司武旭

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

引言

5G遠(yuǎn)程傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)8K視頻傳輸最高在320 Mb/s速率中進(jìn)行，在整體技術(shù)發(fā)展環(huán)境上具有顯著優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)5G商用牌照的正式發(fā)放，我國(guó)正式進(jìn)入5G商用元年。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G的下載速度最高可以提升10倍，這意味著用戶(hù)可以在極短時(shí)間內(nèi)完成超高清電影的下載，在線(xiàn)觀(guān)看超高清視頻也不會(huì)出現(xiàn)卡頓。5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)為新的產(chǎn)品和服務(wù)提供數(shù)據(jù)互聯(lián)支持，能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸感更強(qiáng)的VR和AR體驗(yàn)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程偵察等。伴隨5G網(wǎng)絡(luò)的普及，將會(huì)讓人們體驗(yàn)到更為立體、真實(shí)、華麗的視聽(tīng)盛宴，能夠讓生活方式更加便利。

1 5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻發(fā)展現(xiàn)狀

5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、高速率、大接入和切片技術(shù)的專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)，為整個(gè)超高清電視的應(yīng)用提供了極好的技術(shù)支撐，成為人們使用網(wǎng)絡(luò)的首選。5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻，作為5G新媒體平臺(tái)建設(shè)后的一個(gè)重要突破，在實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。5G通信技術(shù)的發(fā)展，讓高分辨率的8K視頻能夠應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上，能夠幫助公安、消防、醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用，能夠輔助偵察，能夠進(jìn)行石油管道的巡檢，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療。5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻的發(fā)展，保證遠(yuǎn)程醫(yī)療廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，極大便捷了患者求醫(yī)，同時(shí)能夠在一定程度上緩解醫(yī)療資源分配不均的問(wèn)題。隨著通信基礎(chǔ)設(shè)施以及5G技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院之間已經(jīng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，共同參與會(huì)診，或由醫(yī)師遠(yuǎn)程進(jìn)行診斷和治療指導(dǎo)[1]。保證視頻在320兆速率，5G的基站、終端，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)傳輸各方面進(jìn)行全方位、端到端的支持，確保實(shí)現(xiàn)高清畫(huà)質(zhì)的“5G+8K”的傳輸?shù)男枰?。在互?lián)網(wǎng)商業(yè)模式的推動(dòng)下，還出現(xiàn)了一批以小程序、網(wǎng)站、APP為載體的相關(guān)產(chǎn)品，5G通信技術(shù)在超高清視頻傳輸中的成功應(yīng)用為整個(gè)媒體生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變做非常好的嘗試，能夠把萬(wàn)物之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而無(wú)限的融合、延伸，對(duì)整個(gè)世界產(chǎn)生巨大的影響。

2 傳輸超高清視頻5G通信技術(shù)的具體實(shí)踐方案

2.1 高效率視頻編碼技術(shù)

傳輸超高清視頻要注意使用高效率的視頻編碼技術(shù)。高效率視頻編碼技術(shù)作為H.264/MPEG-4 AVC中的擴(kuò)展概念。ITU-T視頻編碼專(zhuān)家組（VCEG）保證大量面向壓縮的增強(qiáng)，創(chuàng)建新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（H.264/MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)），人眼產(chǎn)生平滑連續(xù)的感受，視頻的幀率必須保證超過(guò)25～30 fps，做到視頻編碼能夠達(dá)到視頻亮度和色度分量要求，把握3個(gè)色彩基本分量，每秒播放的幀的數(shù)目叫做fps是幀率的單位。H.265/HEVC做到在模塊間引入新編碼技術(shù)（變換量化、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、去方塊濾波、幀間預(yù)測(cè)、樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償），能夠通過(guò)比較視頻幀的不同部分來(lái)找到冗余的區(qū)域，包括單幀和后續(xù)幀，使用簡(jiǎn)潔明了的代碼代替最初像素，替換原始的冗余區(qū)域。ACS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的對(duì)角掃描、水平掃描、垂直掃描，保障超高清視頻應(yīng)用；SAO技術(shù)在視頻編碼中的應(yīng)用，產(chǎn)生GOP類(lèi)型有兩種，既開(kāi)放式和封閉式。GOP開(kāi)放式類(lèi)型中，首位GOP中的第一個(gè)幀內(nèi)編碼圖像為IDR圖像，后續(xù)GOP中的第一個(gè)幀內(nèi)編碼圖像為non-IDR圖像，即后面GOP中的這件編碼圖像可以越過(guò)NON-IDR圖像，使用前一個(gè)GOP中已編碼圖像做參考圖像。GOP封閉式類(lèi)型中，GOP以IDR圖像開(kāi)始，各個(gè)GOP之間獨(dú)立編解碼，每個(gè)GOP又被劃為多個(gè)片（slice）,片與片之間進(jìn)行獨(dú)立編解碼[2-3]。其主要目的之一是在數(shù)據(jù)丟失情況下進(jìn)行重新同步，每個(gè)片由一個(gè)或多個(gè)片段組成。通過(guò)高效率視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用，保證超高清視頻技術(shù)的應(yīng)用效率。

