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中國(guó)移動(dòng)通信研究院

1 目標(biāo)和概述

5G、AI、云計(jì)算以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與普及，促進(jìn)了很多新業(yè)務(wù)的誕生，特別是視頻類業(yè)務(wù)，例如AR/VR、無人駕駛、遠(yuǎn)程監(jiān)控等，這些新業(yè)務(wù)在時(shí)延、帶寬、可靠性上都有更高的要求，傳統(tǒng)的云計(jì)算模式無法有效支撐這些新業(yè)務(wù)，算力和智能分析的下沉已成為主要趨勢(shì)。同時(shí)，視頻因其本身數(shù)據(jù)量大、計(jì)算密集等特點(diǎn)，在產(chǎn)生的邊緣進(jìn)行處理以獲得及時(shí)的反饋，成為視覺智能的必然選擇。但作為一個(gè)新興行業(yè)，視頻邊緣智能在快速發(fā)展的同時(shí)，也不可避免地遇到許多挑戰(zhàn)，具體包括：

· 解決方案匱乏：在各個(gè)邊緣場(chǎng)景下，個(gè)性化程度高，且行業(yè)剛起步，缺少可借鑒的成熟解決方案。

· 邊緣能力不豐富：當(dāng)前各廠商提供的視頻能力主要以人像為主，視頻AI、XR、視頻質(zhì)量評(píng)測(cè)等則相對(duì)缺乏。

· 智能攝像頭成本高：當(dāng)前市場(chǎng)也有基于智能攝像頭的方案，但是該方案軟硬耦合，容易被廠商鎖定，且初始投入過高。

· 硬件兼容性差：視頻設(shè)備種類多，協(xié)議不盡相同，顯著增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和相應(yīng)技術(shù)支持的復(fù)雜度。

· 業(yè)務(wù)部署不靈活：芯片種類多，模型需適配，否則精度、速度等推理性能都無法充分發(fā)揮。

· 邊緣節(jié)點(diǎn)運(yùn)維管理難：邊緣在地理上分布，需要統(tǒng)一的運(yùn)維手段來提升效率。

針對(duì)產(chǎn)業(yè)界構(gòu)建視頻邊緣智能時(shí)的難點(diǎn)，中國(guó)移動(dòng)研究院打造了星辰視界視頻邊緣智能解決方案。星辰視界基于視頻、AI和邊緣計(jì)算技術(shù)，提供一個(gè)開放的、可信的、智能的平臺(tái)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，讓更多的企業(yè)在視頻產(chǎn)生的邊緣便捷地使用視覺智能，加速業(yè)務(wù)發(fā)展，使能行業(yè)數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。

星辰視界面向CHBN（C：移動(dòng)市場(chǎng)、H：家庭市場(chǎng)、B：政企市場(chǎng)、N：新興市場(chǎng)）提供完整的視頻邊緣智能解決方案，將云端視頻AI能力、視頻質(zhì)檢能力、XR能力下沉至邊緣側(cè)和端側(cè)，實(shí)現(xiàn)泛視頻接入、智能化處理、邊緣節(jié)點(diǎn)納管等功能，滿足數(shù)據(jù)不出園區(qū)、低成本、靈活部署、邊端輕量化能力定制等應(yīng)用需求，同時(shí)提供適配第三方平臺(tái)的能力，提供完整的邊緣視頻智能化解決方案。如圖1、圖2所示。

圖1功能架構(gòu)圖

圖2邊緣硬件及能力概覽

星辰視界以云計(jì)算技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)為抓手，以視頻智能分析技術(shù)為核心，創(chuàng)新性地為用戶提供了云邊協(xié)同的視頻智能開放平臺(tái)，并通過算法倉(cāng)服務(wù)架構(gòu)，既可以快速地將已有的創(chuàng)新型視頻算法拓展到邊緣，也可以加載及管理第三方應(yīng)用算法，還可以在邊緣節(jié)點(diǎn)按需組合不同算法，對(duì)多路視頻協(xié)同處理，有效地驅(qū)動(dòng)各行業(yè)的數(shù)字化與智能化。

