文/唐少峰 科达科技股份有限公司

　　一、移动警务工作现状剖析及挑战分析

　　随着国民经济的发展，构建更加安全稳定的社会治安环境，为人民提供更加便捷的警务服务，成为移动警务工作的重点。移动警务工作所涉及范围越来越广,执法及服务工作量日益增加，移动警务工作具备时间紧、任务重、不稳定因素易突发等特点，并且警用资源非常有限。需要合理利用警力资源，提升警务效能，这也对移动警务工作提出了更高的挑战。

　　移动警务装备在提升移动警务工作效率方面发挥着重要作用。适应性强、携带方便、贴合实战的移动警务装备业已成为公安执法办案的"神器"，应用广泛。执法人员可通过它们对人员进行快速核验，随时随地与后台实现信息快速比对甄别，同时可实时回传现场视音频图片，供后台布控分析，及时准确识别嫌疑目标，并可结合卫星定位、GIS提供警力可视化呈现，快速指挥部署调度警力。

　　受限于当前的无线技术和网络能力，移动警务装备应用的范围、时效性、有效性无法可靠保证。由于带宽和稳定性不足，无法实现全量实时回传，对现场状况无法全面掌控，视频的延迟、卡顿、模糊，网络的拥堵，无法有效支撑现场事件高效处置。随着5G时代到来，采用更加网络化、智能化的移动警务装备，可实现与中心平台实时交互，加快信息传达及沟通的效率，更及时更准确的掌握信息，提高指挥决策能力。更加智能的移动警务产品对犯罪份子也起到良好的震慑作用，采用更具智能化的创新性移动警务产品势必成为助力警务工作的关键环节。

　　二、前沿技术融合解决当前移动警务工作的核心痛点

　　1.移动警务系统总体架构

　　一套完整的移动警务系统由各类移动警务前端装备、边缘设备、存储单元、网络转换设备、智能分析引擎和警务应用后台组成，典型技术架构如图2所示。

　　移动警务系统总体架构一般由警务感知层、网络接入层、数据存储层、支撑服务层和功能应用层组成。

　　（1）警务感知层：由各类4G/5G移动警务终端和边缘设备组成，公安应用较多的通常有执法记录仪、移动警务终端、无线车载、布控球、无人机等感知设备，这类终端可采集高清现场视频，上传高清视频和智能抓拍图片。

　　（2）网络接入层：为移动警务终端的网络接入通道，包含各类4G/5GAPN专网、高速宽带，还包括接入端到视频网、公安网中间涉及的各类网络接入服务、安全防护和网络隔离装置。

　　（3）数据存储层：包括视频图像信息数据库、视音频存储服务、各类结构化数据和非结构化数据的存储数据库，分布式存储。完成对接入层设备的视音频数据的采集、预览、管理、转码、录制等功能。

　　（4）支撑服务层：包括视频流实时接入模块、视音频文件接入模块、数据的采集接入服务，实现视音频等各类数据的采集、过滤、数据挖掘、数据治理和智能解析。包括业务数据交换、文件数据交换、智能解析引擎、图像分析算法、视频流数据交换以及交口服务等。完成视音频数据共享、视频检索、视频存储、轨迹服务、关联标记、比对分析、异常事件预警、系统管理等基础服务功能。

　　（5）功能应用层：面向移动警务各种典型应用场景提供对应的应用功能，包括各类高清视频实时浏览、位置轨迹查询、基于地图的可视化呈现、事件告警、统计分析和图表可视化、智能人脸、智能车牌、布控告警等各类智能分析应用。

　　2.各类移动警务前端到警务后台的数据传输

　　（1）APN专网：APN专网由运营商建设，提供符合公安要求的APN专网链路，各类移动警务前端工作在APN网上，由4G/5G APN通道上传数据。

　　（2）安全边界：建设防火墙、网闸等设备，通过后台认证后进入视频专网。系统部署时采用文件摆渡方式进行通信，确保数据的安全性。

　　3.视频流传输和图片信息流传输

　　（1）实时自动抓拍图片传输：通过部署在视频专网的视图库服务器将图片数据落地，根据GA/T1400-2017标准，采用HTTP代理的方式穿越数据边界，在公安信息网进行应用。

