本文摘要：摘要：目前，基于 5G、AI、4K 超高清等技術(shù)的智慧安防監(jiān)控系統(tǒng)正廣泛應(yīng)用。本文探討了基于廣電 5G 網(wǎng)絡(luò)下的超高清 /AR 全景智慧安防技術(shù)及其應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：5G 700MHz 安防監(jiān)控 1 引言 2019 年 6 月， 工 信 部 向 中 國(guó) 電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放 5G 商
摘要：目前，基于 5G、AI、4K 超高清等技術(shù)的智慧安防監(jiān)控系統(tǒng)正廣泛應(yīng)用。本文探討了基于廣電 5G 網(wǎng)絡(luò)下的超高清 /AR 全景智慧安防技術(shù)及其應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：5G 700MHz 安防監(jiān)控
1 引言
2019 年 6 月， 工 信 部 向 中 國(guó) 電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放 5G 商用牌照。同年 8 月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)規(guī)范健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中著重明確要加大加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力建設(shè)工作，深入實(shí)施“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略。之后工業(yè)和信息化部信息通信管理局也表示將進(jìn)一步深入推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程;進(jìn)一步夯實(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，加快推進(jìn)“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展。
2020 年，具有廣電特色的中國(guó)廣電 5G 700MHz大帶寬提案獲得移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(簡(jiǎn)稱(chēng) 3GPP)的認(rèn)可，正式成為5G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2020 年 5 月，中國(guó)廣電與中國(guó)移動(dòng)就 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的合作共享框架協(xié)議正式訂立，將共同建設(shè)5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)將 2.6GHz的頻段作為共享頻段，這也意味著廣電可以加以利用進(jìn)行“低頻 + 中頻”特有的組網(wǎng)方式。在這優(yōu)勢(shì)背景的促使下，5G NR、4K+8K 超高清晰、AR/VR、AI 計(jì)算等新技術(shù)將安防監(jiān)控行業(yè)推向一個(gè)更便捷、更智能、更高效的發(fā)展方向。
安全工程師論文：一種低成本的室內(nèi)人數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)
2 需求分析
首先，傳統(tǒng)安防行業(yè)長(zhǎng)期處于低帶寬、低速率、低分辨率狀態(tài)，而現(xiàn)今的安防模式也受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南拗疲绕涫窃诋?dāng)今智慧城市建設(shè)如火如荼的背景下，隨著監(jiān)控視頻流數(shù)據(jù)源源不斷的生成，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足智慧安防更細(xì)的顆粒度、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、高速通道傳輸?shù)男枨蟆Ｖ腔蹐?zhí)法、車(chē)載視頻、區(qū)域監(jiān)控、家庭安防等行業(yè)亟需從“能看見(jiàn)”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進(jìn)。監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步走向 4K/8K 以及 AR/VR，帶來(lái)更直觀的變化即數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)上升，數(shù)據(jù)量每年將高達(dá)數(shù) PB，借助 5G 網(wǎng)絡(luò)可以提升超高清監(jiān)控視頻的傳輸速率及減少傳輸中的時(shí)延損耗。
其次，傳統(tǒng)有線(xiàn)安防受到的限制比較多，部署也極其復(fù)雜煩瑣。例如，在地鐵、公交車(chē)、執(zhí)法儀、無(wú)人機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上，傳統(tǒng)有線(xiàn)監(jiān)控?zé)o法得到部署;再比如，城市垃圾處理中的垃圾傾倒監(jiān)控、城市建筑工地對(duì)工地人員車(chē)輛進(jìn)出管理的監(jiān)控等環(huán)節(jié)，有線(xiàn)光纜接入成本過(guò)高，在沒(méi)有 4G 接入或者 4G 寬帶可能覆蓋不到的地方，可使用 5G 方式解決這個(gè)問(wèn)題，采用廣電 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)是一種較好的解決方案。
3 廣電 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于安防監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)
基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的安防監(jiān)控建設(shè)主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。
(1)實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)通道。相較于前幾代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，5G 技術(shù)提供了數(shù)倍的通信帶寬，并且在數(shù)據(jù)交換時(shí)，低時(shí)延的特點(diǎn)還會(huì)使得響應(yīng)時(shí)間明顯減少，對(duì)于需要低時(shí)延的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也是一種新的解決思路。
