5G技術(shù)提升警用機(jī)器人安防水平“4G改變生活，5G改變社會(huì)”，與第四代（4G）蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相比，5G網(wǎng)絡(luò)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(shù)。每種技術(shù)的設(shè)計(jì)理念都極大地提升了警用機(jī)器人的安防水平，也潛移默化地影響了警用機(jī)器人在安防領(lǐng)域的發(fā)展方向。
切片技術(shù)
傳統(tǒng)公眾2G/3G/4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要以運(yùn)營(yíng)商基站作為無(wú)線接入的基本單元，控制信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的覆蓋范圍基本相似，4G網(wǎng)絡(luò)單基站業(yè)務(wù)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(duì)于警用機(jī)器人安防場(chǎng)景中的視頻監(jiān)控應(yīng)用，在巡邏過(guò)程中針對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)需要消耗大量的上行帶寬開(kāi)展視頻監(jiān)控及回傳工作，經(jīng)常出現(xiàn)公網(wǎng)帶寬無(wú)法滿足回傳視頻分辨率要求的情況。為了滿足上述應(yīng)用需求，勢(shì)必要求傳統(tǒng)公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)重新開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)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(wú)線資源的吞吐量，滿足警用機(jī)器人安防監(jiān)控視頻上行傳輸需求。
5G切片技術(shù)可將運(yùn)營(yíng)商的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的服務(wù)需求，比如時(shí)延、帶寬、安全性和可靠性等來(lái)劃分，以靈活應(yīng)對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景。換言之，在5G時(shí)代，切片技術(shù)可以將運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線空口資源、有線傳輸資源、核心網(wǎng)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)算等資源進(jìn)行靈活的分割和組合。針對(duì)警用機(jī)器人安防場(chǎng)景中的視頻監(jiān)控應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商可為公共安全行業(yè)單獨(dú)分配資源，基站側(cè)部署具有不同覆蓋區(qū)域及空口傳輸速率的基站，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制面和業(yè)務(wù)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(wù)數(shù)據(jù)在低功率毫米波頻率下傳送，微波基站信號(hào)保障全覆蓋，毫米波基站信號(hào)保障熱點(diǎn)覆蓋，滿足警用機(jī)器人在巡邏過(guò)程中的管控指令實(shí)時(shí)在線，熱點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)部位的高清視頻按需回傳的需求，進(jìn)而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的開(kāi)銷(xiāo)。
毫米波技術(shù)
4G網(wǎng)絡(luò)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(guò)100Mbps，而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)測(cè)單用戶分配的帶寬為50K-6M，而且信號(hào)不穩(wěn)定，嚴(yán)重抖動(dòng)，不滿足警用機(jī)器人1路1080P分辨率 25幀/s H.264編碼格式的實(shí)時(shí)高清安防監(jiān)控視頻回傳的需求。
5G網(wǎng)絡(luò)采用毫米波技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)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(dá)10Gbps，是傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)的100倍，不僅可以滿足警用機(jī)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(tái)警用巡邏安保機(jī)器人搭載全部設(shè)備的無(wú)線通信需求。
一般地，警用巡邏安保機(jī)器人搭載高清攝像頭、定位及采集設(shè)備，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)纳闲袔?、傳輸時(shí)延、信號(hào)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(hào)占用帶寬最大可達(dá)到2Mbps；一路1080P分辨率，采用H.264編碼的高質(zhì)量視頻新型號(hào)占用帶寬可達(dá)到4Mbps。警用巡邏安保機(jī)器人通常需要配備多部攝像機(jī)，其中高清攝像機(jī)完成高清監(jiān)控視頻采集回傳及人臉抓拍任務(wù)；紅外攝像機(jī)在夜間巡邏時(shí)用于紅外熱成像感知；其他攝像機(jī)分別對(duì)應(yīng)機(jī)器人4個(gè)方向進(jìn)行視頻拍攝，用于信息采集或輔助導(dǎo)航，需要時(shí)可調(diào)取視頻；警用機(jī)器人搭載的定位和采集設(shè)備，需要將相關(guān)信息實(shí)時(shí)回傳到后臺(tái)指揮中心進(jìn)一步的分析研判。一臺(tái)警用巡邏安保機(jī)器人峰值帶寬至少需求13M。因此，只有在5G網(wǎng)絡(luò)條件下才能發(fā)揮警用機(jī)器人全部的安防能力。
