佳都新太科技股份有限公司 徐建明
本文已被髮表於《中國安防》雜誌160期
隨着5G手機的發佈，標誌着5G商用從運營商市場的供給側到消費者終端市場的需求側的建立， 從移動互聯網的發展歷程來看，2G解決了人找人打電話的問題，3G解決了手機上網的問題，4G解決了人與人的溝通方式問題，使移動互聯網成爲了人的社會屬性，手機成爲了移動的“器官”，5G更偏向於以物爲中心，讓任何物體都有可能成爲智能終端，包括手機、電視、汽車、移動充電站、安防視頻監控，智能家居等，達到萬物互聯
- 智能視頻監控發展與應用現狀
對於安防來說，5G絕不是4G加1G這麼簡單。2.3Gbps的數據下載速率、1毫秒網絡延時，5G將會給安防產業帶來質的改變，萬物開始進入互聯互通場景，以往困擾着行業發展的諸多問題將迎刃而解，行業應用將進一步拓展。毫無疑問，5G商用將開啓安防新階段，它將是是企業“掘金”的絕佳高地，也是玩家彎道超車的頂尖賽道。5G的呼之欲出，視頻監控將是天然應用場，相比4G，5G傳輸速率提升10~100倍，峯值傳輸速率達到10Gbit/s，這意味着下載一部1G的電影僅需要10s就可以完成。5G將大幅度改善智能家居服務，它將解決一些消費者投訴的主要問題，如響應遲緩、信號延遲、設備不互聯等。屆時，視頻監控領域的三類點建設，社會視頻監控的接入聯網應用將會產生井噴式增長，在傳統平安城市建設，雪亮工程建設中僅以垂直建設領域覆蓋的補點建設爲例，包含重點場所，重點地區，如加油站，醫院，橋樑，碼頭，涵洞，隧道，樓宇，場館，火車站，機場等重點地區爲主，覆蓋以道路視頻監控爲主的各類高速公路，BRT城市快速路，城市路網及縣鄉道的覆蓋，而5G應用帶來了兩大激素：1、以人口紅利複用終端使用的家庭及個人用戶增長；2、以特斯拉爲代表的新能源車輛及各類交通載具，如共享單車、汽車、公交路網的發展帶來移動式爆炸式增長。例如，5G賦能的智能家居應用，使得智能家居設備之間的“交流”將更爲準確迅速，智能家居系統真正實現整體聯動效果。此外，5G標準的提出，有利於打造智能家居行業標準，解決當下智能家居設備標準不統一的問題，有利於推動智能家居市場良性發展。形成物聯網的蓬勃發展。另一個方面，5G的超高速傳輸將有利於車聯網加速落地，基於5G的智慧交通系統也將更爲聯動。未來，5G技術能根據路段運載能力安排車輛形式路線，在提高城市交通效率的同時減少擁堵情況的發生。在公共交通方面，5G可以有效優化公交線路，提供實時更新的乘客信息、車輛信息，甚至支持動態公交路線查詢。此外，低延時高可靠的5G技術將是自動駕駛的“千里眼”和“順風耳”。藉助5G網絡，自動駕駛能實時獲取位置信息、環境信息以及乘客信息，進行路面冰滑預警、路障預警以及車輛限速，並在司機大意時可強制停車。對於監控設備來說，5G技術可以更快地傳輸更多的超高清監控視頻資源，視頻監控將不再侷限於固定網絡，後端智能數據處理能力加快，減少網絡傳輸和多級轉發帶來的延遲損耗。攝像頭採集的視頻可以進行本地分流，大幅度降低網絡傳輸寬帶資源佔用，緩解移動互聯網核心網絡擁堵的問題。5G網絡正式商用後，監控設備將進一步走進8K分辨率時代，這意味着更高清的畫面，更豐富的視頻細節，視頻監控分析價值更高，市場機會更多。如果說4G網絡是專爲用戶智能手機而生，那5G技術便是爲物聯網而生。現有的實驗和研究已經表明，5G擁有更大的容量、更快的響應速度、支持更多的設備、支持更高的移動速率。5G的服務對象將由“人”向“人與物”拓展，讓“無處不在，萬物可連，萬物可控”成爲可能。這意味着網絡、業務、產業發展及行業管理都會發生質的變化。傳統的有線視頻監控行業必須提前認識到這一革命性技術即將帶來的改變，認識到以傳統的“硬盤錄像機物理中心”轉變爲“去物理中心化”的核心變化，明晰有線監控網絡與無線視頻監控共生的定位，以開闢創新細分產品的思路，及早研究和佈局新時代的視頻監控業務發展與服務。