基于安防项目的MEC视频分流研究

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随着4G 网络的成熟和流量资费的不断下调，促进了如车联网、工业控制、IOT 、智能安防等各种新型无线业务的不断涌现，同时对无线网络带宽、时延等性能也提出了更高的要求，网络负荷进一步加重。为此，欧洲电信标准协会提出了移动边缘计算（MobileEdgeComputing，MEC），其作为4/5G 网络体系架构演进的关键技术，将无线接入网与互联网业务深度融合，可利用无线接入网络就近提供电信用户IT 所需服务和云端计算功能，满足系统对于吞吐量、时延、网络可伸缩性和智能化等多方面要求。将应用服务器部署于无线网络边缘，可在无线接入网络与现有应用服务器之间的回程线路（Backhaul）上节省带宽使用。从而减轻回程线路的带宽需求以及链路过长导致的时延等不稳定因素。

1.1MEC本地分流技术

在移动边缘计算的众多功能中，移动边缘网络的流量卸载（本地分流）功能是非常重要的一环。流量卸载功能用于把符合特定卸载规则的流量卸载到移动边

缘网络（即本地特定网络，可以是企业内部网或因特网），以节省回传带宽、降低时延，并便于拓展MEC 其他业务。MEC本地分流技术典型拓扑如图1所示，在传统的4G 网络中引入MEC 网关和本地网元进行组网，对于UE 终端的上行流量，如果符合特定卸载规则（例如：目的IP 地址），则由MEC 网关卸载到本地特定网络，不必经过EPC 核心网，这样既可有效降低Backhaul 数据传输量、减轻EPC 的压力，同时也降低了上行数据流转发时延；而对于不符合卸载规则的上行流量，则由MEC 网关透传给EPC 核心网。对于来自于EPC的下行流量，则由MEC 网关透传到eNodeB，由eNodeB正常发给UE 终端。



图1-1 MEC本地分流示意图

1.2智能安防技术

随着光电信息技术、微电子技术、微计算机技术与视频图像处理技术等的发展，传统的安防系统也正由数字化、网络化，而逐步走向智能化。智能安防系统可以简单理解为：图像的传输和存储、数据的存储和处理准确而选择性操作的技术系统。

智能视频分析技术在安防系统中的作用相当于一个报警探测器，与红外、电磁感应、烟感等探测器类似，为安防系统提供异常事件的报警信息。不过这是一个具有分析思考能力的报警探测器，它充分利用了计算机的运算能力和智能分析算法能够过滤掉大量引起误报的信息提升准确率，通过行为分析使得报警事件的触发条件更加多样化更加人性化更加智能化，使得能够对更多的事件进行实时监测和报警。

MEC技术用于智能安防的试点研究

新疆联通分企业针对阿克苏的智能安防项目进行了MEC本地分流技术运用到智能安防系统中的商用研究。

2.1组网方案研究

MEC通常部署在汇聚机房，与汇聚设备层三互联。连接汇聚设备的eNodeB的上行报文、以及EPC到这些基站的下行报文都要经过MEC。当前的本地网中的应用有监控业务平台、运维平台，通过交换机与MEC相连。本次商用研究试点涉及的摄像头超过1.5万个，详细分布列表如表1。



MEC在本方案中主要实现本地分流功能，组网方案如图2-1典型场景组网图所示。摄像头通过有线连接CPE，CPE通过4G网络将移动视频监控的数据发送给MEC，MEC再本地分流到团部的监控业务平台；智能箱体与摄像头在同一个网络下，监控箱体温湿度、温控风扇、电压检测、电源控制等，有线连接CPE，通过4G网络将告警等信息通过MEC本地分流到团部的运维平台。



图2-1 典型组网场景图

2.2策略路由方案研究

1、上行数据流及保护机制

在汇聚设备上配置：根据需要经过MEC的这些基站的源地址配置策略路由（不带传输标签），并配置到核心设备的普通静态路由；启动策略路由和静态路由的BFD检测；

在正常情况下，汇聚设备根据策略路由将这些基站的上行数据导入到MEC，MEC处理后本地分流或发回汇聚设备，汇聚设备再根据静态路由发往核心网。

当汇聚设备通过BFD检测发现到MEC的链路故障时，策略路由失效，这样上行数据将不再发往MEC，而直接发往核心设备，保证大网业务正常。

2、下行数据流及保护机制

汇聚设备在接收核心设备报文的接口上配置这些基站的策略路由（不带传输标签）；汇聚设备到基站的路由为直连路由；并启动到两个路由的BFD检测；

正常情况下，下行数据按基站负荷分担地发往汇聚设备，汇聚设备收到报文，通过策略路由将这些特定基站的报文导入到MEC（策略路由优于直连路由），MEC处理后发往汇聚设备，汇聚设备根据直连路由，将数据发往基站；

当汇聚设备通过BFD检测发现到MEC的路由故障时，汇聚设备策略路由失效，下行报文不再经过MEC，直接发往基站；



图2-2 策略路由数据流向图

3、本地分流策略

为了安全性考虑，摄像头连接的CPE对接核心网的IP地址会被固定在一个网段里，核心网不会给其他终端分配该网段地址。

当摄像头的上行数据到达MEC，MEC根据【源地址网段+业务访问的目的IP地址】的分流规则判断为本地网业务，则分发给对应的本地网中的应用服务器，应用服务器处理后回复消息给MEC，MEC再发送给汇聚设备，汇聚设备再发送给基站及终端。这样可以避免其他终端访问或和攻击本地网的监控平台。

结论

移动边缘计算MEC 是一种新的网络架构，一方面可以改善用户体验，节省带宽资源；另一方面通过将计算能力下沉到移动边缘节点，提供第三方应用集成，实现无线网络和应用的无缝结合，为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能。

本文中试点部署的MEC 本地分流应用到智能安防的视频回传业务是MEC 众多应用中的一种，通过MEC 本地分流的低时延、高带宽特性，为智能安防的摄像头数据回传提供了更加便捷的无线传输方式，而且为应用服务器以及后续的业务提供了硬件平台和接口。后续还可与人脸识别、智能报警等应用进一步结合，拓展更多业务发展空间。本次成功试点为后续MEC 应用的探索、推广和发展积累了宝贵经验。