　　（2）实时视频流传输：通过部署在互联专网的监控平台将视频数据落地，采用GB/T28281-2016协议标准穿越视频网闸，实现在公安信息网的视频调阅。

　　（3）告警信息传输：采用端口映射或文件摆渡的方式，将公安信息网应用平台比对出的告警信息运用通讯模块传输到前端设备。

　　（4）语音对讲：语音对讲需要较高的实时性，故采用端口映射的方式，实现前端设备和后端平台的双向语音对讲。

　　4.解决思路

　　移动警务系统能否真正发挥作用，取决于端、边、云能否高效即时准确交互信息。目前围绕公安警务的后台经过多年建设，其成熟度已经非常高，当前的瓶颈主要在于移动警务前端的上传侧，系统严重依赖前端数据回传能力。但当前基于4G的无线技术和网络能力，无法提供超高清视频全量实时可靠回传，无法达成全场全程全量的实时可视可管可控,对于移动警务工作的有序高效开展产生了较大的阻碍。

　　这些痛点突出表现在以下方面：一是基于执法任务的指挥调度或其他警务工作中，4G网络的拥堵、波动，难以传输高清、流畅、稳定的事件现场实时视频，无法为后端管理人员科学决策提供有效依据，使得决策链条无法形成闭环；二是移动警务实战化应用提升受限，比如超高清视频、高分辨率图片可为基于机器视觉、深度学习的稽查布控智能化分析提供丰富的数据基础，结合前端边缘计算或后端平台AI算力，可大幅提升智能布控甄别的准确率、识别率。但超高清视频图片对带宽资源的消耗很高，在目前的网络情况下应用还不成熟。

　　随着5G移动警务装备的应用与边缘计算、深度学习、视频结构化分析等前沿技术融合，移动警务网络化、协同化、智能化的应用趋势显著。借助5G网络的高带宽、高可靠、低时延、网络切片等特性，高帧率、高质量的超高清视频实时、流畅、稳定传输成为可能，将会不断拓宽移动警务工作新边界。

　　5G在移动警务应用中，不仅仅是带来网络通道的传输价值提升，更是围绕移动警务的实战应用，从场景出发，实现了警务云、边、端的高效紧密融合，打通了融合指挥、统一调度的移动警务实战前哨的"最后1公里"，改变了传统警务执法过程对于移动警务前端、现场人员的离散管理模式，将单位、人员、装备、警务数据资源纳入集中化、统一化、规范化的管理轨道，促进了围绕移动警务实战工作的业务聚合，实现了移动警务现场扁平化指挥管理，即时性调度响应，提升警力资源配置水平，真正实现了"向科技要警力"。

　　各大运营商均围绕公网用户和行业用户实战应用需求，提供了5G行业化的差异组网方式。5G行业专网核心网与公网用户SA网络相对独立，独立建设有AMF\SMF\UDM\UPF等网元，并根据警务实战特定应用场景和具体需求通过专用基站或划分专用频段的方式提供专用无线资源。运营商一般通过SPN软硬隔离手段为行业应用划分传输资源，实现"核心网独立部署，无线共用为主按需专用，共用传输资源按需隔离"的方式组网。

　　5.警务5G行业专网的逻辑网络架构

　　运营商5G行业专网网络架构一般包含端到端的节点或网元，由5G移动终端、无线接入网、5G核心网和边缘计算平台等组成。无线接入网由5G基站组成，直接和5G核心网连接，承载数据业务资源。5G核心网通常采用基于服务的架构，主要由AMF、SMF、NSSF、NRF、NEF、SMSF、PCF、BSF、NWDAF、UDM、UDR、AUSF等控制面网络功能和UPF等用户面网络功能组成。其中PCF、SMF、UDR、AMF、NEF、BSF、NWDAF等网络功能组成策略控制及能力开放系统。UDM、UDR、AUSF等网络组成用户数据系统。边缘计算平台MEP与UPF连接，处理UPF分流出的数据，提供边缘计算应用及应用管理。

　　移动警务技术架构和5G组网方式充分保证了5G移动前端和后台的可靠传输，实现超低时延的实时视频等数据的采集上传，网络的隔离也进一步提升了传输安全性，并能够根据需求保障网络带宽资源动态调配，满足高带宽、无拥堵的应用要求，实现移动前端与警务后台实时交互，加快信息传达及沟通的效率，使后台掌握更准确、更全面、更直观的信息，提升指挥决策科学性。

　　三、5G移动警务的优势

　　1.现场超高清视频、高分辨率图片的传输

　　相比于4G，5G的频谱范围更宽。目前三家运营商5G中频段资源划分情况如下：中国电信获得的是3.4GHz-3.5GHz频段，中国联通获得3.5GHz-3.6GHz中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源。

