5G 新媒體應(yīng)用與展望

摘要：新媒體是在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下成長(zhǎng)起來(lái)的傳播平臺(tái)，5G則是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的基礎(chǔ)技術(shù)，當(dāng)二者結(jié)合起來(lái)就形成了5G新媒體，新媒體可以利用5G關(guān)鍵技術(shù)來(lái)展現(xiàn)新穎的應(yīng)用。文章從移動(dòng)通信基礎(chǔ)、5G新媒體應(yīng)用、切片技術(shù)、MEC部署及應(yīng)用和智慧冬奧新媒體應(yīng)用等五方面對(duì)5G新媒體應(yīng)用與展望進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：5G新媒體;切片技術(shù);MEC邊緣云;智慧冬奧

中圖法分類號(hào)：TN948文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application and prospect of 5G new media

LIU Yi

（China Media Group，Beijing 100859，China）

Abstract：New media is a communication platform growing up in the Internet environment. 5G is the basic technology in the era of Mobile Internet. When the two are combined to form 5G new media， new media can use 5G key technologies to show novel applications. This paper introduces the application and prospect of 5G new media from five aspects： mobile communication foundation，5G new media application， network slicing， MEC deployment and application， smart winter olympics new media application.

Key words： 5G new media，slicing technology，MEC edge cloud，smart winter olympics

1? 移動(dòng)通信

提到移動(dòng)通信，人們第一時(shí)間都會(huì)想到手機(jī)。實(shí)際上，移動(dòng)通信是一個(gè)非常寬泛的概念。除了手機(jī)以外，它還包含很多內(nèi)容，如衛(wèi)星通信、Wi?Fi 和 WLAN 等都屬于移動(dòng)通信的范疇，甚至無(wú)繩電話、公安系統(tǒng)和出租車調(diào)度使用的集群通信等都統(tǒng)稱為移動(dòng)通信。與固網(wǎng)通信相比，移動(dòng)通信主要具有三個(gè)特點(diǎn)，即傳播的開放性、接收環(huán)境的復(fù)雜性和通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性。

根據(jù)移動(dòng)通信的特點(diǎn)，我們能夠看到其面臨的挑戰(zhàn)較多。第一，移動(dòng)通信是完全在開放的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的。電磁波在空間中傳播，期間會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射、散射等現(xiàn)象，這對(duì)信號(hào)的傳播造成了負(fù)面影響。第二，移動(dòng)通信工作于復(fù)雜的干擾環(huán)境，在城市中的通話會(huì)受到各種環(huán)境噪聲影響，如交通噪聲、工業(yè)噪聲、同頻干擾。第三，移動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，移動(dòng)通信是一套多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，要做到用戶之間互不干擾，協(xié)調(diào)一致地工作。同時(shí)，移動(dòng)通信要與市話網(wǎng)、互聯(lián)數(shù)據(jù)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等互聯(lián)互通，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。第四，目前可利用的頻譜資源有限，而通信業(yè)務(wù)量卻與日俱增，所以如何緩解用戶量和通信業(yè)務(wù)量矛盾是一個(gè)難點(diǎn)。第五，移動(dòng)通信設(shè)備主要是指手機(jī)，必須在移動(dòng)環(huán)境中使用，因此對(duì)設(shè)備的可靠性和工作條件要求也非常高。

從移動(dòng)通信的發(fā)展歷程來(lái)看，1G 為模擬手機(jī)電話系統(tǒng)，其在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的時(shí)間比較短，只是在20世紀(jì)80年代中后期才開始應(yīng)用，很快就被2G 所取代。從2G、3G、4G 到5G，差不多每隔10年就要更新?lián)Q代一次，到2030年時(shí)6G 或?qū)⒊霈F(xiàn)。每一代移動(dòng)通信的發(fā)展都有不同的特點(diǎn)。從2G 開始就有 GSM 和 CDMA，制式不同，手機(jī)也不同，普通用戶不能輕易地更換運(yùn)營(yíng)商。到3G 時(shí)，三大運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)）推出的制式都不一樣，中國(guó)移動(dòng)是 TD? SCDMA，中國(guó)聯(lián)通是 WCDMA ，中國(guó)電信則是 CDMA2000。2010年，4G 制式開始統(tǒng)一，基本采用 FDD LTE 和 TD?LTE 。到5G 之后，全球基本上開始統(tǒng)一使用 TDD 制式。

