导语 | 5G 的落地倒退带来了高带宽、低时延、本地分流等新的个性。而近程管制作为 5G 技术的先导，其对于智能化时代具备重要价值，5G 能够满足近程管制利用中更多信息的同步需要。文章将会零碎介绍 5G 时代，近程操控的实践与应用技巧。
本文作者：毛峻岭 | 腾讯云通信 5G 产品团队技术专家、物联网 / 无线通信 / 音视频等 ICT 领域专家。
物联网这个概念早在十多年前便已提出，其次要依靠于挪动通信网络来实现其性能的传输。在过来物联网畛域的一些设施管制场景中，咱们或多或少都见到过近程控制技术的身影，但受限于过后的网络条件和技术场景，大部分利用都属于对设施的简略操作，并不会同步太多的现场实时信息。随着通信技术的一直倒退，以及 5G 技术的呈现，智能化的生存也离大家越来越近。
5G 的呈现给挪动网络带来了高带宽、低时延、本地分流等新的个性。同时，近程管制作为 5G 技术的先导，其对于智能化时代具备重要价值，5G 能够满足近程管制利用中更多信息的同步需要。能够说，5G 技术的成熟促成了近程操控的减速与落地。
目前，5G 近程实时操控的典型利用场景次要是：港口、露天矿等关闭区域和凋谢路线下主动驾驶车辆意外状况下的近程接管，以及天车、吊机、化工、公开矿等高危环境或顽劣环境下的近程作业。前者是作为必要的应急染指伎俩，更好帮助主动驾驶等设施本地智能工作；后者是作为常态化的作业形式，晋升一线人员作业体验。
随着行业数字化倒退，将来像矿山、港口、物流等场景，无人化、近程化作业将逐步成为行业趋势，云出租车、云代驾等 C 端利用也会逐步衰亡。预计 5G 近程实时操控将关上百亿级规模以上的市场空间，渗透到各畛域助力社会倒退。
5G 近程实时操控的次要痛点和相干技术
5G 近程实时操控，次要面向解决车辆等简单设施的近程操控，须要反对基于实时场景的人机交互形式。
为了更好地在远端还原实在的操作场景，不便人员进行更为粗疏的实时控制，除传统的状态数据外，在 5G 近程实时操控中会引入现场侧视频、音频等媒体数据的实时同步。为保障近程管制的平安以及晦涩，这些丰盛的现场数据和粗疏的远端操作的同步，对感知的实时性以及操作的可靠性和及时性有十分高的要求。
以 5G 近程管制畛域十分有代表性的车辆近程管制场景为例，其对于车端视频画面等信息及时回传有着严格的时延要求。下表是基于挪动场景下的车辆近程管制对实时性要求的一个简略剖析，能够看出在低速下进行车辆近程驾驶，倡议须要达到 200ms 的时延，而较为理想的指标是要达到 150ms 的时延。而目前基于传统视频监控的远控时延往往在 300-400ms 左右。这对网络时延、音视频通信的时延以及管制信令的时延和可靠性都提出了很高的要求。
为升高 5G 近程管制中音视频端到端时延，并保障操控的可靠性和及时性，须要引入实时音视频通信、管制信令同步和 5G 网络优化等技术来联结晋升操控体验。
- 实时音视频通信：次要解决音视频通信的实时性；在远控端到端时延中，音视频通信时延占比往往会达到 80% 左右；因而面向远控的音视 \ 频通信时延的优化是十分重要的；另外在远控场景中，往往会应用多路视频流来还原现场，单个设施可能会波及 4 - 8 路高清视频流的同时传输，会占用较高的网络带宽，视频码率和卡顿率的优化也是远控十分关注的因素。
- 管制信令同步：次要解决管制信令的传输可靠性和时延；管制信令最终是会影响现场设施的动作，因而对可靠性要求十分高，在尽可能保障时延的根底上，须要达到极致的可靠性，并思考应答各种意外状况的检测和解决。
- 5G 网络优化：次要解决上行音视频数据的低时延传输，保障管制信令的上行传输。音视频通信和管制信令同步的根底均是网络，在刻薄的时延和可靠性要求下，须要利用和网络进行协同的优化，来晋升端到端的性能。
