5G新安防業(yè)務(wù)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G新安防業(yè)務(wù)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著我國平安城市、智慧園區(qū)等各項(xiàng)建設(shè)的持續(xù)開展，以及各行業(yè)用戶安防意識的不斷增強(qiáng)，視頻監(jiān)控市場一直保持穩(wěn)定增長。然而，大多數(shù)攝像頭一直沒能擺脫傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式，由此導(dǎo)致大量的視頻數(shù)據(jù)堆積、監(jiān)控實(shí)時性差、視頻檢索困難等問題，一旦有案件發(fā)生，海量攝像頭帶來的檢索工作需要耗費(fèi)大量警力。借助AI處理海量監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)成為行業(yè)整體趨勢，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的升級創(chuàng)新不斷創(chuàng)造新的市場需求。高幀率、超高清和WDR（寬動態(tài)范圍攝像，能夠在很差的照明條件下成像），這些特性將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流量。現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足多路高清視頻回傳要求，只有通過5G網(wǎng)絡(luò)才能滿足超高清視頻數(shù)據(jù)量大、實(shí)時性高的要求。通過5G一方面可擺脫線纜的束縛進(jìn)行快速安裝和擴(kuò)展，一方面可提供4K/8K及更高清晰度的視頻實(shí)時傳送。不論是采用無線高清視頻監(jiān)控器還是帶攝像頭的無人機(jī)，采集的視頻信息即可通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時回傳，并可結(jié)合移動邊緣計(jì)算服務(wù)器中進(jìn)行圖像識別、地理信息等數(shù)據(jù)處理和分析，為監(jiān)控中心提供預(yù)測預(yù)警、實(shí)時監(jiān)控、軌跡追蹤、快速檢索等服務(wù)。隨著云和移動邊緣計(jì)算的推出，可以支持更多的人工智能輔助監(jiān)控應(yīng)用。攝像機(jī)則需要7*24小時不間斷地進(jìn)行視頻采集以支持這些應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)切片5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片是指將網(wǎng)絡(luò)資源靈活分配，網(wǎng)絡(luò)能力按需組合，基于一個5G網(wǎng)絡(luò)虛擬出多個具備不同特性的邏輯子網(wǎng)。每個端到端切片均由核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)子切片組合而成，并通過端到端切片管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。5G網(wǎng)絡(luò)切片的概念具有豐富的特征，一般來說認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)切片是面向租戶，滿足差異化SLA，可獨(dú)立生命周期管理的虛擬網(wǎng)絡(luò)，是面向特定的業(yè)務(wù)需求，滿足差異化SLA（ServiceLevelAgreement），自動化按需構(gòu)建相互隔離的網(wǎng)絡(luò)實(shí)例。網(wǎng)絡(luò)切片是SDN/NFV技術(shù)應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)。一個網(wǎng)絡(luò)切片將構(gòu)成一個端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)切片具備了“端到端網(wǎng)絡(luò)保障SLA、業(yè)務(wù)隔離、網(wǎng)絡(luò)功能按需定制、自動化”的典型特征。端到端SLA保障：5G網(wǎng)絡(luò)切片由核心網(wǎng)、無線、傳輸?shù)榷鄠€子域構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)切片的SLA由多個子域組成的端到端網(wǎng)絡(luò)保障。網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)多域之間的協(xié)同。包括網(wǎng)絡(luò)需求分解，SLA分解，部署與組網(wǎng)協(xié)同等。業(yè)務(wù)隔離：網(wǎng)絡(luò)切片還需要支持針對公共安全、漫游用戶或托管MVNO等特定用戶提供邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)，為不同的應(yīng)用構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。邏輯上相互隔離的專用網(wǎng)絡(luò)確保不同的切片之間業(yè)務(wù)不會相互干擾。并對優(yōu)先級、計(jì)費(fèi)、策略控制、安全性和移動性等進(jìn)行功能差異定制。功能按需定制、動態(tài)編排：5G網(wǎng)絡(luò)將基于服務(wù)化的架構(gòu)，同時軟件架構(gòu)也將進(jìn)行服務(wù)化重構(gòu)，以此形成網(wǎng)絡(luò)可編排的能力。面向不同行業(yè)多樣化的網(wǎng)絡(luò)需求，5G網(wǎng)絡(luò)可以提供按需編排的能力，為每個應(yīng)用提供不同的網(wǎng)絡(luò)能力。同時，5G網(wǎng)絡(luò)分布式特點(diǎn)可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求部署在不同的位置，來滿足不同業(yè)務(wù)時延的要求。