再來(lái)看用戶速率。在2G 時(shí)代，語(yǔ)音通話和低速數(shù)據(jù)連接較為普及，只能達(dá)到幾 kbps 至幾十 kbps 級(jí)別。在3G 時(shí)代，除了2G 的語(yǔ)音通話和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，由于帶寬的提升，能達(dá)到幾 Mbps 級(jí)別，同時(shí)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)慢慢興起。在4G 和5G 時(shí)代，移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)得到爆發(fā)式增長(zhǎng)。在用戶峰值速率方面，4G 的峰值是1Gbps，5G 可以達(dá)到20Gbps;在用戶體驗(yàn)速率方面，4G 是10Mbps，而5G 則是100Mbps 起步，甚至能達(dá)到1Gbps;在時(shí)延方面，4G 的空口時(shí)延時(shí)是10ms，5G 則是1ms;在連接數(shù)方面，4G 每平方公里支持10萬(wàn)，5G 則可以達(dá)到每平方公里100萬(wàn)。

與4G 相比，5G 在速率、空口時(shí)延、連接密度數(shù)等方面都有所提升，這是技術(shù)上的進(jìn)步，甚至是革命性的變化。首先，5G 采用了大規(guī)模天線陣列 Massive MIMO，它從外觀上看和4G 天線并沒有太大的變化，只是體積略大，但打開設(shè)備觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)現(xiàn)有本質(zhì)區(qū)別。其中，Massive MIMO 陣子的密度和排列的方式與4G 天線有非常大的區(qū)別。陣子上極化的天線從 4G 的單極化向5G 的雙極化轉(zhuǎn)變，只是天線上的變化就可以支撐大帶寬、大容量的覆蓋和連接。其次，5G 的核心網(wǎng)基于 C/U 分離的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是第一個(gè)采用“NFV+SDN”技術(shù)的電信核心網(wǎng)，與3G 和4G 相比，已經(jīng)有了本質(zhì)區(qū)別，核心網(wǎng)的控制和用戶面分離為5G 后續(xù)的關(guān)鍵性應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，如邊緣云及切片都跟5G 核心網(wǎng)的關(guān)鍵性變化有著密不可分的關(guān)系 [1]?；?G 的這些特性，國(guó)際電信聯(lián)盟 ITU 確定了 5G 三大類應(yīng)用場(chǎng)景，且根據(jù) eMBB 增強(qiáng)移動(dòng)帶寬、超低時(shí)延 uRLLC 、超大規(guī)模連接 mMTC 三大特性定義了很多場(chǎng)景的應(yīng)用。

結(jié)合國(guó)內(nèi)5G 發(fā)展的現(xiàn)狀及特點(diǎn)，我們把 eMBB 細(xì)分成了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景?？偟膩?lái)說(shuō)，5G 仍處于發(fā)展的起步階段，以大帶寬為主要應(yīng)用，包含重大賽事、體育活動(dòng)的視頻回傳、直播，遠(yuǎn)程視頻教學(xué)、培訓(xùn)，智慧旅游中的古跡可以通過(guò) AR 和 VR 來(lái)觀看以及視頻監(jiān)控高帶寬視頻回傳等都屬于5G 初期階段的應(yīng)用。隨著5G 技術(shù)不斷成熟及完善，將來(lái)肯定會(huì)以低延時(shí)的應(yīng)用為主，包含網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛的汽車、智能制造、智慧電力、無(wú)線遠(yuǎn)程醫(yī)療。進(jìn)入成熟階段，就可以定義到廣覆蓋，實(shí)現(xiàn)5G 的物物互聯(lián)，可以向智慧城市、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等方面發(fā)展。

2? 5G 新媒體應(yīng)用

中央廣播電視總臺(tái)在5G 新媒體應(yīng)用方面走在國(guó)內(nèi)各大媒體的前列。2018年年底，中央廣播電視總臺(tái)就同中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、華為公司共同簽署了《合作建設(shè)5G 新媒體平臺(tái)框架協(xié)議》，在中央廣播電視總臺(tái)光華路辦公區(qū)49層共同打造了5G 新媒體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且從2019年開始基于此平臺(tái)在重大活動(dòng)報(bào)道、體育賽事中應(yīng)用5G 元素進(jìn)行5G 超高清視頻電視直播的嘗試，在2019年國(guó)慶70周年慶典等重大時(shí)政報(bào)道中也用到了5G 元素進(jìn)行直播回傳，取得了非常好的效果。