目前，隨著 4K 技術(shù)的不斷深入，基于 4K 的產(chǎn)品如雨后春筍般涌出，4K 攝像機(jī)、4K 執(zhí)法儀、4K顯示器、4K 編碼方式等都需要新的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸交互的便捷性，而 5G 技術(shù)的高帶寬、低時(shí)延等特性，恰好能滿(mǎn)足新一代高清安防監(jiān)控發(fā)展所提出的高實(shí)時(shí)性、高清晰度等需求。
(2)實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)的安防監(jiān)控布點(diǎn)補(bǔ)盲。相對(duì)于其他 5G 頻段，700MHz頻段覆蓋范圍較廣、穿透性能較好，運(yùn)營(yíng)商建設(shè)成本較低，因此更適合進(jìn)行廣域覆蓋，而安防監(jiān)控的盲點(diǎn)也往往正是地域廣闊、人員流量相對(duì)較小，或是屏蔽較大信號(hào)受影響較多的位置。因此，在急需設(shè)立監(jiān)控但又受到環(huán)境地形影響而無(wú)法建設(shè)傳統(tǒng)有線(xiàn)監(jiān)控的地區(qū)，可方便靈活地部署監(jiān)控。
尤其是廣電特有的 700MHz 頻段擁有傳播損耗小、覆蓋能力強(qiáng)大的特性，相同情 況 下 覆 蓋 面 積 是 2.6GHz 的 3 倍、4.9GHz 的 9 倍，只需要建設(shè)將近 60 萬(wàn)座基站就可覆蓋全國(guó)。而在傳統(tǒng)有線(xiàn)監(jiān)控方式下，鏈路開(kāi)通的成本較大，平均每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)匯聚鏈路投入可高達(dá) 3 萬(wàn)余元，如果用 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)承載視頻監(jiān)控，100 路即可節(jié)省 300 余萬(wàn)元的投入。
(3)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理人員的可移動(dòng)性。使用移動(dòng)客戶(hù)端系統(tǒng)能夠讓管理人員對(duì)遠(yuǎn)程錄像進(jìn)行查詢(xún)、分析排查，可通過(guò)帶有 5G 模組的手機(jī)或者 5G 移動(dòng)終端設(shè)備隨時(shí)隨地了解現(xiàn)場(chǎng)的狀況，從而對(duì)可能出現(xiàn)的意外事件實(shí)施預(yù)控制。
(4)開(kāi)通、維護(hù)效率提高�；�5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌卜辣O(jiān)控建設(shè)，省去了線(xiàn)纜敷設(shè)的前期設(shè)計(jì)、中期施工、末期驗(yàn)收等一系列極其耗時(shí)的工程過(guò)程，能大幅提升整體的開(kāi)通效率，在相同時(shí)間內(nèi)可以大大提高監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的建設(shè)數(shù)量。另外，由于摒棄了傳統(tǒng)的線(xiàn)纜接入，對(duì)于故障的判斷及恢復(fù)起到了極大的作用。
傳統(tǒng)線(xiàn)路中斷平均搶修時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)，而基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控故障定位便捷，只需要更換設(shè)備，可以進(jìn)一步將排障時(shí)間縮短至 2 小時(shí)內(nèi)，提升客戶(hù)的滿(mǎn)意度。因此，相較于現(xiàn)有的有線(xiàn)安防監(jiān)控，基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的安防監(jiān)控有著建設(shè)快、建設(shè)靈活、傳輸快、開(kāi)通快、成本低、維護(hù)便捷等優(yōu)勢(shì)。
4 測(cè)試系統(tǒng)建設(shè)和驗(yàn)證為了探索及驗(yàn)證相關(guān)應(yīng)用的可行性，搭建了測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行研究性分析，整體應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)如下。
4.1 總體架構(gòu)基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)超高清視頻 / 全景 AR 視頻智慧監(jiān)控應(yīng)用的整體架構(gòu)主要由遠(yuǎn)端超高清智慧安防監(jiān)控設(shè)備、5G CPE 客戶(hù)前置設(shè)備、基于700MHz 的 5G 基 站、5G 核 心 網(wǎng) 絡(luò)、圖像視頻等數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)設(shè)備、相關(guān)超高清安防智慧分析及應(yīng)用軟件以及個(gè)性化呈現(xiàn)設(shè)備組成。系統(tǒng)應(yīng)具有高度的可擴(kuò)展性，以方便其他 5G 應(yīng)用的互聯(lián)互通。
4.2 功能實(shí)現(xiàn)通過(guò)在遠(yuǎn)端部署超高清攝像頭和AR 全景鷹眼進(jìn)行視頻信息的抓取，利用網(wǎng)線(xiàn)將數(shù)據(jù)信息傳送到 5G CPE，再通過(guò) CPE 將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成 5G 信號(hào)發(fā)送到 5G 基站，由基站傳輸至 5G 核心網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)通過(guò)核心網(wǎng)將視頻信息進(jìn)行存儲(chǔ)，應(yīng)用服務(wù)器按照設(shè)置的參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，并對(duì)圖像進(jìn)行分析處理后將結(jié)果推送至客戶(hù)端，讓使用者可以調(diào)取相應(yīng)視頻進(jìn)行查看比對(duì)，并可接入后續(xù)的監(jiān)控中心大屏進(jìn)行輪訓(xùn)監(jiān)看和告警響應(yīng)。
