深圳供電局有限公司 孫蓉蓉

目前，隨著超高清視頻技術(shù)在行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的手段，并能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各個(gè)方面的發(fā)展。5G 通信技術(shù)與超高清視頻技術(shù)的結(jié)合，將在網(wǎng)絡(luò)能力、業(yè)務(wù)能力、用戶體驗(yàn)三個(gè)方面推進(jìn)了視頻業(yè)務(wù)的全面升級(jí)?；诖耍疚奶接懟?G 技術(shù)的大流量視頻回傳技術(shù)應(yīng)用，以供參考。

近年來，隨著4K、8K 等超高清視頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各方面的發(fā)展。中國(guó)社會(huì)視頻是信息表現(xiàn)和傳播的關(guān)鍵因素，今后商業(yè)應(yīng)用中的80%以上流量將來自于視頻素材。早期技術(shù)發(fā)展到UHD（超高清視頻）后，UHD 產(chǎn)業(yè)將促進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)商用迭代。

1 超高清視頻產(chǎn)業(yè)

1.1 超高清視頻特點(diǎn)

超高清視頻特別是8K 業(yè)務(wù)，為滿足觀眾身臨其境的體驗(yàn)，分辨率更高，位深超過10bit，色域超過BT.2020，動(dòng)態(tài)范圍均為高動(dòng)態(tài)范圍[1]，超高清技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 超高清視頻參數(shù)Tab.1 UHD video parameters

1.2 4K 標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際電聯(lián)于2012 年簽訂了超高清電視國(guó)際規(guī)范ITU-RBT.2020。與以前的BT.709 標(biāo)準(zhǔn)比較，重新定義了寬高比為16:9，極大地提高了視頻信號(hào)的性能。在清晰性方面，象素?cái)?shù)達(dá)到829 萬和3320 萬，4K 是超高清的4 倍，8K 則是超高清16 倍，圖像更清晰，更細(xì)膩；在顏色深度上，從mode.709 標(biāo)準(zhǔn)的8bit 提升到10bit，使顏色飽和逼真，在顏色層次和過渡上極大地提高了整個(gè)圖象。

多終端（電視、電腦、手機(jī)）、多場(chǎng)景（錄播、直播、互動(dòng)），在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，信息的傳播和溝通不再限于“TV-家庭”的范疇，以移動(dòng)互聯(lián)為核心的內(nèi)容（AR/VR、教育、游戲、醫(yī)療），多方位（本地、異地、固定、移動(dòng)）的新形態(tài)。因此，超高清電視的應(yīng)用，離不開移動(dòng)的特性，而廣電要進(jìn)一步煥發(fā)出勃勃生機(jī)，也必須緊密結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，融入到時(shí)代發(fā)展的大潮中去[2]。

1.3 8K 標(biāo)準(zhǔn)

8K 具有7680×4320 超高解析率，使得眼睛在8K 的超高清電視（最高可達(dá)96）上所說的觀賞角與人眼在自然界（約110）的觀賞角更加相近，同時(shí)，圖像的分析力也會(huì)使人在視覺上有很大的影響。圖像的疏密可以進(jìn)一步提高圖像的精細(xì)程度，使每一位人都能感受到它的境界，同時(shí)也可以使3D 圖像更加強(qiáng)大，更加立體。8K 頻率為120FPS，高畫幅度能有效地提高圖像的精細(xì)程度，觀景體驗(yàn)非常舒適。

結(jié)果表明，該工藝能有效地改善運(yùn)動(dòng)模式的模糊、臨界閃爍。色彩的深淺（Colord）是指用不同的象素點(diǎn)來表達(dá)色彩的位數(shù)。愈高，畫面的色彩解析度可以在3D的意義上增大，而漸變的色彩效果也會(huì)變得更為復(fù)雜，特別是在暈染過程中，光源的過渡也會(huì)變得天然。色域是指顏色的整體顯示和還原。色域大，色彩表現(xiàn)力強(qiáng)，能表現(xiàn)出來的顏色也會(huì)更豐富，與自然的顏色也會(huì)更接近。HDR（High Dynamics Range）是加強(qiáng)暗與亮的反差，讓畫面更豐富，能讓人的眼睛看到更純粹的黑色和更明亮的白色；而更多的是，在畫面的反差中，讓畫面更加立體，更加具有層次[3]。

1.4 發(fā)展趨勢(shì)

通過跨領(lǐng)域、全方位、多層次的產(chǎn)業(yè)深度融合，實(shí)現(xiàn)了超高清產(chǎn)業(yè)的總體水平提高。5G 網(wǎng)絡(luò)的支持，是信息基礎(chǔ)設(shè)施的全面升級(jí)，在制作、發(fā)行、展示等方面，都會(huì)有一定的作用。

