollo de Electrónica y Telecomunicaciones” organizado por ACIEM y la Universidad
Nacional, el “II Congreso Internacional de Electrónica y Tecnologías de Avanzadas” de la
Universidad de Pamplona y el Seminario “Convergencia: el Nuevo Escenario de las
Telecomunicaciones” organizado por la UIS, con las siguientes ponencias: “Hacia las
Redes de Próxima Generación”, “Aplicaciones y servicios para las Redes de Próxima
Generación en un Ambiente Distribuido” e “IP sobre ATM - clave en la convergencia de
las comunicaciones”. Con esto, y con trabajos realizados por otros grupos, se vio
manifiesto un despegue investigativo en el área de las telecomunicaciones en la
Universidad Industrial de Santander.
Gracias a la investigación realizada alrededor de este proyecto se brindó apoyo a las
actividades realizadas en la asignatura Seminario “Redes de Banda Ancha y
Convergencia”, además se presentó esta investigación en varias oportunidades a los
estudiantes de la Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones,
249
creando conciencia sobre las tendencias de las telecomunicaciones, lo cual ha motivado
otros proyectos de desarrollo en cooperación con empresas del sector.
Otro logro obtenido con la investigación sobre las Redes de Próxima Generación,
desarrollada alrededor del proyecto, fue la organización y realización del Seminario
“Convergencia: El Nuevo Escenario de las Telecomunicaciones”, que congregó a
empresas destacadas del sector de las telecomunicaciones, profesionales y estudiantes
del país, permitiendo así fortalecer la relación Universidad Empresa. Puede decirse que
se dio inicio a un apoyo multinacional, no tan solo para realización de eventos, sino para
verdaderos acuerdos de cooperación académica.
El trabajo realizado permitirá un mayor sentido a tecnologías de videoconferencia con que
cuenta la Universidad Industrial de Santander demostrando la viabilidad de ser usadas en
combinación con la Red Multiservicios de Telebucaramanga para ofrecer servicios
interesantes como la “educación a distancia”.
El trabajo demuestra la factibilidad de desarrollar todo tipo de servicios, aún sin ser dueño
de una infraestructura de banda ancha. En este sentido toman fuerza proyectos que se
vienen desarrollando en la Universidad Industrial de Santander como Universidad Virtual,
Telemedicina, Banca Virtual, telecontrol, etc.
A partir de este estudio el GTI cuenta con una visión bastante amplia para prestar
asesorías a otras empresas, organizar investigaciones en algunos campos de interés para
el mercado específico de Colombia y por qué no del mundo.
250
8.2.1 Recomendaciones.
La Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones debe seguir
fortaleciendo e incentivando el desarrollo de proyectos en el área de las
telecomunicaciones junto con empresas operadoras, lo cual conlleva al mejoramiento de
la investigación en este campo, al poder confrontar la parte teórica con la parte práctica.
En este aspecto cabe resaltar que la creación de contenidos para aplicaciones de próxima
generación, necesitará de una mayor interacción Universidad-Empresa.
8.3 APORTES PARA LOS AUTORES
El trabajar en una de las industrias de mayor crecimiento y de mayor importancia para las
telecomunicaciones del futuro, como lo es la creación de servicios sobre redes de banda
ancha, motivó a los autores a desarrollarse intensamente en el área. Fue necesario
alcanzar un dominio de algunas de las tecnologías actuales antes de poder profundizar en
los temas del proyecto.
Utilizando como modelo la Red Multiservicios de Telebucaramanga se complementó la
investigación sobre Redes de Próxima Generación, esto contribuyó a la publicación de los
tres artículos mencionados anteriormente.
El contacto con varias empresas del sector, en especial con Telebucaramanga, permitió a
los autores desempeñarse en un ambiente laboral reconociendo las exigencias de este
nuevo campo.
251
Durante el desarrollo de la práctica empresarial, los autores fueron favorecidos con la
participación en el curso DATACOM I y II ofrecido por Ericsson de Colombia junto con la
colaboración de Telebucaramanga.
Consideramos que todo lo anterior se ha traducido en nuestra verdadera formación
integral.
