廣電 5G 700MHz網絡下的安防監控應用探索

　　摘要：目前，基于 5G、AI、4K 超高清等技術的智慧安防監控系統正廣泛應用。本文探討了基于廣電 5G 網絡下的超高清 /AR 全景智慧安防技術及其應用。

　　關鍵詞：5G 700MHz 安防監控

　　1 引言

　　2019 年 6 月， 工 信 部 向 中 國 電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放 5G 商用牌照。同年 8 月，國務院辦公廳印發了《關于促進平臺經濟規范健康發展的指導意見》，其中著重明確要加大加強網絡能力建設工作，深入實施“寬帶中國”戰略。之后工業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互聯網創新發展戰略，推進工業互聯網創新發展工程;進一步夯實網絡基礎，加快推進“5G+ 工業互聯網”發展。

　　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 網絡的合作共享框架協議正式訂立，將共同建設5G 700MHz 網絡，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”特有的組網方式。在這優勢背景的促使下，5G NR、4K+8K 超高清晰、AR/VR、AI 計算等新技術將安防監控行業推向一個更便捷、更智能、更高效的發展方向。

　　安全工程師論文：一種低成本的室內人數監控系統

　　2 需求分析

　　首先，傳統安防行業長期處于低帶寬、低速率、低分辨率狀態，而現今的安防模式也受到網絡傳輸的限制，尤其是在當今智慧城市建設如火如荼的背景下，隨著監控視頻流數據源源不斷的生成，傳統技術已經無法滿足智慧安防更細的顆粒度、實時數據分析、高速通道傳輸的需求。智慧執法、車載視頻、區域監控、家庭安防等行業亟需從“能看見”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進。監控設備進一步走向 4K/8K 以及 AR/VR，帶來更直觀的變化即數據量呈指數級上升，數據量每年將高達數 PB，借助 5G 網絡可以提升超高清監控視頻的傳輸速率及減少傳輸中的時延損耗。

　　其次，傳統有線安防受到的限制比較多，部署也極其復雜煩瑣。例如，在地鐵、公交車、執法儀、無人機等移動設備上，傳統有線監控無法得到部署;再比如，城市垃圾處理中的垃圾傾倒監控、城市建筑工地對工地人員車輛進出管理的監控等環節，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 網絡是一種較好的解決方案。

　　3 廣電 5G 700MHz 網絡應用于安防監控的優勢

　　基于 5G 700MHz 網絡的安防監控建設主要具有以下幾點優勢。

　　(1)實現高速率、大容量、低時延的網絡通道。相較于前幾代無線通信技術，5G 技術提供了數倍的通信帶寬，并且在數據交換時，低時延的特點還會使得響應時間明顯減少，對于需要低時延的有線網絡應用也是一種新的解決思路。

　　目前，隨著 4K 技術的不斷深入，基于 4K 的產品如雨后春筍般涌出，4K 攝像機、4K 執法儀、4K顯示器、4K 編碼方式等都需要新的網絡傳輸技術來實現傳輸交互的便捷性，而 5G 技術的高帶寬、低時延等特性，恰好能滿足新一代高清安防監控發展所提出的高實時性、高清晰度等需求。

　　(2)實現靈活移動的安防監控布點補盲。相對于其他 5G 頻段，700MHz頻段覆蓋范圍較廣、穿透性能較好，運營商建設成本較低，因此更適合進行廣域覆蓋，而安防監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，在急需設立監控但又受到環境地形影響而無法建設傳統有線監控的地區，可方便靈活地部署監控。

　　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，只需要建設將近 60 萬座基站就可覆蓋全國。而在傳統有線監控方式下，鏈路開通的成本較大，平均每個監控點匯聚鏈路投入可高達 3 萬余元，如果用 5G 700MHz 網絡承載視頻監控，100 路即可節省 300 余萬元的投入。

　　(3)實現監控管理人員的可移動性。使用移動客戶端系統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 移動終端設備隨時隨地了解現場的狀況，從而對可能出現的意外事件實施預控制。

　　(4)開通、維護效率提高。基于5G 網絡傳輸的安防監控建設，省去了線纜敷設的前期設計、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，在相同時間內可以大大提高監控節點的建設數量。另外，由于摒棄了傳統的線纜接入，對于故障的判斷及恢復起到了極大的作用。

　　傳統線路中斷平均搶修時間長達8小時，而基于 5G 網絡的監控故障定位便捷，只需要更換設備，可以進一步將排障時間縮短至 2 小時內，提升客戶的滿意度。因此，相較于現有的有線安防監控，基于 5G 700MHz 網絡的安防監控有著建設快、建設靈活、傳輸快、開通快、成本低、維護便捷等優勢。

