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中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司高沛、蔡超、侯迎龍、邱佳慧、董紫淼

1　項(xiàng)目目標(biāo)和概述

行業(yè)挑戰(zhàn)：隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的安全性和穩(wěn)定性對各行各業(yè)至關(guān)重要。傳統(tǒng)機(jī)房巡檢方式效率低下、響應(yīng)速度慢，難以滿足現(xiàn)代社會對網(wǎng)絡(luò)安全和效率的高要求。

項(xiàng)目目標(biāo)：本項(xiàng)目旨在利用5G邊緣計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)機(jī)房巡檢的實(shí)時(shí)化、智能化和高效化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效。

總體概述：本項(xiàng)目通過在新疆地區(qū)部署5G邊緣計(jì)算平臺，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)機(jī)房巡檢工作，特別是在“數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)域巡檢”和“戶外線纜區(qū)域巡檢”兩個關(guān)鍵場景下，實(shí)現(xiàn)安全、高效、實(shí)時(shí)的巡檢目標(biāo)。

功能與創(chuàng)新：

（1）功能：本項(xiàng)目通過部署5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)和邊緣盒子，連接多路攝像頭，實(shí)時(shí)捕獲機(jī)房和戶外線纜區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)，并通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至核心機(jī)房進(jìn)行AI分析，識別安全隱患。

（2）創(chuàng)新：采用“云-邊-端”架構(gòu)，利用5G邊緣計(jì)算的高速率和低時(shí)延特性，提升數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練的效率和實(shí)時(shí)性。同時(shí)，端側(cè)邊緣盒子支持邊緣自治，確保在網(wǎng)絡(luò)中斷情況下仍能保持正常運(yùn)行，保障數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

（3）方案亮點(diǎn)

· 靈活交付，體驗(yàn)豐富：方案支持“私有云+邊側(cè)5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)+端側(cè)邊緣盒子+物聯(lián)攝像頭”打包交付，也可以根據(jù)客戶的具體需求進(jìn)行靈活配置和擴(kuò)展，滿足不同場景下的應(yīng)用和成本需求，簡化了客戶的部署和運(yùn)維流程，降低了客戶的操作難度和成本，提升了客戶的使用體驗(yàn)。

· 一體部署，性能強(qiáng)大：邊側(cè)5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)軟件與硬件一體、算力與網(wǎng)絡(luò)一體、CT與IT能力一體，實(shí)現(xiàn)一站式交付、一體化部署，真正實(shí)現(xiàn)開箱即用。

· 邊緣自治，安全可靠：端側(cè)盒子支持邊緣自治，即使在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，也能保持正常運(yùn)行，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

· 一體協(xié)同，資源靈活調(diào)用：通過“邊-端”算網(wǎng)一體協(xié)同和調(diào)度編排，實(shí)現(xiàn)了邊緣計(jì)算資源和端側(cè)設(shè)備的統(tǒng)一管理和調(diào)度，提高了資源的利用率和系統(tǒng)的整體性能，更好地支持分布式應(yīng)用。

· 技術(shù)棧領(lǐng)先，穩(wěn)定高效：采用OpenYurt技術(shù)棧，為整個架構(gòu)提供了穩(wěn)定可靠的容器編排與管理能力，確保應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行和高效管理。

2　案例介紹

基于5G邊緣計(jì)算平臺，本項(xiàng)目通過構(gòu)建“云-邊-端”架構(gòu)，在“數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)域巡檢”和“戶外線纜區(qū)域巡檢”兩個關(guān)鍵場景下實(shí)現(xiàn)高效、智能的網(wǎng)絡(luò)安全巡檢。本項(xiàng)目充分利用了5G邊緣計(jì)算的高速率和低時(shí)延特性，提升了數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練的效率和實(shí)時(shí)性。

圖1

在圖1中，我們采用ONVIF協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，確保了設(shè)備的互操作性和可擴(kuò)展性，將實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)傳送至端側(cè)邊緣盒子。在充分考慮各層算力和業(yè)務(wù)需求的情況下，我們在端側(cè)邊緣盒子內(nèi)置高性能GPU，確保視頻推理和流媒體服務(wù)的快速執(zhí)行；在邊側(cè)一體機(jī)上部署訓(xùn)練優(yōu)化平臺，支持AI模型的持續(xù)優(yōu)化與更新。這種算力分配方式既保證了數(shù)據(jù)處理的高效性，又滿足了業(yè)務(wù)需求的多樣性。