網(wǎng)絡(luò)切片需要支持運(yùn)營商，對時延、移動性、可用性、可靠性和數(shù)據(jù)速率等網(wǎng)絡(luò)性能提供差異化定制，例如有些情況需要5G系統(tǒng)支持的非常高的數(shù)據(jù)速率或流量密度，而另一些情況需要支持非常低的延遲和非常高的通信服務(wù)可用性。自動運(yùn)維、多租戶運(yùn)維：自動化是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)。相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一張大網(wǎng)滿足所有要求，5G通過切片技術(shù)將一張網(wǎng)裂變成多張網(wǎng)，理論上5G的繁榮必然會帶來運(yùn)維難度大幅增加，因此自動化是5G網(wǎng)絡(luò)必然要具備的一個特征。從節(jié)奏上來說，一次性地實(shí)現(xiàn)全自動化非常困難。通過分割網(wǎng)絡(luò)切片生命周期中各個環(huán)節(jié)的操作，允許工作流中的每個環(huán)節(jié)都支持人工，半自動或者全自動的方式進(jìn)行處理，伴隨著用戶網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃能力的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)的扁平化，簡單化，最終達(dá)成自動化。網(wǎng)絡(luò)切片允許向特定租戶（比如公共安全行業(yè)用戶）提供定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，租戶對網(wǎng)絡(luò)具備一定的操作管理能力。租戶運(yùn)維人員所具備的的知識與能力模型與傳統(tǒng)運(yùn)營商運(yùn)維人員不同，需要面向租戶的運(yùn)維人員提供易觀察、易操作、易管控的運(yùn)維界面，實(shí)現(xiàn)租戶的“自助服務(wù)”。5G網(wǎng)絡(luò)切片安防業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片隔離方案網(wǎng)絡(luò)切片隔離主要包括以下兩大維度：公安與其他行業(yè)及個人用戶通信業(yè)務(wù)之間的隔離，以及公安自身不同分區(qū)業(yè)務(wù)之間的隔離。針對上述兩大維度，可從接入網(wǎng)（含空口、基帶、協(xié)議棧等）、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)三個層面分別定制不同的隔離策略。(1)接入網(wǎng)隔離方案接入網(wǎng)的整體功能分為三個部分，空口/射頻、基帶處理和高層協(xié)議棧。高層協(xié)議棧功能具備靈活的隔離架構(gòu)，既可以完全共享，也可以對不同區(qū)域或類型的業(yè)務(wù)進(jìn)行按需隔離。在空口頻譜資源的使用策略上，安防業(yè)務(wù)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的其他業(yè)務(wù)共享頻譜資源，采用相同的上下行配比。所有業(yè)務(wù)在時域和頻域兩個維度都可進(jìn)行動態(tài)的按需調(diào)度。其中uRLLC和eMBB可以共享頻段，通過不同的物理層參數(shù)、調(diào)制編碼方案、調(diào)度方案等達(dá)成差異化的時延、可靠性目標(biāo)?；陬l譜資源共享的前提，接入網(wǎng)的低層設(shè)備資源如射頻、前傳、基帶等部分功能與資源也都是共享的。針對公安業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片中可能存在的緊急保障類需求，可以通過優(yōu)先接納、負(fù)載控制等技術(shù)，優(yōu)先保障高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，避免其他切片中的業(yè)務(wù)影響公安業(yè)務(wù)的性能表現(xiàn)。在確有必要的情況下，運(yùn)營商可以為公安配置特定的搶占策略，以搶占其他優(yōu)先級更低的切片資源(2)傳輸網(wǎng)隔離方案RAN與CN之間的回傳網(wǎng)絡(luò)連接可以用運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，以便達(dá)成更好的E2E切片配合效果?；貍骶W(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)切片，根據(jù)對安全和可靠性的不同訴求，分為硬隔離和軟隔離。硬隔離基于TDM時隙交叉實(shí)現(xiàn)，軟隔離基于VLAN和QoS實(shí)現(xiàn)，支持靈活的業(yè)務(wù)區(qū)分。通過支持軟硬隔離的傳輸網(wǎng)絡(luò)切片可以滿足安防需求。(3)核心網(wǎng)隔離方案在無線蜂窩網(wǎng)3GPP標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)明確，核心網(wǎng)在邏輯功能上嚴(yán)格隔離，區(qū)分切片，每個切片都有專用的功能。核心網(wǎng)隔離有兩大類方案：物理隔離，如物理服務(wù)器安防專用，當(dāng)有極高的安全需要，可將服務(wù)器部署在不同地理位置；邏輯隔離，即安防與其他業(yè)務(wù)共享硬件服務(wù)器、區(qū)分虛擬機(jī)。安防業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片可靠性保障方案公網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)可為關(guān)鍵、核心的安防業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片提供至少99.99%的整體網(wǎng)絡(luò)通道可用度服務(wù)，并有多樣化的保障機(jī)制來滿足不同業(yè)務(wù)需求。