Calculador de Ancho de Banda en Videovigilancia

El ancho de banda es un aspecto crítico en cualquier sistema de videovigilancia. Determina la cantidad de datos que pueden transmitirse a través de la red y, por lo tanto, afecta directamente la calidad y cantidad de cámaras que se pueden implementar.

Existen variaciones significativas en los requisitos de ancho de banda entre diferentes cámaras y configuraciones.

Calculadora de Ancho de Banda para Videovigilancia

Instrucciones para el Uso de la Calculadora de Ancho de Banda

  1. Introducir la Resolución de la Cámara:
    • Resolución Horizontal: Ingresa el número de píxeles horizontales de la cámara. Por ejemplo, si estás utilizando una cámara Full HD, escribe 1920.
    • Resolución Vertical: Ingresa el número de píxeles verticales de la cámara. Siguiendo el ejemplo anterior de una cámara Full HD, escribe 1080.
  2. Seleccionar el Bitrate (Velocidad de Transmisión):
    • Utiliza el menú desplegable para seleccionar el bitrate en fps (fotogramas por segundo). Puedes elegir cualquier valor entre 1 y 60 fps. El valor seleccionado influirá en el ancho de banda requerido; un valor más alto significa más datos por segundo y, por lo tanto, más ancho de banda.
  3. Elegir el Formato de Compresión (CODEC):
    • Selecciona el formato de compresión que estás utilizando o planeas utilizar en tu sistema de videovigilancia. Las opciones disponibles son Sin Compresión, JPEG, M-PEG4, H.264 y H.265. Cada formato tiene un factor de compresión diferente que afecta el ancho de banda necesario.
  4. Calcular el Ancho de Banda:
    • Una vez que hayas introducido la resolución y seleccionado el bitrate y el CODEC, haz clic en el botón "Calcular Ancho de Banda". Esto calculará y mostrará el ancho de banda aproximado necesario para tu configuración específica de videovigilancia.
  5. Interpretar el Resultado:
    • El resultado se muestra en Mbps (megabits por segundo) y representa el ancho de banda estimado necesario para transmitir el vídeo de la cámara con las especificaciones dadas.
  6. Añadir o Modificar Configuraciones:
    • Si deseas probar diferentes configuraciones, simplemente cambia los valores de resolución, bitrate o CODEC y vuelve a calcular para ver cómo varía el ancho de banda requerido.

Esta herramienta es particularmente útil para planificar la infraestructura de red de un sistema de videovigilancia, asegurando que la red pueda manejar el flujo de datos generado por las cámaras.

En la videovigilancia, las resoluciones comunes se suelen expresar en términos de la cantidad de píxeles horizontales y verticales. A continuación, la tabla muestra las resoluciones aproximadas para cada calidad mencionada, teniendo en cuenta que la relación de aspecto estándar para la mayoría de las cámaras es de 16:9:

CalidadResolución TotalResolución Horizontal (píxeles)Resolución Vertical (píxeles)
720p0.92 MP1280720
1080p2.07 MP19201080
2 MP2 MP19201080
3 MP3 MP20481536
4 MP4 MP25601440
5 MP5 MP25921944
6 MP6 MP30722048
8.3 MP (4K)8.3 MP38402160 (4K UHD)
10 MP10 MP36482736
12 MP12 MP40003000

Esta tabla es una guía general. En la práctica, las resoluciones específicas pueden variar ligeramente según el fabricante y el modelo de la cámara. Además, para resoluciones como 2 MP, 3 MP, etc., que no tienen un estándar fijo como 720p o 1080p, he proporcionado valores aproximados que se acercan a la cantidad total de megapíxeles manteniendo una relación de aspecto cercana a 16:9.

Una cámara 4K con una alta tasa de bits consumirá mucho más ancho de banda que una cámara HD estándar. Además, factores como el movimiento y la complejidad de la escena también afectan el consumo.

Es esencial tener un entendimiento sólido de los conceptos básicos de la capacidad de banda al diseñar e implementar cualquier sistema de videovigilancia.

Medición del Ancho de Banda

El ancho de banda se mide como la cantidad de datos que pueden transferirse de un lugar a otro en un período de tiempo determinado.

