超大规模云化视频接入服务网络助力平安中国发展

近来,随着平安中国列入国家“十四五”规划,建设更高水平的平安中国,维护社会稳定安全成为全社会关注热点。立体化、法治化、专业化、智能化打造城乡统筹、网上网下融合、人防物防技防结合、打防管控一体的视频网络技术与应用成为重点发展方向之一。

为持续推进平安城市、雪亮工程等建设,全面服务国家安防、应急、住建、卫健、文旅、金融等千行百业,中国电信天翼数字生活科技有限公司(简称“数字生活公司”)打造了基于千兆光网的超大规模云化视频接入综合服务网络——天翼视联网(简称“视联网”),通过技术与应用创新找到了满足当前需求的最好技术实现路径之一,目前视联网初步完成“一张网、一朵云、一个平台”的能力构建,形成了中国电信第五张网的骨干框架。同时,基于该网络为客户提供的满足家庭、行业视频安防、政府基层综合治理等需求的“云+网+平台+应用+服务”全链路融合型产品也得到了快速发展。

视频接入市场空间广阔

近年来,随着信息技术的发展进步,以及在党中央、国务院大力推动下,通过各级政府和主管部门主导的平安城市、雪亮工程、智慧城市等重大工程带动,我国视频接入行业市场规模年增速保持在10-15%左右,未来产业总体规模仍将保持快速、持续增长。根据数据显示,国内视频监控摄像头出货量持续稳定增长,2020年出货量约为4.1亿个,预计到2025年将突破8亿个,预计2025年市场规模可达982亿元(2021-2025年增量空间￥345亿。),行业规模达到6652亿(2021-2025增量空间2798亿)。AI技术的深度应用逐渐成为安防等各领域有效的视频监控解决方案,据统计,2022年AI摄像头出货量约为2000万个,2023年其出货量将达到2600万个。(数据源于:华经产业研究院、AI相关数据源于洛图科技(RUNTO))。目前,运营商通过平台+应用的模式,借助自身的云、网、集成、渠道和服务能力方面的优势,提升自身在视频监控业务的主动权和地位,有望突围发展。

云网融合发挥业务优势

云网融合是运营商最为突出的优势,中国电信更是将该优势在视频网络能力云化方面发挥得淋漓尽致。在亿级接入和EB级存储规模的大型分布式视频接入服务网络方面,视联网让视频监控业务具备了海量放装,多模接入;秒级开通,精准定位;一跳入云,安全可靠;云边协同,弹性扩容;一网统管,标准运维等高度差异化优势。

传统的单一数据中心部署分布式集群的方式在平台稳定性、平台支撑容量和扩容效率、平台服务质量监控、平台海量数据跨数据中心一致性同步、多数据中心调度与切换等方面存在困难,难以满足亿级业务发展的稳定性要求。针对上述关键问题,视联网采用“多区域中心+多边缘”分布式技术架构来保证系统稳定性与并发性:通过数据分片把业务能力拆分到多个区域节点上,相互直接形成互备关系,提升平台的抗冲击能力和可用性;新增边缘节点层,承载高带宽、高计算消耗的服务。该架构包含了系统的可扩展、弹性,及企业云的所有特性,保障了业务超量超常规模扩展。

面对EB级海量视频监控存储需求,传统的SAN或NAS在容量和性能的扩展上会存在瓶颈。视联网采用云存储方案突破这些性能瓶颈,同时实现性能与容量的线性扩展。针对大容量设备视频数据的存储和管理以及满足视频监控领域特殊的应用需求,视联网量身设计了一套媒体存储系统,通过支持块、文件以及对象等标准协议接口,提供非结构化数据的无限存储服务,从而实现了海量非结构化数据上云及在线处理,可广泛应用于视频监控、医疗影像、网络视频、物联网等业务领域数据上云存储,并可深度融合点播、直播、转码等产品提供云端媒体处理能力。

由于AI需求存在较多的个性化以及业务量较小,大部分的AI能力尚未平台化,实际应用中以项目为单位,采用单独开发单独部署的方式。这样就存在以下4个问题:1)应用之间调用的算法原子能力存在高度重复性;2)缺乏数据中心管理能力;3)算法能力欠缺规范设计,没有形成通用的接口规范;4)缺乏算法管理能力,更换算法需要改写底层代码,影响面过大。视联网通过AI中台实现智能模型全生命周期管理和服务编排体系,整合自研及第三方智能服务构建算法仓库、规范标准化接口打造服务开放共享生态、采用云边端协同架构提升服务处理性能,对业务应用提供个性化智能服务的迅速构建能力、实现第三方能力引入。将可复用的AI模型、服务沉淀共享,快速配置、组合、编排,快速输出满足用户个性化需求的智能应用。