　　根据香农公式，计算最大信息传送速率C公式：C=W*log2(1+S/N)。式中：W是信道带宽（赫兹），S是信道内所传信号的平均功率（瓦），N是信道内部的高斯噪声功率（瓦），信道最大传输速率跟频谱带宽成正比，频段越高能够使用的带宽就更多。

　　5G使用的超高频段较4G的特高频相比，多了十倍以上带宽。一个标准的5G载波相比4G更宽，1个4G标准载波最大支持20MHz，而1个5G标准载波可支持100MHz，在更高的毫米波上能高达400MHz。

　　5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍。在传输速率方面，单用户典型数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps相当于4G网络速率的100倍，端到端时延缩短5倍。

　　基于5G可以有效解决之前超高清视频、高分辨率图片传输的问题，通过超高清视频、图片可以在警务实战应用后台呈现更全面、更丰富的现场细节，对于指挥调度、应急救援、稽查布控、侦查甄别均会产生巨大的实战价值。

　　2.确保移动警务应用的网络稳定性

　　5G采用了多种技术手段来降低用户间干扰，提升网络稳定性。其中最关键的一条技术特性就是波束赋形。波束赋形主要任务是补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真，同时降低同信道用户间的干扰。通过大规模天线阵列的强大接收能力，可以有效提升接收信号质量，降低整体网络上行干扰。增加水平阵列宽度得到更窄的水平波束，在水平面空分更多用户，降低用户间干扰，使得用户能够增强SINR（up to 9dB）。增加垂直面TRX能够使得垂直面的波束更加准确的指向用户，能够在垂直面空分更多用户，降低用户间干扰，使得用户能够增强SINR（up to 20dB）。更窄的波束有利于控制干扰，实现更多用户的空分复用。通过相位的调整，可以控制波束的指向，通过动态跟踪用户，使最佳的波束指向用户，实现最好的接收/发射增益。

　　3.满足移动前端和警务后台的实时交互

　　5G另外一大技术特性就是低时延，可达1ms，这对于移动警务工作前端和后台的实时交互至关重要。时延通常由多段路径上的时延加和而成，仅靠单独优化某一局部的时延都无法满足1ms的极致时延要求，因此5G超低时延需要一系列技术有效组合。

　　5G时延主要分三段，空口接入时延约25%，承接网时延约25%，核心网时延约55%，5G低时延的实现一方面大幅度降低空口传输时延，另一方面要尽可能减少转发节点，并缩短源到目的节点之间的"距离"。此外5G低时延还兼顾整体，从跨层考虑和设计角度出发，使得空口、网络架构、核心网等不同层次的技术相互配合，通过全光网，新型多址技术以节省调度开销，同时基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）实现网络切片并采用FlexE技术使业务流以最短、最快的路由到达目的用户，让网络能够灵活应对不同垂直业务的时延要求。减少空口接入时延采用的主要技术手段是超短帧和提高载波本振频率源短期频率稳定度。对于降低承载网时延前传采用全光网G.Metro技术并以单纤双向传输，减少时延差，对于核心网时延通过优化转发路由和减少映射复用层次以及网络下沉等技术手段，实现低时延。

　　4.有效解决网络拥堵问题

　　基于4G的指挥调度、任务活动保障等移动警务工作，经常会出现4G网络拥堵造成前端和后台失联，对工作的开展造成了很大不便。在5G应用后，该问题也将得到完美解决。

　　这主要依赖于5G的网络切片技术。网络切片就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，每一个都可获得逻辑独立的网络资源，且各切片之间可相互绝缘。因此，当某一切片中产生错误或故障时，并不会影响其他切片。

　　5G网络切片是将5G网络切出多张虚拟网络，从而根据每种业务的需求来按需调配，从而支持更多业务。网络切片的优势在于其能让网络运营商选择每个切片所需的特性，例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率，有助于提高创建产品和服务方面的效率，提升客户体验。

　　运营商基于同一基础设施可"切"出多个虚拟网络，每个网络切片从无线接入网到承载网再到核心网，逻辑上都是隔离的，且每个网络切片至少包括无线子切片、承载子切片和核心网子切片，以按需适配各类警务业务与应用。

　　5.基于移动警务场景稽查布控，智能分析研判的准确性

　　经过"平安城市""雪亮工程"的多年建设，在社会安全防控层面上已经建设了大量智能应用前端、边端和智能解析后台，集成了机器视觉、边缘计算、机器学习等大量基于图像智能分析解析的高新前沿技术。