下面重點(diǎn)介紹本項(xiàng)目驗(yàn)證的“數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)域巡檢”和“戶外線纜區(qū)域巡檢”兩個關(guān)鍵場景。

應(yīng)用場景一：數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)域巡檢

對于數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)域，通過部署在機(jī)房內(nèi)的攝像頭，5G邊緣計(jì)算平臺能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)房內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度等關(guān)鍵指標(biāo)。一旦檢測到異常情況，5G邊緣計(jì)算平臺將立即發(fā)出警報(bào)，并通知巡檢人員進(jìn)行處理。其部署和功能具體介紹如下：

我們在新疆聯(lián)通核心局機(jī)房部署1個“邊”側(cè)5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)，40個左右“端”側(cè)邊緣盒子接入到邊側(cè)，每個端側(cè)設(shè)備搭載2-5路攝像頭，支持?jǐn)z像頭通過RJ45有線直連或者Wi-Fi方式接入到端側(cè)邊緣盒子，共計(jì)搭載200路左右攝像頭。攝像頭視頻數(shù)據(jù)提供對進(jìn)出數(shù)據(jù)機(jī)房的人員進(jìn)行識別、入侵檢測、消防警戒和安全生產(chǎn)監(jiān)察。

圖2

圖3

基于5G邊緣計(jì)算平臺，我們在“邊”側(cè)部署了高性能的5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)，并在這臺一體機(jī)上部署了先進(jìn)的AI算法訓(xùn)練平臺。該平臺擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力，能夠應(yīng)對大數(shù)據(jù)量的訓(xùn)練任務(wù)，生成精確可靠的AI模型。在模型生成的過程中，我們充分利用了邊緣計(jì)算的優(yōu)勢，將部分計(jì)算任務(wù)從云端下沉到邊緣端，減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。通過不斷的優(yōu)化和調(diào)整，我們成功地訓(xùn)練出了適用于機(jī)房巡檢場景的AI模型。

圖4

當(dāng)AI模型訓(xùn)練完成，我們會將其打包成輕量級的鏡像文件，并通過安全可靠的傳輸方式部署到“端”側(cè)的邊緣盒子節(jié)點(diǎn)上，這些邊緣盒子搭載有高性能的處理器和存儲單元，能夠支持AI模型的運(yùn)行和推理。通過這種方式，我們實(shí)現(xiàn)了AI模型在端側(cè)的實(shí)時(shí)推理和決策，進(jìn)一步提高了巡檢的效率和準(zhǔn)確性。

同時(shí)，我們還建立了完善的數(shù)據(jù)回傳機(jī)制，“端”側(cè)邊緣盒子通過攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集到機(jī)房內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，會通過數(shù)據(jù)接入服務(wù)（DIS）將數(shù)據(jù)回傳到“邊”側(cè)的5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)。這些數(shù)據(jù)包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度、人員進(jìn)出記錄等關(guān)鍵信息，為后續(xù)的模型訓(xùn)練和優(yōu)化提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源。

圖5

在數(shù)據(jù)回傳后，“邊”側(cè)5G邊緣算網(wǎng)一體機(jī)上的AI算法訓(xùn)練平臺會利用這些數(shù)據(jù)對現(xiàn)有的AI模型進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練和優(yōu)化。通過不斷迭代和更新，模型的性能得到了持續(xù)提升，能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的巡檢場景。

最終，我們實(shí)現(xiàn)了一個完整的“邊-端”一體化協(xié)同的算網(wǎng)編排、調(diào)度、運(yùn)營能力。在這個閉環(huán)系統(tǒng)中，邊側(cè)和端側(cè)設(shè)備能夠高效協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理和推理。這不僅提高了機(jī)房巡檢的效率和準(zhǔn)確性，還為整個數(shù)據(jù)中心的智能化管理提供了有力支持。

通過這一方案的實(shí)施，我們成功地解決了傳統(tǒng)巡檢方式中存在的數(shù)據(jù)傳輸延遲、處理能力不足等問題，為機(jī)房的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)行提供了有力保障。同時(shí)，該方案還具備良好的擴(kuò)展性和靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化，滿足未來更多復(fù)雜場景的需求，機(jī)器人巡檢已經(jīng)在后續(xù)擴(kuò)展需求范圍之內(nèi)。

應(yīng)用場景二：戶外線纜區(qū)域巡檢

對于戶外線纜區(qū)域，尤其是干線、傳輸線纜等重要鋪設(shè)區(qū)域，5G邊緣計(jì)算平臺將利用攝像頭捕獲線纜周邊的實(shí)時(shí)畫面，并通過AI算法分析線纜周圍環(huán)境和維護(hù)人員的安全性等。其部署和功能具體介紹如下：

