隨著人工智能、大數據、區(qū)塊鏈等技術在城市中快速發(fā)展，人們日常生活中已經離不開網絡的支撐，而實現“人與人”、“人與物”及“物與物”之間高速連接應用的“時延”，是網絡支撐中最重要的存在。

　　以城市生活例子為例，當網絡延時出現問題，將會導致眾多重要領域的現場運行帶來極大的負面影響，譬如智慧交通系統(tǒng)中交通信號燈的延時可能導致交通擁堵和事故增加、醫(yī)療服務中的延時可能影響緊急救援和診療效率，航空航天中的各項任務更是要求低于毫秒級的延時，否則失之毫厘謬以千里。

　　而在物聯網場景中，大部分應用場景的網絡環(huán)境都較為復雜，涉及多種無線通信傳輸、多層跨網穿透，現場電磁干擾度大、數據傳輸協(xié)議繁雜，如何讓通信通道穩(wěn)定可靠的同時又能將延時降低，是行業(yè)中各家企業(yè)都在探索的方向。

　　需求分析

　　目前各領域場景應用的大多數遠程控制基于有線網絡，雖然有線網絡穩(wěn)定，但也存在一些問題，如靈活性較差，難以支持大范圍移動的特種設備。另一方面，要實現遠程控制，不僅需要可靠的網絡保證操控的實時性、靈敏度，還需要足夠清晰度、低時延的視頻回傳提供視覺支撐，以達到“所見即所得”。

　　然而現有的遠程控制視頻回傳基于傳統(tǒng)視頻畫面，在經過攝像頭編碼處理、網絡傳輸、后臺視頻服務器轉碼、顯示端解碼后，端到端的時延非常高，時延往往超過500ms甚至秒級，導致后端操控端的視頻畫面出現嚴重的延遲，從而容易出現誤操作和事故的發(fā)生。

　　弱網狀態(tài)下的時延行業(yè)瓶頸與技術解析

　　得益于5G的出現，業(yè)界已經可以把無線通信中的延時降低到夢寐以求的1毫秒，但是這僅限于數據傳輸，且無線通信場景中還是存在一定的波動。

　　而傳統(tǒng)的攝像頭，從采集到圖像到本地局域網設備觀看到第一幀圖像，通常需要200~500毫秒，如果要通過4G或5G遠程觀看，則1~2秒的延時是非常常見的。視頻延遲的原因不僅僅是信號從A點到B點的傳輸速度，還包括將原始攝像頭輸入處理為編碼和解碼視頻流所需的時間。許多因素會導致延遲，這取決于傳遞鏈路和涉及的視頻處理步驟的數量。盡管這些延遲可能各自很小，但累積起來可能會很快增加。

　　攝像頭從采集到出圖的一般流程示意：

　　視頻實時傳輸的QoE核心指標是清晰度、延時、流暢度，三者之間存在相互矛盾，視頻越清晰則所需的帶寬越大，因此造成卡頓的概率越高，如果比較保守的選擇低清晰度的視頻流，雖然可以減少卡頓概率，但也會犧牲視頻質量從而無法提高QoE，另一方面，如果增加播放緩沖，可降低因信道抖動而導致的卡頓，但也將導致延時的增大。

　　可見研究難點在于如何在保障音視頻質量和流暢的前提下，降低傳輸延時，而端到端延時主要由兩部分構成：

　　● 音視頻數據的采集、編碼、傳輸、處理、解碼和顯示等各環(huán)節(jié)均會產生延時，特別是使用TCP等面向連接的傳輸協(xié)議時，擁塞控制會導致發(fā)送數據堆積，進而增加傳輸延時。

　　● 為了應對信道的不穩(wěn)定性，保證音視頻播放的流暢，必須建立buffer緩沖區(qū)以及傳輸中繼，這也會直接導致延時的增加。

　　在信道傳輸狀況良好的情況下，可以大幅降低緩沖，因此低延時并非難事，但現實是各種接入網和骨干網的信道質量差別很大且不穩(wěn)定：

　　● 無線網絡環(huán)境，包括環(huán)境干擾、電磁對抗，也包括多個信道之間的相互干擾是一種常態(tài)，這使得信道的丟包、誤碼、延時抖動難以避免。

　　● 音視頻等大數據量的傳輸、多設備共享信道加劇信道擁塞和競爭。

　　● 5G等技術的普及，雖可大幅降低接入網絡的延時并增加帶寬，但隨著頻率的提高，5G也更容易受到外部干擾。

　　目前無線信道是主流，通常包括微波、WIFI、4G/5G、低軌衛(wèi)星等，在無線信道中誤碼丟包、延時抖動是不可避免的，且是典型的分布式、去中心化的開放信息系統(tǒng)，因此：