（1）超高清視頻技術(shù)不適合于傳統(tǒng)的視頻直播模式。傳統(tǒng)的視頻直播、部署周期、機(jī)動(dòng)、靈活等方式都不能及時(shí)地解決這些視頻直播問題，因此4G 視頻直播已逐步被替代；（2）5G 轉(zhuǎn)網(wǎng)單鏈路安全隱患仍存。雖然5G 技術(shù)在帶寬等參數(shù)上達(dá)到了視頻超高清傳輸?shù)哪康?，但由于直播安全存在無法克服的問題，無線網(wǎng)絡(luò)仍然不穩(wěn)定。

2 5G 技術(shù)的視頻回傳技術(shù)應(yīng)用

5G 通信技術(shù)與超高清視頻技術(shù)的結(jié)合，將在網(wǎng)絡(luò)能力、業(yè)務(wù)能力、用戶體驗(yàn)三個(gè)方面推進(jìn)了視頻業(yè)務(wù)的全面升級(jí)。關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)能力、平臺(tái)能力和差異化的承載能力

2.1 5G 關(guān)鍵技術(shù)

（1）網(wǎng)絡(luò)容量方面。5G 對(duì)超高清視頻業(yè)務(wù)的承載能力主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：大連接、高帶寬、低延時(shí)?，F(xiàn)有4G 和Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)帶寬受限，有線傳輸在達(dá)到千兆時(shí)，現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性不足。采用5G 接入方式的超高清視頻在這方面可以得到很好的解決。在新架構(gòu)方面，目前5G 的承載網(wǎng)和5G 的核心網(wǎng)都進(jìn)行了相應(yīng)的改造，承載網(wǎng)采用基于Spine-Leaf 的新承載方式，5G 核心網(wǎng)則采用獨(dú)立組網(wǎng)或非獨(dú)立組網(wǎng)的模式，以不同業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，保證差異化承載超高清視頻的需要[4]。

（2）平臺(tái)能力方面。目前，IPTV 和OTT 因特網(wǎng)電視，大部分都是使用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)（CDN）和視頻鏡像技術(shù)，使視頻與用戶的距離變得更加緊密，從而形成了整個(gè)傳輸。超高清視頻在視頻業(yè)務(wù)的分發(fā)方面也要求零卡頓、零花屏、零等待等。在UHD 視頻服務(wù)的基礎(chǔ)上，尤其是80Mbps 以上的帶寬要求UHD 視頻，這就需要CDN 流媒體服務(wù)器的流處理能力更高，時(shí)間延遲也較低。下一代流媒體服務(wù)器制造必須考慮到摩爾定律的失敗，并對(duì)其進(jìn)行緩存、減排、延時(shí)的要求。同時(shí)，在部署網(wǎng)絡(luò)中，要對(duì)CDN 的部署節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇，降低了流量的轉(zhuǎn)發(fā)，并通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的跳躍，達(dá)到最佳的綜合費(fèi)用。平臺(tái)能力的關(guān)鍵技術(shù)第二個(gè)方面，反映在超高視頻素材的生產(chǎn)中，以多接入邊緣計(jì)算（MEC）為要求。MEC 是5G 的關(guān)鍵技術(shù)，滿足了用戶的需求，并將計(jì)算和控制能力引入到邊緣。同時(shí)，在視頻業(yè)務(wù)完成了云端制造之后，由5G 網(wǎng)絡(luò)劃分為用戶，與核心云和區(qū)域云構(gòu)成一個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)模式，可以滿足視頻制作的需求。MEC 的部署和FN 技術(shù)可以降低骨干和核心網(wǎng)絡(luò)的帶寬在視頻業(yè)務(wù)中占用，同時(shí)也可以使UHD 的視頻業(yè)務(wù)和用戶的距離降低，從而降低延時(shí)時(shí)間。

（3）差異化承載方面。5G 網(wǎng)絡(luò)可以完成商業(yè)差別化承載的主要技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，在切片管理系統(tǒng)的一體化管理下，實(shí)現(xiàn)了端向端的承載能力，并與無線網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合。SDN、NF V、Flex E、虛擬化等關(guān)鍵技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)切片中得到了很好地提高。在超高清視頻場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求中，還要考慮到高帶寬的切片協(xié)調(diào)回傳視頻，同時(shí)較低的時(shí)間延遲切片控制?！按髱?、低時(shí)延、廣連接”的5G 特點(diǎn)為超高清視頻提供了廣闊的發(fā)展空間，為處理超高清視頻提供邊緣計(jì)算，為差異化承載需求的超高清視頻業(yè)務(wù)提供了保障的網(wǎng)絡(luò)切片，能夠讓視頻業(yè)務(wù)傳播更廣的CDN 網(wǎng)絡(luò)。