能够看出，这三大技术都是围绕 5G 近程管制的时延和可靠性等痛点来进行优化和晋升，其中 5G 网络优化是底座，实时音视频通信是时延优化的外围，管制信令同步是保障管制牢靠和平安的要害。除了这些技术优化外，在 5G 近程操控的规模化利用中，零碎架构也是十分重要的，这会间接影响 5G 近程管制的灵便度和扩展性。
5G 近程操控零碎的四大支流架构
5G 近程操控零碎中，次要蕴含受控端、管制端、5G 网络等必要元素，以及如远控服务器等可选元素。上面是目前 5G 近程操控利用中的一些常见零碎架构：
1）架构 A：单车直连 + 视频与管制拆散
这种架构是基于简略拓展传统视频监控 + 传统 CAN 总线管制，来实现简略 1 对 1 场景下的近程操控。
- 视频链路：多路摄像头连贯到一个相似 NVR 这样的视频网关，接入到 5G 专网，管制端会应用依据事后配置的视频网关的 IP 进行拉流，获取远端的音视频流；
- 管制链路：基于 CAN 总线，通过 CAN 转以太网再转 CAN 的形式，将 CAN 总线数据 over 在 5G 专网提供的 IP 网络上传输，实现了受控端的控制器 CAN 接口与管制端的操控器 CAN 接口的对接；
这种架构尽管可能简略达到近程操控的基本功能，然而受控端与管制端的连贯，依赖于两端 IP 的提前配置和网络通道的布局，灵活性有余，很难利用于规模部署的多车场景；另外受限于传统视频监控的时延，其端到端时延也较大。
2）架构 B：单车直连 + 视频与管制交融
架构 A 的区别，在于受控端网关中融入了 CAN 接口的控制能力，降级成为远控网关，而非常规的 NVR 这样的纯视频网关。这样能够在网关中，交融视频、音频和其余如振动、姿势、车辆工况这样类传感数据的采集和管制，使得远控的扩展性和现场内容的丰盛度更强，而且相比传统视频监控的计划，其视频时延也可失去进一步优化；另外网关侧还能够定义控制指令的爱护策略来应答网络稳定和意外状况，具备更好的可靠性和安全性。
同样因为单车直连，这样的架构在规模部署的多车场景，仍有很大的灵活性问题。
3）架构 C: 对立转发
因为单车直连架构在部署上的局限性，呈现了对立转发的架构；多个受控端和操控端都连贯到一个对立的远控服务器上。通过远控服务器表演连贯转发的角色，来保障受控端和管制端的连通性。
基于这种架构，管制端和受控端能够通过远控服务器直达，依照各自 ID 间接建设连贯，而不须要事后晓得对方的 IP，并且也不须要依赖两端网络的 IP 可达性。
这种架构尽管大大简化了规模场景部署的复杂性，然而因为两头服务器的引入，对服务器的转发能力和可靠性提出了较高要求，并且也为远控服务引入了两头的转发时延。
4）架构 D：交融架构
交融架构是由腾讯云 5G 团队提出，并用于其 5G 近程操控产品，目前已在矿区、港口、末端物流等多个场景落地利用。
该架构中，远控服务器次要负责管制面，对立治理受控端远控网关和管制端操控 PC，因而在操控 PC 仍能够基于受控端的 ID 来向远控服务器申请进行连贯的建设，而不须要事后配置受控端的 IP。
音视频、管制命令和传感器等数据的传输过程中，数据面仍尽量采纳传统直连的网络通信形式，在直连网络不可达的状况下，通过媒体直达服务器进行直达。
这种架构交融了单车直连架构和对立转发架构各自的长处，既能大大简化规模部署场景的复杂性，又能放弃单车直连架构中低时延的长处，对远控服务器的要求也大大降低。
从长远看，交融架构是 5G 近程管制将来的发展趋势。因为 5G 近程操控利用场景较多，网络场景也较为简单，有专网场景（如矿山、港口的近程管制），也有公网场景（如末端物流、支线物流、云出租车），另外还会与 5G MEC 联合进行边缘分流和计算，来进一步升高网络时延。因而在零碎架构上，进行管制面和数据面的拆散是一个十分好的抉择，可更灵便的部署媒体数据面，适应多类网络环境，并施展出 5G MEC 的劣势。
将来，随着 5G 近程操控利用的一直倒退，除了在技术和架构上一直演进降级外，置信受控端和管制端的音视频及管制接口协议标准化上也会不断完善，能够实现不同车辆、驾驶舱间的互操作性。