Calculadora de ancho de banda para CCTV

Los cálculos de ancho de banda detrás de cada cámara IP

El ancho de banda por cámara es el resultado de cinco factores: resolución y velocidad de fotogramas base, eficiencia del códec, estructura GOP, complejidad de la escena y modo de control de velocidad. Las hojas de datos de los fabricantes citan una única cifra de CBR que casi nunca coincide con la tasa de bits que se ve en la transmisión: el valor de la hoja de especificaciones es un máximo de laboratorio controlado con una complejidad de escena media, un intervalo de fotograma I de 2 s y 30 fps. Las instalaciones reales funcionan a entre 0,4 y 1,6 veces esa cifra, dependiendo de la configuración.

La relación resolución-velocidad de fotogramas base aumenta aproximadamente de forma lineal con la cantidad de píxeles y la velocidad de fotogramas. Una cámara de 4 MP a 30 fps con H.264 suele alcanzar unos 8 Mbps . Duplicar la velocidad de fotogramas a 60 fps duplica la tasa de bits. Cuadruplicar los píxeles a 16 MP cuadruplica la tasa de bits. Este es el límite inferior; el códec y la compresión sensible al contenido lo reducen.

La eficiencia del códec en relación con H.264 es el factor más importante. H.265 (HEVC) alcanza aproximadamente el 50 % del ancho de banda de H.264 con la misma calidad perceptiva gracias a una mejor predicción intra, unidades de codificación más grandes y partición de movimiento asimétrica. H.265 + —la extensión dinámica ROI de Hikvision y Dahua reduce aún más el rendimiento entre un 20 % y un 40 % en CCTV con cámara estática al suprimir la codificación de vectores de movimiento en regiones de fondo inmutables. AV1 alcanza aproximadamente el 35 % del rendimiento base H.264 , pero es poco común en cámaras IP a partir de 2026; se espera que aparezca en las actualizaciones de chipsets a partir de 2027.

La estructura GOP (la cadencia de fotogramas I completos entre los fotogramas P/B previstos) es importante porque los fotogramas I son de 5 a 10 veces más grandes que los fotogramas P. Un intervalo de fotograma I de 1 s a 25 fps coloca un fotograma I cada 25 fotogramas; un intervalo de 5 s coloca uno cada 125. Reducir a la mitad el intervalo de fotograma I aumenta aproximadamente la tasa de bits promedio entre un 40 % y un 60 %. La desventaja es la capacidad de respuesta de búsqueda en la línea de tiempo de reproducción del VMS: los GOP más cortos permiten una búsqueda precisa a nivel de fotograma, pero aumentan el consumo de red y almacenamiento.

La complejidad de la escena es una variable que nadie prevé. Con la tasa de bits variable (VBR), la configuración predeterminada en todas las cámaras IP modernas, un estacionamiento estático a las 3:00 de la madrugada puede funcionar a 0,4 veces la tasa de bits nominal, mientras que un centro de transporte concurrido en hora punta funciona a 1,6-2 veces la tasa nominal. Las transiciones de iluminación (amanecer, atardecer, de soleado a nublado) provocan breves picos de tasa de bits a medida que el codificador reconstruye los fotogramas de referencia. Dos cámaras idénticas en entornos diferentes pueden generar un consumo de almacenamiento y ancho de banda tres veces distinto en un mes.

El modo de control de velocidad (VBR, CBR o VBR restringido) es la última opción. CBR es preferible cuando el ancho de banda es limitado, ya que los picos se limitan, pero reduce la eficiencia de compresión en escenas con poco tráfico. VBR es la opción predeterminada para implementaciones que requieren almacenamiento. VBR restringido establece tanto un promedio objetivo como un límite máximo, lo que ofrece lo mejor de ambos mundos a costa de una configuración de codificador más compleja.

Cómo usar esta calculadora de ancho de banda

1. Introduzca el número de cámaras y la resolución. Seleccione el número de cámaras que transmiten simultáneamente al NVR o VMS. La resolución es el número de megapíxeles del sensor nativo de la cámara; este es el factor determinante del ancho de banda.
2. Configura la velocidad de fotogramas y el códec. La mayoría de los sistemas de videovigilancia funcionan a 15-25 fps; aumente a 30 fps para reconocimiento automático de matrículas (ANPR) y control de acceso. Elija el códec que su VMS decodifica: H.265 es prácticamente universal, mientras H.265 + requiere rutas de decodificación compatibles con Hikvision / Dahua .
3. Elige la complejidad de la escena con honestidad. No uses el nivel medio por defecto para todo. Una cámara de carretera montada en un poste por la noche es estática. Un local comercial a las 14:00 es de nivel medio. Un andén de tren a las 08:30 es complejo. El rango de 0,6× a 1,6× influye en la decisión sobre el tamaño del interruptor.
4. Lee las tres tarjetas de resultados. La velocidad Mbps por cámara determina la selección del puerto del switch PoE . La velocidad total Mbps determina el enlace ascendente del switch y el rendimiento de escritura NVR . La tarjeta de recomendaciones de enlace ascendente indica el umbral de saturación de 1 Gbps para que pueda planificar la arquitectura distribuida NVR antes de que surjan problemas durante la instalación.

