CN113727069B - 一种轨道车辆广电5g网络视频传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统及方法，包括中央处理器、汇聚网关、边缘计算网关、运行服务器和显示屏。中央处理器接收广电5G网络视频，并分发给各汇聚网关；汇聚网关将广电5G网络视频分发给各边缘计算网关；边缘计算网关部署有视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并分发给运行服务器；运行服务器将视频流进行分屏后，发送至所述显示屏。通过将人工智能和计算能力前置，实现了广电5G网络视频的实时传输。

Description

一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统及方法

技术领域

本发明涉及广电5G网络视频传输领域，特别涉及一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

目前，轨道车辆车厢内的显示器播放的视频并不是实时视频，轨道车辆车载了运行服务器，运行服务器负责记录车辆运行的各类信息，同时也承担视频分发的功能，将视频数据和轨道车辆运行信息合成后分发至车厢内的各个显示屏。原有方案是运行服务器通过Wi-Fi接收基站发送的视频数据，但是轨道车辆运行中经过隧道时Wi-Fi信号受到了很大的影响，导致车厢内显示屏会出现闪屏的情况。

现有的解决方案为将视频数据存入U盘，运行服务器循环播放U盘内的视频数据，但是这样轨道车辆无法实时的播放广电5G网络视频，轨道车辆上的乘客无法观看到实时的广电5G网络视频，不利于广电5G网络视频的推广，且U盘内的视频信息需要定期更新，增加了轨道车辆维护的成本。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统及方法，将人工智能和计算能力前置，边缘计算网关抓取在线的实时视频并推流给车载服务器终端，实现广电5G网络视频的实时传输。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统。

一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统，包括：设置在轨道车辆内的显示屏、运行服务器和边缘计算网关，设置在车站内的汇聚网关，以及设置在中心机房内的中央处理器；

所述中央处理器用于接收广电5G网络视频，并分发给各汇聚网关；

所述汇聚网关用于将广电5G网络视频分发给各边缘计算网关；

所述边缘计算网关部署有视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并分发给运行服务器；

所述运行服务器用于将视频流进行分屏后，发送至所述显示屏。

进一步的，还包括基站，所述基站用于在所述中央处理器和汇聚网关之间、汇聚网关和边缘计算网关之间建立网络通路。

进一步的，所述汇聚网关还用于将车辆运行状态信息接入云平台，所述云平台用于对广电5G网络视频分发信息和车辆运行状态信息进行数据分析和数据可视化展示。

进一步的，所述中央处理器配备双路CPU，可实现多路视频分发。

进一步的，所述边缘计算网关配备NPU，并以5G为接入MEC主要方式，同时支持有线和无线网络接入方式。

本发明第二方面提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输方法。

一种轨道车辆广电5G网络视频传输方法，利用本发明第一方面所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，包括以下步骤：

将广电5G网络视频发送至中央处理器，在中央处理器内对广电5G网络视频进行解析；

将解析后的广电5G网络视频分发给各汇聚网关，汇聚网关将视频分发给各边缘计算网关；

视频传输至边缘计算网关后，在边缘计算网关内，视频推流软件抓取测试地址的视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器接收推送的视频流，并分发给运行服务器；

将视频流在运行服务器内进行分屏后，传输至显示屏。

进一步的，在将广电5G网络视频发送至中央处理器之前，需要对所述轨道车辆广电5G网络视频传输系统进行测试；所述测试包括三个阶段：本地静态测试、车站静态测试和车辆动态测试。

进一步的，所述本地静态测试包括：

使用边缘计算网关抓取和推流在线视频；

使用终端接收推流视频，抓取和推流稳定性测试。

进一步的，所述车站静态测试包括：

在车站使用边缘计算网关进行信号强度及稳定性测试；

分别进行在线视频抓取和推流测试，使用终端接收边缘计算网关推流及稳定性测试。

进一步的，所述车辆动态测试包括：

使用边缘计算网关在轨道车辆运行过程中抓取和推流在线视频；

边缘计算网关与运行服务器进行视频接口、协议对接；

边缘计算网关接入运行服务器，进行视频推流；

运行服务器进行视频合成、分发。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，将人工智能和计算能力前置，车载边缘计算网关同时具备通信与边缘计算的能力，可抓取在线的实时视频并推流给车载服务器等终端，实现视频传输、轨道车辆控制的实时处理，对轨道车辆无人驾驶等创新应用提供支持。

2、本发明的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，建立“车-地”通信高速通路，实现车载视频数据传输等关键业务应用，同时，依托5G网络广连接特性，对视频、信号、机电、通信等专业设备统一管理，实现跨专业的故障诊断、数据分析管理等创新应用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的轨道车辆广电5G网络视频传输系统的架构图；

图2为本发明5G边缘计算网关结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例1提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统，包括：中央处理器、汇聚网关、边缘计算网关、运行服务器、显示屏和基站。显示屏、运行服务器和边缘计算网关设置在轨道车辆内；基站和汇聚网关均设置在车站内；地面中央处理器设置在中心机房，中心机房还设置有轨道车辆驾驶控制、客户端和城市轨道交通智慧运营平台(数据上云)。

