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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


185


187

6.2.3 Fase 3. Videoconferencia punto a punto o multipunto a través de un enlace WAN

188


188


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


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


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


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


233

7.2.5 DETECTION SYSTEMS

235

7.2.5.1 NETCOM 6600 de Radionics & Detection Systems

235


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.

xxv

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.

xxvi

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.

xxvii

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.

xxviii

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.

xxix

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

31

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

33

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

34

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

35

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

36

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.

38

− 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.

39

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.

40

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

41

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,

42

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).

44

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


H.323 mult ipunto a nivel local


H.323 mult ipunto a n ivel WAN


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


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


Simétrica Programada H.323 H.320

Audio, video y datos

384 kbps

Presentación de Proyectos

S. Set Top S. Salón


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


Simétrico Programada H.323 H.320


384 kbps

Presentación de Proyectos a Clientes

S. Escritorio S. Set Top




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



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.


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.


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 [email protected] Distribuidor más cercano Genesis Data, Carrera 36 No. 54 -42,

Bucaramanga, Colombia. [email protected] 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

207

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 [email protected] 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 [email protected]

Teléfono 800 444 2947 Distribuidor más cercano Sincron Ltda.

Calle 38 No 8-46 Of. 11-02 Edificio Brigadier Bogotá, Tel: 2459322 [email protected] www.sincron.com.co

Oficina Principal Banemarksvej 50, DK-2605 Brondby, Dinamarca

Sitio Web http://www.milestone.dk e -mail [email protected]

Teléfono +45 88 300 300 Distribuidor más cercano Sincron Ltda.

Calle 38 No 8-46 Of. 11-02 Edificio Brigadier Bogotá , Tel: 2459322 [email protected] 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 [email protected] Distribuidor más cercano System & General Service, Jr. Murcia 252

Lima 30, Perú Tel: +51.1.346.4024 [email protected]

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 [email protected] 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

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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 [email protected] 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



271

- 1 detector magnético.

- Batería de respaldo.

- Sirena interior.

PLAN CENTINELA

Protección básica para casas grandes y de mayor riesgo.


- 2 detectores de movimiento.

- 12 detectores magnéticos.


- 2 botones de pánico.

PLAN GRAN VIGILANTE

Protección completa para casas grandes, también con detección de incendios.






- 3 sensores de humo.

- Móvil de reacción APS.

PLAN COMERCIO

Protección completa y asistencia contra accesos indeseados y asaltos en locales

comerciales.

272


- Detector de apertura de cortina metálica.



- 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.






- 4 sensores de humo.


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

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