Ejemplo práctico: tienda minorista con 16 cámaras

Una tienda de moda de 600 m² necesita un sistema de 16 cámaras: 4 cámaras tipo turret de 4 MP para la zona de ventas, 6 cámaras bullet de 4 MP para los pasillos y probadores, 4 cámaras ojo de pez de 8 MP en las entradas y cajas, y 2 cámaras bullet IR de 4 MP para la trastienda y el muelle de carga. La grabación es a 25 fps, H.265 , con un intervalo de fotogramas I de 2 s y sin audio.

Las cámaras de 4 MP en H.265 25 fps de complejidad media funcionan aproximadamente 8 × 0,83 (escala de fps) × 0,5 (códec) × 1,0 (escena) ≈ 3,3 Mbps cada una. Los ojos de pez de 8 MP funcionan aproximadamente 16 × 0,83 × 0,5 × 1,0 ≈ 6,6 Mbps cada uno. Agregado: 12 × 3,3 + 4 × 6,6 ≈ 39,6 + 26,4 ≈ 66 Mbps . Las dos cámaras de la parte trasera de la casa con complejidad nocturna estática bajan a 0,6× = 2 Mbps cada una. Carga total continua de la red ≈ 70 Mbps .

70 Mbps es una velocidad cómoda en un enlace ascendente de switch de 1 Gbps , con una saturación inferior al 10 %. Sin embargo, la carga instantánea máxima, cuando las 16 cámaras emiten un fotograma I en la misma ventana de 40 ms, puede superar los 200 Mbps . Un enlace troncal de 1 Gbps lo gestiona sin problemas; un enlace troncal de 100 Mbps perdería fotogramas. El tamaño del switch PoE también es importante: 16 cámaras tipo turret de 4 MP con un presupuesto PoE típico de 6-9 W necesitan aproximadamente 120 W en total, además de los calentadores dome en invierno; un switch PoE+ de 24 puertos y 1 Gbps con un presupuesto de 250 W es el mínimo.

Al cambiar la misma instalación a H.265 + Smart Codec, el ancho de banda agregado baja a unos 42 Mbps , lo cual es significativo para escenarios de visualización remota donde la sede central de la tienda recibe transmisiones en vivo a través de un único enlace ascendente de fibra de 100 Mbps . Al volver a H.264 , el ancho de banda aumenta a unos 130 Mbps y comienza a ejercer presión sobre el enlace ascendente del conmutador de 1 Gbps durante las ventanas de revisión de múltiples transmisiones.

Errores comunes en la planificación del ancho de banda

• Tallas para el promedio, no para el pico. El promedio agregado es adecuado para el almacenamiento. Para el enlace ascendente del conmutador y el rendimiento de escritura NVR , planifique de 2 a 3 veces el promedio para absorber las ráfagas de fotogramas I cuando se sincronizan muchas cámaras.
• Confiar en la especificación técnica de la tasa de bits como si fuera la verdad absoluta. Las cifras de la hoja de datos asumen CBR con complejidad media, fotograma I de 2 s y 30 fps. Su instalación VBR real puede funcionar a 0,4× o 1,6× dependiendo de la escena y la configuración.
• Ignorando las arquitecturas de doble flujo. Los clientes VMS obtienen una segunda transmisión de baja resolución para la visualización en directo en la pantalla. Cada cámara emite dos transmisiones simultáneas, no una. Añada la transmisión secundaria (normalmente de 0,5 a 1 Mbps ) a su agregación.
• Olvidando la carga de visualización remota. La visualización en directo desde fuera de la red utiliza la velocidad de subida de tu proveedor de servicios de Internet (ISP), no la de tu red local (LAN). Una carga interna de 70 Mbps puede requerir solo entre 5 y 10 Mbps de subida si la visualización remota es poco frecuente y está limitada por velocidad, pero necesitará 70 Mbps si la conexión con un centro de operaciones de red (NOC) es continua.
• Mezclando H.265 + con VMS no consciente. Si su VMS no decodifica H.265 + de forma nativa, la cámara o NVR lo recodifican a H.265 al salir de la señal, lo que provoca la pérdida del ahorro de ancho de banda. Verifique la compatibilidad del decodificador antes de basar sus cálculos de dimensionamiento en H.265 +.

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