2 方案介紹

星辰視界視頻邊緣智能解決方案，融合了視頻、人工智能、邊緣計(jì)算、云計(jì)算等技術(shù)，通過納管邊緣節(jié)點(diǎn)，將平臺(tái)的視頻能力延伸到邊緣，在靠近視頻采集源頭的邊緣側(cè)提供視頻處理服務(wù)，同時(shí)，在云端提供統(tǒng)一的邊緣節(jié)點(diǎn)管理、應(yīng)用下發(fā)與監(jiān)控、日志采集等運(yùn)維能力，是各邊緣場(chǎng)景智能化的理想選擇。

星辰視界采用“中心+邊緣”的二級(jí)架構(gòu)，星辰視界中心平臺(tái)統(tǒng)一管理所有邊緣節(jié)點(diǎn)，這些邊緣節(jié)點(diǎn)在地理上可以分布在不同的位置，如圖3所示。中心平臺(tái)通過能力庫管理視頻能力，并將視頻能力分發(fā)到不同的邊緣節(jié)點(diǎn)，邊緣節(jié)點(diǎn)為視頻能力提供了基礎(chǔ)的運(yùn)行環(huán)境。視頻設(shè)備產(chǎn)生的視頻流可以被拉取到就近的邊緣節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行一項(xiàng)或多項(xiàng)視頻分析。

圖3云邊端協(xié)同示意圖

星辰視界視頻邊緣智能解決方案由端、邊、網(wǎng)、云四部分組成，如圖4所示。

圖4星辰視界視頻邊緣智能解決方案架構(gòu)圖

· 端：完成視頻感知，視頻采集設(shè)備通過有線或無線的方式，按照視頻傳輸協(xié)議，將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄徒倪吘壧幚砉?jié)點(diǎn)。

· 邊：完成視頻處理與分析。邊緣節(jié)點(diǎn)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、AI、虛擬化等基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)具體場(chǎng)景，其可以位于園區(qū)機(jī)房、基站，也可以是現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的智能盒式設(shè)備。邊緣節(jié)點(diǎn)以Docker鏡像的方式從云端獲取視頻能力并以容器的方式運(yùn)行，從而提供視頻分析能力。邊緣節(jié)點(diǎn)硬件支持X86、ARM架構(gòu)，并可接入GPU、AI加速卡等硬件設(shè)施；操作系統(tǒng)需為L(zhǎng)inux，且安裝Docker容器引擎。

· 網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)將邊緣節(jié)點(diǎn)連接到中心平臺(tái)，由于視頻處理已在邊緣完成，網(wǎng)絡(luò)主要用于傳輸控制及管理信息，大大降低了對(duì)帶寬的需求。

· 云：包含算法層和平臺(tái)層兩個(gè)部分。在算法層，星辰視界聚焦高頻視頻應(yīng)用需求，針對(duì)監(jiān)控、園區(qū)、金融、商業(yè)等場(chǎng)景的共性需求，提供了人像分析、環(huán)境物品分析、文本分析、事件分析以及視頻質(zhì)量評(píng)測(cè)和XR類能力。平臺(tái)層則提供了云邊協(xié)同的管理功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)管理、應(yīng)用管理、任務(wù)管理、云邊消息管理等功能。當(dāng)前云端中心平臺(tái)提供了Linux的安裝部署包。云邊基于WebSocket進(jìn)行通信，視頻數(shù)據(jù)則在邊緣節(jié)點(diǎn)完成處理，保障了數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)安全。

3 代表性及推廣價(jià)值

星辰視界視頻邊緣智能解決方案已在中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)13省、專公司落地十余項(xiàng)應(yīng)用，覆蓋了智慧城市、智慧鄉(xiāng)村、森林防火、明廚亮灶、視頻監(jiān)控等場(chǎng)景。

星辰視界整合視頻、AI、聯(lián)接、計(jì)算等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，聚焦視頻數(shù)據(jù)密集型邊緣場(chǎng)景，提供最佳的邊緣視頻智能解決方案；以視頻為核心、以AI為抓手、以邊緣為落腳點(diǎn)，構(gòu)筑最強(qiáng)的視頻“端邊云”協(xié)同解決方案，并以開放、有粘性、可運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)，使能千行百業(yè)智能化升級(jí)，其可在多個(gè)行業(yè)釋放數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)的力量，使園區(qū)、工廠、學(xué)校、醫(yī)院和家庭等更加智能。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年2月刊