5G與超高清視頻產(chǎn)業(yè)應(yīng)用融通創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展

張風(fēng)雷

【摘要】? ? 超高清視頻圖像細(xì)節(jié)更精細(xì)，信息承載能力更強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣，其對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)大流量、高速率、低時(shí)延高可靠的需求與5G網(wǎng)絡(luò)能力高度契合。5G與超高清融通創(chuàng)新，將為超高清視頻產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提速，推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署和商業(yè)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】? ? 超高清視頻? ? 5G? ? 創(chuàng)新

前言

超高清視頻是分辨率為4K（3840×2160像素）或8K（7680×4320像素）的新一代視頻，具有更精細(xì)的圖像細(xì)節(jié)、更強(qiáng)的信息承載能力和更廣泛的應(yīng)用前景。

5G網(wǎng)絡(luò)有eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶），mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）和uRLLC（超可靠低延遲通信）三大應(yīng)用場(chǎng)景，相比于4G網(wǎng)絡(luò)在各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)和性能上有大幅提升。5G通信傳輸帶寬大，傳輸效率高，也存在傳輸距離近，易被遮擋，造價(jià)昂貴等缺點(diǎn)，由于傳輸距離縮短，5G基站布置密度需要遠(yuǎn)超過4G，另外5G基站的功耗可達(dá)到4G基站的3倍左右，綜合5G基站功耗和布置密度帶來了電費(fèi)支出大幅增加，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要付出高昂的建網(wǎng)和維護(hù)成本。結(jié)合5G技術(shù)能夠做什么、怎么做是推進(jìn)5G普及應(yīng)用的關(guān)鍵。運(yùn)營(yíng)商發(fā)力5G，需要綜合市場(chǎng)需求和網(wǎng)絡(luò)能力，結(jié)合現(xiàn)有應(yīng)用和5G場(chǎng)景和上下游生態(tài)特點(diǎn)，打造新應(yīng)用場(chǎng)景，創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)新合作模式，實(shí)現(xiàn)新商業(yè)模式。

超高清視頻產(chǎn)業(yè)覆蓋超高清視頻的采集、制作、傳輸、展示、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)，隨著大眾對(duì)超高清認(rèn)知度的不斷提高、超高清頻道的相繼開通，超高清視頻技術(shù)助力消費(fèi)升級(jí)、行業(yè)創(chuàng)新、社會(huì)治理，將有效推動(dòng)終端產(chǎn)品、制播設(shè)備的更新升級(jí)，帶動(dòng)上游芯片和面板的發(fā)展，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)投資建設(shè)、5G網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化應(yīng)用和業(yè)務(wù)發(fā)展。

一、我國超高清視頻發(fā)展

2013年5月，中國電子商會(huì)、國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心聯(lián)合TCL發(fā)布了《4K超高清電視選購標(biāo)準(zhǔn)》，這是國內(nèi)超高清電視行業(yè)首個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)超高清電視產(chǎn)業(yè)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展階段。

2017年11月，國家廣播電視總局發(fā)布《關(guān)于規(guī)范和促進(jìn)4K超高清電視發(fā)展的通知》，4K超高清電視的發(fā)展被納入到“十三五”規(guī)劃。伴隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及VR/AR產(chǎn)業(yè)的興起，超高清視頻產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展期。

2018年9月，賽迪研究院發(fā)布《中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2018）》，文件指出超高清視頻產(chǎn)業(yè)是我國視頻行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，國內(nèi)超高清視頻產(chǎn)業(yè)終端先行探索，寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)、行業(yè)應(yīng)用已初步興起。要大力推廣超高清視頻技術(shù)應(yīng)用于廣播電視、文化教育娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生、安防、智能交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域，以視頻為核心，推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2019年3月初，工信部聯(lián)合國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)發(fā)布了《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2022年）》，根據(jù)我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)和實(shí)際，提出堅(jiān)持“4K先行、兼顧8K”的總體技術(shù)路線，要統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)共識(shí)，推進(jìn)超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展。文件提出要積極推動(dòng)超高清視頻產(chǎn)業(yè)及相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展，在文化教育、娛樂、視頻監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生、智能交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

繼2020年4K直播后，2021年央視春晚在全球首次實(shí)現(xiàn)8K直播。除夕當(dāng)天，8K版的春晚在北京、上海、深圳等10個(gè)城市的30多個(gè)8K大屏或8K電視機(jī)同步播出。發(fā)展超高清視頻產(chǎn)業(yè)，有利于培育出新的消費(fèi)增長(zhǎng)點(diǎn)，更好地滿足人民美好生活需要。

二、5G網(wǎng)絡(luò)適配超高清視頻技術(shù)

