一种监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统
技术领域
本实用新型涉及一种监控摄像设备，具体涉及一种监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统。
背景技术
公网复杂环境下特别是红线内的工地环境存在网络覆盖盲区，即使有覆盖也存在稳定性差等问题；随着高清视频监控、远程操控等应用的发展以及云存储的需求，低时延、大带宽、稳定的网络支撑成为需求趋势。
现有网络基本以有线或无线的方式组网。
有线组网方式以工地为例，工地所有的摄像头均以有线的方式接入工地的交换机，视频存入本地的视频服务器，对于有上云服务的功能，再通过服务器推送到云端；这种方式，工地展现实时性较好，但手机端或外地终端展现的实时性就不如工地；这种方式需要工地提供相应的机房部署设备，且随着工地上建筑物的升高，摄像头想改变安装位置时，前期部署的网线或光纤就要随着改变位置；
无线组网方式有WI-FI、网桥、3G/4G移动网等；WI-FI和网桥由于使用公共频段，容易受干扰，且覆盖范围有限；3G/4G移动网组网，可以将平台放到云端，但由于3G/4G的上行带宽有限，4G上行能达到8M，3G上行达到2M左右，很难支持多路高清摄像头的上传，且3G/4G的网络主要为公众用户提供服务，很难覆盖到环境多变的工地场景。
所以前期的工地基本以有线组网方式为主。
现有的设备，特别是提供高清视频的摄像头，采用的组网解决方案有以下两种：第一种，有线网络光纤结合WI-FI、网桥的解决方案；第二种是3G、4G移动网络的解决方案。其中第一种有线网络在复杂环境上应用存在无法灵活部署，WI-FI覆盖范围有限，网桥存在频率干扰等问题；第二种移动网络3G、4G存在复杂环境，如工地红线区域里信号覆盖不全，无法支持多路高清视频等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统，不仅引入了高带宽、低时延的5G网络，同时进行了5G基站的定制，有效的解决复杂环境下的公网组网。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含摄像头、5G CPE、5G基站、视频平台；所述的摄像头通过有线或无线的方式与5G CPE直连；5G CPE通过无线的方式与5G基站连接；5G基站通过数据网络与视频平台连接；
进一步地，所述的摄像头包含固定摄像头和移动摄像头；固定摄像头通过5G CPE直接上5G基站；移动摄像头内设有5G模组，并插接有5G卡，通过网络信号将视频流上传到云端；
进一步地，所述的移动摄像头包含AR眼镜、机器人、无人机中的一种或多种；
进一步地，所述的视频平台包含流媒体服务模块、信令控制模块、管理模块和展现模块。
采用上述结构后，本实用新型所述的一种监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统，具有以下优点：
1、接入多元化终端：原有的有线方式只能接入固定摄像头，现在的组网系统能接入移动摄像头设备，如AR眼镜、无人机等；
2、灵活化部署：5G组网方案前端部署方便，随着工地环境的变化，能方便拆卸移动；如用传统的有线方式组网，面临着工地环境变化，摄像头位置改变，网络布线就要改变，且施工环境较复杂，建筑行业还要做成品保护，增加施工难度；
3、轻量化建设：对工地的复杂环境，5G组网方案只需要在工地部署专属基站，维护人员根据摄像头位置的改变调整倾向角；而有线方式需要部署多条网线到交换机，且工地需提供一定面积的机房，用于部署相应的服务器和交换机；
4、多路高清视频实时性接入：设备接入平台更方便，只要网络可达，无需接入设备有固定IP，均能实时接入网络可达的视频平台；5G网络的上行带宽能达到100Mbps左右，约是4G网络的10倍，能支持多路高清摄像头并发。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是网络接入基本流程图；