從設定之初，5G技術便被定義爲面向超高速、高可靠、低時延等特性而開展研製，系列特性恰到好處的滿足了新一代智能安防發展所提出的訴求。此外，與前四代移動通訊技術不同，此次5G技術的不僅專爲移動通訊而設定，在5G被定義的三大運用情景當中有兩個主要的運用情景是面向於物聯網運用。物聯網需要連接更多的感知節點，而且所需面對的運用場景也更加的複雜多變。基於此，5G網絡架構在設計過程中便在軟件層面採用了大量的雲和網絡虛擬化技術，這一舉措有效解決了物聯網在面向運用的過程中通訊傳輸層面的系列問題，使得5G技術在設置之初就具備了面向物聯網運用的特性。而作爲智能視頻監控作爲物聯網最主要的一個運用場景，所以其與5G技術的結合也便成爲了順理成章的事情。所以從一定層面上來說， 5G與安防的結合是具有其必然性的，而5G技術諸多特性能夠很好的滿足當下視頻監控發展所提出的諸多需求，這也爲它們之間的深度結合促成了新的必要性。作爲安防行業的重要風向標的前端設備，視頻監控攝像頭成爲最先參與變革的前端設備。作爲一門新興的通訊技術，5G與安防之間的結合是必然也是必要的，這彷彿預示了智慧安防的進一步發展將與5G技術發生更加深度的融合。但在這個不斷深入融合的發展過程當中，哪一特定產業環節將會首先與5G發生融合，並被深度改變呢？這一問題值得思考。
- 5G時代，智能視頻監控面臨的發展機遇
從整個安防產業的角度來看，安防主要包括智能監控系統、防盜報警系統、智能門禁、紅外周界報警系統、電子圍欄、智能門鎖等，這其中，視頻監控在整個安防市場佔據了半壁江山，佔比達49％。從體量上來看，視頻監控是整個安防領域最爲主要的一個組成部分。此外，由於視頻監控系統涉及到整個監控過程中的數據採集、傳輸、存儲以及最終的控制以及顯示，是整個安防系統的基礎支撐，很多子系統都需要通過與其相結合才能發揮出自身的功能。5G技術作爲下一代通訊技術，首先保障的是通訊傳輸的問題，而在整個智能安防環節中，以視頻監控爲主的監控系統環節涵蓋了整個安防產業當中最爲主要的數據傳輸環節，同時也是整個安防領域中市場份額最大也最爲核心的一個環節，所以伴隨着5G技術不斷的深入融合到整個安防產業當中，最先受到影響並被變革的一個領域必然是視頻監控。此外，視頻監控行業中傳輸方式分爲有線傳輸和無線傳輸，目前佔主導的有線傳輸視頻監控領域產品和技術正在經歷高清、智能化快速發展。伴隨隨着5G的到來，無線視頻監控更易於部署，更便利的優勢將得到更大的發揮，無線視頻監控也將得到更大的發展，甚至於有線傳輸監控分庭抗禮。移動視頻正成爲移動通信基礎網絡運營商數據流量飛漲的最大推動力量。中國聯通視頻業務的流量從約2017年的不到20%，已經上升到目前接近80%。雖然移動、聯通、電信等移動通信基礎網絡運營商都爲此紛紛推出免流量服務、定向流量包產品等，但基礎網絡進行擴容升級的壓力越來越大，CDN（內容分發網絡）下沉的佈局成本越來越高，視頻消費的需求與網絡供給能力之間的鴻溝仍然較大。5G作爲一個萬物互聯的時代，必須要有超高的網絡速率作爲支撐。5G作爲下一代通信網絡，其峯值理論傳輸速度峯值能達到10Gbps，比當前4G網絡的理論傳輸速度要快上百倍，也就是相當於10000M帶寬的寬帶。在開通5G實際使用過程中，5G網絡下載速率也能保證在1GB以上，一部高清的電影可在幾秒內下載完成。毋容置疑，在網速上，5G秒殺傳統有線網絡，也有很多論調說在5G時代來臨以後，傳統的有線視頻監控攝像頭將逐步淘汰，徹底擁抱移動互聯網時代，去物理中心化成爲視頻監控首選方案，單點擴容將更加靈活。傳統的視頻監控是基於有線的監控技術，需要有固定的架設地點和網線，且需要配套建立中心機房，完成視頻解碼與轉發，投入成本相對較高。爲了適應一些突發狀況、臨時性不固定位置或不宜佈設網線的視頻監控需求，目前首選支持4G無線通信視頻監控設備含無人機傾斜攝影和無人機載具4G布控球機，配套佳都科技AR三維實景融合技術平臺（簡稱三景合一平臺），實現了基於4G無線通信的視頻監控功能。