王 波，鐘志剛，劉化雪（.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司，北京 00033；.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京 00048）

0 前言

在傳統(tǒng)視頻轉(zhuǎn)播項目中，需部署大量光纖傳輸設(shè)備，或依賴衛(wèi)星、微波等傳輸手段，不僅增加了直播的準(zhǔn)備工作，也限制了直播的范圍。5G 網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、低時延、高可靠的特性，5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬特性可以使上行速率穩(wěn)定在100 Mbit/s 以上，理論峰值更是達(dá)到了20 Gbit/s，5G 天然滿足超高清視頻回傳網(wǎng)絡(luò)需求，而使用5G 網(wǎng)絡(luò)進行高清視頻回傳，可以更好地展現(xiàn)北京2022冬奧會的科技創(chuàng)新能力。

1 5G高清視頻回傳需求要點分析

5G 高清視頻回傳需求：在場館有線不可達(dá)區(qū)域，或配合微型攝影機、可移動攝像機，使用5G 網(wǎng)絡(luò)替代攝像機位轉(zhuǎn)播線纜，提供高清視頻回傳業(yè)務(wù)，以及實現(xiàn)8K（編碼后）視頻信號穩(wěn)定回傳。

8K 技術(shù)是一種視頻技術(shù)系統(tǒng)名稱，如采用H.265 Main 10 Profile（支持10 bit像素精度）、Level 6.1進行壓縮，可壓縮為約85 Mbit/s 的碼流，壓縮后的碼流可實現(xiàn)5G傳輸。

單路視頻回傳業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)QoS 參數(shù)的要求如表1所示。

表1 單路視頻回傳業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)的要求

2 解決方案

目前現(xiàn)網(wǎng)已有5G 視頻回傳方案，但該方案為5G建網(wǎng)初期，5G 用戶較少、5G 網(wǎng)絡(luò)基本空載的情況下，所實現(xiàn)的5G視頻回傳試點。

業(yè)務(wù)流如下：攝像頭拍攝畫面→直播背包→5G 基站→承載網(wǎng)→核心網(wǎng)→電視臺媒體云→解碼器→視頻播放端。5G網(wǎng)絡(luò)視頻回傳業(yè)務(wù)流如圖1所示。

冬奧賽時期間，預(yù)計5G 用戶滲透率將達(dá)到30%，冬奧場館內(nèi)5G 用戶滲透率更高，現(xiàn)有3.5 GHz 設(shè)備容量壓力較大，在面對2C 業(yè)務(wù)突發(fā)情況下，需考慮采用技術(shù)手段實現(xiàn)2C、2B業(yè)務(wù)隔離，優(yōu)先保障2B業(yè)務(wù)帶寬需求。5G用戶滲透率預(yù)測如表2所示。

圖1 5G網(wǎng)絡(luò)視頻回傳業(yè)務(wù)流

表2 5G用戶滲透率預(yù)測

為保障業(yè)務(wù)帶寬需求、降低網(wǎng)絡(luò)時延，高質(zhì)量實現(xiàn)5G 高清視頻回傳解決方案，需3 個關(guān)鍵技術(shù)支撐：毫米波、E2E切片、MEC邊緣部署。

2.1 毫米波

毫米波標(biāo)準(zhǔn)成熟程度與3.5 GHz 的NR 系統(tǒng)相同，中國頻譜規(guī)劃與歐洲相同，采用24.75～27.5 GHz頻段。

5G 毫米波設(shè)備可以支持10G 以上的下行峰值速率和500M 以上的上行峰值速率，具有大帶寬、大容量的技術(shù)優(yōu)勢。

采用毫米波設(shè)備建設(shè)5G 2B 專網(wǎng)，與2C 用戶3.5 GHz 頻段物理隔離，可有效保障2B 業(yè)務(wù)帶寬，滿足5G高清視頻回傳需求。

另外，可通過不同的幀結(jié)構(gòu)設(shè)置，滿足上、下行不同業(yè)務(wù)速率要求，如采用DSUUU 幀結(jié)構(gòu)，上行單用戶峰值速率可達(dá)2.24 Gbit/s，可同時滿足14 路8K 信號上傳需求。5G毫米波不同幀結(jié)構(gòu)單用戶峰值速率如表3所示。