根據(jù)寬帶聯(lián)盟發(fā)布的有關(guān)數(shù)據(jù)，超高清視頻到8K視頻后直播或者點(diǎn)播需要百兆以上的傳輸帶寬，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無線接入網(wǎng)絡(luò)傳輸速率有限、光纖寬帶移動(dòng)性不足，無法證8K視頻流無卡頓的傳輸和播放。

各種類型的超高清視頻終端，如高清攝像機(jī)、頭戴式VR顯示器、AR眼鏡等不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)手機(jī)的應(yīng)用范圍和需求。為保證大帶寬、低時(shí)延和高可靠的視頻傳輸，超高清視頻終端需要集成5G通信模塊以方便泛在接入5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

5G網(wǎng)絡(luò)下單用戶體驗(yàn)速率可輕松達(dá)到百兆以上。5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬特點(diǎn)為超高清視頻等大流量業(yè)務(wù)提供了技術(shù)保障，5G網(wǎng)絡(luò)的切片功能可以為以8K、AR/VR為代表的高清視頻提供VPN通道，保障服務(wù)質(zhì)量;通過把網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用邊緣部署，MEC實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延，多接入實(shí)現(xiàn)了無處不在的一致性用戶體驗(yàn)，云計(jì)算技術(shù)使大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)的低成本建設(shè)成為可能。在靠近用戶端，提供邊緣智能服務(wù)，對(duì)高帶寬業(yè)務(wù)進(jìn)行本地分流，可以降低對(duì)核心網(wǎng)、骨干傳輸網(wǎng)的占用率，同時(shí)進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)速率，降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)延，這些都將使得5G網(wǎng)絡(luò)成為超高清視頻業(yè)務(wù)的首選傳輸通道。

2019年6月，工信部正式發(fā)布4張5G商用牌照，隨著5G商用、超高清視頻產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈各方將共同構(gòu)建出一個(gè)開放型生態(tài)體系，有效解決行業(yè)需求痛點(diǎn)，推動(dòng)超高清視頻產(chǎn)業(yè)應(yīng)用加速。

三、5G網(wǎng)絡(luò)與超高清視頻行業(yè)應(yīng)用融通創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展

3.1 5G與安防監(jiān)控

超高清視頻技術(shù)可以彌補(bǔ)亮度不足和惡劣天氣等環(huán)境缺陷，真實(shí)還原視頻細(xì)節(jié)。智慧城市建設(shè)、寬帶中國建設(shè)、平安城市建設(shè)、大型活動(dòng)賽事等活動(dòng)對(duì)超高清視頻的需求不斷提升。5G技術(shù)讓視頻監(jiān)控不再局限于固定寬帶網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以滿足以更廣視野監(jiān)控大型場(chǎng)景的需要，可廣泛應(yīng)用于家庭監(jiān)控、可視對(duì)講、天網(wǎng)監(jiān)控、平安城市、制高點(diǎn)監(jiān)控、廣場(chǎng)監(jiān)控以及森林防火等智能安防場(chǎng)景。

5G技術(shù)使得攝像機(jī)采集的視頻可以在本地轉(zhuǎn)移，大大減少了寬帶資源占用率，減輕了移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)的擁塞問題，也可以加快后端智能數(shù)據(jù)處理能力，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸和多級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)等因素導(dǎo)致的時(shí)延。

超高清視頻所產(chǎn)生的超大數(shù)據(jù)量對(duì)傳輸速度提出了更高的要求，5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)4K、8K視頻的良好承載力結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)以及人臉識(shí)別、行為識(shí)別、目標(biāo)分類等基于超高清視頻的應(yīng)用，將推動(dòng)安防監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造，提高監(jiān)控范圍、識(shí)別效率和準(zhǔn)確率，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)從看得清楚到會(huì)理解的轉(zhuǎn)變，將為視頻監(jiān)控帶來一個(gè)更為廣闊的市場(chǎng)前景。

3.2 5G與工業(yè)智造

超高清視頻技術(shù)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造中圖像識(shí)別、工業(yè)可視化、機(jī)器人巡檢、人機(jī)交互協(xié)作等場(chǎng)景，提升工業(yè)電子自動(dòng)化和智能化發(fā)展水平。隨著智慧制造升級(jí)，設(shè)備間逐漸實(shí)現(xiàn)直接互聯(lián)。從信息采集到生產(chǎn)控制，帶來了海量低功耗、廣覆蓋、大連接的數(shù)據(jù)采集和控制需求。

工業(yè)智造升級(jí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)有著不同的時(shí)延、不同的安全等級(jí)、不同的場(chǎng)景和不同客戶的質(zhì)量需求。多樣化的需求對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求、網(wǎng)絡(luò)資源消耗等要求不同，需要實(shí)現(xiàn)更快的業(yè)務(wù)定制、自助服務(wù)和可擴(kuò)展性。

