广电 5G 700MHz网络下的安防监控应用探索

　　摘要：目前，基于 5G、AI、4K 超高清等技术的智慧安防监控系统正广泛应用。本文探讨了基于广电 5G 网络下的超高清 /AR 全景智慧安防技术及其应用。

　　关键词：5G 700MHz 安防监控

　　1 引言

　　2019 年 6 月， 工 信 部 向 中 国 电信、中国移动、中国联通、中国广电发放 5G 商用牌照。同年 8 月，国务院办公厅印发了《关于促进平台经济规范健康发展的指导意见》，其中着重明确要加大加强网络能力建设工作，深入实施“宽带中国”战略。之后工业和信息化部信息通信管理局也表示将进一步深入推进工业互联网创新发展战略，推进工业互联网创新发展工程;进一步夯实网络基础，加快推进“5G+ 工业互联网”发展。

　　2020 年，具有广电特色的中国广电 5G 700MHz大带宽提案获得移动通信国际标准组织(简称 3GPP)的认可，正式成为5G 国际标准。2020 年 5 月，中国广电与中国移动就 5G 700MHz 网络的合作共享框架协议正式订立，将共同建设5G 700MHz 网络，中国移动将 2.6GHz的频段作为共享频段，这也意味着广电可以加以利用进行“低频 + 中频”特有的组网方式。在这优势背景的促使下，5G NR、4K+8K 超高清晰、AR/VR、AI 计算等新技术将安防监控行业推向一个更便捷、更智能、更高效的发展方向。

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　　2 需求分析

　　首先，传统安防行业长期处于低带宽、低速率、低分辨率状态，而现今的安防模式也受到网络传输的限制，尤其是在当今智慧城市建设如火如荼的背景下，随着监控视频流数据源源不断的生成，传统技术已经无法满足智慧安防更细的颗粒度、实时数据分析、高速通道传输的需求。智慧执法、车载视频、区域监控、家庭安防等行业亟需从“能看见”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演进。监控设备进一步走向 4K/8K 以及 AR/VR，带来更直观的变化即数据量呈指数级上升，数据量每年将高达数 PB，借助 5G 网络可以提升超高清监控视频的传输速率及减少传输中的时延损耗。

　　其次，传统有线安防受到的限制比较多，部署也极其复杂烦琐。例如，在地铁、公交车、执法仪、无人机等移动设备上，传统有线监控无法得到部署;再比如，城市垃圾处理中的垃圾倾倒监控、城市建筑工地对工地人员车辆进出管理的监控等环节，有线光缆接入成本过高，在没有 4G 接入或者 4G 宽带可能覆盖不到的地方，可使用 5G 方式解决这个问题，采用广电 5G 700MHz 网络是一种较好的解决方案。

　　3 广电 5G 700MHz 网络应用于安防监控的优势

　　基于 5G 700MHz 网络的安防监控建设主要具有以下几点优势。

　　(1)实现高速率、大容量、低时延的网络通道。相较于前几代无线通信技术，5G 技术提供了数倍的通信带宽，并且在数据交换时，低时延的特点还会使得响应时间明显减少，对于需要低时延的有线网络应用也是一种新的解决思路。

　　目前，随着 4K 技术的不断深入，基于 4K 的产品如雨后春笋般涌出，4K 摄像机、4K 执法仪、4K显示器、4K 编码方式等都需要新的网络传输技术来实现传输交互的便捷性，而 5G 技术的高带宽、低时延等特性，恰好能满足新一代高清安防监控发展所提出的高实时性、高清晰度等需求。

　　(2)实现灵活移动的安防监控布点补盲。相对于其他 5G 频段，700MHz频段覆盖范围较广、穿透性能较好，运营商建设成本较低，因此更适合进行广域覆盖，而安防监控的盲点也往往正是地域广阔、人员流量相对较小，或是屏蔽较大信号受影响较多的位置。因此，在急需设立监控但又受到环境地形影响而无法建设传统有线监控的地区，可方便灵活地部署监控。

　　尤其是广电特有的 700MHz 频段拥有传播损耗小、覆盖能力强大的特性，相同情 况 下 覆 盖 面 积 是 2.6GHz 的 3 倍、4.9GHz 的 9 倍，只需要建设将近 60 万座基站就可覆盖全国。而在传统有线监控方式下，链路开通的成本较大，平均每个监控点汇聚链路投入可高达 3 万余元，如果用 5G 700MHz 网络承载视频监控，100 路即可节省 300 余万元的投入。

　　(3)实现监控管理人员的可移动性。使用移动客户端系统能够让管理人员对远程录像进行查询、分析排查，可通过带有 5G 模组的手机或者 5G 移动终端设备随时随地了解现场的状况，从而对可能出现的意外事件实施预控制。

　　(4)开通、维护效率提高。基于5G 网络传输的安防监控建设，省去了线缆敷设的前期设计、中期施工、末期验收等一系列极其耗时的工程过程，能大幅提升整体的开通效率，在相同时间内可以大大提高监控节点的建设数量。另外，由于摒弃了传统的线缆接入，对于故障的判断及恢复起到了极大的作用。