表3 5G毫米波不同幀結(jié)構(gòu)單用戶峰值速率

目前，國內(nèi)正在推動毫米波頻率分配及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，5G 毫米波組網(wǎng)試驗也正在開展，待毫米波技術(shù)成熟，可優(yōu)先在冬奧場景部署，搶占技術(shù)和部署先機，服務(wù)科技冬奧，展示中國通信行業(yè)實力。

2.2 E2E網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

2.2.1 5G無線網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

5G 無線網(wǎng)切片技術(shù)如圖2 所示。按照切片資源不同，無線網(wǎng)切片技術(shù)可分為3個層面。

圖2 5G無線網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

a）QoS優(yōu)先級調(diào)度：共享頻譜，采用切片級QoS優(yōu)先級調(diào)度機制，區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級分別進行資源調(diào)度管理，成本低、服務(wù)范圍廣、靈活性高。

b）RB 資源預(yù)留：共享頻譜，采用基于切片的RB資源預(yù)留，不同業(yè)務(wù)享有專有RB，性能保障好。

c）專用頻段：針對不同用戶、不同業(yè)務(wù)采用不同頻段建設(shè)專網(wǎng)，實現(xiàn)物理級頻譜硬切片。

目前無線網(wǎng)切片技術(shù)以QoS 優(yōu)先級調(diào)度為主，RB資源預(yù)留切片功能預(yù)計將在2021年上半年商用，視頻回傳業(yè)務(wù)性能保障有待進一步提升。

在毫米波技術(shù)成熟后，采用毫米波頻段組建5G專網(wǎng)，實現(xiàn)物理級頻譜硬切片，以保障5G 高清視頻回傳業(yè)務(wù)性能。

2.2.2 承載網(wǎng)切片技術(shù)

基于FlexE 的承載網(wǎng)切片技術(shù)運用FlexE 的通道化功能，在大管道物理端口上通過FlexE 的時隙復(fù)用劃分出若干個子通道端口，把這些子通道端口分片劃分到網(wǎng)絡(luò)分片的不同分片中，通過基于硬件的FlexE時隙復(fù)用實現(xiàn)各個分片之間的業(yè)務(wù)隔離。目前，該技術(shù)已成熟應(yīng)用于5G 網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)切片技術(shù)中?；贔lexE的承載網(wǎng)切片技術(shù)如圖3所示。

圖3 基于FlexE的承載網(wǎng)切片技術(shù)

2.2.3 核心網(wǎng)切片技術(shù)

統(tǒng)一云化部署根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求建設(shè)虛擬核心專網(wǎng)，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)核心網(wǎng)切片功能，目前，該技術(shù)已成熟應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)中。

2.3 MEC邊緣部署

MEC 是集網(wǎng)絡(luò)連接、算力資源、云和應(yīng)用能力為一體的智能信息節(jié)點，為客戶提供就近智能服務(wù)。

MEC 邊緣云下沉部署，實現(xiàn)視頻本地上傳、存儲、分發(fā)，可滿足視頻業(yè)務(wù)大帶寬、低時延等需求。

根據(jù)5G高清視頻回傳業(yè)務(wù)需求，可根據(jù)冬奧場館分布及業(yè)務(wù)需求情況，就近部署MEC 設(shè)備，降低網(wǎng)絡(luò)時延，提高5G 高清視頻回傳業(yè)務(wù)質(zhì)量，為冬奧會觀眾帶來極致的觀賽體驗和享受。

MEC邊緣部署如圖4所示。

圖4 MEC邊緣部署

3 結(jié)束語

通過采用毫米波、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC 邊緣部署等技術(shù)手段，可有效保障冬奧賽事期間5G高清視頻回傳帶寬，滿足業(yè)務(wù)上下行業(yè)務(wù)速率。由于篇幅限制，本文僅從技術(shù)滿足層面對實現(xiàn)5G 高清視頻回傳方案進行了研究，完善的解決方案需從站址選擇、仿真驗證、參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等各個環(huán)節(jié)充分論證，才能真正滿足5G高清視頻回傳需求。