2.2 基于5G 視頻回傳

利用5G 技術(shù)，在終端進(jìn)行視頻回傳。目前，已經(jīng)在EMBB（加強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、MMTC（海量機(jī)器通訊等，如物聯(lián)網(wǎng)）、URLLC（超高可靠性低的時(shí)延：如車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等），并采用5G 網(wǎng)絡(luò)建立了超高清視頻傳輸系統(tǒng)。將5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與超高清視頻編碼、多鏈路聚合傳輸技術(shù)結(jié)合起來，建立一種新型的新聞視頻的新方法。與4K 行業(yè)相結(jié)合，建立一套集4K 視頻、Live、Reading 于完整的5G 網(wǎng)絡(luò)全鏈路系統(tǒng)，使5G 技術(shù)在新聞上的優(yōu)點(diǎn)變?yōu)橛行a(chǎn)力。支持廣播級(jí)最高4K 解析度5G、可隨身攜帶的影音回傳端子，所有的4K 廣播級(jí)編碼器都是使用機(jī)架式。開發(fā)具有快速、高效的編碼效率和快速發(fā)展的5G 產(chǎn)品，同時(shí)，長(zhǎng)期與4G/5G 網(wǎng)絡(luò)的傳遞技術(shù)合作，擴(kuò)大4K 超高清視頻在全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)，如4K 視頻采集、直播、回傳等。CBT 多鏈路聚合技術(shù)是通過4G/5G、WiFi、有線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星等進(jìn)行信息的傳遞。采用CBT 多鏈路聚合技術(shù)、聚合帶寬、可靠性等，將多種傳輸鏈路聚集起來，為UHD 視頻平臺(tái)奠定了基礎(chǔ)[5]。

2.3 5G 與超高清視頻融合

5G 和UHD 視頻融合技術(shù)主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)超高清視頻內(nèi)容、改善傳統(tǒng)OTT 和IPTV 業(yè)務(wù)、內(nèi)容服務(wù)VR 和沉浸視頻、應(yīng)用于視頻監(jiān)控類別和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等方面[6]。

（1）面向VR 視頻的內(nèi)容服務(wù)。當(dāng)前，VR 錄像已成為UHD 業(yè)務(wù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。內(nèi)容上是基于云的虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)來完成的，采用邊緣DC、核心DC、區(qū)域DC 等安排模式。5G 網(wǎng)絡(luò)選取了多種位置建立云渲染資源節(jié)點(diǎn)，使虛擬現(xiàn)實(shí)在云上成為可能，能夠滿足廣大手機(jī)用戶對(duì)就近VR 業(yè)務(wù)的渲染需求。5G 網(wǎng)絡(luò)固動(dòng)融合的綜合承載能力，既向?qū)拵褂谜吖蚕懋?dāng)?shù)氐脑屏Ⅲw能力，又為寬帶使用者VR 視頻體驗(yàn)要求的VR 視頻業(yè)務(wù)承載提供了速度和延遲保證，使用者可以在多個(gè)情況下存取移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求。

（2）面向超高清視頻類的應(yīng)用。在4K 新聞材料的收集與回傳建設(shè)中，不需要向4K 直播新聞車提供更多的協(xié)助，只要向背包傳送5G 超高清視頻，就可以使直播或向電視臺(tái)迅速回傳，5G 直播架構(gòu)圖如圖1 所示。5G信號(hào)將超高清的繪制與超高清繪制相結(jié)合，以達(dá)到及時(shí)、靈活的目的。在賽事或賽事轉(zhuǎn)播中，使用5G 超高清視頻采編為背包，靈活編排固定或移動(dòng)機(jī)位，并通過增大伸縮機(jī)位，利用高靈活性、低現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境資源的優(yōu)點(diǎn)，將超高清信號(hào)反饋到轉(zhuǎn)播中，便于編排伸縮的拍攝機(jī)位。同時(shí)，該工程的產(chǎn)品可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，既可以滿足無人值守飛機(jī)在水上/空中等部位的要求，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察。

圖1 5G 直播架構(gòu)圖Fig.1 Architecture diagram of 5G live streaming

（3）面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)采用5G+超高清視頻融合的組網(wǎng)方式，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大連接、低時(shí)延的傳輸需求，能夠打破原有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)間隔級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、企業(yè)級(jí)組網(wǎng)架構(gòu)，讓信息傳輸更扁平化、高效化。能夠滿足更高層次、更高精度的工業(yè)識(shí)別、工業(yè)可視化的需求，以及人機(jī)交互操作等多種場(chǎng)景，在工業(yè)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，5G 產(chǎn)品的市場(chǎng)化將對(duì)4K 超高清產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生一定的影響。產(chǎn)品發(fā)展與國(guó)家超高清視頻產(chǎn)業(yè)相適應(yīng)，產(chǎn)業(yè)化將對(duì)文化企業(yè)發(fā)展具有很大的促進(jìn)作用，以視頻為特色，并以此為基礎(chǔ)奠定傳媒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。產(chǎn)品的市場(chǎng)化將直接影響到5G 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)全面把握5G 發(fā)展機(jī)會(huì)，通過超高清直播應(yīng)用推廣，進(jìn)而加速5G商用落地，進(jìn)一步推動(dòng)5G 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展。