  • La unidad más común es el bit por segundo (bps)
  • Otras unidades utilizadas son:
    • Kilobits por segundo (Kbps)
    • Megabits por segundo (Mbps)
    • Gigabits por segundo (Gbps)

No debemos confundir bits y bytes:

  • Un byte son 8 bits
  • Por ejemplo, una velocidad de conexión de 100 Mbps equivale a 100 megabits por segundo o 12,5 megabytes por segundo.

Para medir el ancho de banda disponible en nuestra red o PC, podemos utilizar herramientas de diagnóstico de red como Speedtest que nos darán lecturas en Mbps o Kbps.

Tasas de Bits

Una forma sencilla de entender las tasas de bits es compararlas con la velocidad de un vehículo:

Velocidad del VehículoTasa de Bits Equivalente
10 km/h10 kbps
100 km/h100 kbps
1000 km/h1 Mbps

A mayor tasa de bits, más datos pueden transferirse por segundo, como un vehículo a mayor velocidad puede recorrer más kilómetros por hora.

Las tasas de bits determinan la calidad y performance de las cámaras de videovigilancia y están directamente relacionadas con la resolución y frames por segundo (FPS) de video que podemos transmitir/grabar.

Compresión y Ancho de Banda

Debido a los grandes requerimientos de ancho de banda del video sin procesar, es necesario utilizar códecs de compresión en los sistemas de videovigilancia.

Los códecs más populares son:

  • H.264 - Ofrece una buena compresión manteniendo una alta calidad.
  • H.265 - Más eficiente que H.264, reduce el ancho de banda y almacenamiento requerido.
  • MJPEG - Calidad superior pero tasas de bits muy altas.
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Un video sin comprimir de 720p de resolución a 30 fps consumiría 1280x720x30/1024/1024 = 26.37 Mbps de ancho de banda mientras que con H.264 requeriría aproximadamente 2.6 Mbps para la misma calidad.

La compresión efectiva es esencial para reducir los requerimientos de ancho de banda y almacenamiento.

Ancho de Banda por Cámara

Cada cámara en nuestro sistema consumirá una cierta cantidad de ancho de banda que dependerá de varios factores:

  • Resolución - Mayor resolución, mayor ancho de banda
    • 1080p requiere aprox. el doble BW que 720p
  • Frames por segundo - A mayor FPS, mayor ancho de banda
  • Escenas/Movimiento - Escenas complejas consumen más ancho de banda
  • Compresión - Los códecs más eficientes requieren menos BW

Como regla general, podemos estimar el ancho de banda por cámara con la siguiente tabla:

ResoluciónTecnologíaFPSCapacidad de Banda Requerida (Aprox.)
720pH.26430~2 Mbps
1080pH.26430~4 Mbps
4KH.26530~10 Mbps

La capacidad de banda total del sistema será la suma de los requerimientos de ancho de banda individual de cada cámara.

Tasas de Bits Constantes vs Variables

Existen dos métodos para las cámaras IP gestionar sus tasas de bits:

  • Tasa de Bits Constante (CBR) - El flujo de bits es constante sin importar la complejidad de las imágenes.
  • Tasa de Bits Variable (VBR) - El flujo de bits varía dependiendo de la complejidad de las escenas.

En la práctica, la mayoría de cámaras utilizan VBR ya que es más eficiente al asignar ancho de banda según sea necesario.

El consumo pico de ancho de banda de las cámaras VBR puede superar varias veces el promedio. Es importante considerar esto al dimensionar la red y el almacenamiento.

Factores que Afectan el Consumo de Ancho de Banda

Además de la configuración de vídeo de la cámara, existen otros factores que pueden aumentar el consumo de ancho de banda:

  • Escenas complejas - Mayor detalle y movimiento incrementan la tasa de bits
  • Iluminación - Con poca luz la cámara debe compensar aumentando el bitrate
  • Obstrucción de lente - Si la lente se ensucia o cubre puede incrementar el bitrate para compensar
  • Tráfico en la red - Una red congestionada puede ralentizar las transmisiones prolongando la duración del video

Un evento como una persona corriendo frente a la cámara puede disparar el bitrate temporalmente hasta 5 o 10 veces el promedio. Estos picos deben tenerse en cuenta en el diseño de la red.

