“4G改變生活，5G改變社會”，與第四代(4G)蜂窩網(wǎng)絡設計相比，5G網(wǎng)絡發(fā)生了根本變化，切片、毫米波、大規(guī)模MIMO、直通等均為5G采用的核心技術。每種技術的設計理念都極大地提升了警用機器人的安防水平，也潛移默化地影響了警用機器人在安防領域的發(fā)展方向。
切片技術
傳統(tǒng)公眾2G/3G/4G移動通信網(wǎng)絡主要以運營商基站作為無線接入的基本單元，控制信令和業(yè)務數(shù)據(jù)的覆蓋范圍基本相似，4G網(wǎng)絡單基站業(yè)務信道的空口資源上下行配比為1:3，全網(wǎng)基站配置相同。對于警用機器人安防場景中的視頻監(jiān)控應用，在巡邏過程中針對熱點地區(qū)需要消耗大量的上行帶寬開展視頻監(jiān)控及回傳工作，經(jīng)常出現(xiàn)公網(wǎng)帶寬無法滿足回傳視頻分辨率要求的情況。為了滿足上述應用需求，勢必要求傳統(tǒng)公眾移動通信網(wǎng)絡重新開展網(wǎng)絡規(guī)劃，縮減巡邏路線中單基站的覆蓋范圍，增加基站密度，減少單基站內(nèi)用戶無線資源的吞吐量，滿足警用機器人安防監(jiān)控視頻上行傳輸需求。
5G切片技術可將運營商的物理網(wǎng)絡劃分為多個虛擬網(wǎng)絡，每一個虛擬網(wǎng)絡根據(jù)不同的服務需求，比如時延、帶寬、安全性和可靠性等來劃分，以靈活應對不同的網(wǎng)絡應用場景。換言之，在5G時代，切片技術可以將運營商的無線空口資源、有線傳輸資源、核心網(wǎng)存儲、轉發(fā)、計算等資源進行靈活的分割和組合。針對警用機器人安防場景中的視頻監(jiān)控應用，運營商可為公共安全行業(yè)單獨分配資源，基站側部署具有不同覆蓋區(qū)域及空口傳輸速率的基站，實現(xiàn)網(wǎng)絡控制面和業(yè)務面的分離，控制信息在高功率的微波頻率下發(fā)送，而業(yè)務數(shù)據(jù)在低功率毫米波頻率下傳送，微波基站信號保障全覆蓋，毫米波基站信號保障熱點覆蓋，滿足警用機器人在巡邏過程中的管控指令實時在線，熱點地區(qū)、重點部位的高清視頻按需回傳的需求，進而節(jié)省了網(wǎng)絡建設的開銷。
毫米波技術
4G網(wǎng)絡基于sub 6GHz頻段的4G LTE蜂窩系統(tǒng)可以使用的最大帶寬是100MHz，數(shù)據(jù)速率不超過100Mbps，而在實際應用過程中，實測單用戶分配的帶寬為50K-6M，而且信號不穩(wěn)定，嚴重抖動，不滿足警用機器人1路1080P分辨率 25幀/s H.264編碼格式的實時高清安防監(jiān)控視頻回傳的需求。
5G網(wǎng)絡采用毫米波技術，其最大的優(yōu)勢在于可使用大量的高頻段頻譜資源，用戶可使用的最大帶寬為400MHz，傳輸速率高達10Gbps，是傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡的100倍，不僅可以滿足警用機器人1路高清安防監(jiān)控視頻回傳的需求，甚至可以滿足1臺警用巡邏安保機器人搭載全部設備的無線通信需求。
一般地，警用巡邏安保機器人搭載高清攝像頭、定位及采集設備，對網(wǎng)絡傳輸?shù)纳闲袔挕鬏敃r延、信號穩(wěn)定性要求較高。如一路720P分辨率，采用H.264編碼的高質(zhì)量視頻信號占用帶寬最大可達到2Mbps；一路1080P分辨率，采用H.264編碼的高質(zhì)量視頻新型號占用帶寬可達到4Mbps。警用巡邏安保機器人通常需要配備多部攝像機，其中高清攝像機完成高清監(jiān)控視頻采集回傳及人臉抓拍任務；紅外攝像機在夜間巡邏時用于紅外熱成像感知；其他攝像機分別對應機器人4個方向進行視頻拍攝，用于信息采集或輔助導航，需要時可調(diào)取視頻；警用機器人搭載的定位和采集設備，需要將相關信息實時回傳到后臺指揮中心進一步的分析研判。一臺警用巡邏安保機器人峰值帶寬至少需求13M。因此，只有在5G網(wǎng)絡條件下才能發(fā)揮警用機器人全部的安防能力。
