廣電 5G 700MHz網(wǎng)絡(luò)下的安防監(jiān)控應(yīng)用探索

　　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 電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放 5G 商用牌照。同年 8 月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于促進平臺經(jīng)濟規(guī)范健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中著重明確要加大加強網(wǎng)絡(luò)能力建設(shè)工作，深入實施“寬帶中國”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一步深入推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程;進一步夯實網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，加快推進“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展。

　　2020 年，具有廣電特色的中國廣電 5G 700MHz大帶寬提案獲得移動通信國際標準組織(簡稱 3GPP)的認可，正式成為5G 國際標準。2020 年 5 月，中國廣電與中國移動就 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)，中國移動將 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行“低頻 + 中頻”特有的組網(wǎng)方式。在這優(yōu)勢背景的促使下，5G NR、4K+8K 超高清晰、AR/VR、AI 計算等新技術(shù)將安防監(jiān)控行業(yè)推向一個更便捷、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�，尤其是在當今智慧城市建設(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)無法滿足智慧安防更細的顆粒度、實時數(shù)據(jù)分析、高速通道傳輸?shù)男枨蟆Ｖ腔蹐?zhí)法、車載視頻、區(qū)域監(jiān)控、家庭安防等行業(yè)亟需從“能看見”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進。監(jiān)控設(shè)備進一步走向 4K/8K 以及 AR/VR，帶來更直觀的變化即數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級上升，數(shù)據(jù)量每年將高達數(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延損耗。

　　其次，傳統(tǒng)有線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、執(zhí)法儀、無人機等移動設(shè)備上，傳統(tǒng)有線監(jiān)控無法得到部署;再比如，城市垃圾處理中的垃圾傾倒監(jiān)控、城市建筑工地對工地人員車輛進出管理的監(jiān)控等環(huán)節(jié)，有線光纜接入成本過高，在沒有 4G 接入或者 4G 寬帶可能覆蓋不到的地方，可使用 5G 方式解決這個問題，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

　　基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的安防監(jiān)控建設(shè)主要具有以下幾點優(yōu)勢。

　　(1)實現(xiàn)高速率、大容量、低時延的網(wǎng)絡(luò)通道。相較于前幾代無線通信技術(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，低時延的特點還會使得響應(yīng)時間明顯減少，對于需要低時延的有線網(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、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)來實現(xiàn)傳輸交互的便捷性，而 5G 技術(shù)的高帶寬、低時延等特性，恰好能滿足新一代高清安防監(jiān)控發(fā)展所提出的高實時性、高清晰度等需求。

　　(2)實現(xiàn)靈活移動的安防監(jiān)控布點補盲。相對于其他 5G 頻段，700MHz頻段覆蓋范圍較廣、穿透性能較好，運營商建設(shè)成本較低，因此更適合進行廣域覆蓋，而安防監(jiān)控的盲點也往往正是地域廣闊、人員流量相對較小，或是屏蔽較大信號受影響較多的位置。因此，在急需設(shè)立監(jiān)控但又受到環(huán)境地形影響而無法建設(shè)傳統(tǒng)有線監(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 萬座基站就可覆蓋全國。而在傳統(tǒng)有線監(jiān)控方式下，鏈路開通的成本較大，平均每個監(jiān)控點匯聚鏈路投入可高達 3 萬余元，如果用 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)承載視頻監(jiān)控，100 路即可節(jié)省 300 余萬元的投入。

　　(3)實現(xiàn)監(jiān)控管理人員的可移動性。使用移動客戶端系統(tǒng)能夠讓管理人員對遠程錄像進行查詢、分析排查，可通過帶有 5G 模組的手機或者 5G 移動終端設(shè)備隨時隨地了解現(xiàn)場的狀況，從而對可能出現(xiàn)的意外事件實施預(yù)控制。

　　(4)開通、維護效率提高�；�于5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌卜辣O(jiān)控建設(shè)，省去了線纜敷設(shè)的前期設(shè)計、中期施工、末期驗收等一系列極其耗時的工程過程，能大幅提升整體的開通效率，在相同時間內(nèi)可以大大提高監(jiān)控節(jié)點的建設(shè)數(shù)量。另外，由于摒棄了傳統(tǒng)的線纜接入，對于故障的判斷及恢復(fù)起到了極大的作用。

　　傳統(tǒng)線路中斷平均搶修時間長達8小時，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，可以進一步將排障時間縮短至 2 小時內(nèi)，提升客戶的滿意度。因此，相較于現(xiàn)有的有線安防監(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、開通快、成本低、維護便捷等優(yōu)勢。