(1)傳輸硬管道和主備保護(hù)鏈路：傳輸為安防業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片提供硬管道，保護(hù)業(yè)務(wù)傳輸不受其他業(yè)務(wù)影響，保證業(yè)務(wù)的帶寬和時延等。運(yùn)營商核心網(wǎng)和回傳部分的傳輸通道可以采用備份機(jī)制，基于快速主備倒換技術(shù)，支持安防業(yè)務(wù)在主用和備用通道之間無損遷移。(2)故障檢測與快速處理：運(yùn)營商通過部署實(shí)時監(jiān)控技術(shù)，針對網(wǎng)絡(luò)中的多項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合分析，檢測不同類別的異常場景，進(jìn)行故障隔離和快速恢復(fù)。未來5G切片技術(shù)，在公網(wǎng)上搭建超高速專車道，保障公安等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的安全、無干擾的承載，可按業(yè)務(wù)需求定制網(wǎng)絡(luò)特性，并且端到端保障業(yè)務(wù)QOS。5G網(wǎng)絡(luò)切片助力打造安全一體的智能無線警務(wù)系統(tǒng)5GMEC多接入邊緣計(jì)算技術(shù)（MEC）是ICT融合的產(chǎn)物，是5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，以迎合未來高清視頻、VR/AR、智能安防、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)發(fā)展需求。移動邊緣計(jì)算（MEC）技術(shù)通過為無線接入網(wǎng)提供IT和云計(jì)算能力，使得業(yè)務(wù)本地化、近距離部署成為可能，促使無線網(wǎng)絡(luò)具有低時延、高帶寬的傳輸能力，并且回傳帶寬需求的降低極大程度地減少了運(yùn)營成本；MEC運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)邊緣，其邏輯上不依賴于網(wǎng)絡(luò)其他部分，這對于安全性較高的應(yīng)用非常重要；MEC服務(wù)器通常具有較高的計(jì)算能力，特別適合于分析處理復(fù)雜數(shù)據(jù)；同時位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的MEC能夠?qū)崟r獲取例如基站ID、無線資源利用率等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及與用戶位置相關(guān)的上下文信息，從而為用戶提供差異化的服務(wù)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)；此外，MEC平臺可將無線網(wǎng)絡(luò)能力開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用以及軟件開發(fā)商，從而加速為創(chuàng)新型業(yè)務(wù)的研發(fā)部署。通邊緣與集約化三層部署架構(gòu)區(qū)域DC：部署MEC管理面MEPM并實(shí)現(xiàn)與集團(tuán)MEAO對接，MEPM管理本大區(qū)所有本地與邊緣的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的開通，刪除以及日常維護(hù)。本地DC：部署邊緣云CUBE-Edge平臺，滿足不同行業(yè)的業(yè)務(wù)需求。邊緣云與通信云共IaaS平臺，邊緣云業(yè)務(wù)納入到MEAO/MEPM進(jìn)行管理。邊緣云提供與公有云、私有云的對接能力，實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同。本地DC適合部署VCDN、AR/VR、視頻監(jiān)控等的廣覆蓋業(yè)務(wù)。邊緣DC：滿足大型企業(yè)數(shù)據(jù)本地化處理以及時延敏感性業(yè)務(wù)的部署需求。由于邊緣機(jī)房資源受限，聯(lián)通提出了輕量化ME-IaaS以及通用與專用硬件融合的方案。邊緣DC采用極簡運(yùn)維、獨(dú)立自制、即插即用，提供本地分流能力，適合部署車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、智能場館等業(yè)務(wù)應(yīng)用。MEC助力智能安防智能新安防的核心是智能視頻監(jiān)控體系的應(yīng)用，其中人工智能技術(shù)的融入大大豐富了智能監(jiān)控的深度，智能安防適用于安全工地、河道監(jiān)控、雪亮工程、平安城市等場景，旨在降低綜合成本，提高部署效率。智能安防面臨的問題有：（1）視頻監(jiān)控屬于大帶寬需求業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)都將通過核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過大，成本增加；（2）在監(jiān)控場景地處偏遠(yuǎn)時，有線監(jiān)控部署方式，會對導(dǎo)致項(xiàng)目施工成本過高、維護(hù)難度較大。為了應(yīng)對上述問題，聯(lián)通在多地進(jìn)行智能安防的業(yè)務(wù)試點(diǎn)。在有線覆蓋困難區(qū)域通過5G網(wǎng)絡(luò)連接攝像頭，通過MEC邊緣云業(yè)務(wù)平臺上的智能監(jiān)控系統(tǒng)接入，MEC服務(wù)器部署在就近機(jī)房，基站與核心網(wǎng)之間鏈路支持bypass切換，實(shí)現(xiàn)本地業(yè)務(wù)分流的同時保護(hù)公網(wǎng)業(yè)務(wù)連續(xù)不中斷，系統(tǒng)自動識別需要處理的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，分流至聯(lián)通邊緣云監(jiān)控平臺上，再通過專線轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的監(jiān)控中心。利用5G+MEC的方式部署方式更加靈活，緩解