9. CONCLUSIONES
Este capítulo se enfoca a resaltar las principales actividades realizadas en el marco del
presente proyecto, así como los logros tanto en respuesta a los objetivos propuestos, así
como en aportes adicionales. En general, se realizó un estudio sobre una red concebida
con la filosofía TINA, el cual es un modelo ideal para las comunicaciones del futuro, pero
que, tecnológicamente aún se encuentra en desarrollo. Puede decirse que la red
multiservicios comprende solo las capas de conectividad (ATM/IP) y de acceso (ADSL) de
dicho modelo, con algunas aplicaciones de control. Esta situación amerita realizar un
permanente estudio a la hora de implementar nuevos servicios para alcanzar el mejor
compromiso entre la situación real del mercado actual y la necesidad de una proyección
futura:
Inicialmente se estudió la estructura de una central de conmutación telefónica, así como la
red de transporte SDH, lo cual permitió entender y visualizar cómo se están ofreciendo los
servicios actualmente y proyectar el concepto de convergencia de estos servicios con los
futuros servicios sobre la red Multiservicios de Telebucaramanga.
Se analizó la infraestructura de la Red Multiservicios de Telebucaramanga. Ubicando
cada uno de los componentes y tecnologías dentro del modelo de una Red de Próxima
Generación lo cual permite la creación de servicios con una mejor proyección a futuro.
Se identificaron las diferentes tecnologías de los servicios multimedia de Videoconferencia
253
y Televigilancia, gracias a lo cual, pudo realizarse una comparación entre las distintas
soluciones disponibles en el mercado, que puedan ser adaptadas a la visión propuesta.
Se proyectaron diferentes servicios que pueden ofrecerse como resultado de la
implementación de videoconferencia y televigilancia sobre la Red Multiservicios de
Telebucaramanga, aprovechando la cobertura que ésta tiene en al área metropolitana de
Bucaramanga.
Se estudiaron distintos estándares propuestos por la UIT-T para videoconferencia y se
eligió trabajar con el estándar H.323 debido a que favorece el tráfico multimedia sobre
redes IP, permitiendo su utilización en la Red Multiservicios.
Se diseñó una estrategia con los aspectos técnicos para la implementación de un sistema
de videoconferencia H.323 sobre la Red Multiservicios de Telebucaramanga S.A E.S.P,
identificando las características y elementos de este sistema.
Se diseñó una estrategia para la implementación de diferentes servicios de televigilancia
en la Red Multiservicios de Telebucaramanga, identificando distintos escenarios de
aplicación y diversos equipos que puedan ajustarse a las necesidades de los clientes
Luego de analizar las distintas aplicaciones de videoconferencia y televigilancia se
determinó la necesitad de ancho de banda simétrico para la transmisión de la información.
Como ADSL es de naturaleza asimétrica, se plantea la posibilidad de ajustar el ADSL con
enlaces simétricos que satisfaga los requerimientos de estos nuevos servicios.
Aunque en la actualidad la Red Multiservicios de Telebucaramanga se encuentra bien
254
dimensionada y está proyectada para tener una mayor cobertura, es necesario tener un
control sobre el ancho de banda que consumirán los nuevos servicios. El
dimensionamiento de la red está fuera del alcance de este proyecto, por lo tanto se abre
la posibilidad para nuevos proyectos ante la proximidad de muchos nuevos servicios a
futuro.
Después de la realización de la práctica se visualizan posibilidades claras para nuevos
servicios como telemedicina, universidad virtual, teletrabajo, voz sobre IP, seguridad
remota, entre otros, los cuales conducirán a mejorar la calidad de vida de los
colombianos. Proyectos como este se encuentran dentro del marco de La Agenda de
Conectividad - política de Estado del Gobierno de Colombia que busca masificar en el
país el uso de las tecnologías de información – porque adaptan el modelo de desarrollo
colombiano al de una sociedad en que se fomente el uso y aplicación de las tecnologías
de la información.
En síntesis se cumplió con los objetivos planteados al inicio de la práctica empresarial,
logrando, al mismo tiempo, aportes adicionales tanto para Telebucaramanga, como para
la UIS y en aspecto de formación de los autores.
