杨伟涛’杨康才2杨思凌1刘博1
1.广东省深圳市公安局南山分局
2.广东省深圳市公安局
摘 要：主要研究5G 在智慧警务方面的创新应用，分别从5G 技术分析、5G 技术警务创新应用、5G 警务应用的实战效果以及 5G 智慧警务创新应用成果等方面进行论述，通过融合创新，深圳市公安局借助5G 技术高带宽、低时延、切片网络的
能力，将5G "智慧警务”运用于实战警情中，实现数据联动赋能预防、信息共享赋能预知、智慧应用赋能预警，打 造防控无感化、警情全域化、勤务可视化、处置一ft 化、治理现代化的5G 智慧警务创新模式。 关師：智慧蜩高清®赵机
引言
5G 是弓I 领国家数字化转型的通用目的技术，是与大数
据、人工智能等A 代信息技术一同全面构筑经济社会数字
化转型的关键基础设施（新一代信息基础设施）。目前，全
球各国在国家数字化战略中均把5G 作为优先发展领域，
2016年欧盟就发布了《5G 行动计划》，2018年美国也推出
”5G FAST"国家战略。
5G 作为新一代的通信技术，实现了带宽更宽、速率更
快、联接数更多、成本更低；5G 同时也是一种通用的联接
技术，以5G 网为核心联接起了人与人人与物、物与物，
实现万物互联。与云计算、大数据、人工智能、机器人、传 感器等技术融合，共同构成5G 时代技术。5G 将推动经济
社会实现数字化、网络化、智能化发展，成为经济社会转型 升级的关键基础设施，为国家数字化转型提供有力支撑。
_、5G 技术分析
（-）5G 技术能力优势
自上世纪80年代以来，移动通信每十年出现新一代革 命性技术，持续加快信息产业的创新进程，不断推动经济社
t恤转印纸
会的繁荣发展。移动通信技术从1G 发展到5G ： 1G 颠覆人
类的通信方式；2G 普及移动语音通信，萌生数据；3G 催生
大型盆景花盆
移动数据；4G 开启移动互联网，改变人类生活。5G 除了更
极致的体验和更大的容量外，还将开启物联网时代，并渗透
进各行各业，深刻改变社会的发展和治理形态％
场车
1.5G 关键能力指标
综合考虑峰值速率、用户体验速率、频臓率等八项技 术指标。5G 使能未来通信最关键的三个需魁度是时延、吞
吐量及连接数，分别对应1、10、100，即1ms 的端到端时
延，lOGbps 的速率，以及每¥方公里100万连接数。
2. 5G 定义三大场景
eMBB 、mMTC 和 uRLLC 。其中：eMBB （ enhanced Mobite Broad Band ，增强移动宽带场景），也就是大流量移 动宽带场景，适用于3D 高清视频、ARA/R 等，这也是普通消
费者理解的 5G 应用；mMre （ massive Machine Type
Ccmminicaiions，炖勵联网场景），主要用于智能家庭、
智能企业、智能城市等场景；uRLLC （ ultraReliable and Low Latency Communiraiioris ，高可靠低时延场景），主要用于无
人臧自动倚碾
3. 5G 支持更高速率
相比4G 技术，5G 峰值速率增长数十倍，从4G 的 100Mb/s 提高到10 ~ 20Gb/s，每个用户至少100Mb/s 。
4. 5G 支持更多连接
ITU （国际电信联盟）定义的5G 物联网连接数支持每平
方公里100万连接，比4G 技术高10倍。
5. 5G 支持更低时延
叫定义的5G 端到端时延低至1ms，比4G 技术低40倍。
（二）5G 安全性
5G 网络安全模型分为四个层级，从上到下分别是应用
8 懂察覘3 2021年第2
期
5強术在公安行业的创新应用
安全、运营安全、部署安全和设备安全。
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图35G网络安全模型
网络安全要求主要包括机密性、完整性、可用性和可追溯性。机密性和完整性：保护用户隐私信息（签约信息和位置信息等）、用户通信数据、运营商关键数据（比如报表、话单等）；可用性：识^非法攻击并削减攻击带来的影响；可追溯性：记录操作便于安全审计、问题定界等。
在4G向5G网络架构演进时，因RAN（Radio Access Network，无线接入网）、EPC（Evolved Packe
t Core，演进型分组核心网）内部架构发生变化，3GPP TS33.501标准重新对5G网络的安全架构进行详细定义，在继承4G网络安全架构的基础上，对5G新引入的场景、产品形态、架构变化、接口等提出了安全需求，并对安全过程、处理、算法进行了明确赵。
