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　項目目標和概述

行業(yè)挑戰：隨著(zhù)數字化轉型的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò )機房的安全性和穩定性對各行各業(yè)至關(guān)重要。傳統機房巡檢方式效率低下、響應速度慢，難以滿(mǎn)足現代社會(huì )對網(wǎng)絡(luò )安全和效率的高要求。

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

總體概述：本項目通過(guò)在新疆地區部署5G邊緣計算平臺，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )機房巡檢工作，特別是在“數據機房區域巡檢”和“戶(hù)外線(xiàn)纜區域巡檢”兩個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景下，實(shí)現安全、高效、實(shí)時(shí)的巡檢目標。

功能與創(chuàng )新：

（1）功能：本項目通過(guò)部署5G邊緣算網(wǎng)一體機和邊緣盒子，連接多路攝像頭，實(shí)時(shí)捕獲機房和戶(hù)外線(xiàn)纜區域的視頻數據，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )傳輸至核心機房進(jìn)行AI分析，識別安全隱患。

（2）創(chuàng )新：采用“云-邊-端”架構，利用5G邊緣計算的高速率和低時(shí)延特性，提升數據處理和模型訓練的效率和實(shí)時(shí)性。同時(shí)，端側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行，保障數據的完整性和安全性。

（3）方案亮點(diǎn)

· 靈活交付，體驗豐富：方案支持“私有云+邊側5G邊緣算網(wǎng)一體機+端側邊緣盒子+物聯(lián)攝像頭”打包交付，也可以根據客戶(hù)的具體需求進(jìn)行靈活配置和擴展，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的應用和成本需求，簡(jiǎn)化了客戶(hù)的部署和運維流程，降低了客戶(hù)的操作難度和成本，提升了客戶(hù)的使用體驗。

· 一體部署，性能強大：邊側5G邊緣算網(wǎng)一體機軟件與硬件一體、算力與網(wǎng)絡(luò )一體、CT與IT能力一體，實(shí)現一站式交付、一體化部署，真正實(shí)現開(kāi)箱即用。

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

· 一體協(xié)同，資源靈活調用：通過(guò)“邊-端”算網(wǎng)一體協(xié)同和調度編排，實(shí)現了邊緣計算資源和端側設備的統一管理和調度，提高了資源的利用率和系統的整體性能，更好地支持分布式應用。

· 技術(shù)棧領(lǐng)先，穩定高效：采用OpenYurt技術(shù)棧，為整個(gè)架構提供了穩定可靠的容器編排與管理能力，確保應用的穩定運行和高效管理。

2　案例介紹

基于5G邊緣計算平臺，本項目通過(guò)構建“云-邊-端”架構，在“數據機房區域巡檢”和“戶(hù)外線(xiàn)纜區域巡檢”兩個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景下實(shí)現高效、智能的網(wǎng)絡(luò )安全巡檢。本項目充分利用了5G邊緣計算的高速率和低時(shí)延特性，提升了數據處理和模型訓練的效率和實(shí)時(shí)性。

圖1

在圖1中，我們采用ONVIF協(xié)議標準的攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設備，確保了設備的互操作性和可擴展性，將實(shí)時(shí)視頻數據傳送至端側邊緣盒子。在充分考慮各層算力和業(yè)務(wù)需求的情況下，我們在端側邊緣盒子內置高性能GPU，確保視頻推理和流媒體服務(wù)的快速執行；在邊側一體機上部署訓練優(yōu)化平臺，支持AI模型的持續優(yōu)化與更新。這種算力分配方式既保證了數據處理的高效性，又滿(mǎn)足了業(yè)務(wù)需求的多樣性。

下面重點(diǎn)介紹本項目驗證的“數據機房區域巡檢”和“戶(hù)外線(xiàn)纜區域巡檢”兩個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景。