　　传统线路中断平均抢修时间长达8小时，而基于 5G 网络的监控故障定位便捷，只需要更换设备，可以进一步将排障时间缩短至 2 小时内，提升客户的满意度。因此，相较于现有的有线安防监控，基于 5G 700MHz 网络的安防监控有着建设快、建设灵活、传输快、开通快、成本低、维护便捷等优势。

　　4 测试系统建设和验证为了探索及验证相关应用的可行性，搭建了测试系统进行研究性分析，整体应用系统架构如下。

　　4.1 总体架构基于 5G 700MHz 网络实现超高清视频 / 全景 AR 视频智慧监控应用的整体架构主要由远端超高清智慧安防监控设备、5G CPE 客户前置设备、基于700MHz 的 5G 基 站、5G 核 心 网 络、图像视频等数据信息的存储设备、相关超高清安防智慧分析及应用软件以及个性化呈现设备组成。系统应具有高度的可扩展性，以方便其他 5G 应用的互联互通。

　　4.2 功能实现通过在远端部署超高清摄像头和AR 全景鹰眼进行视频信息的抓取，利用网线将数据信息传送到 5G CPE，再通过 CPE 将数据信息转换成 5G 信号发送到 5G 基站，由基站传输至 5G 核心网;网络视频录像机通过核心网将视频信息进行存储，应用服务器按照设置的参数与网络视频录像机进行实时交互，并对图像进行分析处理后将结果推送至客户端，让使用者可以调取相应视频进行查看比对，并可接入后续的监控中心大屏进行轮训监看和告警响应。

　　运用采集、编码、传输、存储、显示的高清化，信令与业务的分离化，对远端采集的视频进行云边智慧化，为终端用户提供车辆车牌和人脸的监控和识别、区域警戒、云台及视频参数控制、回放录像、行为监控、远程告警等安全防范管理以及相关应用技术与功能，以满足用户前后端信息融合的智能分析的需要。超高清监控应用场景效果如图 2 所示。

　　4.3 验证评价

　　(1) 基 于 5G 700MHz 网 络 的 超高清视频安防及全景视频监控应用的监控视频质量。通过应用程序调整 5G700MHz 传输通道下的视频码率、分辨率、编码类型，形成各种不同的组合验证情形，进行视频质量的测试。经过测试，在 3840×1680 和 5520×2400的超高分辨率情况下，视频质量非常清晰，无卡顿及马赛克现象产生，均可以达到流畅的状态。测试数据如表 1所示。在 5520×2400 高分辨率的实时画面下，所呈现出的园区全景图像质量很高，并且可以通过放大实时图像，来观察局部的细节动态。

　　(2)分析 5G 700MHz 网络操作控制的响应速度。在应用软件界面，进行云台的转动、缩放、跟踪等手动交互操作以及全景视频监控画面的连续切换等操作，操作人员通过直观的感受来比较其与传统有线视频监控在响应时间上的差异。依托 5G 700MHz 网络的低时延特性，操作人员一致反馈与有线传输比较，无明显响应速度上的差异。

　　(3) 基 于 5G 700MHz 网 络 识 别功能 ( 车 / 人识别 ) 的准确率。通过设置识别区，对进入的人员以及车辆正常抓拍，通过 5G 700MHz 网络传送图片并通过后端服务器进行识别分析，总体识别准确率可大于 90%，达到了商用的标准。目前，广电网络运营商已广泛参与“雪亮工程”项目，采用的都是基于传统有线传输组建的方式，线缆敷设及人力成本非常高，给后期的维护及管理增加了较高的难度、整体响应及处理时间偏长，对于今后安防监控业务向细分行业的迈进有一定的阻碍。

　　从以上分析测试情况可以得出，用基于 5G 700MHz 网络的安防视频监控来替代传统有线视频监控不失为一种简单可行的办法，实现大容量数据的高速实时传输、超高分辨率解析和智能决策的要求，助力安防监控行业从“能看见”向“能看全”“能看清”及“能看懂”演进。

　　5 结束语

　　5G 700MHz 网络应用中，安防监控应用面临重要的发展机遇。目前，随着各行各业尤其是一些重点垂直行业数字化与智能化转型的加快，视频监控与监测等新需求正在涌现，都市治安管理、道路交通安全管理、应急指挥、灾难事故预警、安全生产方面的安防监控需求量增大，如能及时抓住此机遇，必将有助于加快城市网格化、精细化管理进程，有助于广电网络运营商在“雪亮工程”等基础上进一步拓展相关市场，对民生、环境保护、治安教育、都市服务、产业活动等方面的各类要求迅速作出高效反应，更快产生有线网络 5G 700MHz 融合业务的可观收益。

　　随着 5G 模组出货量的不断剧增，设备成本也随之下降，目前已经下调至 500 元基准，通过权威机构的测算，未来两年 5G 模组的下降空间非常可观，预计将呈现 50% 的下降趋势，将在 2023 年接近 4G 的模组价格，有了成本的优势，相信广电 5G产业链会逐渐成熟。

　　作者：翟耶毅 东方有线网络有限公司