5G空口加密保护、切片安全隔离措施以及边缘计算安全针对UE空口接入访问网络，从用户认证、加解密算法强度、密钥协商管理、隐私保护、用户面数据保护、防DDoS、防等多个维度提升了安全保护机制，确保用户数据加密、完整性保护及用户隐私保护。通过切片安全措施协同，避免越权^维、数据泄露、资源抢占。针对遜计算，无线接入网与核心网在3GPP标准中边界定义清晰，接入网不接触用户敏感信息。相比传统4G网络，5G网络提供了更全面的安全能力。
（三）5G准备度
5G标准分为两个主要阶段：第一阶段Rel-15基础版本，主要聚焦eMBB业务场景；第二阶段为Rel-16完整版本，场景更加丰富，涵盖5G的三大业务场景，eMBB、uRLLC和mMTC21。 5G CPE和手机：2018年底CPE商用，主要面向WTTx业务；主流厂商5G智能手机2019年Q2发布，2020年规模上市，预计行业终端2021年陆续上市。
5G频谱于2018年底由工信部发放，三大运营商已经获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可。中
国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽的5G试删率资源；中国移动获得2515MHz~2675MHz、4800MHz~4900MHz频段的5G试验频率资源；中国联通获得3500MHz~ 3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源。
根据GSMA（全球移动通信系统协会）统计，截至2020年，中国移动已部署超过38.5万个5G，5G用户总
数达1.65亿。中国联通和中国电信已部署超过30万个5G基
站。GSMA预测：（1）到2024年，5G网络将覆盖全球三分
之一的人口；（2）到2025年，发布5G商用网络的国家，
将占錄近一半，5G eMBB连接数将迅速达到14亿回。
5G标准和频谱分配的完成，为5G技术和各项设备的发
展提供了充分的前提条件。5G网络和终端设备的规模部署
及应用，为5G创新业务提供了坚实的基础和支撑。
二、5G技术警务创新应用
为深入贯彻落实"政治建警、改革强警、科技兴警、
从严治警”的总要求，顺应特区发展及社会治安的时代需
求；为探索5G在公安业务中的技术应用、实战效果和未来
挑战，2020年，深圳市公安局结合新时代警务科技运用的
建设和发展需求，启动"世界之窗5G智慧警务室”专项项
目建设工作，联合中国电信、中国移动、华为、星火和商汤
等多家高新技术企业，以世界之窗警务工作站为基础，打造
具有标杆性、可复制性的“5G智慧警务室”试点工程，在
历时近一年的开拓与攻坚中，边联创边实战，互相促进，摸
索出了可用于实战的场景化应用方案，取得了显著的阶段性
（-）5G智慧警务总体琢
5G网络作为无线接入技术，可为各种警务终端提供高
带宽、低时延、高可靠接入公安视频专网，用于公安曰常现
场执法、艇、接警处警雄点対等业务场景，其总体业
务架构如图4所示。
图45G智慧警务总体业务架构
在此次创新项目中，5G网络通过VPN专线接入公安视
频专网，其整体的端到端网络架构如图5所示。
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图5 5G 智薫警务网络架构
（1 ） CPE ：用于安装5G SIM 卡，为各个警用终端设 备提供5G 网络接入能力；（2） PW ：分组传送网，为运营
商常用的一种承载网技术；（3） UPF ： 5G 核卜网侧的用户 面网元，负责所有的用户面功能，包括分组路由转发、策略 实施、流量报告、Qos 卿等；（4） TOR/EOR ：痕式交
换机，用于设备间的网络连接及数据包转发；（5） VPN ：
为虚拟专用网，为特定用户提供专网专用能力。
（二）5G 智慧警务安全体系构建
5G 技术应用于警务业务需系统性考虑接入侧、MEC
（Mobile Edge Computing ，移动边缘计算）、核心承载、
切片、夕卜部互联网等环节的威胁，端到端统筹考虑安全体系 的构建。应满足以下要求：（1 ）物理
安全应能提供5G 网
络接入公安视频传输网的物理环境的安全保障能力；（2 ）
终端安全应从警务终端本体安全等方面提供安全可信的安全
保障能力；（3）传输安全应从接入、空口传输等方面提供
安全的保障能力；（4）接入安全应根据公安行业不同接入
方式对应认证，隔离、边界交互等方面为前端接入提供安全
保障能力。
图6 5G 智倉警务安全体系建设
模板支撑体系目前，针对5G 智慧警务应用面临的安全风险，主要采
用以下安全措施保障警务业务的安全可靠：（1）终端侧：
二次认证和密钥管理；（2 ）无线侧：完整性保护、空口加