應用場(chǎng)景一：數據機房區域巡檢

對于數據機房區域，通過(guò)部署在機房?jì)鹊臄z像頭，5G邊緣計算平臺能夠實(shí)時(shí)監控機房?jì)仍O備的運行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度等關(guān)鍵指標。一旦檢測到異常情況，5G邊緣計算平臺將立即發(fā)出警報，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)通核心局機房部署1個(gè)“邊”側5G邊緣算網(wǎng)一體機，40個(gè)左右“端”側邊緣盒子接入到邊側，每個(gè)端側設備搭載2-5路攝像頭，支持攝像頭通過(guò)RJ45有線(xiàn)直連或者Wi-Fi方式接入到端側邊緣盒子，共計搭載200路左右攝像頭。攝像頭視頻數據提供對進(jìn)出數據機房的人員進(jìn)行識別、入侵檢測、消防警戒和安全生產(chǎn)監察。

圖2

圖3

基于5G邊緣計算平臺，我們在“邊”側部署了高性能的5G邊緣算網(wǎng)一體機，并在這臺一體機上部署了先進(jìn)的AI算法訓練平臺。該平臺擁有強大的數據處理和計算能力，能夠應對大數據量的訓練任務(wù)，生成精確可靠的AI模型。在模型生成的過(guò)程中，我們充分利用了邊緣計算的優(yōu)勢，將部分計算任務(wù)從云端下沉到邊緣端，減少了數據傳輸的延遲，提高了系統的實(shí)時(shí)性。通過(guò)不斷的優(yōu)化和調整，我們成功地訓練出了適用于機房巡檢場(chǎng)景的AI模型。

圖4

當AI模型訓練完成，我們會(huì )將其打包成輕量級的鏡像文件，并通過(guò)安全可靠的傳輸方式部署到“端”側的邊緣盒子節點(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模型的運行和推理。通過(guò)這種方式，我們實(shí)現了AI模型在端側的實(shí)時(shí)推理和決策，進(jìn)一步提高了巡檢的效率和準確性。

同時(shí)，我們還建立了完善的數據回傳機制，“端”側邊緣盒子通過(guò)攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設備采集到機房?jì)鹊膶?shí)時(shí)數據后，會(huì )通過(guò)數據接入服務(wù)（DIS）將數據回傳到“邊”側的5G邊緣算網(wǎng)一體機。這些數據包括設備運行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度、人員進(jìn)出記錄等關(guān)鍵信息，為后續的模型訓練和優(yōu)化提供了寶貴的數據資源。

圖5

在數據回傳后，“邊”側5G邊緣算網(wǎng)一體機上的AI算法訓練平臺會(huì )利用這些數據對現有的AI模型進(jìn)行進(jìn)一步的訓練和優(yōu)化。通過(guò)不斷迭代和更新，模型的性能得到了持續提升，能夠更好地適應各種復雜的巡檢場(chǎng)景。

最終，我們實(shí)現了一個(gè)完整的“邊-端”一體化協(xié)同的算網(wǎng)編排、調度、運營(yíng)能力。在這個(gè)閉環(huán)系統中，邊側和端側設備能夠高效協(xié)同工作，實(shí)現數據的實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理和推理。這不僅提高了機房巡檢的效率和準確性，還為整個(gè)數據中心的智能化管理提供了有力支持。

通過(guò)這一方案的實(shí)施，我們成功地解決了傳統巡檢方式中存在的數據傳輸延遲、處理能力不足等問(wèn)題，為機房的安全生產(chǎn)和高效運行提供了有力保障。同時(shí)，該方案還具備良好的擴展性和靈活性，可以根據實(shí)際需求進(jìn)行靈活調整和優(yōu)化，滿(mǎn)足未來(lái)更多復雜場(chǎng)景的需求，機器人巡檢已經(jīng)在后續擴展需求范圍之內。

應用場(chǎng)景二：戶(hù)外線(xiàn)纜區域巡檢

對于戶(hù)外線(xiàn)纜區域，尤其是干線(xiàn)、傳輸線(xiàn)纜等重要鋪設區域，5G邊緣計算平臺將利用攝像頭捕獲線(xiàn)纜周邊的實(shí)時(shí)畫(huà)面，并通過(guò)AI算法分析線(xiàn)纜周?chē)h(huán)境和維護人員的安全性等。其部署和功能具體介紹如下：

