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信息通信

边缘计算如何融入视频业务

迈向5G、实现万物互联,是信息通信行业下一个巨大的应用图景。但从人与人的通信,到人与物、物与物的通信,传统的通信网络、IT网络结构必将发生变化。近年兴起的边缘计算,将成为万物互联中赋万物予智能的关键一环,围绕边缘计算的应用场景、技术实现、商业价值,本报特开设“聚焦边缘计算”系列报道,以飨读者。

至2022年,全球边缘计算市场的年复合成长率将超过30%,视频业务被视为驱动边缘计算快速发展的最现实的市场需求。在央视综合频道播出的《辉煌中国》系列纪录片第五集中提到:中国已经建成世界上最大的视频监控网——“中国天网”,视频镜头超过2000万个。在深圳、上海、杭州,每平方公里的视频镜头已经超过100个。2017年年底,我国手机视频的使用率已经达到72%,未来占比还将继续攀升,手机视频的使用率还有很大提升空间。仅在这两个市场领域,提高视频的数据处理能力,就为边缘计算打开了一个广阔的应用场景。但如何实现?如何变现?

融合边缘计算提高视频监控前端能力

近年来,随着我国政府对平安城市、“雪亮工程”以及金融和交通运输等领域的重视,对于安防产品的需求不断提升,安防市场规模也在随之不断扩大。视频监控是整个安防系统最重要的物理基础,视频监控系统位于最前端,很多子系统都需要通过与其相结合才能发挥出自身的功能,是安防行业的核心环节。按照产品分类来看,视频监控市场占比最大,占所有安防产品的50%左右。

根据权威市场研究机构IHS Markit 2018年7月发布的《2018全球视频监控信息服务报告》,以2017年的业绩计算,海康威视位列全球视频监控设备市场第1位,市场份额37.94%,连续七年蝉联全球第一;大华股份位列全球视频监控设备市场第2位,市场份额17.02%;宇视科技(uniview)位列全球视频监控设备市场第6位,市场份额2.8%。

亿欧智库报告认为,传统视频监控系统前端摄像头内置计算能力较低,而现有智能视频监控系统的智能处理能力不足。为此,以云计算和万物互联技术为基础,融合边缘计算模型和视频监控技术,构建基于边缘计算的新型视频监控应用的软硬件服务平台,以提高视频监控系统前端摄像头的智能处理能力,进而实现重大刑事案件和恐怖袭击活动预警系统和处置机制,提高视频监控系统的防范刑事犯罪和恐怖袭击能力。

边缘计算+视频监控技术其实是构建了一种基于边缘计算的视频图像预处理技术,通过对视频图像进行预处理,去除图像冗余信息,使得部分或全部视频分析迁移到边缘处,由此降低对云中心的计算、存储和网络带宽的需求,提高视频分析的速度,此外,预处理使用的算法采用软件优化、硬件加速等方法,提高视频图像分析的效率。

除此之外,为了减少上传的视频数据,基于边缘预处理功能,构建基于行为感知的视频监控数据弹性存储机制。边缘计算软硬件框架为视频监控系统提供具有预处理功能的平台,实时提取和分析视频中的行为特征,实现监控场景行为感知的数据处理机制;根据行为特征决策功能,实时调整视频数据,既减少无效视频的存储,降低存储空间,又最大化存储“事中”证据类视频数据,增强证据信息的可信性,提高视频数据的存储空间利用率。

边缘计算不仅能够进行边缘预处理,剔除“垃圾”信息,减少上传的视频数据,还能够使边缘设备更加“聪明”。随着人工智能中图像识别能力的提高,90%以上的人脸、车牌的准确辨识,使边缘计算有了更明确的指向性。海康威视总裁胡扬忠表示,将AI算力注入边缘,赋能边缘智能是大势所趋。海康威视发布的AICloud框架,由云中心、边缘域、边缘节点三部分构成,实现从端到中心的边缘计算+云计算,目的是做到让感知理解更有效、更精准;图像目标细节传输更高效。

谈到面临的挑战,亿欧智库认为,一方面网络边缘设备资源有限,还难以支撑更高阶的功能运算处理;另一方面现有的数据安全方法并不能完全适用于边缘计算,网络边缘高度动态的环境也会使网络更易受到攻击;此外由于边缘设备的异构性,数据表示及操作也有所不同,这将成为数据分析运用的障碍。

移动边缘计算升级手机视频与游戏体验

在视频监控之外,另一个巨大的市场——手机视频与游戏中,移动边缘计算将体现出较大的商业价值。目前,国内已经形成爱奇艺、腾讯视频、优酷、芒果TV这些视频大鳄,以爱奇艺为榜首的活跃用户为4.67亿户,有分析认为,2018年视频付费规模有望达到350亿元。手机视频的使用率也越来越高,以中国移动为例,4G用户近7亿,视频使用率在70%以上。其中蕴含的巨大商机,一目了然。

中国联通建设部总经理马红兵认为,视频和游戏在一些互联网公司收入中已经占很大比重,在4G网中使用MEC(移动边缘计算),可以明显提升视频和游戏的体验。

在游戏对战中,例如王者荣耀的服务器集中放置于上海,如果一个人在上海,他与身在乌鲁木齐的人对战,网络时延就有明显差距。华为云核心网研发副总裁周艳表示,华为在西班牙帮助沃达丰部署的MEC网络,将整网时延降低了50%,提升了当地人特别喜欢的名为“危机时刻”的游戏体验,效果比较明显。通过MEC降低网络时延,在像“王者荣耀”“绝地求生”等以团队合作、对战为卖点的手机游戏中,对改善参与者的游戏体验可以起到很好的作用。

视频业务也有相同的问题,阿里、爱奇艺的视频服务器都集中放置,是通过CDN(内容分发网络)向各地推送,目前腾讯、阿里等企业在国内的CDN节点数在1000到2000之间,如果平均分布在中国330多个地级行政区,每个地级行政区只有3到6个CDN节点。这与迅速增长的手机视频业务相比,显然有些不够,需要CDN的网络位置要更加靠近用户,进行下沉。中国三大运营商的基站已经达到数百万个,为MEC的部署提供了基础条件,目前单一运营商已经具备提供高达几万的MEC节点数的能力。

目前中国联通也在与CDN领域的网宿公司合作,推动基于CDN的联合运营。“视频和游戏业务的边缘推动、存储加速的需求非常强烈。”马红兵说。

华为云核心网研发副总裁周艳表示,在大视频类,有IPTV、监控视频、移动网的CDN等应用,这几种应用的角度不同,实现的功能也不同,有的要解决节约流量带宽的问题,有的要解决本地有线网不能部署的问题,还有的要解决实现本地化实时分析的问题。不同的要求体现在MEC上,就是要针对不同的方向实施适配方案。

中国联通网络技术研究院院长张涌对《中国电子报》记者表示,不同类型的应用对边缘云要求不一样,在视频类、游戏类应用中,要在边缘云上加入GPU卡,提高游戏和视频中对图形的优化和加速能力,但边缘云数量众多,与城域DC、骨干DC的建网模式区别较大,大量部署无疑需要大量投资,没有合理的商业模式就没有办法继续推动。

此外,边缘计算作为通信网络中的新兴部件,还面临建设和运营管理方式不清晰、与核心网络的协同工作方式有待明确、多赢的商业模式有待探索、技术和标准有待成熟等方面挑战。

尽管挑战不少,但大趋势已不可逆,边缘计算融入视频类业务,应该就在近一二年间规模性实现。

责任编辑:赵强


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