Ancho de Banda y Ubicación del Grabador

La ubicación del grabador de video en relación con las cámaras también afecta la utilización de la capacidad de banda.

Existen dos escenarios principales:

  • LAN (Red de Área Local) - Las cámaras y el grabador están en la misma red
  • WAN (Red de Área Amplia) - Las cámaras transmiten a través de Internet hasta el grabador

En una WAN normalmente se utiliza ancho de banda asimétrico, con menor velocidad de subida. Por ello, se recomienda colocar el grabador en la misma LAN que las cámaras siempre que sea posible.

Capacidades de Ancho de Banda de la Red

Las redes LAN más comunes tienen las siguientes capacidades típicas:

  • Redes Cableadas
    • 100 Mbps
    • 1 Gbps
    • 10 Gbps
  • Redes Inalámbricas
    • 150 Mbps
    • 300 Mbps
    • 450 Mbps

Muchas conexiones WAN o residenciales utilizan enlaces asimétricos con menor velocidad de subida como:

  • 20 Mbps / 5 Mbps
  • 100 Mbps / 10 Mbps

La subida es la métrica más importante, ya que es el camino de las cámaras al grabador.

Dimensionamiento de Redes para Videovigilancia

Para dimensionar correctamente la red, debemos:

  1. Estimar el ancho de banda necesario para cada cámara según su configuración
  2. Sumar los requerimientos individuales para obtener el ancho de banda total
  3. Verificar que la capacidad de la red sea suficiente agregando un margen del 30-50%

También debemos dimensionar correctamente el almacenamiento considerando no solo el bitrate promedio sino los posibles picos de las cámaras con VBR.

Conclusión

El ancho de banda es un aspecto crítico en cualquier despliegue de videovigilancia y debe ser entendido a fondo para diseñar e implementar sistemas efectivos.

Factores como la resolución, cuadros por segundos, tipo de compresión, ubicación del grabador y capacidad disponible de la red influyen fuertemente en los requerimientos.

Al dimensionar un sistema, no basta con considerar el bitrate promedio de las cámaras.

Es clave incluir un margen de seguridad significativopor posibles picos de tráfico y asegurar un rendimiento y confiabilidad óptimos.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre kbps, Mbps y Gbps?

kbps significa kilobits por segundo, Mbps significa megabits por segundo y Gbps significa gigabits por segundo. Son medidas de velocidad de transmisión de datos, donde kbps es miles de bits por segundo, Mbps es millones de bits por segundos y Gbps es miles de millones de bits por segundo.

¿Cómo afecta la tasa de cuadros por segundo al ancho de banda requerido?

Una tasa de cuadros por segundo (FPS) más alta requiere más ancho de banda porque se están transmitiendo más cuadros de video por segundo. Por ejemplo, 30FPS requiere la mitad del ancho de banda que 60FPS para la misma resolución y calidad de video.

¿Por qué se necesita compresión de video en los sistemas de vigilancia?

La compresión de video se necesita en sistemas de vigilancia para reducir el tamaño de los archivos de video para que se puedan almacenar más videos con el mismo espacio de almacenamiento y también para reducir el ancho de banda requerido para transmitir los videos en vivo.

¿Qué problema puede causar dimensionar la red solo para el bitrate promedio de las cámaras?

El problema que puede causar es congestión y pérdida de paquetes. Si solo se dimensiona para el bitrate promedio, habrá momentos en que el bitrate actual es más alto que el promedio y excederá el ancho de banda disponible, resultando en demoras, jitter y pérdida de paquetes de video.

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Felipe Argüello
Felipe Argüello

Felipe Arguello es el fundador de Infoteknico. Es un reconocido ingeniero especializado en sistemas de seguridad electrónica con una trayectoria de más de 30 años. Con un enfoque multidisciplinario, respaldado por su educación en Ingeniería Civil, Ingeniería Eléctrica y Protección Contra Incendios, y con múltiples certificaciones profesionales, ha liderado la implementación de soluciones de seguridad integral de importantes corporaciones en más de 25 países de América y Europa.

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