　　前端一般采用高清视频，为中心提供丰富的视频图像信息数据，并采用机器视觉代替人眼来做测量和判断，通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像，传送给专用图像处理系统，得到被摄目标的形态信息。根据像素分布和亮度、颜色等转变成数字信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征，可通过计算机视觉在图像及图像描述之间建立关系，使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容，达到自动分析和抽取视频源中关键信息的目的。

　　另外在接近高清视频采集前端的网络边缘侧部署边缘计算单元，实现网络、计算、存储等多种功能，边缘计算技术将智能和计算推向更接近数据源端，为公安用户提供实时、动态和高效的技术服务和高质量的边缘智能化服务，满足公安智能应用及安全保护等需求。

　　后台根据公安的警务实战智能应用场景，采用机器学习等AI技术对图像智能解析识别。机器学习是一门多领域交叉学科，对视频图像进行对象识别，自主学习识别各种不同模式的目标和对象，从大量信息和数据出发，在专家经验和机器已有认识的基础上，利用计算机和数学推理的方法对形状、模式、曲线、数字、字符格式和图形自动完成识别、评价的过程，从而准确识别出公安稽查布控相关的人脸、ReID、车牌、行为模式等特征，为智能分析研判、技术侦查、嫌疑人员布控甄别等警务工作提供强有力的技术和数据支撑。

　　智能稽查应用在固定卡口上已相当成熟，但在移动警务场景上，受制于4G网络带宽、移动场景的动态性、移动前端硬件重量、续航等因素制约，基于移动场景的智能应用复杂度较高。虽然移动警务智能应用需求强烈，但技术上的瓶颈一直难以突破。5G时代的来临，以服务化架构为基础，5G协议能够按照警务业务的需求提高其应用的灵活性，实现超高清视频和高分辨率图像的采集上传，提供后台智能分析引擎更多高质量的数据样本，持续强化警务智能应用算法模型，大幅提升移动警务场景下稽查布控、智能分析研判的准确度。

　　四、5G与高清视频分析技术融合的创新性移动警务落地场景分析

　　5G作为一种核心基础能力，可与人工智能、视觉分析、云计算、AR/VR等技术结合，深入各行业应用场景，与行业深度融合，赋能业务发展和行业升级。移动警务各类执法及任务处置类场景，如：重大节庆、大型会议的安全保障、现场执法取证、任务指挥调度、嫌疑人员车辆的稽查布控、自然灾害及社会事件的应急处置、维稳，这些都是典型的移动警务工作场景，具有突发性、临时性、机动性的典型特征。移动警务终端、执法记录仪、移动布控球、移动车载监控、无人机等移动前端通过5G传输后台，保证全场全程无盲区。

　　随着5G的不断发展，集成边缘计算能力的5G移动警务装备势必会日益普及，4K、8K以上的高清晰图像回传，更加智能化的图像分析及处理技术，会使得移动警务呈现更高清的画面与更丰富的视频细节，一些基于AR、VR、超高清全景视频的新型移动警务场景将不断涌现。

　　比如针对重要任务的关键线路，可沿途部署5G移动布控球，5G智能车载终端、移动警务终端、执法记录仪，并与固定探头、无人机一起组成立体化视频监控网络，利用5G通信技术优势，构建多维度、跨时空、跨场景的移动警务现场立体感知体系，融合现场警务视频、音频、位置、语音等信息，实现现场到后端的无缝衔接，实现超视距的扁平化指挥调度。

　　指挥中心可基于融合了高清视频技术、GIS、高精度定位、融合媒体通信技术、VR/AR、AI视频图像结构化分析技术的移动警务实战指挥后台，实时无缝接入沿途各点视频。同时与流动的车载视频实时联动，实现高速率、低时延、高可靠的移动警务应用，基于地图全程可视化呈现现场多维视频和人员车辆实时位置，提升任务保障效能，为后台警务指挥人员和现场警务执行人员赋能。在执法取证、警务巡逻、治安管控、活动保障、指挥调度、稽查布控等诸多移动警务场景下，针对各类事件、任务和调度指令有即时沟通反馈机制，当可疑目标出现能够第一时间发现并精准拦截，实现全域全时空立体化警力动态部署和灵活合理调度。

　　五、5G与高清视频分析技术融合创新性移动警务未来发展展望

　　5G的高带宽、低时延高可靠、海量连接、网络切片等技术特性，将会加速移动警务智能化转型升级，不断拓宽移动警务新视野。5G与边缘计算、AI、AR/VR、机器视觉、深度学习神经网络、高清视频分析、北斗高精度定位等技术的深度融合，有助于实现移动警务应用的全域化、多维化、协同化，大幅提升实战性，赋能移动警务工作迈上新台阶。