基于中国电信高质量的网络接入与覆盖能力,通过高质量网络能力穿透各级云,视联网云网一体组网架构以“中心云-边缘云”两级架构承载业务,按业务流量智能调度不同层级云服务,控制流由中心平台承载,视频流、云存储和AI计算流量在边缘节点承载,充分发挥中国电信云网融合的能力优势。结合中国电信在公网、新型城域网、专网、无线网等不同网络形态上的优势,支持根据业务需求的灵活、弹性组网,从而实现对天翼视联业务的高效承载、高质量服务。

同时,聚焦于异构视频终端泛在接入、跨域云网资源调度、云边端协同服务质量保障等问题,视联网取得了多项创新性成果,有效提高了资源调度精准度、产品稳定性、信息安全性,为该领域的主要技术瓶颈带来创新性解决方案。异构存量弱计算视频终端的AI能力植入,解决了品类繁多的碎片化存量终端的视频AI处理难题,满足了家庭安防、数字乡村、智慧社区、行业政企等不同维度的安防监控管理需求,推动了这些业务的规模发展。

创新平台方案打通发展瓶颈

随着视频接入设备规模的急速扩大,通常使用的大规模接入平台技术越来越难于胜任视联网平台的发展要求,通过分析阻碍视联网平台和业务规模发展的关键问题,数字生活公司创新性地提出了一套技术解决方案,支撑了规模化的业务发展。

平台在演进过程中主要遇到了7大关键技术问题,包括:单平台容量增大的可靠性变差问题、千亿级视频文件存储问题、云边端算法算力复用和调度难题、差异化网络保障能力问题、异构终端统一接入问题、亿级终端网络交互传输成本问题、端到端服务质量监测问题等。针对上述问题,视联网平台通过:创新型云化视频网络能力平台架构、多元设备统一接入架构、一站式数字化运维/全链路排障平台等关键技术创新进行了有效解决。

平台采用基于云原生的“多区域中心+多边缘”分布式技术架构构建,通过4区域中心和30+分省平台架构,支持单元化环形互备结构,通过数据分片的方式把业务能力拆分到多个区域节点上,相互直接形成互备关系,提升平台的抗冲击能力和可用性。平台云存能力可实现EB级存储调度、千亿级云存索引检索;支持混合组网调度;支持多算法实时调度,日均AI算法调用量可达亿次,全年调用量超百亿次的能力。多元设备统一接入架构提出了软件统一封装技术,实现视频处理、终端与平台交换协议的统一封装,屏蔽各大厂家技术实现差异,实现多商家和多产品快速接入,市场的快速推广,支持企标、国标、行标、社标的泛视频终端统一接入能力,支持5000万+设备接入和流媒体分发处理能力。创新性地通过Agent组件与虚拟化资源的系统镜像结合,采用一站式运维/排障平台方案解决了天翼视联全链路排障过程中设备数据采集及加密传输安全问题;通过采用智能排障模型,通过智能分析,形成云网视频监控智能化统一排障入口,提高排障效率和产品质量。

针对多厂家、多种类设备接入难问题,天翼视联集约运营平台创新地提出了视频终端软件统一SDK封装技术,实现了视频处理、终端与平台交换协议的统一封装,统一SDK在设备端的分层架构中处在操作系统和应用之间,通过统一规范的接口屏蔽了操作系统和硬件的差异。通过封装技术的创新,视联网屏蔽了各大厂家技术实现差异,实现了多商家和多产品快速接入,市场的快速推广。

丰富的应用服务社会

截至2022年,视联网已经服务了家庭、乡村、社区、行业治理等多场景领域,覆盖全国数十万行政村,实现了视频服务高清化、智能化、场景化。基于视联网发展的多种应用充分利用AI新技术与应用,广泛推动了应用的智能化,持续推进平安城市、雪亮工程等建设,以“智建、智联、智用、智防、智服”为主线,全面服务国家安防、应急、住建、卫健、文旅等千行百业。