該系統的優勢在於不需要建立中心機房、不需要建立中心存儲、不需要拉扯固定網線、隨時隨地都可以採集視頻信息（具備4G信號），並同時可採集GPS地理位置信息。那麼傳統的有線攝像頭和NVR硬盤錄像機未來會被淘汰嗎？隨着無線網絡技術的成熟，似乎基於物理中心化的有線視頻監控方式退出歷史舞臺是必然的，只要解決好以下幾個關鍵問題，無線視頻監控必將徹底取代有線視頻監控。第一個關鍵問題是流量資費和設備問題：5G網絡的速度快到極致，相應的流量需求也會變大很多，即使流量費用比現在降低三五倍，流量資費成本依然不小。視頻監控使用5G流量方案：一種選擇就是採用運營商的無限流量卡資費，超過一定量的臨界點開始降速至4G網絡，另一種沿用集團客戶的共享流量池方案，多終端多設備共享一個大的流量池，單點設備使用流量不限制速率。但是，5G網絡要通過無線終端接入室內環境，就必須要有相應的室內分佈5G基站設備，但這樣網絡建設成本過高，目前5G室內全覆蓋似乎是很難現實的。因此，消滅5G盲區將耗時很長一段時間。第二個關鍵問題是穩定性和信號覆蓋的問題。從信號穩定性上來看，有線寬帶的穩定性更強。5G作爲無線信號，有着先天不足，必須加持AI智能管理技術。運營商對於有線寬帶的管理、分配和控制更加成熟，哪怕在使用高峯期也能保證有線寬帶的基本網絡水平得到保持，而移動網絡常常會因爲接入用戶過多導致基站超負荷而影響用戶使用。工信部發布的數據顯示，全國有線網絡覆蓋率已達88%，三大運營商有線網絡用戶總數已達3.48億。5G因爲頻率更高，單個基站覆蓋的面積更小，且成本更高，5G想要達到這麼高的用戶和區域覆蓋率，需要經過若干年的經營和佈局。
- 5G時代，智能視頻監控技術將會出現的變革與挑戰
視頻監控作爲遍佈城市的視覺傳感器，在物聯網時代即將之際，將發揮更大的作用。而就當前的城市基礎設施和技術應用現狀而言，視頻物聯網存在四大主要特徵和五大技術挑戰。
四大主要特徵：
1、無處不在的物聯網感知，從傳統的標量感知到新型的多媒體感知，從傳統的簡單感知到嵌入式感知+處理。
2、空時動態的物聯網功能，從空間分佈的傳統物聯網節點部署到空時動態的視頻物聯網寬帶聯網。
3、視頻物聯網的全天候數據產生，高性能處理能力的需求需要覆蓋全鏈路，形成可計算式路網等新型5G高頻應用，強化邊緣計算。
4、破解信息孤島困境。促進視頻物聯網數據在不同的網絡中共享以獲得全局視野。
五大挑戰：
一、感知部分怎麼能夠變成智能化?傳統物聯網的感知，視覺傳感器非常少見，傳統的感知和聯網基礎設施基本上不能支持視頻傳感器；數據分析僅限於稀疏和低佔空比的傳感器數據，物聯網平臺還經常受限於能源和功能的棘手問題。視頻有直觀化優勢，計算機給它任務，採集到數據和圖片會首先做出分析，比如看看這個是誰，什麼行爲，這些特定指向的分析人工智能可以實現。但是遇到模糊問題，還無法解決。新一代視頻物聯網多數由智能化視覺傳感器組成，新型的傳感器具有相對完善的圖像、視頻獲取功能，圖像和視頻一般具有直觀的特性，適合於人機交互，機器識別難度高; 新型的視頻前端有智能，有計算機，可以安裝嵌入式視頻分析功能。智能感知部分，廣泛應用有安全監控，智慧交通、物流倉儲、智能家居，共同特點是超大規模數據量，全天候數據，大面積的控點。現代視頻監控攝像頭大範圍聯網，每個智能手機都是物聯網視頻傳感器，成功協助公安抓到壞人。
二、可靠和自適應的物聯網通訊鏈接能力，纔可以保證圖像和視頻數據在聯網的大環境下充分得到應用。 以前傳感器都是單一設計，交叉路口監控只能抓取單一數據，在本地存儲，很少到雲上。聯網以後，大範圍數據可以分析，很多大數據如果沒有包括圖像和視頻都是小數據，或者給你一段視頻，你如何把有用的數據分解出來。視頻大數據跑在5G網絡上是必然的選擇。
三、視頻數據壓縮和視頻數據分析的集成平臺設計，才能夠提供有效的基於視頻物聯網應用的有效搜索，提供基於視頻物聯網應用的有效搜索和檢索。