在其他媒體應(yīng)用中，人民日?qǐng)?bào)使用5G 進(jìn)行宣傳嘗試與體驗(yàn)，解放軍新聞傳播中心于2020年利用5G 全息技術(shù)進(jìn)行相關(guān)報(bào)道……從這些應(yīng)用可以看到，5G 在新媒體方面的應(yīng)用主要是利用5G 超高帶寬的特點(diǎn)做“5G +4K/8K”超高清視頻傳輸，這是將信號(hào)通過(guò)前端5G 攝像機(jī)、5G 背包中的模組上傳至5G 網(wǎng)絡(luò)，把視頻實(shí)時(shí)推流到接收端，通過(guò)專線、5G 下行到終端解碼顯示，可以進(jìn)行臨時(shí)活動(dòng)、會(huì)議的超高清視頻的宣傳推廣。

從2019年至今，帶寬上是能夠滿足4K/8K 超高清視頻傳輸要求的，但是起步階段的5G 仍存在一些問題，核心問題是5G 在超高清視頻直播的過(guò)程中的可靠性和穩(wěn)定性方面有所欠缺，需要不斷改進(jìn)和完善。分析其中的原因有兩方面：（1）實(shí)時(shí)視頻傳送協(xié)議大多基于 UDP 協(xié)議，雖然 SRT 協(xié)議在應(yīng)用層有丟包重傳的機(jī)制，但總體來(lái)說(shuō)容錯(cuò)率較低，因此對(duì)傳輸通道要求比較高;（2）5G 無(wú)線傳輸通路比較復(fù)雜，存在電磁波干擾和負(fù)面效應(yīng)，涉及的網(wǎng)絡(luò)種類和網(wǎng)元類型、數(shù)量非常龐雜，在缺乏端到端 QoS 保障的前提下，很難確保5G 超高清視頻傳送的穩(wěn)定性和可靠性。

3? 切片技術(shù)

為了進(jìn)一步提升5G 視頻直播的可靠性，必須應(yīng)用 5G 的關(guān)鍵技術(shù)—切片[2]。切片就是在共享基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)滿足不同業(yè)務(wù)訴求的定制化網(wǎng)絡(luò)，并提供租戶一定的 SLA（服務(wù)級(jí)別協(xié)議）保障。我們可以將 5G 通路理解為城市主干道，切片就是將道路劃分成若干個(gè)車道來(lái)保障優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)能率先通過(guò)，類似于現(xiàn)實(shí)生活中的公交車道，為了保證公交車輛優(yōu)先通過(guò)專門施畫一條車道，切片同道。

可以實(shí)現(xiàn)的5G 切片方案有兩種：（1）在無(wú)線網(wǎng)通過(guò) 5QI 參數(shù)的配置，配合承載網(wǎng) VPN QoS 優(yōu)先級(jí)保障，加上核心網(wǎng)的共享 UPF，這種方式可以迅速實(shí)現(xiàn)，并且這是在實(shí)踐中通過(guò)論證的行之有效的方式，稱為5G 軟切片方案;（2）在無(wú)線網(wǎng)通過(guò) RB 資源預(yù)留，承載網(wǎng) VLAN 子接口 FLexE 硬切片，加上核心網(wǎng)多 UPF 實(shí)例，未來(lái)需要繼續(xù)開展測(cè)試，稱之為5G 硬切片方案。它們區(qū)別可以理解為邏輯隔離和物理隔離，就像一般的公交車道和獨(dú)立構(gòu)建有隔離帶的公交專用道。2020年 8月，在中央廣播電視總臺(tái)光華路辦公區(qū)5G 新媒體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接入4K 和8K 超高清視頻進(jìn)行測(cè)試，從測(cè)試的結(jié)果來(lái)分析，5G 軟切片方案結(jié)果符合預(yù)期，也是目前可以快速部署的方案。