BIBLIOGRAFÍA
AXD 301 installation & Maintenance. Datacom Training. Ericsson.1999. AZCORRA, Arturo. IP/ATM Integrated Services over Broadband Access Copper Technologies. IEEE Communications Magazine. Mayo 1999. BLACK, Uyless. Emerging Communications Technologies. Second Edition. Prentice Hall, 1997. CABALLERO, José M. Redes de Banda Ancha. México : Alfaomega Marcombo. CASTELLANOS, Wílder. ORTEGA, Homero. ESPÍNDOLA, Orlando. Aplicaciones y Servicios para las Redes de Próxima Generación en un ambiente de procesamiento distribuido. En : SIMPOSIO DE INVESTIGACIÓN EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES EN COLOMBIA. (2o. 2001 Bogotá). Ponencias de II Simposio de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones en Colombia. Bogotá. UNAL-ACIEM, 2001. CASTELLANOS, Wílder. ORTEGA, Homero. VILLABONA, Carolina. Hacia las Redes de Próxima Generación. En : SIMPOSIO DE INVESTIGACIÓN EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES EN COLOMBIA. (2o. 2001 Bogotá). Ponencias de II Simposio de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones en Colombia. Bogotá. UNAL-ACIEM, 2001. CASTELLANOS, Wílder. ORTEGA, Homero. VILLABONA, Carolina. IPoATM –clave en la convergencia de las comunicaciones - . En : CONGRESO INTERNACIONAL DE ELECTRÓNICA Y TCNOLOGÍAS AVANZADAS. (2o. 2002 Pamplona). Ponencias de II Congreso Internacional de Electrónica y Tecnologías Avanzadas. Pamplona. Universidad de Pamplona. 2002. CHEN, Walter. The Development and Standardization of Asymmetrical Digital Subscriber Line. IEEE Communications Magazine. Mayo 1999. DUTTA-ROY AMITAVA. A Second Wind for Wiring. IEEE Spectrum. September 1999.
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257
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ANEXO A
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE EQUIPOS
A continuación se suministrarán unas pautas prácticas para tener en cuenta al
momento de hacer la elección y adquisición de los equipos del sistema de
videoconferencia H.323.
1. Equipos Terminales:
Cuando se seleccionen los equipos terminales, deben considerarse los siguientes
aspectos:
w Si requiere audio de muy buena calidad, Telebucaramanga debe asegurarse
de escoger el codec con el estándar de audio acorde a la aplicación.24
w El terminal debe soportar mínimo el estándar H.261 para permitir la
interoperabilidad con terminales H.320 y H.323. Sin embargo los estándares
H.263 y H.263+ proporcionan una mejor calidad ocupando un ancho de banda
menor.25
w Cuando se evalúe un terminal H.323 debe considerarse que incluya soporte a
Netmeeting, ya que éste es el estándar de facto para la conferencia de datos.
w Debe evitarse escoger códecs propietarios que no trabajan bajo el estándar
H.323 y que sólo permitirán interoperar con terminales del mismo fabricante.
24 Cada uno de estos estándares y su aplicación se han descrito previamente en el capítulo 4. Ver Tabla 4. “Estándares de Compresión y codificación de Audio” 25 Ver Capítulo 5 Tabla 13. “Estándares de Compresión y Codificación de Video”
259
w Se deben escoger terminales que soporten H.320 y H.323 en un solo producto.
Estos códecs permiten realizar llamadas ISDN o IP, comunicándose
simplemente por medio de un número telefónico o la dirección IP.
w Para simplificar la gestión del terminal, debe procurar escogerse terminales
que descubran automáticamente al gatekeeper de su zona. Si no es así, el
administrador del sistema deberá configurar manualmente cada terminal H.323
con la dirección IP del gatekeeper que está en su zona.
2. Unidades de Control Multipunto
Debe tenerse en cuenta que las soluciones de las unidades de control multipunto
pueden ser en hardware y/o software.
− Los MCUs basados en hardware usan tarjetas integradas con DSPs que
permiten la funcionalidad multipunto. Una tarjeta puede soportar múltiples
usuarios, dependiendo de la implementación. Por lo tanto, el número de
tarjetas que soporta el equipo determina el número de usuarios simultáneos.
Este tipo de MCUs pueden ponerse en cascada para alojar más usuarios, sin
embargo no todos admiten esta cualidad.
− Los MCUs basados en software usualmente son más económicos.