依托天翼视联网平台能力,结合中国电信大网运维保障等优势,视联网面向乡村、城市、政府、商客等行业市场,不仅提供视频监控、录像回看等基础功能,还搭载区域告警、智能播报、水域监控等多项AI功能,推出多个标准行业应用,包括平安慧眼、智慧商企、明厨亮灶、天翼应急、平安校园、智慧工地等。其中,水域监控针对河道、水库、池塘等水域危险区域进行监控管制,充分利用区域入侵AI+人形识别+播报联动,实现对跨越虚拟警戒线私自下水等行为的监视预警,自动通过前端摄像头音柱播放告警语音警示驱离,并利用入侵抓图实时告警,通过端侧、平台侧AI人脸分析,结合告警对家长和区域管理人员实现点对点告警信息提醒。截止2022年底该应用在湖南、广西、湖北等地,累计发展近3万路。明厨亮灶是为餐饮从业者、食品监督管理单位提供的一整套“一体化、可视化、智能化”的综合管理类视联网应用,搭载口罩识别、厨师服识别、厨师帽识别、抽烟识别、鼠患识别等多项AI功能,打造端到端的行业标准解决方案,目前已落地近300个本地网,接入终端数量近50万。智慧商企是依托天翼视联网平台、AI、大数据、人像分析等技术,解决中小商铺智能迎客、商超/市场疫情防控、景区/厅店客流统计、厂房/园区智能看护产业等不同客户的的需求,以直播监控+AI单品+智能播报场景化组合的一类视联网应用,可为各类商业客户提供智能化、一体化解决方案。平安校园是视联网AI视频分析能力与平台管理的结合应用,通过平台中的日常防范管理应用实现:预警隐患处置流程、建立学校安全责任体系、构建安全工作标准,打造智能的安全防控体系。同时基于管理需求打造局、校两级平台架构,实现安全数据互通、安全业务联动、预警及时联防。

作为承接国家“乡村振兴”战略、落实共同富裕新部署打造的重点业务板块,中国电信打造的“数字乡村”是视联网应用体系的一个重要组成部分,是集云网融合、生态开放、泛在服务、数据汇聚为一体的能力体系,汇聚了平安乡村、天翼云播、智慧党建、综合治理以及政务公开等功能板块,是政府综合治理能力的展示窗口、乡镇治理的“指挥中心”。围绕“乡村数字经济”、“乡村数字治理”、“智慧绿色乡村”、“乡村网络文化”、“信息惠民服务”五大场景,联合内外部合作伙伴构建数字乡村生态体系,共同推出系列标准化产品和解决方案。数字乡村面向村民提供智慧养老、就业培训等惠民服务;面向村镇政府提供视频监控、天翼云播等管理平台;面向乡村产业提供农村电商、智慧大棚等创新应用。截至2022年,视联网在农村已经实现基础设置全覆盖,建立农村服务网点超10万个,服务用户超2500万、乡镇电视用户超1300万、覆盖行政村超34万个。

社区作为连接城市与家庭的关键枢纽,是基层治理与民生保障的重要载体,依托视联网统一设备管理接入能力、云存储能力等平台优势,数字生活公司打造了智慧社区应用产品,包括智能门禁、智慧物业、街道云等丰富的产品及应用,让居民社区生活更美好,基层治理更高效。智慧物业、智能门禁、社区监控等产品,帮助物业管理人员进出,掌握人行、车行数据,用技防代替人防,全面守护社区安全;街道云可以实现辖区内不同社区一屏统揽,街道管理人员可以随时查看不同小区重点区域、人群的实时管理,结合AI能力让基层管理更高效。智慧社区目前已覆盖全国300多个城市,超过12万个小区,服务居民超过2900万,是全国最大的社区平台。未来,数字生活公司会不断提升智慧社区应用的各项能力,打造智慧社区第一平台,构建数字生活新图景。

2021年视联网推出5G慢直播服务,针对行业客户,打造“视联中国”慢直播品牌,将7*24小时不间断画面推送至以央视网为核心的120+媒体矩阵,全方位服务各级政府、企业和文旅机构,为其提供慢直播全流程服务。自2020年火神山/雷神山建造5G慢直播以来,中国电信慢直播迄今已覆盖全国31省市区600+著名景点,覆盖行业:文旅、农产品、文化、制造业等多个行业。

未来,随着对视频业务需求从看得见、看得清到看得懂的不断提升,视联网将在在云端AI能力的提升,比如海量视频的人物识别与检索等商业价值实现困难的方向持续创新;通过提升端侧AI算法能力和丰富云侧AI算法仓库,采用新型云资源部署、视频数据结构化等方案,来实现更好的AI分析能力,降低成本,提升商业价值。同时,通过提升高清视频编码能力,在确保画质的前提下降低云存储成本和用户对带宽的要求。

相信通过不断的技术与应用创新,视联网一定能成为为用户提供安全便捷的视频增值服务,满足用户安防需求,保护人民财产、生命安全的重要保障手段之一,同时实现企业的社会责任。