2021年的中國(guó)（北京）國(guó)際服務(wù)貿(mào)易交易會(huì)期間，中央廣播電視總臺(tái)率先使用“5G 專網(wǎng)+5QI 軟切片”技術(shù)，成功保障3 路“5G+8K”視頻傳輸，每路8K 信號(hào)高達(dá)160Mbps 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回傳，實(shí)際效果非常喜人，為2022年冬奧會(huì)5G 直播保障打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5QI 是手機(jī)參數(shù)中的一個(gè)數(shù)值，其關(guān)系到移動(dòng) QoS 保障，也是一種分組結(jié)構(gòu)。在每一個(gè)組中，當(dāng)5QI 數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越低，5QI 數(shù)值越小業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)越高。在移動(dòng)營(yíng)業(yè)廳辦理一張手機(jī)卡，都會(huì)帶一個(gè)5QI 的數(shù)值，如果不做任何配置，默認(rèn)5QI=9，是基礎(chǔ)業(yè)務(wù) Non GBR，優(yōu)先級(jí)為普通。對(duì)于面向媒體應(yīng)用打造的5QI 軟切片方式，設(shè)置5QI≤4，稱為 GBR（保證比特率）業(yè)務(wù)，優(yōu)先級(jí)為較高級(jí)，承載網(wǎng)與核心網(wǎng)也需要進(jìn)行相應(yīng)配置，以進(jìn)行特殊業(yè)務(wù)保障。例如，重大時(shí)政活動(dòng)視頻會(huì)議、媒體超高清直播、金融重保無(wú)線專網(wǎng)備份、遠(yuǎn)程醫(yī)療超聲等，5QI 數(shù)值可以設(shè)置為4（GBR 業(yè)務(wù)），以保障速率不允許搶占;相關(guān)部門的視頻監(jiān)控、網(wǎng)紅直播、銀行無(wú)線業(yè)務(wù)回傳、遠(yuǎn)程醫(yī)療閱片等，5QI 數(shù)值可以設(shè)置為6 ，屬于高級(jí)增值數(shù)據(jù)列，優(yōu)先級(jí)為中等。5G 硬切片方案將來(lái)可能會(huì)偏向于工業(yè)控制和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，如遠(yuǎn)程電力控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、醫(yī)療巡檢等。

4? MEC 部署及應(yīng)用

5G 核心網(wǎng)的關(guān)鍵性變化是控制與用戶分離，只有采用 NFV 和 SDN 架構(gòu)，才會(huì)出現(xiàn)邊緣云[3]。邊緣云由 MEC（Multi?Access ，Edge ，Computing）組成，Multi? Access 包含多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，如5G，LTE 和 Wi?Fi 等;Edge 網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，盡可能靠近最終用戶，用于降低傳輸時(shí)延;Computing 聚集在邊緣，強(qiáng)調(diào)提供邊緣計(jì)算能力。在以前的通信網(wǎng)絡(luò)中，局端和客戶端設(shè)備無(wú)關(guān)，二者絕不會(huì)混用。5G 核心網(wǎng)功能革命性的變化才使邊緣云成為現(xiàn)實(shí)。

邊緣云擁有四大特點(diǎn)：（1）云資源下沉，可以下沉到用戶現(xiàn)場(chǎng)，可以就近部署應(yīng)用;（2）強(qiáng)大的平臺(tái)管控能力;（3）大帶寬、低時(shí)延;（4）支持多場(chǎng)景應(yīng)用。運(yùn)營(yíng)商一般以 MEC 為錨點(diǎn)，促進(jìn)“云管邊端業(yè)”五位一體協(xié)同發(fā)展，建立全國(guó)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中心，各地大量建立邊緣節(jié)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)從2016年開始就對(duì) MEC 進(jìn)行探索、孵化、研發(fā)、測(cè)試，到2019年年初正式建設(shè) MEC 創(chuàng)新業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中心，目前運(yùn)營(yíng)商提供的 MEC 產(chǎn)品主要包括兩種模式，即專供模式和共享模式。前者把一部分核心網(wǎng)的網(wǎng)元以及算力存儲(chǔ)到最靠近用戶的場(chǎng)地，后者主要針對(duì)時(shí)延敏感需要下沉的業(yè)務(wù)，在運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)上挑選業(yè)務(wù)匯聚或接入節(jié)點(diǎn)來(lái)部署共享的邊緣云計(jì)算資源，以服務(wù)區(qū)域類的用戶。