Adicionalmente, el número de usuarios simultáneos que admiten dependen del
desempeño del servidor.
Cuando se vaya a elegir el MCU se debe tener en cuenta:
w El número de llamadas simultáneas que puede manejar.
w El tipo de llamadas simultáneas que puede manejar (audio y/o video y/o datos)
260
w Los estándares de codificación de audio y video que el MCU soporte deben
ser los mismos que el terminal y gatekeeper H.323 soporten. Si un MC U no
soporta determinado codificador de audio, debe hacer transcodificación. Esta
“transcodificación” introduce latencia, reduce la calidad y consume bastantes
recursos del MCU, que en definitiva disminuirá el número de llamadas
simultáneas en el MCU.
w El MCU debe soportar el estándar T.120 para transmisión de datos. El MCU
debe ofrecer T.120 para todos los participantes, incluso aquellos que se unen
a la videoconferencia a través de un gateway H.320/H.323.
w Presencia Continua: permite a los múltiples sitios ser vistos en los distintos
terminales simultáneamente. Sin esta característica, la conmutación activada
por la voz es la única forma de conmutar entre los sitios remotos. La
conmutación activada por voz es un modo de conmutación de video donde el
terminal que ven todos los terminales es el último sitio que habló (o hizo ruido)
lo suficientemente alto para causar que el MCU conmutara.
3. Gatekeeper
Un gatekeeper es un software de aplicación. El gatekeeper puede venderse como
un producto independiente o integrado en algún hardware como un gateway
H.323/H320, un MCU H.323 o un enrutador de red.
Antes de adquirir un Gatekeeper independiente, debe haber seguridad de que
todos los terminales H.323 podrán registrarse con él y que éste es compatible con
el gateway o unidad de control multipunto que se estén utilizando en la red.
261
w Algunos gatekeepers tienen la habilidad de registrar llamadas. Algunos de los
registros que el gatekeeper puede hacer son:
− Fecha y hora del inicio de la videoconferencia
− Fecha y hora del fin de la videoconferencia
− Tipo de llamada (audio, video y/o datos)
− Uso del ancho de banda (por ejemplo 128 kbps, 384 kbps, etc.)
− Ubicación del terminal
4. Gateway
Al igual que con el MCU, cuando se especifica un gateway, debe determinarse:
w ¿Qué sistemas de videoconferencia H.3xx26 soportará?
w ¿Cuántas conexiones soportará y a qué ratas de transmisión?
w ¿Qué tipo de interfaces de red se necesitan, por ejemplo Ethernet, BRI, PRI,
ATM, etc.?
w ¿El gateway permite conferencia de datos bajo el estándar T.120?
Un buen gateway soporta todos los codecs referenciados en el estándar H.323,
evitando la transcodificación de un estándar a otro (esta transcodificación
introduce pérdidas de calidad o latencia). Si el gateway no soporta todos los
codecs estándar, debe verificarse que por lo menos proporcione transcodificación
a los códecs que van a utilizarse con más frecuencia.
26 En el capítulo 5 se han nombrado los distintos estándares de videoconferencia
ANEXO B
EQUIPOS DE VIDEOCONFERENCIA DE DISTINTOS FABRICANTES
SISTEMAS DE ESCRITORIO PERSONALES
Tabla 36. Unidades de Escritorio de diferentes fabricantes
COMPARACIÓN DE SISTEMAS PERSONALES DE VIDEOCONFERENCIA DE DISTINTOS FABRICANTES
MICROSOFT Netmeeting VCON Vigo
VCON Escort y Cruiser
POLYCOM Via Video
PICTURETEL 550
H.320 v v
H.323 v v v v v H.261 v v v v v H.263 v v v v v
G.711 v v v v v G.722 v v v v G.728 v v v v AEC v v v v
AGC v v v T.120 v v v v v Cps 30 30 15-30 30
