基于5G通信時代的高新視頻業(yè)務發(fā)展研究

陳強

【摘要】視頻業(yè)務是5G下最具代表性的eMBB業(yè)務形態(tài)，借助5G時代的網(wǎng)絡發(fā)展，高新視頻及相關多媒體技術的快速發(fā)展，帶來了更多的創(chuàng)新型的業(yè)務應用，為個人以及行業(yè)用戶帶來全新的視覺體驗以及商業(yè)價值，并且不斷發(fā)展，將會成為5G下率先被大規(guī)模商用推廣的業(yè)務。

【關鍵詞】5G;高新視頻

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1673-0348（2020）013-028-03

Research on the Development of High-tech Video Service Based on 5G Communication Era

Qiang Chen

（Anhui Radio and Television Information Network Co.， Ltd.， Hefei， Anhui 230088）

Abstract： Video business is the most representative eMBB business form under 5G. With the network development in 5G era and the rapid development of high-tech video and related multimedia technologies， it has brought more innovative business applications， bringing new visual experience and commercial value to individuals and industry users， and it will continue to develop and become the first business to be commercialized on a large scale under 5G.

[Keywords] 5 G; High-tech video

1. 開啟5G高新視頻時代

視頻類業(yè)務正圍繞著圖像分辨率、視場角、交互三條主線提升用戶體驗，力圖達到沉浸式體驗的極致。視頻類媒體圖形分辨率由高清發(fā)展到4K、8K，用戶對視頻高辨別率的觀看要求逐步提高;視場角由單一平面視角向VR和自由視角發(fā)展;VR/AR、AI技術結合于游戲、影視娛樂、體育賽事直播、藝術等場景，更注重視頻業(yè)務的交互性和用戶參與，正在逐步構建高新視頻生態(tài)。

在內(nèi)容制作及播出上，5G賦能了高新視頻的制播能力，在應用上重點圍繞體育直播、演藝、文旅探索等領域，提升平臺的品牌影響力，為用戶提供移動化、場景化、沉浸式、超高清視覺體驗。

5G將推動廣播電視和高新內(nèi)容緊密結合的視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構建高新視頻相關產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的組合能力，能夠幫助高新視頻的現(xiàn)有成果轉(zhuǎn)化為新的科創(chuàng)、文創(chuàng)產(chǎn)品，從而在5G時代助力現(xiàn)有廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)視頻產(chǎn)品形態(tài)、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和消費方式再次升級。廣電將立足于自身的媒體優(yōu)勢和內(nèi)容生產(chǎn)優(yōu)勢，利用有線、無線、衛(wèi)星等規(guī)模用戶群體，做出供給側(cè)的改革。

2. 5G高新視頻相關技術

2.1 高新視頻內(nèi)容回傳與5G上行

在高新視頻的內(nèi)容制作生產(chǎn)環(huán)節(jié)，廣電行業(yè)關注的熱點包括以5G取代傳統(tǒng)的專線或光纖回傳，使得攝像機位將可以更靈活便捷的部署;又或者以5G取代微波游擊機位，并打破傳統(tǒng)微波回傳的局限性等等。

在視頻傳輸上，除了帶寬、時延、抖動等核心指標外，流媒體傳輸協(xié)議的選擇對于內(nèi)容在網(wǎng)絡上的傳輸而言非常重要?，F(xiàn)階段常見的協(xié)議各自具備獨有的優(yōu)缺點及場景適用性，協(xié)議的選擇對網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量的需求也產(chǎn)生直接影響。

4G時代，RTMP、FLV、HLS等協(xié)議在視頻應用中較為常見;隨著5G/IoT時代的來臨，支持復雜網(wǎng)絡應用的SRT、支持高清視頻聯(lián)網(wǎng)接入的GB28181、支持實時互動和在線溝通的WebRTC等協(xié)議的應用日益廣泛。

針對現(xiàn)階段各基于IP網(wǎng)絡的典型應用場景的特征指標和適用的上行協(xié)議選擇建議進行了簡單梳理（如表1所示）。

廣電行業(yè)的高新視頻回傳需要保障視頻內(nèi)容的可靠傳輸，對于傳輸延時和帶寬均有要求。RTMP和SRT是該場景下最為常用的兩種協(xié)議。

RTMP（Real Time Messaging Protocol）是成熟的流媒體協(xié)議，基于TCP的丟包重傳機制和可調(diào)緩沖區(qū)的能力，以傳輸可靠性著稱。在采用5G進行高新視頻業(yè)務回傳時，在能夠保障網(wǎng)絡連接速率穩(wěn)定的情況下（一般是距離近、經(jīng)過的網(wǎng)絡節(jié)點少），建議采用RTMP。

SRT（Secure Reliable Transport）則是由Haivision開發(fā)的開源協(xié)議，使用UDP之上的智能分組重傳機制，并使用AES256加密。無切片保障的網(wǎng)絡連接速率波動大情況下、或是在公網(wǎng)進行遠距離（節(jié)點多、網(wǎng)絡速率波動大）傳輸?shù)那闆r下建議選用SRT。

互聯(lián)網(wǎng)化是現(xiàn)今高新視頻業(yè)務的主要發(fā)展趨勢之一?；ヂ?lián)網(wǎng)直播被認為是廣電直播的互聯(lián)網(wǎng)化，而互聯(lián)網(wǎng)即時通信則是傳統(tǒng)視頻會議的互聯(lián)網(wǎng)化。WebRTC（Web Real-Time Communication）的低時延、動態(tài)碼率和幀率調(diào)整機制以及開源優(yōu)勢使得其在互聯(lián)網(wǎng)互動直播及即時通信場景下顯得更為友好及適用。