中央处理器用于接收广电5G网络视频，并分发给各轨道车辆车站的汇聚网关；汇聚网关用于将广电5G网络视频分发给各轨道车辆装载的边缘计算网关；边缘计算网关部署有视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并分发给运行服务器；运行服务器用于将视频流进行分屏后，发送至所述显示屏。基站用于在所述中央处理器和汇聚网关之间、汇聚网关和边缘计算网关之间建立网络通路。汇聚网关还用于将车辆运行状态信息接入云平台，云平台用于对广电5G网络视频分发信息和车辆运行状态信息进行数据分析和数据可视化展示。

作为一种实施方式，边缘计算网关为5G边缘计算网关，基站为5G基站，汇聚网关为总部汇聚网关。

作为一种实施方式，轨道车辆为地铁。

显示屏统一接入运行服务器，运行服务器通过千兆光纤网口接入5G边缘计算网关；5G边缘计算网关可通过5G网络与车站内的5G基站组成局域网进行通信；5G基站负责提供5G网络，并分别在地面中央处理器-汇聚网关，汇聚网关-5G边缘计算网关间建立5G通路，从而进行稳定的实时视频传输；总部汇聚网关负责对接5G基站与中心机房，可将轨道车辆运营信息接入城市轨道交通智慧运营云平台提供深入分析处理、管理控制和可视化展示等功能。

中心机房的地面中央处理器用于接收广电5G网络视频，负责整个广电下发的网络视频数据，并将广电5G网络视频通过5G网络分发给各车站的总部汇聚网关；轨道车辆驾驶控制可综合管控轨道车辆的运行信息，如视频分发、行进信号、车载机电等；客户端用于处理视频分发及轨道车辆运行状态；轨道车辆的广电5G网络视频分发信息和运行状态信息均可接入城市轨道交通智慧运营平台进行数据深入分析、轨道车辆管理控制和数据可视化展示等功能。

总部汇聚网关通过5G网络将广电5G网络视频分发给轨道车辆装载的5G边缘计算网关；

运行服务器接入5G边缘计算网关。具体的：5G边缘计算网关部署有视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清电视视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并可以用rtsp/rtmp协议分发给运行服务器等其他终端。

运行服务器接收5G边缘计算网关发送的视频流，进行视频分屏后在显示屏上进行显示。

如图2所示，5G边缘计算网关的功能特点包括：稳定网络接入：网关以5G为接入MEC主要方式，支持多种有线和无线网络接入方式；轻量级虚拟化应用：轻量级虚拟化框架技术，实现业务隔离；模块化功能设计：采用模块设计，提供灵活开发、设计及扩展能力；本地人工智能：采用高性能NPU，具备执行人工智能算法、图像处理等能力；工业化设计：采用工业化处理模块和轻金属外壳设计。

5G边缘计算网关的硬件特点需要满足：支持5G SA/NSA双组网模式，兼容未来网络制式；2.0Gbps下行和不低于230Mbps的上行速率；高性能巴龙应用处理器，提供Wi-Fi、SPI、USB、GPIO等多种接口，支持多种应用场景；采用高性能NPU算力达3.0TOPS，支持边缘计算实现。

5G边缘计算网关需具备以下特点：小型化：小型化设备，安装简便；轻量化平台：轻量级虚拟应用设计，降低平台负载；稳定网络：高带宽、低延迟网络接入；广泛接入：广泛数据采集和协议转换，支持多种视频解析；本地存储：高密度和较大容量数据存储能力；本地智能：本地人工智能处理和分析能力。

作为一种实施方式，5G边缘计算网关可以选取艾什顿5G工业互联网边缘计算网关，艾什顿5G工业互联网边缘计算网关是一款具备良好运算性能的适用于边缘计算的5G高速通信网关；艾什顿5G工业互联网边缘计算网关适配云应用边缘计算终端需求，是一款轻量级物联网设备，具备工业协议解析、数据过滤和分发、视频推流和分发等核心功能；面对众多行业，艾什顿5G工业互联网边缘计算网关打造开放、轻量化定制应用平台，具有跨平台、易使用和二次开发等特点。

地面中央处理器需要配备双路高配CPU、可实现100路的视频分发，具体参数如下：CPU：双路Intel 6230正显2.1G 20C40T；主板：超微7049GR-TRT；内存：Samsung DDR4 16GBRECC*2；SSD：三星870QVD 4TB；网卡：双万兆光口；电源：2200W。

本发明的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，利用5G网络低时延特性，将人工智能和计算能力前置，车载5G边缘计算网关同时具备5G通信与边缘计算的能力，可抓取在线的实时视频并推流给车载服务器等终端，实现视频传输、轨道车辆控制的实时处理，对轨道车辆无人驾驶等创新应用提供支持。

本发明的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，基于5G网络高带宽技术，建立“车-地”通信高速通路，实现车载视频数据传输等关键业务应用，同时，依托5G网络广连接特性，对视频、信号、机电、通信等专业设备统一管理，实现跨专业的故障诊断、数据分析管理等创新应用。