運(yùn)用采集、編碼、傳輸、存儲(chǔ)、顯示的高清化，信令與業(yè)務(wù)的分離化，對(duì)遠(yuǎn)端采集的視頻進(jìn)行云邊智慧化，為終端用戶(hù)提供車(chē)輛車(chē)牌和人臉的監(jiān)控和識(shí)別、區(qū)域警戒、云臺(tái)及視頻參數(shù)控制、回放錄像、行為監(jiān)控、遠(yuǎn)程告警等安全防范管理以及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)與功能，以滿(mǎn)足用戶(hù)前后端信息融合的智能分析的需要。超高清監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景效果如圖 2 所示。
4.3 驗(yàn)證評(píng)價(jià)
(1) 基 于 5G 700MHz 網(wǎng) 絡(luò) 的 超高清視頻安防及全景視頻監(jiān)控應(yīng)用的監(jiān)控視頻質(zhì)量。通過(guò)應(yīng)用程序調(diào)整 5G700MHz 傳輸通道下的視頻碼率、分辨率、編碼類(lèi)型，形成各種不同的組合驗(yàn)證情形，進(jìn)行視頻質(zhì)量的測(cè)試。經(jīng)過(guò)測(cè)試，在 3840×1680 和 5520×2400的超高分辨率情況下，視頻質(zhì)量非常清晰，無(wú)卡頓及馬賽克現(xiàn)象產(chǎn)生，均可以達(dá)到流暢的狀態(tài)。測(cè)試數(shù)據(jù)如表 1所示。在 5520×2400 高分辨率的實(shí)時(shí)畫(huà)面下，所呈現(xiàn)出的園區(qū)全景圖像質(zhì)量很高，并且可以通過(guò)放大實(shí)時(shí)圖像，來(lái)觀察局部的細(xì)節(jié)動(dòng)態(tài)。
(2)分析 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)操作控制的響應(yīng)速度。在應(yīng)用軟件界面，進(jìn)行云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)、縮放、跟蹤等手動(dòng)交互操作以及全景視頻監(jiān)控畫(huà)面的連續(xù)切換等操作，操作人員通過(guò)直觀的感受來(lái)比較其與傳統(tǒng)有線(xiàn)視頻監(jiān)控在響應(yīng)時(shí)間上的差異。依托 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延特性，操作人員一致反饋與有線(xiàn)傳輸比較，無(wú)明顯響應(yīng)速度上的差異。
(3) 基 于 5G 700MHz 網(wǎng) 絡(luò) 識(shí) 別功能 ( 車(chē) / 人識(shí)別 ) 的準(zhǔn)確率。通過(guò)設(shè)置識(shí)別區(qū)，對(duì)進(jìn)入的人員以及車(chē)輛正常抓拍，通過(guò) 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)傳送圖片并通過(guò)后端服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別分析，總體識(shí)別準(zhǔn)確率可大于 90%，達(dá)到了商用的標(biāo)準(zhǔn)。目前，廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商已廣泛參與“雪亮工程”項(xiàng)目，采用的都是基于傳統(tǒng)有線(xiàn)傳輸組建的方式，線(xiàn)纜敷設(shè)及人力成本非常高，給后期的維護(hù)及管理增加了較高的難度、整體響應(yīng)及處理時(shí)間偏長(zhǎng)，對(duì)于今后安防監(jiān)控業(yè)務(wù)向細(xì)分行業(yè)的邁進(jìn)有一定的阻礙。
從以上分析測(cè)試情況可以得出，用基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的安防視頻監(jiān)控來(lái)替代傳統(tǒng)有線(xiàn)視頻監(jiān)控不失為一種簡(jiǎn)單可行的辦法，實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸、超高分辨率解析和智能決策的要求，助力安防監(jiān)控行業(yè)從“能看見(jiàn)”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進(jìn)。
5 結(jié)束語(yǔ)
5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，安防監(jiān)控應(yīng)用面臨重要的發(fā)展機(jī)遇。目前，隨著各行各業(yè)尤其是一些重點(diǎn)垂直行業(yè)數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型的加快，視頻監(jiān)控與監(jiān)測(cè)等新需求正在涌現(xiàn)，都市治安管理、道路交通安全管理、應(yīng)急指揮、災(zāi)難事故預(yù)警、安全生產(chǎn)方面的安防監(jiān)控需求量增大，如能及時(shí)抓住此機(jī)遇，必將有助于加快城市網(wǎng)格化、精細(xì)化管理進(jìn)程，有助于廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在“雪亮工程”等基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展相關(guān)市場(chǎng)，對(duì)民生、環(huán)境保護(hù)、治安教育、都市服務(wù)、產(chǎn)業(yè)活動(dòng)等方面的各類(lèi)要求迅速作出高效反應(yīng)，更快產(chǎn)生有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 5G 700MHz 融合業(yè)務(wù)的可觀收益。
隨著 5G 模組出貨量的不斷劇增，設(shè)備成本也隨之下降，目前已經(jīng)下調(diào)至 500 元基準(zhǔn)，通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)的測(cè)算，未來(lái)兩年 5G 模組的下降空間非�？捎^，預(yù)計(jì)將呈現(xiàn) 50% 的下降趨勢(shì)，將在 2023 年接近 4G 的模組價(jià)格，有了成本的優(yōu)勢(shì)，相信廣電 5G產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)逐漸成熟。
作者：翟耶毅 東方有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有限公司
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