　　4 測試系統(tǒng)建設(shè)和驗證為了探索及驗證相關(guān)應(yīng)用的可行性，搭建了測試系統(tǒng)進行研究性分析，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)主要由遠端超高清智慧安防監(jiān)控設(shè)備、5G CPE 客戶前置設(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)信息的存儲設(shè)備、相關(guān)超高清安防智慧分析及應(yīng)用軟件以及個性化呈現(xiàn)設(shè)備組成。系統(tǒng)應(yīng)具有高度的可擴展性，以方便其他 5G 應(yīng)用的互聯(lián)互通。

　　4.2 功能實現(xiàn)通過在遠端部署超高清攝像頭和AR 全景鷹眼進行視頻信息的抓取，利用網(wǎng)線將數(shù)據(jù)信息傳送到 5G CPE，再通過 CPE 將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成 5G 信號發(fā)送到 5G 基站，由基站傳輸至 5G 核心網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機通過核心網(wǎng)將視頻信息進行存儲，應(yīng)用服務(wù)器按照設(shè)置的參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機進行實時交互，并對圖像進行分析處理后將結(jié)果推送至客戶端，讓使用者可以調(diào)取相應(yīng)視頻進行查看比對，并可接入后續(xù)的監(jiān)控中心大屏進行輪訓監(jiān)看和告警響應(yīng)。

　　運用采集、編碼、傳輸、存儲、顯示的高清化，信令與業(yè)務(wù)的分離化，對遠端采集的視頻進行云邊智慧化，為終端用戶提供車輛車牌和人臉的監(jiān)控和識別、區(qū)域警戒、云臺及視頻參數(shù)控制、回放錄像、行為監(jiān)控、遠程告警等安全防范管理以及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)與功能，以滿足用戶前后端信息融合的智能分析的需要。超高清監(jiān)控應(yīng)用場景效果如圖 2 所示。

　　4.3 驗證評價

　　(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、編碼類型，形成各種不同的組合驗證情形，進行視頻質(zhì)量的測試。經(jīng)過測試，在 3840×1680 和 5520×2400的超高分辨率情況下，視頻質(zhì)量非常清晰，無卡頓及馬賽克現(xiàn)象產(chǎn)生，均可以達到流暢的狀態(tài)。測試數(shù)據(jù)如表 1所示。在 5520×2400 高分辨率的實時畫面下，所呈現(xiàn)出的園區(qū)全景圖像質(zhì)量很高，并且可以通過放大實時圖像，來觀察局部的細節(jié)動態(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，進行云臺的轉(zhuǎn)動、縮放、跟蹤等手動交互操作以及全景視頻監(jiān)控畫面的連續(xù)切換等操作，操作人員通過直觀的感受來比較其與傳統(tǒng)有線視頻監(jiān)控在響應(yīng)時間上的差異。依托 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的低時延特性，操作人員一致反饋與有線傳輸比較，無明顯響應(yīng)速度上的差異。

　　(3) 基 于 5G 700MHz 網(wǎng) 絡(luò) 識 別功能 ( 車 / 人識別 ) 的準確率。通過設(shè)置識別區(qū)，對進入的人員以及車輛正常抓拍，通過 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)傳送圖片并通過后端服務(wù)器進行識別分析，總體識別準確率可大于 90%，達到了商用的標準。目前，廣電網(wǎng)絡(luò)運營商已廣泛參與“雪亮工程”項目，采用的都是基于傳統(tǒng)有線傳輸組建的方式，線纜敷設(shè)及人力成本非常高，給后期的維護及管理增加了較高的難度、整體響應(yīng)及處理時間偏長，對于今后安防監(jiān)控業(yè)務(wù)向細分行業(yè)的邁進有一定的阻礙。

　　從以上分析測試情況可以得出，用基于 5G 700MHz 網(wǎng)絡(luò)的安防視頻監(jiān)控來替代傳統(tǒng)有線視頻監(jiān)控不失為一種簡單可行的辦法，實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的高速實時傳輸、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”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進。

　　5 結(jié)束語

　　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)展機遇。目前，隨著各行各業(yè)尤其是一些重點垂直行業(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，如能及時抓住此機遇，必將有助于加快城市網(wǎng)格化、精細化管理進程，有助于廣電網(wǎng)絡(luò)運營商在“雪亮工程”等基礎(chǔ)上進一步拓展相關(guān)市場，對民生、環(huán)境保護、治安教育、都市服務(wù)、產(chǎn)業(yè)活動等方面的各類要求迅速作出高效反應(yīng)，更快產(chǎn)生有線網(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，通過權(quán)威機構(gòu)的測算，未來兩年 5G 模組的下降空間非�？捎^，預(yù)計將呈現(xiàn) 50% 的下降趨勢，將在 2023 年接近 4G 的模組價格，有了成本的優(yōu)勢，相信廣電 5G產(chǎn)業(yè)鏈會逐漸成熟。

　　作者：翟耶毅 東方有線網(wǎng)絡(luò)有限公司

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