　　4 測試系統建設和驗證為了探索及驗證相關應用的可行性，搭建了測試系統進行研究性分析，整體應用系統架構如下。

　　4.1 總體架構基于 5G 700MHz 網絡實現超高清視頻 / 全景 AR 視頻智慧監控應用的整體架構主要由遠端超高清智慧安防監控設備、5G CPE 客戶前置設備、基于700MHz 的 5G 基 站、5G 核 心 網 絡、圖像視頻等數據信息的存儲設備、相關超高清安防智慧分析及應用軟件以及個性化呈現設備組成。系統應具有高度的可擴展性，以方便其他 5G 應用的互聯互通。

　　4.2 功能實現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，利用網線將數據信息傳送到 5G CPE，再通過 CPE 將數據信息轉換成 5G 信號發送到 5G 基站，由基站傳輸至 5G 核心網;網絡視頻錄像機通過核心網將視頻信息進行存儲，應用服務器按照設置的參數與網絡視頻錄像機進行實時交互，并對圖像進行分析處理后將結果推送至客戶端，讓使用者可以調取相應視頻進行查看比對，并可接入后續的監控中心大屏進行輪訓監看和告警響應。

　　運用采集、編碼、傳輸、存儲、顯示的高清化，信令與業務的分離化，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控和識別、區域警戒、云臺及視頻參數控制、回放錄像、行為監控、遠程告警等安全防范管理以及相關應用技術與功能，以滿足用戶前后端信息融合的智能分析的需要。超高清監控應用場景效果如圖 2 所示。

　　4.3 驗證評價

　　(1) 基 于 5G 700MHz 網 絡 的 超高清視頻安防及全景視頻監控應用的監控視頻質量。通過應用程序調整 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，進行視頻質量的測試。經過測試，在 3840×1680 和 5520×2400的超高分辨率情況下，視頻質量非常清晰，無卡頓及馬賽克現象產生，均可以達到流暢的狀態。測試數據如表 1所示。在 5520×2400 高分辨率的實時畫面下，所呈現出的園區全景圖像質量很高，并且可以通過放大實時圖像，來觀察局部的細節動態。

　　(2)分析 5G 700MHz 網絡操作控制的響應速度。在應用軟件界面，進行云臺的轉動、縮放、跟蹤等手動交互操作以及全景視頻監控畫面的連續切換等操作，操作人員通過直觀的感受來比較其與傳統有線視頻監控在響應時間上的差異。依托 5G 700MHz 網絡的低時延特性，操作人員一致反饋與有線傳輸比較，無明顯響應速度上的差異。

　　(3) 基 于 5G 700MHz 網 絡 識 別功能 ( 車 / 人識別 ) 的準確率。通過設置識別區，對進入的人員以及車輛正常抓拍，通過 5G 700MHz 網絡傳送圖片并通過后端服務器進行識別分析，總體識別準確率可大于 90%，達到了商用的標準。目前，廣電網絡運營商已廣泛參與“雪亮工程”項目，采用的都是基于傳統有線傳輸組建的方式，線纜敷設及人力成本非常高，給后期的維護及管理增加了較高的難度、整體響應及處理時間偏長，對于今后安防監控業務向細分行業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 網絡的安防視頻監控來替代傳統有線視頻監控不失為一種簡單可行的辦法，實現大容量數據的高速實時傳輸、超高分辨率解析和智能決策的要求，助力安防監控行業從“能看見”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演進。

　　5 結束語

　　5G 700MHz 網絡應用中，安防監控應用面臨重要的發展機遇。目前，隨著各行各業尤其是一些重點垂直行業數字化與智能化轉型的加快，視頻監控與監測等新需求正在涌現，都市治安管理、道路交通安全管理、應急指揮、災難事故預警、安全生產方面的安防監控需求量增大，如能及時抓住此機遇，必將有助于加快城市網格化、精細化管理進程，有助于廣電網絡運營商在“雪亮工程”等基礎上進一步拓展相關市場，對民生、環境保護、治安教育、都市服務、產業活動等方面的各類要求迅速作出高效反應，更快產生有線網絡 5G 700MHz 融合業務的可觀收益。

　　隨著 5G 模組出貨量的不斷劇增，設備成本也隨之下降，目前已經下調至 500 元基準，通過權威機構的測算，未來兩年 5G 模組的下降空間非常可觀，預計將呈現 50% 的下降趨勢，將在 2023 年接近 4G 的模組價格，有了成本的優勢，相信廣電 5G產業鏈會逐漸成熟。

　　作者：翟耶毅 東方有線網絡有限公司

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