四、網絡安全和個人隱私的恰當平衡，才能保障視頻直觀敏感的視覺傳感器數量的共享和分佈式處理。五、建立視頻物聯網的標準平臺是最後的關鍵。是破解信息孤島現象到全系統優化的必要條件。
其中視頻嵌入式處理非常重要，此外通訊能力非常重要，不僅可靠，而且要自適應；可以做到搜索和檢索，適當平衡，要有視頻物聯網標準平臺，大家信息可以共享。5G是連接機器人和視頻物聯網的紐帶，具有視覺能力的工業機器人可以通過5G網絡進行雲端適配提供更高端的服務；5G的低延時聯網可以實時控制視覺增強的工業機器人的視頻傳感器和其它先進硬件；5G的可靠覆蓋能力可以使視覺增強的工業機器人在更大範圍執行任務。
- 5G時代，智能視頻監控在智慧城市建設中的應用契機
5G時代的到來，將給移動監控帶來顯著的應用優勢，首先網絡帶寬將會進一步加大。當前4G網絡有一個明顯的缺陷，一旦在人員密集聚集的場景，上網速度就會變得很慢，這是因爲4G網絡現有的帶寬容量不足以支撐大量用戶同時上網的併發量，而5G的到來將很好的解決帶寬受限的問題。尤其在大型突發性事件現場的移動監控應用，5G所帶來的用戶體驗將更爲良好。其次是5G將進一步提升移動網絡的穩定性，保障視頻畫面質量。移動監控因爲多應用在移動執法辦公的場景當中，比如車載執法監控、執法記錄儀、移動警務終端或者無人機，而在移動場景下，視頻在傳輸的過程中波動性就會比較明顯，導致視頻畫面出現卡頓、馬賽克等圖像質量問題。而5G也將進一步改善這個問題，提供更穩定的移動網絡，保障視頻傳輸過程中的圖像質量的穩定性。5G時代的即將到來，其本身最明顯的發展方向就是進一步推進萬物互聯應用場景的形成，現在的物聯網主要拓展的還主要是RFID近場通信的應用領域，隨着5G技術的到來，帶寬以及網絡傳輸穩定性等方面的強化，圍繞着物聯網的應用，5G將助力更遠距離傳輸的物聯網應用場景的開發和崛起。在這樣的技術趨勢背景之下，可以想象，5G所擁有的更卓越的無線網絡性能優勢，將助推移動監控走向更多元化的應用場景，激發移動監控更深層次的應用價值。從當前階段市場需求以及產業的技術發展情況來看，可以預估接下來的移動監控將迎來多個方面的升級與變革，包括產品形態和技術應用趨勢。1、首先是智能化。目前移動監控一系列產品都在往終端智能化的方向演進，包括移動警務終端、執法記錄儀、4G布控球，車載執法監控系統等，這主要得益於AI技術在終端設備的賦能和應用；2、其次是小型化、便攜化。移動監控相對於固定監控的首要優勢在於其可使用方便，可實現靈活部署。目前於移動監控終端設備而言，更輕量化的產品形態將是其便攜優勢的進一步凸顯；3、防抖應用。在目前的實際應用場景當中，移動監控如單兵設備、警務終端或執法記錄儀等，通常是被執法人員隨身攜帶，在執法人員現場執法記錄的過程中，隨着人員的身體運動，移動監控的畫面很容易受到抖動影響。車載執法監控設備也會隨着車輛運行有抖動現象，車載雲臺攝像機，光學變焦的應用環節，輕微的抖動都會極大的影響畫面的穩定性，即使是無人機也要充分考慮因風力的影響造成的畫面抖動問題。對於移動監控的場景而言，防抖成爲移動監控的重要課題。
以公安行業爲例，5G將成爲AI+警務應用的賦能助推器， 移動抓拍必成治安良藥，智能車載記錄儀讓電子警察跑起來(電警+)，讓人民的眼睛轉起來(雪亮+)，把羣衆的積極性調動起來(羣防羣治+)，將人員管理的觸角從賓館、旅店延伸至機動車。在人工智能的加持下，移動抓拍設備讓城市交通變得“明亮”起來。隨着技術的發展，自學習功能的日趨成熟，各類違法行爲已從手動抓拍逐步向智能抓拍迭代。5G時代逐漸到來，移動抓拍在5G技術的發展下，必將實現視頻、車輛、人員數據向雲端傳輸、處理、解析，並結合業務進行比對、預警、布控、查處。同時隨着網絡化、智能化車載主機的部署，爲車路協同系統提供硬件支撐，有望成爲城市交通管理的治安良藥。
- 結語
5G爲安防帶來的價值將不可估量，但同時這也是一條從未走過的路，鮮花伴隨着荊棘。在這條通過5G的道路上，安防企業需要以更開放的心態擁抱新技術，努力成爲5G時代建設“主力軍”。