密；（3 ）核心承载：设置防火墙对端口进行隔离；（4 ）
安全边界：设置安全边界保障数据交换的机密性和完整性；（5 ）公安信息网：身份鉴别、数据审计、监控管理等安全
机制；（6）网络切片：针对不同类型的服务对安全、延
时、可靠性等方面不同的网络要求，在统一的硬件基础设施
上切分出多个虚拟的端到端网络，称之为网络切片。每个网 络切片从设备、接入网、传输网和核心网在逻辑上进行隔
离。业务安全性及服务质量得到充分保证。
（三）5G 智慧警务应用创新
5G 是核心的联接技术，对公安业务赋能是通过5G 网络 实现终端/前端与警务云视频云的联接，实现AI 能力前置赋
能实战。
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在项目中通过5G 与警务前端装备的结合和使用，尝试
探索5G 在智慧警务实战业务中的应用和价值，并结合后端 平台、AI 算法等模块，逐步深入并使能公安各项业务及应用 场景。当前项目的重点在于5G 与终端设备的结合上，并在
实战中持续向纵深发展，在项目推进期间，先后探索了以下
几类应用模式和场景。
4. 5G 高清删监控
世界之窗周边搭建测试了 5G 4K 高清摄像头，针对世界
之窗景区不同的节曰活动场景，可以实现灵活部署，结合摄
像头自带的边缘计算能力，可以辅助警务室对世界之窗周边
进行实时监控，实现人流统计、人脸抓拍、行为分析、人员
预警等功能。
图7 5G 高清视频监控接入方案
装配式隔墙板
2. 5G 警务无人机
初步探索了5G 远程无人机超控和图传功能，通过对无 人机飞控信道及摄像头云台控制信道采用UART （ unh/ersal
asynchronous receiver/transmitter，异步收/发器）接口传 输，实现了对无人机的远程超控和高清视频回传，可以将无
人机的飞行高度、速度、实时位置、电量、舵机状态等信息 通过5G 网络实时回传至各级指挥中心。
图8 5G 警务无人机接入方案
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5犠术在公安行业的创新应用
3.5G蒔无人车
通过加挂5G CPE的方式对警务无人车进行5G化改造，前端摄像头采用GB28181协议对接视频云，实现前端全景摄像头的图像以及人脸抓拍图片的回传，并针对5G网络的特点优化了无人车的信息发布和路线规划平台，让无人车具备了远程的图片、语音以及视频信息的发布和巡逻路线的规划能力。
4.5G警务AR眼镜
通过AR（Augmented Reality，增强现实）眼镜和5G 警务云终端的结合工作模式，实现了非接触式的移动执法。AR眼镜采集的视频流通过5G警务云终端的边缘计算能力对人、车物进行结构化后回传至公安初濒专网与后台数据库进行比对，比对结果可以实时显示在AR眼镜中，实现平台级的支撑。
5.5G警务巡逻机器人
5G警务巡逻机器人装配结合普通摄像头及红外摄像头等，除了正常的警务巡逻工作外，额外增加了红外测温和夜间巡逻模式，实现了发热人员的预警，提升了防疫能力。
6.5G智慧警务车马丽散
警务车通过装配5G—ft化集成摄像头，通过内置的5G CPE，实现5G网络回传，将采集的视频图像实时传到云端进行AI处理（人、车识别等），对异常人、车即刻进行盘查，实现无感采集和精准盘查，优化警务巡逻流程。
7.5G警务执法记录仪
通过5G网络实现云端AI对一线警务人员（保安和辅警）的赋能，简化勤务执行，赋能警力，解决警力无增长改善难题。例如，云端3D地图与警情信息实时推送到5G大屏终端（云端计算和图形加速，终端只需缓存和实时更新），辅助一线指挥员了解现场全局信息。又如，通过极简设计的AR眼镜，将指挥中心的指令（AI辅助决策）推送到一线警务人员，并以第一视角交互方式进行极简呈现。同时，AR眼镜自带的摄像头会将执行结果实时回传到指挥中心，实现执行结果的及时监督。
8.5G水下机器人
水下机器人通过光缆连接5G警务通手机，再通过5G网络实现水下视频实时回传到后台。
9.5G网络切片
5G切片方案主要用于满足稳定上行带宽和低时延类业
务的服务质量保证要求，以及公安业务的安全隔离要求霜（1）QoS（Quality of Service，服务质量）优先保障
方案
该方案主要针对警务通、执法仪、巡逻车等对网络及
时性有相应诉求，尤其是在关键活动中的保障。该方案的
目的是在资源有限的情况下，按需定制，为业务提供差异
化服务质量的网络服务。本项目的5G切片QoS优先保障测
试方案如图10所示。
图105G网络切片QoS优先保障测试方案