大規(guī)模MIMO技術
4G網(wǎng)絡通常使用的8天線的2D-MIMO技術，在5G時代天線數(shù)高達256個。天線數(shù)的增多主要原因在于5G采用了毫米波，同時實現(xiàn)了3D-MIMO技術，帶來了豐富的空間自由度、提供了更多可能的到達路徑，提升了信號的可靠性，提高了小區(qū)峰值/平均/邊緣吞吐率，降低了對周邊基站的干擾。為了配合5G基站側的大規(guī)模MIMO技術，終端側也應安裝多天線，才能全面發(fā)揮大規(guī)模MIMO技術帶來的吞吐率優(yōu)勢，警用機器人通信終端設備相較于其他5G終端設備，具有較大的擴展空間，安裝在機器人內(nèi)部的5G通信終端，可以適當?shù)卦黾咏K端的天線數(shù)量，進而在相同網(wǎng)絡條件下，搶占更多的無線資源，完成安防任務。
直通技術
直通技術是指兩個或多個通信終端之間不借助基站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通信技術。這種技術在4G時代已經(jīng)被作為附加功能進行了研究，但在當時的背景下，運營商普遍認為，需要建立通信鏈路的兩個終端往往相距甚遠，該功能的理念與傳統(tǒng)網(wǎng)絡功能的設計思路相悖，沒有得到運營商認可。因此，4G網(wǎng)絡重點研究需要借助基站、有線網(wǎng)絡、核心網(wǎng)等固定基礎設施建立起雙方的數(shù)據(jù)交互通道的通信技術。
5G網(wǎng)絡的目標之一是要實現(xiàn)萬物互聯(lián)，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡基站下最多運行幾百個設備的情況相比，5G網(wǎng)絡基站下運行的設備數(shù)將要超過104，上述設備間數(shù)據(jù)交互均要通過基站/核心網(wǎng)轉發(fā)，這將導致信令資源的極度浪費以及更高的延遲，很明顯直通技術具備更有效地處理本地通信的潛力。對于警用機器人安防場景中的人證核錄應用，機器人需要和附近的閘機及警務人員保持實時的數(shù)據(jù)交互，對于核查出的嫌疑人，需要第一時間關閉閘機，本地示警，通知警務人員進一步確認，上述過程延時不應超過1s。
綜上所述，隨著5G產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，必將促進警用機器人安防領域的蓬勃發(fā)展，進而帶動公共安全行業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展，全面推動公安工作質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。然而，我們也應當清晰的認識到5G網(wǎng)絡仍然定位于公眾移動通信網(wǎng)，與公安無線專網(wǎng)相比最大的區(qū)別在于沒有設計優(yōu)先級接入功能。極端情況下，當人流密度較大時，基站無線資源相對緊張，警用機器人仍無法接入5G基站開展相應的安防業(yè)務。此外，5G網(wǎng)絡商用后的資費問題也應當引起安防行業(yè)的適度關注。但我們有理由相信，隨著5G產(chǎn)業(yè)化的逐步深入，技術迭代的加快，與警用機器人應用的結合必將實現(xiàn)全國公安“立體防控”體系的完善及優(yōu)化，實現(xiàn)警用機器人平戰(zhàn)結合，降低公安干警工作強度，減少工作風險，解放警力，服務群眾的目的。