实施例2：

本发明实施例2提供了一种轨道车辆广电5G网络视频传输方法，利用轨道车辆广电5G网络视频传输系统，所述方法包括以下步骤：

步骤1，轨道车辆广电5G网络视频传输系统测试：系统测试分三个阶段进行，分别是本地静态测试、车站静态测试和车辆动态测试；本地静态测试主要是进行5G边缘计算网关的在线网络视频调试和稳定性测试；车站静态测试主要是在车站进行网关的5G信号强度、稳定性以及在线网络视频的调试；车辆动态测试主要是在轨道车辆运行情况下，在车厢内进行网关抓取和推流在线网络视频，以及与运行服务器对接等测试。

如下表所示，本地静态测试包括：使用边缘计算网关抓取和推流在线视频；使用终端接收推流视频，抓取和推流稳定性测试。车站静态测试包括：在车站使用边缘计算网关进行信号强度及稳定性测试；分别进行在线视频抓取和推流测试，使用终端接收边缘计算网关推流及稳定性测试。车辆动态测试包括：使用边缘计算网关在轨道车辆运行过程中抓取和推流在线视频；边缘计算网关与运行服务器进行视频接口、协议对接；边缘计算网关接入运行服务器，进行视频推流；运行服务器进行视频合成、分发。其中，终端为车载视频及车载运行服务器及其他附属的显示屏幕等。

步骤2，系统测试完成后，广电中心向轨道车辆中心机房发送网络视频流，中心机房中的中央处理器收到视频流后，对视频流进行解析，然后通过5G网络分发给各个车站的总部汇聚网关。

步骤3，位于车站的总部汇聚网关在接收到地面中央处理器发送的广电5G网络视频后，依托于各个车站内的5G基站，将视频发送至各轨道车辆的5G边缘计算网关中。

步骤4，5G边缘计算网关部署视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清电视视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并可以用rtsp/rtmp协议分发给运行服务器等其他终端，运行服务器进行视频分屏后再显示屏上进行显示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆广电5G网络视频传输系统，其特征在于，包括：设置在轨道车辆内的显示屏、运行服务器和边缘计算网关，设置在车站内的汇聚网关，以及设置在中心机房内的中央处理器；

所述中央处理器用于接收广电5G网络视频，并分发给各汇聚网关；

所述汇聚网关用于将广电5G网络视频分发给各边缘计算网关；

所述边缘计算网关部署有视频推流软件和流媒体服务器软件，视频推流软件负责抓取测试地址的高清视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器负责接收推送的视频流，并分发给运行服务器；

所述运行服务器用于将视频流进行分屏后，发送至所述显示屏。

2.如权利要求1所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，其特征在于，还包括基站，所述基站用于在所述中央处理器和汇聚网关之间、汇聚网关和边缘计算网关之间建立网络通路。

3.如权利要求1所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，其特征在于，所述汇聚网关还用于将车辆运行状态信息接入云平台，所述云平台用于对广电5G网络视频分发信息和车辆运行状态信息进行数据分析和数据可视化展示。

4.如权利要求1所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，其特征在于，所述中央处理器配备双路CPU，可实现多路视频分发。

5.如权利要求1所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，其特征在于，所述边缘计算网关配备NPU，并以5G为接入MEC主要方式，同时支持有线和无线网络接入方式。

6.一种轨道车辆广电5G网络视频传输方法，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的轨道车辆广电5G网络视频传输系统，包括以下步骤：

将广电5G网络视频发送至中央处理器，在中央处理器内对广电5G网络视频进行解析；

将解析后的广电5G网络视频分发给各汇聚网关，汇聚网关将视频分发给各边缘计算网关；

视频传输至边缘计算网关后，在边缘计算网关内，视频推流软件抓取测试地址的视频流，然后推送给流媒体服务器，流媒体服务器接收推送的视频流，并分发给运行服务器；

将视频流在运行服务器内进行分屏后，传输至显示屏。

7.如权利要求6所述的轨道车辆广电5G网络视频传输方法，其特征在于，在将广电5G网络视频发送至中央处理器之前，需要对所述轨道车辆广电5G网络视频传输系统进行测试；所述测试包括三个阶段：本地静态测试、车站静态测试和车辆动态测试。

8.如权利要求7所述的轨道车辆广电5G网络视频传输方法，其特征在于，所述本地静态测试包括：

使用边缘计算网关抓取和推流在线视频；

使用终端接收推流视频，抓取和推流稳定性测试。

9.如权利要求7所述的轨道车辆广电5G网络视频传输方法，其特征在于，所述车站静态测试包括：

在车站使用边缘计算网关进行信号强度及稳定性测试；

分别进行在线视频抓取和推流测试，使用终端接收边缘计算网关推流及稳定性测试。

10.如权利要求7所述的轨道车辆广电5G网络视频传输方法，其特征在于，所述车辆动态测试包括：

使用边缘计算网关在轨道车辆运行过程中抓取和推流在线视频；

边缘计算网关与运行服务器进行视频接口、协议对接；

边缘计算网关接入运行服务器，进行视频推流；

运行服务器进行视频合成、分发。