　　● 基于有限的特定模型進行預測和優(yōu)化，而非通過一個或是某幾個技術相融合以此達到最終目標實現。

　　● 信道優(yōu)化代價高、難度大，也無法解決大部分問題。

　　● 傳統(tǒng)視頻編碼控制、傳輸理論與算法未針對低延時場景。

　　進一步的，依靠傳統(tǒng)技術更難以同時滿足視頻傳輸的實時、流暢、清晰，往往會犧牲一個或兩個維度來滿足另一個維度。

　　四信高可靠低延時視頻傳輸方案

　　針對目前行業(yè)中存在的共性問題，四信推出了物聯網場景中的高可靠低延時視頻傳輸方案。通過云邊端三位一體配合協(xié)同，在不損失成像效果和流暢性的情況下，不僅成功地將延時縮減了一位數，在穩(wěn)定網絡環(huán)境下甚至能達到50ms以內，即使是在移動場景中采用蜂窩通信技術的弱網環(huán)境下，也能控制在80ms左右。

　　該技術及產品涉及傳輸、高性能計算、音視頻編碼等領域，重點解決中弱網下面向海量并發(fā)的低延時和超低延時交互的可靠性問題。采用MAS架構的全鏈路協(xié)作與協(xié)商機制，并將科學理論與工程方法結合，在此基礎上發(fā)明創(chuàng)造多個涉及音視頻低延時互動的關鍵方法。

　　以下是采用集成ilive技術的四信最新一代AIoT攝像機F-SC242與目前業(yè)界較為先進的知名攝像機制造商之間的延時對比測試視頻。

　　目前，該方案已成功部署于多個車路協(xié)同、港口無人龍門架操控及實時圖像回傳項目中。尤其在某工廠的智能化改造項目中，四信高可靠低時延傳輸方案起到重要作用，為該工廠的數字化轉型實現里程碑突破。

　　該工廠原先的大型AGV無人物流叉車使用的雷達避障方案，然而雷達探測的角度有限，易受現場粉塵、激光及其他光波等環(huán)境因素影響，且無法識別障礙物的具體類型，因此經常出現剮蹭及碰撞事故，因此該廠商老板打算放棄當前方案，采用視覺避障方案，但因成本及算法性能需求，僅能將算法部署在服務器端，發(fā)現常規(guī)攝像頭方案回傳視頻的延時

　　根本無法滿足現場的避障需求，只能將視覺識別的方案擱置。

　　而隨著5G全連接工廠的東風吹起，四信結合該廠商當前運行的實際情況，將低延時攝像頭部署在無人物流叉車上，實現端側的一些基礎圖像識別，同時實現現場圖像實時傳送至服務器端進行更高層級的算法分析，不僅解決避障及物體識別的問題，還能通過多路圖像協(xié)同進行物流叉車運行路線的實時調優(yōu)，在降低故障率的同時極大提升生產物流效率，必要時候還能遠程人工接管AGV叉車的運行操作。

　　產品推薦

　　5G RTU網絡攝像頭 F-SC242

　　F-SC242 物聯網 RTU 攝像頭作為智能物聯網監(jiān)控系統(tǒng)的主要產品，專為工業(yè)級物聯網應用而設計。采用工業(yè)級 4G/5G 模塊，可以提供無線長距離、低延遲的高清視頻。同時內置高性能工業(yè)級 CPU，采集各類傳感器數據并進行基本協(xié)議轉換，實時在前端進行人工智能視頻分析。

　　海螺攝像頭 F-SC621

　　F-SC621是一款小尺寸室內海螺攝像頭，可選兩百萬像素的Sensor，可定制多種IoT接口，精致高端的設計適合多種室內環(huán)境的部署。目前該款產品已經廣泛應用于智慧工廠、智慧港口、智慧園區(qū)等大型項目中。