图3是设备注册基本流程图；
图4是用户通过客户端观看摄像头的视频的流程图。
附图标记说明：
1、摄像头；2、5G CPE；3、5G基站；4、视频平台；4-1、流媒体服务模块；4-2、信令控制模块；4-3、管理模块；4-4、展现模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步的说明。
参看图1所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含摄像头1、5G CPE 2、5G基站3、视频平台4；所述的摄像头1通过有线或无线的方式与5G CPE 2直连；摄像头1包含固定摄像头和移动摄像头；固定摄像头通过5G CPE 2直接上5G基站3；移动摄像头内设有5G模组，并插接有5G卡，通过网络信号将视频流上传到云端；移动摄像头包含AR眼镜、机器人、无人机中的一种或多种；5G基站3通过数据网络与视频平台4连接；视频平台4包含流媒体服务模块4-1、信令控制模块4-2、管理模块4-3和展现模块4-4；
监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统实现方案包含如下步骤：
一、建立专属基站
以工地为例，工地环境复杂多变，先为工地建立独有的5G基站3；基站射频单元的倾向角不再是固定的，随着楼层的升高，随着摄像头1位置的改变，随时调整倾向角；特别是对一些特殊设备上的摄像头，如塔吊上的摄像头，超高层的作业面的摄像头，在塔吊上建立微基站，覆盖塔吊及高层作业面；
二、设备组网
在所有摄像头前端加一个5G CPE 2，通过5G CPE 2直接上5G基站3；后期摄像头里增加5G模组，只需要在摄像头里插一张5G卡，设备随便移动，只要有网络信号，就能将视频流上传到云端；
三、设备接入云端平台
云端平台通过一些通用协议或私有协议接入摄像头1，不用关心摄像头的IP地址；
设备接入云端平台包含如下步骤：
1、设备网络接入：摄像头1直连5G CPE 2，摄像头1设置固定IP或自动获取IP，此IP为私网IP，与CPE的LAN口在一个网段或由CPE自动分配；5G CPE 2接入网络，由核心网分配一个私网地址，在核心网出口网络做NET转换；其中5G CPE就相当于一个UE设备；
网络接入基本流程如下，参看图2所示：
(1)UE向AMF请求建立会话，并携带相关参数；
(2)AMF选择SMF，发送会话建立消息；
(3)SMF从UDM获取用户签约会话参数后，对会话进行授权和认证；
(4)认证成功后，SMF选择策略并分配IP地址；
(5)SMF选择UPF，并将会话信息和策略信息下放给UPF；
(6)SMF发送会话建立接受给AMF，AMF通知基站建立无线承载；
(7)无线承载通道建立，UE建立数据面通道，即能访问公网上的视频平台；
(8)如果SMF分配的公网V6地址，则防火墙不用做地址转换，如果沿用现有的V4地址，且是私网地址，则用户面数据需要在防火墙上做一次NET转换。
2、设备注册：
摄像头1接入网络后，就会寻找中心信令服务器进行注册，设备必须注册上中心信令服务器，才能进行其他的信令交互；
当摄像头1第一次接入时，摄像头1将持续向信令服务器端发送REGISTER消息，直到信令服务器端回复″200 OK″代表注册成功；每隔一定时间客户端都会再次向服务器注册一遍，防止注册过期导致断开连接；
设备注册基本流程如下，参看图3所示：
(1)摄像头1通过5G CPE 2接入网络，并获取相应的IP地址；
(2)摄像头1向视频平台4的信令控制模块4-2发起注册请求，并携带相关的信息，如设备接入协议等；
(3)信令控制模块4-2确定摄像头1能注册到平台，并记录摄像头1的相关数据，如设备序列号、设备名称等；
(4)视频平台4为摄像头1建立一个通道，摄像头1后期通过通道传送视频信息。
3、信息同步：摄像头1注册成功后，信令服务器向摄像头1发起信息查询命令，摄像头1将相关信息同步给信令服务器，如如目录查询、设备信息查看等。