在新疆聯(lián)通核心機房部署的“邊”側5GMEC邊緣算網(wǎng)一體機，是整個(gè)系統的核心處理單元。該一體機具備強大的計算能力和存儲能力，能夠實(shí)時(shí)處理來(lái)自各個(gè)端側設備的數據，并生成相應的分析結果。同時(shí)，它還承擔著(zhù)AI模型的訓練和優(yōu)化任務(wù)，確保模型能夠適應各種復雜的戶(hù)外環(huán)境。

在戶(hù)外巡檢區域，我們部署了100個(gè)“端”側邊緣盒子，每個(gè)“端”側邊緣盒子搭載了2-5路攝像頭，共計約200路攝像頭。這些攝像頭通過(guò)RJ45有線(xiàn)直連或Wi-Fi方式接入到端側邊緣盒子，實(shí)時(shí)采集戶(hù)外環(huán)境的視頻數據。這些盒子分布在不同的傳輸線(xiàn)纜巡檢重要區域。這些盒子不僅具有高性能的計算能力，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(hù)外環(huán)境下也能穩定運行。此外，端側邊緣盒子還支持太陽(yáng)能供電或市電供電，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的供電需求。在太陽(yáng)能供電模式下，端側邊緣盒子能夠連續支持48小時(shí)的運行，確保在斷電或網(wǎng)絡(luò )中斷的情況下仍能繼續工作。

此外，考慮到戶(hù)外場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò )中斷的頻發(fā)情況，我們特別加強了“端”側邊緣盒子的邊緣自治能力。即使在網(wǎng)絡(luò )中斷的情況下，端側邊緣盒子仍能繼續運行并保存監控數據，確保數據的完整性和連續性。一旦網(wǎng)絡(luò )恢復，這些數據將自動(dòng)上傳到“邊”側5G邊緣計算一體機進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。

圖6

圖7

通過(guò)上述方案的實(shí)施，我們成功地解決了戶(hù)外網(wǎng)絡(luò )機房巡檢中的一系列難題，不僅提高了巡檢的效率和準確性，還確保了系統的穩定運行和數據的安全性。未來(lái)，我們將繼續優(yōu)化和完善這一方案，以適應更多復雜場(chǎng)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）應用情況及效果：本項目已在新疆地區成功部署，顯著(zhù)提升了網(wǎng)絡(luò )機房巡檢的效率和準確性，降低了數據傳輸延遲，增強了系統的實(shí)時(shí)性。通過(guò)AI算法的應用，我們實(shí)現了對機房和線(xiàn)纜區域安全隱患的快速識別和響應。

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

（3）技術(shù)的示范效應：本項目展示了5G邊緣計算技術(shù)在實(shí)際應用中的強大潛力，為其他行業(yè)提供了技術(shù)參考和應用模板，尤其是在需要實(shí)時(shí)數據處理和快速響應的場(chǎng)景中。

（4）方案成熟性：本項目經(jīng)過(guò)實(shí)際部署和運行，證明了其技術(shù)方案的成熟性和可靠性。通過(guò)不斷的優(yōu)化和調整，本項目已經(jīng)形成了一套完整的解決方案，能夠適應多種復雜環(huán)境和業(yè)務(wù)需求。

（5）商業(yè)價(jià)值：本項目的實(shí)施不僅降低了企業(yè)的運維成本，還提高了服務(wù)質(zhì)量和客戶(hù)滿(mǎn)意度，為企業(yè)帶來(lái)了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。同時(shí)，該方案的擴展性和靈活性也為未來(lái)業(yè)務(wù)的增長(cháng)提供了支持。

（6）社會(huì )價(jià)值：通過(guò)提高網(wǎng)絡(luò )機房的巡檢效率和安全性，本項目有助于保障社會(huì )基礎設施的穩定運行，對維護社會(huì )秩序和促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。此外，本項目的成功實(shí)施也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人才培養和技術(shù)創(chuàng )新提供了平臺。

摘自《自動(dòng)化博覽》2025年2月刊