Win 98 v v v v v Win NT v v v Win 2000 v v v v
Win ME v v Procesador 90MHz P II P P P II Vel. máx 128 kbps 1.5 Mbps 64 kbps-1.5 Mbps 384 Kbps 768 Kbps
USB / Tarjeta USB Tarjeta PCI USB Tarjeta PCI Cámara Manual-PTZ Manual-PTZ Manual Manual-PTZ AEC (Acoustic Echo Cancellation) AGC (Automatic Gain Control)
263
SISTEMAS DE VIDEOCONFERENCIA GRUPALES
Tabla 37. Sistemas de Videoconferencia Grupales
COMPARACIÓN DE TERMINALES GRUPALES DE VIDEOCONFERENCIA DE DISTINTOS FABRICANTES
VCON MC6000
POLYCOM ViewS.128
POLYCOM ViewS. FX
PICTURE TEL 600
PICTURETEL 900
TANDBERG 2500
TANDBERG 6000
H.320 v v v v v v v
H.323 v v v v v v v H.261 v v v v v v v H.263 v v v v v v v
G.711 v v v v v v v G.722 v v v v v G.728 v v v v v v
AEC v v v v v AGC v v v v v T.120 v v v v v v v
cps 15-30 15-30* 30* 30** 30** 30*** 30*** Windows NT v Windows 2000 v
Cámara (Fija/PTZ)
PTZ Fija PTZ PTZ PTZ PTZ PTZ
Posición. de cámara por voz
v v v v
Función MCU v v v
Idiomas Universales
v v v v v v v
E/S VCR v v v v v v
Vel. Máx. Tx 1.5 Mbps 768 kbps 1.5 Mbps 768 kbps 768 kbps 768 kbps 3 Mbps * 30 cps desde 384 kbps
** 30 cps desde 256 kbps *** 30 cps desde 168 kbps
264
UNIDADES DE CONTROL MULTIPUNTO
Tabla 38. Unidades de control multipunto por diferentes fabricantes
COMPARACIÓN DE MCUs H.323 DE DISTINTOS FABRICANTES
CUSEEME Conference Server
ACCORD MCG 50
ACCORD MCG 100
RADVISION ViaIP*
CISCO IP/VC 3540
CISCO IP/VC 3510
H.323 v v v v v v H.320 v v v v H.261 v v v v v v
H.263 v v v v v v G.711 v v v v v v G.722 v v v v
G.728 v v v T.120 v v v v Presencia Continua
v v v v v** v**
Conmutación activada por voz v v v v v v
Multicast v
# máx confe. simultáneas Hasta 200*** 24 48
16 :128kbps 6 :384kbps
100 a 128 Kbps
50 :384 kbps
15:128kbps 9 :384kbps
Vel. Máxima 1.5 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 1.5 Mbps Func. Gateway v v v v v
Func.Gatekeeper v v v v v v
Sistema Operativo
Windows2000 Windows NT Solaris, Linux
RTOS VxWorks 5.4
IOS CISCO
SOFTWARE
Acceso Web control sistema v v v v v v
Escalable v v v v v *Ofrece up y downstreams simétricos y asimétricos para una utilización optima del ancho de banda, y soporta redes ADSL. **Sólo para el estándar H.261 ***Hasta 200 participantes, dependiendo del procesador que tenga el servidor.
265
GATEWAYS
Tabla 39. Gateways H.323 ofrecidos por distintos fabricantes
COMPARACIÓN GATEWAYS H.323 DE DISTINTOS FABRICANTES
ACCORD MCG 50
ACCORD MCG 100
RADVISION ViaIP
RADVISION L2W-323
FVC VGate 5000
CISCO IP/VC3520
H.323 v v v v v v
H.320 v v v v v v H.321 v v v v H.261 v v v v v v
H.263 v v v v G.711 v v v v v v G.722 v v v v v
G.728 v v v v v v T.120 v v v QoS v v v
Transcoding Audio Video
Audio Video Audio Audio Audio
Conectiv. ISDN
PRI-E1 PRI-E1 PRI-E1 PRI-E1 1 ó 2 PRI-E1 2 ó 4 BRI
Conectiv. IP Ethernet 10/100
Ethernet 10/100
Ethernet 10/100
Ethernet 10/100
Ethernet 10/100
Ethernet 10/100
Número Máximo Sesiones
24 48 30-128 Kbps 4- 384 kbps 8- 128 kbps 12 -384 kbps
4 -128 kbps 2 -256 kbps 3 -384 kbps
Enrutamiento de llamadas
IVR, DID, TCS-4
IVR, DTMF, DID, TCS-4
IVR, DTMF, DID, TCS-4
Func. Gatekeeper
v v v v
IVR Interactive Response DID Direct Inward Dialing DTMF: El usuario llama al gateway, y el gateway le sugiere digitar alguna extensión usando el teclado. Se supone que se ha definido una extensión para cada terminal. TCS-4: Con TCS-4 un usuario especificará la dirección IP, dirección de e-mail, alias o DNS del terminal cuando se comunique con el gateway
266
GATEKEEPERS