在新疆聯(lián)通核心機(jī)房部署的“邊”側(cè)5GMEC邊緣算網(wǎng)一體機(jī)，是整個系統(tǒng)的核心處理單元。該一體機(jī)具備強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲能力，能夠?qū)崟r(shí)處理來自各個端側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，并生成相應(yīng)的分析結(jié)果。同時(shí)，它還承擔(dān)著AI模型的訓(xùn)練和優(yōu)化任務(wù)，確保模型能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的戶外環(huán)境。

在戶外巡檢區(qū)域，我們部署了100個“端”側(cè)邊緣盒子，每個“端”側(cè)邊緣盒子搭載了2-5路攝像頭，共計(jì)約200路攝像頭。這些攝像頭通過RJ45有線直連或Wi-Fi方式接入到端側(cè)邊緣盒子，實(shí)時(shí)采集戶外環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)。這些盒子分布在不同的傳輸線纜巡檢重要區(qū)域。這些盒子不僅具有高性能的計(jì)算能力，還具備防水、防塵、通風(fēng)以及耐高溫和低溫等特性，以確保在惡劣的戶外環(huán)境下也能穩(wěn)定運(yùn)行。此外，端側(cè)邊緣盒子還支持太陽能供電或市電供電，以滿足不同場景下的供電需求。在太陽能供電模式下，端側(cè)邊緣盒子能夠連續(xù)支持48小時(shí)的運(yùn)行，確保在斷電或網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下仍能繼續(xù)工作。

此外，考慮到戶外場景中網(wǎng)絡(luò)中斷的頻發(fā)情況，我們特別加強(qiáng)了“端”側(cè)邊緣盒子的邊緣自治能力。即使在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，端側(cè)邊緣盒子仍能繼續(xù)運(yùn)行并保存監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性。一旦網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，這些數(shù)據(jù)將自動上傳到“邊”側(cè)5G邊緣計(jì)算一體機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。

圖6

圖7

通過上述方案的實(shí)施，我們成功地解決了戶外網(wǎng)絡(luò)機(jī)房巡檢中的一系列難題，不僅提高了巡檢的效率和準(zhǔn)確性，還確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性。未來，我們將繼續(xù)優(yōu)化和完善這一方案，以適應(yīng)更多復(fù)雜場景的需求，為網(wǎng)絡(luò)安全巡檢提供更加智能、高效的解決方案。

3　代表性及推廣價(jià)值

（1）應(yīng)用情況及效果：本項(xiàng)目已在新疆地區(qū)成功部署，顯著提升了網(wǎng)絡(luò)機(jī)房巡檢的效率和準(zhǔn)確性，降低了數(shù)據(jù)傳輸延遲，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。通過AI算法的應(yīng)用，我們實(shí)現(xiàn)了對機(jī)房和線纜區(qū)域安全隱患的快速識別和響應(yīng)。

（2）創(chuàng)新性：本項(xiàng)目采用了先進(jìn)的5G邊緣計(jì)算技術(shù)和“云邊-端”架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的邊緣化和智能化，提高了資源利用率和系統(tǒng)性能。端側(cè)邊緣盒子的邊緣自治能力，確保了在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

（3）技術(shù)的示范效應(yīng)：本項(xiàng)目展示了5G邊緣計(jì)算技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的強(qiáng)大潛力，為其他行業(yè)提供了技術(shù)參考和應(yīng)用模板，尤其是在需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和快速響應(yīng)的場景中。

（4）方案成熟性：本項(xiàng)目經(jīng)過實(shí)際部署和運(yùn)行，證明了其技術(shù)方案的成熟性和可靠性。通過不斷的優(yōu)化和調(diào)整，本項(xiàng)目已經(jīng)形成了一套完整的解決方案，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境和業(yè)務(wù)需求。

（5）商業(yè)價(jià)值：本項(xiàng)目的實(shí)施不僅降低了企業(yè)的運(yùn)維成本，還提高了服務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該方案的擴(kuò)展性和靈活性也為未來業(yè)務(wù)的增長提供了支持。

（6）社會價(jià)值：通過提高網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的巡檢效率和安全性，本項(xiàng)目有助于保障社會基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，對維護(hù)社會秩序和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。此外，本項(xiàng)目的成功實(shí)施也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新提供了平臺。

摘自《自動化博覽》2025年2月刊