大規(guī)模MIMO技術(shù)
4G網(wǎng)絡(luò)通常使用的8天線的2D-MIMO技術(shù)，在5G時(shí)代天線數(shù)高達(dá)256個(gè)。天線數(shù)的增多主要原因在于5G采用了毫米波，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了3D-MIMO技術(shù)，帶來(lái)了豐富的空間自由度、提供了更多可能的到達(dá)路徑，提升了信號(hào)的可靠性，提高了小區(qū)峰值/平均/邊緣吞吐率，降低了對(duì)周邊基站的干擾。為了配合5G基站側(cè)的大規(guī)模MIMO技術(shù)，終端側(cè)也應(yīng)安裝多天線，才能全面發(fā)揮大規(guī)模MIMO技術(shù)帶來(lái)的吞吐率優(yōu)勢(shì)，警用機(jī)器人通信終端設(shè)備相較于其他5G終端設(shè)備，具有較大的擴(kuò)展空間，安裝在機(jī)器人內(nèi)部的5G通信終端，可以適當(dāng)?shù)卦黾咏K端的天線數(shù)量，進(jìn)而在相同網(wǎng)絡(luò)條件下，搶占更多的無(wú)線資源，完成安防任務(wù)。
直通技術(shù)
直通技術(shù)是指兩個(gè)或多個(gè)通信終端之間不借助基站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通信技術(shù)。這種技術(shù)在4G時(shí)代已經(jīng)被作為附加功能進(jìn)行了研究，但在當(dāng)時(shí)的背景下，運(yùn)營(yíng)商普遍認(rèn)為，需要建立通信鏈路的兩個(gè)終端往往相距甚遠(yuǎn)，該功能的理念與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)計(jì)思路相悖，沒(méi)有得到運(yùn)營(yíng)商認(rèn)可。因此，4G網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)研究需要借助基站、有線網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)等固定基礎(chǔ)設(shè)施建立起雙方的數(shù)據(jù)交互通道的通信技術(shù)。
5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)之一是要實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基站下最多運(yùn)行幾百個(gè)設(shè)備的情況相比，5G網(wǎng)絡(luò)基站下運(yùn)行的設(shè)備數(shù)將要超過(guò)104，上述設(shè)備間數(shù)據(jù)交互均要通過(guò)基站/核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)，這將導(dǎo)致信令資源的極度浪費(fèi)以及更高的延遲，很明顯直通技術(shù)具備更有效地處理本地通信的潛力。對(duì)于警用機(jī)器人安防場(chǎng)景中的人證核錄應(yīng)用，機(jī)器人需要和附近的閘機(jī)及警務(wù)人員保持實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互，對(duì)于核查出的嫌疑人，需要第一時(shí)間關(guān)閉閘機(jī)，本地示警，通知警務(wù)人員進(jìn)一步確認(rèn)，上述過(guò)程延時(shí)不應(yīng)超過(guò)1s。
綜上所述，隨著5G產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，必將促進(jìn)警用機(jī)器人安防領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)公共安全行業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，全面推動(dòng)公安工作質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革。然而，我們也應(yīng)當(dāng)清晰的認(rèn)識(shí)到5G網(wǎng)絡(luò)仍然定位于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，與公安無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)相比最大的區(qū)別在于沒(méi)有設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)接入功能。極端情況下，當(dāng)人流密度較大時(shí)，基站無(wú)線資源相對(duì)緊張，警用機(jī)器人仍無(wú)法接入5G基站開(kāi)展相應(yīng)的安防業(yè)務(wù)。此外，5G網(wǎng)絡(luò)商用后的資費(fèi)問(wèn)題也應(yīng)當(dāng)引起安防行業(yè)的適度關(guān)注。但我們有理由相信，隨著5G產(chǎn)業(yè)化的逐步深入，技術(shù)迭代的加快，與警用機(jī)器人應(yīng)用的結(jié)合必將實(shí)現(xiàn)全國(guó)公安“立體防控”體系的完善及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)警用機(jī)器人平戰(zhàn)結(jié)合，降低公安干警工作強(qiáng)度，減少工作風(fēng)險(xiǎn)，解放警力，服務(wù)群眾的目的。