Tabla 40. Gatekeepers ofrecidos por distintos fabricantes
COMPARACIÓN GATEKEEPERS H.323 DE DISTINTOS FABRICANTES CISCO MCM
Multimedia Conference Manager
RADVISION ECS-50/100/200/500
Interoperabilidad total v Número máximo de sesiones
30/75/150/250/500 50/100/200/500
Acceso Web para controlar el sistema
v
Marcado IP simplificado v v Acceso a servidor DNS v Registro de llamadas v v Estructura Jerárquica v Acceso a servidor DNS v Funciones de Proxy v v QoS v Sistema Operativo CISCO IOS SOFTWARE Windows 2000, NT
ANEXO C
RESEÑA FABRICANTES Y/O PROVEEDORES
Empresa VCON
Sitio Web: www.vcon.com
Distribuidor más cercano:
VITACOM DE COLOMBIA www.vitacom.com.co Juan Carlos Lineros juancarlos.lineros@vitacom.com.co Tel: 6218008 Fax: 6215538 Bogotá, Colombia
Análisis de sus productos Se analizan las series Vigo, Escort, Cruisier y Media Connect 6000. Una característica interesante de la serie Vigo es que admite tasas de transmisión asimétricas para aprovechar enlaces como ADSL. La serie Media Connect 6000 es compatible con equipos de red (gateways, MCU, gatekeepers) de fabricantes como RadVision, Accord. Todos los productos se desarrollan en varios idiomas, incluido el español. Los equipos VCON hacen administración de ancho de banda y proporcionan QoS.
Empresa MICROSOFT
Sitio Web: www.microsoft.com
Análisis de sus productos El producto que analizamos es Netmeeting, que es gratuito y muy difundido actualmente. Netmeeting es un codec basado en software y por tanto, depende totalmente del procesador. Tiene un tasa de transferencia máxima de 128 kbps que es inaceptable para conferencias multipunto pero en muchas ocasiones es ideal para aplicaciones punto a punto que no requieren mucha calidad. Además tiene una cualidad muy útil: permiten compartir aplicaciones sobre la red.
Empresa POLYCOM
Sitio Web: www.polycom.com
Distribuidor más cercano:
SISTECO Luis Felipe Mutis Tel: 6705425-6705426 Bucaramanga, Colombia
Análisis de sus productos Los productos que analizamos son ViaVideo, ViewStation 128, View Station H.323 y ViewStation FX. Ningún producto de Polycom requiere de un computador para funcionar. La instalación de estos equipos es sencilla. Los equipos pueden controlarse con sencillez, por medio de un control remoto o una interface Web.
268
Empresa PICTURETEL
Sitio Web: www.picturetel.com Distribuidor más cercano: REDSICOM S.A
Jose Manuel Baracaldo Tel: 2967160 Fax: 2967251 Bogotá, Colombia
Análisis de sus productos En Octubre de 2001 Polycom adquirió PictureTel. Los dispositivos que se tuvieron en cuenta son las series 600, 900 y el equipo Picture Tel 550. Los equipos PictureTel cuentan con tecnologías para mejorar la calidad de la voz comprimida y eliminar ruidos extraños. Permiten supervisión del sistema vía SNMP. Estos equipos satisfacen la demanda de una buena calidad de video y no son tan costosos.
Empresa
TANDBERG
Sitio Web: www.picturetel.com Distribuidor más cercano: TELENORMA COLOMBIA
www.telenorma.com.co Camilo Ballen Tel 6000400 Fax 6294272 Bogota, Colombia
Análisis de sus productos Los equipos que se analizaron son el codec 2500 y codec 6000. Estos equipos son muy especializados, incluyen dos monitores, tienen funcionalidad de MCU incorporada. Trabajan con protocolos como RSVP para reservar ancho de banda u garantizar calidad del servicio. Vienen en presentaciones portátiles con la variante que no cuenta con monitores, haciéndolo apropiado para llevarlo consigo en los viajes.