2.2 高新視頻內(nèi)容分發(fā)與5G下行

相較上行傳輸，影響視頻下行傳輸?shù)囊蛩馗鼮閺碗s多樣。在不采用切片保障的常規(guī)傳輸模式下，視頻業(yè)務類型、傳輸協(xié)議、丟包掩蓋機制、終端交互等均會對網(wǎng)絡傳輸需求產(chǎn)生不同程度的影響。

公共媒體應用格式CMAF（CMAF： Common Media Application Format）是簡化基于HTTP流式傳輸?shù)牡蜁r延分塊封裝格式，將能有效解決“最后一公里”的問題。CMAF的應用將可以使得高新視頻在通過公網(wǎng)分發(fā)時，達到可媲美傳統(tǒng)廣電視頻分發(fā)的、低于3秒的端到端時延。與此同時，CMAF作為主流ABR格式（HLS、DASH等）的統(tǒng)一容器，通過替代標準化傳輸容器來幫助簡化視頻傳輸流程，并不對視頻流本身進行改動，可擴展性強，可觸到用戶面廣。在廣電5G建設可能面臨的單播、組播、廣播并存以及固移融合接入的情形下將顯得尤為適用。

一般說來，視頻點播業(yè)務一般使用傳輸控制協(xié)議TCP（TCP： Transmission Control Protocol，TCP）傳輸，丟包對TCP影響表現(xiàn)為降低通量、卡頓。強交互業(yè)務和視頻直播業(yè)務一般建議使用UDP協(xié)議（UDP： User Datagram Protocol，UDP）傳輸，丟包通常會造成花屏、黑屏等問題。在對沉浸感要求高的VR、自由視點等業(yè)務中，業(yè)務體驗的流暢程度與卡頓、花屏次數(shù)及時長占比等網(wǎng)絡因素強相關，因此需要網(wǎng)絡在分發(fā)此類視頻內(nèi)容時的帶寬、時延、丟包等指標均能滿足用戶體驗的要求。

針對高新視頻業(yè)務的未來發(fā)展階段，以對網(wǎng)絡指標最為敏感的強交互類XR業(yè)務為參考基準，可將內(nèi)容傳輸對5G網(wǎng)絡的理論需求簡單歸納如下表2所示。

3. 5G的高新視頻的典型應用

5G給廣電帶來了供給側(cè)的改革能力，從內(nèi)容生產(chǎn)開始，5G網(wǎng)絡就已經(jīng)開始發(fā)揮作用。以典型的體育場館直播為例，體育場館直播指的是面向到體育場館內(nèi)現(xiàn)場觀眾的賽事直播視頻分發(fā)場景，在這個場景中，5G極大降低了內(nèi)容拍攝回傳的成本，同時也極大改進了現(xiàn)場用戶的觀看體驗。

就拍攝端來說，5G相關技術實現(xiàn)了拍攝的無線化，極大降低了拍攝時間開銷和人力成本，并提供了充分的移動拍攝靈活性。就消費端來說，過去的4G網(wǎng)絡完全無法承載熱點賽事人流密集情況下的網(wǎng)絡接入問題，因此體育賽事等現(xiàn)場活動面向場外用戶進行直播，受限于網(wǎng)絡條件、視頻時延、商業(yè)模式等因素，場館內(nèi)的視頻分發(fā)方案在4G時代雖然常有嘗試，卻未能真正形成成熟商用，eMBMS方案即為未能普及的場館技術應用之一。

5G不僅是無線技術的一次升級換代，更帶來了網(wǎng)絡服務架構的變革?！熬W(wǎng)絡切片”是5G區(qū)別于4G的標志性技術之一，不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡“一條管道、盡力而為”形式，5G網(wǎng)絡切片通過邏輯專網(wǎng)服務垂直行業(yè)，通過切片即可適配5G內(nèi)容生產(chǎn)和消費的不同業(yè)務對網(wǎng)絡的需求。大型活動直播業(yè)務可通過差異化QoS優(yōu)先級方式進行業(yè)務保障?；谶吘売嬎愫颓衅芾淼?G全新架構可以直接服務于場館賽事本地的內(nèi)容制作和本地觀看，超高清視頻處理、渲染和制作的時延降低，同時切片技術將能夠極大滿足專業(yè)媒體對于超高清視頻傳送安全性的需要。

過去廣電在獨有的地面數(shù)字廣播能力在高清內(nèi)容的分發(fā)上獨具優(yōu)勢，而在5G時代，5G廣播技術將允許廣電以5G廣播的方式向全網(wǎng)用戶分發(fā)超高清內(nèi)容，在保障高新視頻收視體驗的同時將能極大的提升頻譜利用率，在高密度人群聚集的體育場館區(qū)域，其優(yōu)勢將會更加明顯。用戶將在任意位置享受到高新視頻帶來的沉浸式體驗。

4. 總結

從4G時代甚至3G時代開始，移動終端的流量便以被視頻牢牢占據(jù)，而5G時代高新視頻技術的發(fā)展，不僅僅是極大方便了高新內(nèi)容的消費，更重要的是，內(nèi)容的高消費力極大帶動了內(nèi)容的生產(chǎn)節(jié)奏。因此，廣播電視業(yè)務的融合從過去的三網(wǎng)融合，將會進一步演進下去，促成內(nèi)容生產(chǎn)，網(wǎng)絡傳播，終端消費的三段融合。作為專業(yè)的內(nèi)容生產(chǎn)者和5G的建設者，廣電將會吹響5G高新視頻的號角，成為高新視頻建設的引路人。

參考文獻：

[1]汪丁鼎，許光斌，丁巍，等.5G無線網(wǎng)絡技術與規(guī)劃設計[M].人民郵電出版社，2019.7.

[2]許光斌，趙大威.何旭初.5G幀結構分析[J].信息通信.2018.9.