4、获取音视频：用户想获取摄像头1上的实时音视频，用户先与信令服务器通信，信令服务器与媒体服务器通信，媒体服务器从摄像头1获取视频，同时媒体服务器又把视频推送给用户；
用户通过客户端观看摄像头的视频的流程如下，参看图4所示：
(1)媒体流接收者向信令控制模块发送Invite消息，消息头域中携带字段，表明点播的视频源(摄像头)序列号、媒体流接收者(用户)ID、接收端媒体流序列号等参数；
(2)信令控制模块4-2收到Invite请求后，通过三方呼叫控制建立流媒体服务模块4-1和媒体流发送者之间的媒体连接；
(3)流媒体服务模块4-1收到信令控制模块4-2的Invite请求后，回复200 OK响应，携带SDP消息体，消息体中描述了流媒体服务模块4-1接收媒体流的IP、端口、媒体格式等内容；
(4)信令控制模块收到刘媒体服务模块返回的200 OK响应后，向媒体流发送者发送Invite请求；
(5)媒体流发送者收到信令控制模块4-2的Invite请求后，回复200 OK响应，携带消息体，消息体中描述了媒体流发送者发送媒体流的IP、端口、媒体格式等内容；
(6)信令控制模块4-2收到媒体流发送者返回的200 OK响应后，向流媒体服务模块4-1发送ACK请求，完成与流媒体服务模块4-1的Invite会话建立过程；
(7)信令控制模块4-2向媒体流发送者发送ACK请求，完成与媒体流发送者的Invite会话建立过程；
(8)完成三方呼叫控制后，信令控制模块4-2建立媒体流接收者和流媒体服务模块4-1之间的媒体连接；
(9)流媒体服务模块4-1收到Invite请求，回复200 OK响应；
(10)信令控制模块4-2将消息9转发给媒体流接收者；
(11)媒体流接收者收到200 OK响应后，回复ACK消息，完成与信令控制模块4-2的Invite会话建立过程；
(12)信令控制模块4-2将消息11转发给流媒体服务模块，完成与流媒体服务模块4-1的Invite会话建立过程，同时建立了流媒体服务模块4-1与媒体接受者之间的媒体连接；
(13)媒体流接收者向信令控制模块4-2发送BYE消息，断开消息1、10、11建立的同媒体流接收者的Invite会话；
(14)信令控制模块4-2收到BYE消息后回复200 OK响应，会话断开；
(15)信令控制模块4-2收到BYE消息后向流媒体服务模块4-1发送BYE消息，断开消息8、9、12建立的同流媒体服务模块的Invite会话；
(16)流媒体服务模块4-1收到BYE消息后回复200 OK响应，会话断开；
(17)信令控制模块4-2向流媒体服务模块4-1发送BYE消息，断开消息2、3、6建立的同流媒体服务模块的Invite会话；
(18)流媒体服务模块4-1收到BYE消息后回复200 OK响应，会话断开；
(19)信令控制模块4-2向媒体流发送者发送BYE消息，断开消息4、5、7建立的同媒体流发送者的Invite会话；
(20)媒体流发送者收到BYE消息后回复200 OK响应，会话断开。
5、摄像头注销：摄像头1向信令服务器发送注销消息，摄像头1从信令服务器里注销，不再提供服务。
本具体实施方式中，5G频段属于超高频，波长短，大带宽、但损耗大，传输距离近，公网用户的基站倾向角一般向下覆盖，满足广大手机用户信号覆盖的需求；
云端视频平台4包含多个功能模块，可支持包括国标协议在内的多个主流视频协议同时播放；
本实用新型使用了5G CPE，它是为5G行业终端提供接入能力的连接类终端产品，目前此产品支持4G/5G多频段，设备内置天线，对外提供USB3.1和网络接口。
本实用新型所述的一种监控摄像设备基于5G实现的公网组网系统，能接入多种移动终端，为后期技术的发展提供技术保障；简化复杂环境的组网方式，对一些安装环境经常发生改变、组网复杂的场地提供方便的组网方式。
以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