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用方案

保證超高清視頻傳輸?shù)姆€(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)建立5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與電信運(yùn)營(yíng)商合作的模式，促進(jìn)中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和大型移動(dòng)公司之間的合作，推進(jìn)5G合作建設(shè)框架協(xié)議的正式簽署。制定5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)發(fā)展合作規(guī)劃，建立5G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，在傳輸超高清視頻中做到，打造5G視頻傳輸相關(guān)應(yīng)用常態(tài)化的測(cè)試、監(jiān)測(cè)和展示平臺(tái)，確保5G專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)能夠支持4K/8K超高清音、視頻節(jié)目回傳和直播。同步實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)能夠提供給城市4K/8K超高清的視頻信號(hào)。應(yīng)當(dāng)設(shè)立總臺(tái)5G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，保證其能夠正常投入使用，做到初步完成實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃設(shè)計(jì)和系統(tǒng)準(zhǔn)備，支持開(kāi)展基于5G網(wǎng)絡(luò)的4K/8K超高清視頻傳輸、4K/8KVR直播制作、4K/8K視頻移動(dòng)編輯以及4K/8K頻道手機(jī)投屏等多項(xiàng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。如表1所示。

表1 5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用方案

2.3 5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻整體設(shè)計(jì)

5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻整體設(shè)計(jì)，基于5G網(wǎng)絡(luò)的操控體驗(yàn)、高清視頻，實(shí)現(xiàn)光纖專(zhuān)線(xiàn)一致的體驗(yàn)。在整體設(shè)計(jì)中做到，5G網(wǎng)絡(luò)和超高清視頻編碼、解碼技術(shù)之間的相互配合，在應(yīng)用中通過(guò)解析去方塊濾波后的像素的統(tǒng)計(jì)特性，分清去方塊濾波和濾波，保證能夠?yàn)橄袼靥砑酉鄳?yīng)的偏移值，可以在一定程度上削弱振鈴效應(yīng)。配合特色編碼技術(shù)的應(yīng)用，使用編碼單元（CTU）編碼樹(shù)單元和編碼樹(shù)模塊（CTB），能夠改進(jìn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)，使用先進(jìn)的幀間預(yù)測(cè)技術(shù)RQT，基于四叉樹(shù)自適應(yīng)變換的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)超高清視頻的傳輸。在5G模式下，其可實(shí)現(xiàn)最高達(dá)7.5 Gbps的下載速度和最高達(dá)3Gbps的上傳速度，能夠?yàn)楦黝?lèi)移動(dòng)終端提供高能效連接，將5G能力賦予廣泛的終端類(lèi)型及應(yīng)用。

2.4 5G通信技術(shù)傳輸超高清視頻分布設(shè)計(jì)

5G網(wǎng)絡(luò)的超高清視頻傳輸中應(yīng)用4G、5G、Wi-Fi 6、H.265/VP9、AI等技術(shù)，確?！?G+4K/8K”的實(shí)現(xiàn)，能夠應(yīng)用到各種需要超高清視頻傳輸?shù)膱?chǎng)景中。分布設(shè)計(jì)5G通信技術(shù)，使用5G調(diào)制解調(diào)器平臺(tái)的芯訊通SIM8200EA-M2 5G模組，通過(guò)高通驍龍X55能夠提供調(diào)制解調(diào)器、射頻系統(tǒng)整體性解決方案，充分利用5G高容量、低時(shí)延、廣連接的特性，讓4K/8K視頻體驗(yàn)達(dá)到極致，滿(mǎn)足遠(yuǎn)程醫(yī)療中對(duì)畫(huà)面精準(zhǔn)度的極高要求。基于7 nm制程工藝，能夠?yàn)?G新空口TDD和FDD運(yùn)行模式、NSA/SA模式、毫米波和6 GHz以下頻段提供全面支持。在超清視頻傳輸過(guò)程中使用AI功能擴(kuò)展，使用病理庫(kù)技術(shù)、圖像比對(duì)、支持人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、智能駕駛、智能定位等應(yīng)用技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

5G技術(shù)的運(yùn)用帶來(lái)更快的連接速度與前所未有的體驗(yàn)。未來(lái)生活中，人們能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)遠(yuǎn)程傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行篩選和甄別，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，能夠通過(guò)5G超高清視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診、無(wú)人機(jī)勘測(cè)、遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程教育，做到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、移動(dòng)查房、遠(yuǎn)程搜查、遠(yuǎn)程急救等，更深層次地惠及生活、工作的各個(gè)方面。5G傳輸超高清視頻最新技術(shù)的應(yīng)用，讓5G賦能更多的產(chǎn)業(yè)，能夠提高人們的生活質(zhì)量、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。