大网5G测试手机（5QI=9）通过世界之窗站点，经IPRAN（IP Radio Access Network,IP化无线接入承载网）后接入2C（To Consumer，面向普通消费者）5GC核
心网做业务。警务5QI测试手机（5QI=3）及警务5G业务
（5QI=3）通过世界之窗站点，经IPRAN后接入2B（To Business，面向企业客户）5GC核心网做业务。
通过5G网络对警务专网用户配置高优先级5QI（5G QoS Identifier,5G QoS指示符）和带宽保证，可以
在最大
程度上保障警务专网用户的业务带宽得到优先调度，警务
专网用户可以抢占普通用户带宽，如图"所示。
图5G网络切片QoS有限保障测试结果
（2）基于RB（Radio Bearer，无线承载）资源预留
的方案
针对特殊场景，如重大活动、灾害救援等极端情况
下，公安对于网络的诉求极高，即能实现实时的视频回
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t M _________________________________
传、现场指挥部署，对于网络希望能够独占部分资源，把
动态RB 资源预留作为核心方案来实现。图12 5G 网络切片RB 资源预留测试方案
大众2C 用户在小区极近点进行上行极限加压场景下，
世界之窗警务室的5G 摄像头、巡逻车、警车三种常态化视 频业务上线，警务视频业务可以优先抢占到视频业务所需
的带宽资源，视频质量稳定。
图13 5G 网络切片RB 资源预留测试结果
三、实战成效
(-)终端设备部署齐全，实战应用效果明显
在滨海长廊、世界之窗广场各部署了一部5G 无人巡逻 车，起到警务科技宣传、定点地面巡防、实时
预警等有效 作用；警务室配备5G 网联无人机两架，实现空域管控、高
空定点巡航、空中执法记录及取证；装备5G 水下潜行器、
无人搜救艇，用于海上不明物体打捞、水下实景勘测、水
上救援，实现陆海空全域覆盖，提高警情处置效率；并已
协助市局完成先进单兵装备5G 执法记录仪的测试，用于提
髙日常出警、执勤的执法记录效率。
(二) 平台及应用实战效果显著
警务室目前使用的应用平台有预警平台、深目视综平
台、人脸识别平台、音视频平台等，在曰常值班执勤和配
合所警情处置的过程中，及时提供了有效的信息数据和决 策分析，多次通过平台帮助众寻回走失儿童和老人，提 高了服务众水平，并有力保障了多次重大节假日安保工
作。
(三) 完成5G 警务专网切片
将警用业务和民用业务进行分隔，有效保证了警务业
务数据传输的安全性和保密性，在大型活动的场景中有效
保障了视频回传的信道带宽，有效改善了4G 时代人员聚集 时因信道带宽不足而产生的视频掉线和卡顿的现象。切片
网在安全方面也符合公安业务的安全隔离要求，并满足了
曰常业务处理的带宽需求。通过实践证明，使用5G 无线方
式接入视频业务平台，达到了传统有线接入方式的同等效
果，在更多的动态场景下更快速、便捷、高效的进行装备 部署和数据接入。
四、结语
通过融合创新，借助5G 技术高带宽、低时延、切片网
络的能力，实现了无人机超视距巡航、无人车定点巡逻、
AR 眼镜快速识别、终端手机智能推送、AR 三维实景融
合、警用车辆智能化管理、海上搜救精准高效等全领域立
体化模式，将5G “智慧警务”运用于实战警情中，实现数 据联动赋能预防、信息共享赋能预知、智慧应用赋能预
警，打造防控无感化、警情全预化、勤务可视化、处置一
体化、治理现代化的5G 智慧警务创新模式。
基于现阶段的创新应用情况看，还存在如下不足之
处，亟待后续深入实践和演进：
(1 )前端与后台的应用联调联动还处于初期阶段，
目前还未稳定成熟；
(2) 项目还处于试点阶段，已开通可支持警用专项
业务应用的5G 数量有限，无法开展大范围的移动设备
应用测试；
(3) 当前试点的前端应用设备还不够齐全和多样，
还存在一定的可补足空间，装备的前端设备在警务应用场
景方面，还需进一步挖掘和实践，以达到全面且具有实战 性的效果。
随着5G 网络部署逐步完善及警用装备成熟应用，未来
公安业务可以融合更多的5G 应用设备，实现全场景的
5G 智慧警务应用。氓
[1] 5G 经济社会影响白皮书.中国信息通信研究院,2017.6.
[2] 5G White P^er 2, 3GPP, 2020.7.
P] LIE & 5G Mark 氏 Statistics December Z)2O. GSA, 2021.
[41 5G 切片及在公妥领域的试点应用.中国移动物联网联盟,
2020.4.
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期