Empresa FIRST VIRTUAL COMMUNICATIONS
Sitio Web: www.fvc.com Distribuidor más cercano: Análisis de sus productos
Esta empresa tiene unos desarrollos en software muy interesantes. Las soluciones que se consideran son CuSeeMe Pro y CuSeeMe Conference Server. CuSeeMe Pro es un desarrollo al estilo de Netmeeting que requiere la adición de una cámara de video (USB), micrófono y parlantes, y todos la información la codifica y la transmite según el estándar H.323. El desempeño de esta aplicación depende de las características del procesador. CuSeeMe Conference Server es un MCU desarrollado por software.
TANDBERG
269
Empresa ACCORD NETWORKS
Sitio Web: www.accordnetworks.com Distribuidor más cercano: REDSICOM S.A
Adriana Alonso Tel: 2967160 Fax: 2967251 Calle 94 A No 13-11 Piso 4 Bogotá, Colombia
Análisis de sus productos Los productos que esta empresa ofrece son MCG 50 y MCG 100, que son unidades de control multipunto. Estos equipos son muy completos, incluyen funcionalidad de gatekeeper y gateway. Son escalables.
Empresa
CISCO
Sitio Web: www.cisco.com Distribuidor más cercano: ITALTEL DE COLOMBIA
Jorge Potes Tel 3414889 Ext. 105 Fax 2828941
Análisis de sus productos
Cisco ofrece la Serie IP/VC que contiene gateways, unidades de control multipunto MCU’s y gatekeepers H.323. Una ventaja de estos equipos es pueden escalarse de acuerdo a los requerimientos de crecimiento de la red. Presentan interoperabilidad completa con muchos otros fabricantes.
ANEXO D
PLANES DE TELEVIGILANCIA TELEFÓNICA DEL SUR.
Telefónica del Sur, TELSUR es un operador telefónico Chileno que cuenta con
infraestructura de Acceso ADSL y ofrece destacados servicios entre los que
sobresalen los planes de acceso a Internet por ADSL y los Servicios de
Televigilancia.
TELSUR ofrece desde simples planes mensuales hasta proyectos integrales de
Televigilancia:
PLAN HALCON
La protección básica que todo el mundo necesita.
- Central de 5 zonas.
- Detector de movimiento.
- Cinco detectores magnéticos
PLAN DEPARTAMENTO
Protección diseñada especialmente para departamentos habitados u oficinas
ubicadas desde un tercer piso y superiores
- Central de 5 zonas.
- Detector de movimiento.
271
- 1 detector magnético.
- Batería de respaldo.
- Sirena interior.
PLAN CENTINELA
Protección básica para casas grandes y de mayor riesgo.
- Central de 5 zonas.
- 2 detectores de movimiento.
- 12 detectores magnéticos.
- Batería de respaldo.
- 2 botones de pánico.
PLAN GRAN VIGILANTE
Protección completa para casas grandes, también con detección de incendios.
- Central de 7 zonas.
- 4 detectores de movimiento.
- 18 detectores magnéticos.
- Batería de respaldo.
- 2 botones de pánico.
- 3 sensores de humo.
- Móvil de reacción APS.
PLAN COMERCIO
Protección completa y asistencia contra accesos indeseados y asaltos en locales
comerciales.
272
- Central de 5 zonas.
- Detector de apertura de cortina metálica.
- Móvil de reacción APS.
- Detector de movimiento.
- Botón de pánico portátil inalámbrico para activar la alarma silenciosa.
PLAN ANGEL PREMIUM
Un proyecto de televigilancia a tu medida, de acuerdo a tus necesidades
particulares en seguridad.
- Central de 16 zonas.
- 6 detectores de movimiento.
- 24 detectores magnéticos.
- Batería de respaldo.
- 4 botones de pánico.
- 4 sensores de humo.
- Móvil de reacción APS.
Además de los planes mencionados anteriormente, también ofrece asesoría
permanente en el diseño, instalación y administración del sistema de
televigilancia óptimo para las diferentes necesidades de seguridad y de
presupuesto.
La información contenida en este anexo fue extraída del sitio web de TELSUR:
www.telefonica.cl