5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以支持多業(yè)務(wù)場(chǎng)景、多業(yè)務(wù)質(zhì)量、多用戶、多行業(yè)的隔離保護(hù)。5G高頻多天線技術(shù)滿足了工廠園區(qū)內(nèi)的精確定位和高寬帶通信需求，大大提高了遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域的操作精度。

5G與工業(yè)智造融合可提供廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，將加速工業(yè)IT及OT網(wǎng)絡(luò)融合，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)各方積極探索5G應(yīng)用的更多可能性，助力5G、AI、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展。多元化的應(yīng)用可以為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商帶來業(yè)務(wù)收入增長(zhǎng)，促進(jìn)其加快5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署和商業(yè)應(yīng)用，構(gòu)建可復(fù)制、可推廣的融合應(yīng)用推進(jìn)機(jī)制，贏得發(fā)展先機(jī)。同時(shí)技術(shù)協(xié)同將提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的高可靠性、低時(shí)延等性能指標(biāo)，優(yōu)化資源共享和用戶體驗(yàn)，可有助于企業(yè)優(yōu)化資源配置，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

3.3 5G與醫(yī)療健康

5G網(wǎng)絡(luò)為醫(yī)療行業(yè)提供了多種的信息化業(yè)務(wù)切入點(diǎn)，其中，高帶寬特性可支持多路超高清晰度視頻及VR/AR應(yīng)用，低時(shí)延特性可對(duì)基于遠(yuǎn)程觸覺傳遞的遠(yuǎn)程手術(shù)應(yīng)用提供良好支持，大連接特性能夠支持大量醫(yī)療設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息互通。

基于5G網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶無縫接入，可以打破原先在固定場(chǎng)所會(huì)診的限制，醫(yī)生外出時(shí)也可以通過5G終端接入，通過高清視頻，有效判斷，及時(shí)遠(yuǎn)程指導(dǎo)。各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、區(qū)域醫(yī)療聯(lián)合體、衛(wèi)健委可實(shí)現(xiàn)急救指揮、遠(yuǎn)程協(xié)作與會(huì)診、術(shù)中指導(dǎo)等高效銜接，可以完成多設(shè)備數(shù)據(jù)的協(xié)同、云端存儲(chǔ)、大流量遠(yuǎn)程調(diào)用傳輸與實(shí)時(shí)獲取。

基于5G技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)與高可靠性，未來醫(yī)療行業(yè)還可能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)查房、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、病人定位、緊急求助等豐富多樣的臨床應(yīng)用，為基層和偏遠(yuǎn)地區(qū)普惠醫(yī)療創(chuàng)造條件。

四、結(jié)束語

“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出加大5G網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)建設(shè)力度，5G用戶普及率提高到56%。

5G天然就是架構(gòu)在云計(jì)算上的通信技術(shù)，云網(wǎng)深度融合，超高清視頻將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的需求也在飆升，為了更好滿足超高清視頻應(yīng)用場(chǎng)景，需要加快5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署和商業(yè)應(yīng)用。

隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)力度不斷加大，應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富。高清視頻產(chǎn)業(yè)應(yīng)用是5G+4K/8K，5G+VR等在廣電、文體教育、娛樂等領(lǐng)域的重要場(chǎng)景，邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片、人工智能、編解碼、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù)與媒體應(yīng)用的融合，豐富了各類基于5G的媒體應(yīng)用場(chǎng)景，擴(kuò)大了5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍。

目前5G與超高清協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用已在含新媒體、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)、在線教育行業(yè)、旅游等行業(yè)落地。5G的大帶寬、低延時(shí)以及大連接特性與超高清視頻技術(shù)融合，將為超高清視頻行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用提供有力的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS）、AI智能計(jì)算和沉浸式交互服務(wù)，促進(jìn)超高清行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容制播、傳輸分發(fā)、終端屏幕持續(xù)高速發(fā)展，將推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)能力、業(yè)務(wù)能力、用戶體驗(yàn)的全面升級(jí)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]中國電信，《中國電信5G技術(shù)白皮書》，2018年

[2]賽迪研究院電子信息產(chǎn)業(yè)研究所、中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟政策研究工作組，《中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2018）》，2018年

[3]賽迪研究院電子信息產(chǎn)業(yè)研究所、中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟政策研究工作組，《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2019版）》，2019年

[4]賽迪顧問電子信息產(chǎn)業(yè)研究中心賈姍姍，《2019-2020年中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究年度報(bào)告》

[5]中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，華為技術(shù)有限公司，《中國聯(lián)通“5G+8K”技術(shù)白皮書》，2019年

[6] 中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院徐曉蘭《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：5G商用的主戰(zhàn)場(chǎng)》，2019年

[7]中央廣播電視總臺(tái)、國聯(lián)通、中國移動(dòng)、中國電信、數(shù)碼視訊、華為《中央廣播電視總臺(tái)5G媒體應(yīng)用白皮書（2020版）》