2021年年初，中央廣播電視總臺(tái)對(duì)共享模式的邊緣云進(jìn)行了超高清云制作系統(tǒng)的測(cè)試，初步驗(yàn)證了媒體后期非編制作系統(tǒng)可以以虛擬化的模式統(tǒng)一部署在邊緣云節(jié)點(diǎn)上，向?qū)I(yè)生產(chǎn)區(qū)域、移動(dòng)辦公區(qū)域提供一體化后臺(tái)服務(wù)支撐的可行性。在共享模式的邊緣云成功的基礎(chǔ)上，現(xiàn)階段中央廣播電視總臺(tái)在進(jìn)行“5G 專網(wǎng)+MEC 專供”模式的邊緣云試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，今后會(huì)測(cè)試外場(chǎng)超高清視頻的收錄、廣播級(jí)的分發(fā)、5G 云切換以及非編系統(tǒng)、在線云編輯等媒體核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的 MEC 應(yīng)用。

5? 智慧冬奧新媒體應(yīng)用

智慧冬奧新媒體應(yīng)用主要體現(xiàn)在觀眾/賽事體驗(yàn)提升方面。結(jié)合媒體行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用能力與5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，5G 新媒體可以為智慧冬奧提供全程超高清、全場(chǎng)景、全終端的視覺體驗(yàn)，基于5G 大帶寬、低時(shí)延特性的4K、8K 超高清直播，全景呈現(xiàn)的“5G+VR”、身臨其境的360°環(huán)視視頻轉(zhuǎn)播及觀眾觀賽體驗(yàn)，都在2022年冬奧會(huì)期間完美呈現(xiàn)。其中，360°自由視角是通過(guò)在場(chǎng)館部署多個(gè)4K 攝像機(jī)，同時(shí)結(jié)合視頻拼接技術(shù)，可以給觀眾提供360°自由視角觀賽、子彈時(shí)間等新穎的觀賽體驗(yàn)。這也是一種超低時(shí)延的應(yīng)用，是通過(guò)在場(chǎng)館周邊就近部署 MEC 邊緣云來(lái)實(shí)現(xiàn)的，滿足了視頻實(shí)時(shí)回傳和處理要求，以保障觀眾的觀看體驗(yàn)。

基于云平臺(tái)的視頻處理和編輯能力，可以將內(nèi)容分發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)和場(chǎng)外的互聯(lián)網(wǎng)觀眾，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)觀賽視角局限的不足，在冬奧期間取得了很好的效果。另外，考慮到多個(gè)場(chǎng)館會(huì)同時(shí)比賽、同時(shí)直播，需要非常大的帶寬資源，在冬奧期間也啟用了5G 毫米波的測(cè)試及實(shí)踐。5G 毫米波是一種高頻通信方式，與中/低頻通信有很大的區(qū)別，從1G 到5G 基本上使用的都是中/低頻段，從未涉及高頻段。從目前的技術(shù)上來(lái)看，中/低頻段還是比較適合做移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，服務(wù)于廣大的公眾業(yè)務(wù)，性價(jià)比較高。越往高頻，噪聲、干擾就會(huì)非常大，相對(duì)來(lái)說(shuō)組網(wǎng)成本也會(huì)非常高。同時(shí)，事物都有兩面性，越高頻獲得的速率和容量就會(huì)越高。結(jié)合成本和應(yīng)用，2022年冬奧會(huì)選擇了國(guó)家越野滑雪中心進(jìn)行了5G 毫米波的測(cè)試，將無(wú)人機(jī)、頭戴攝像機(jī)、專業(yè)攝影相機(jī)通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)與基站通信相連，多角度實(shí)時(shí)回傳越野滑雪和北歐兩項(xiàng)比賽運(yùn)動(dòng)員在國(guó)家越野滑雪中心賽場(chǎng)上的畫面，得到的實(shí)際結(jié)果還是非常理想的。相信在接下來(lái)的實(shí)踐中，5G 毫米波技術(shù)會(huì)得到更好的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

劉燚（1983—） ，女，工程碩士，研究方向：新聞演播室、新媒體直播。