5G高清視頻回傳解決方案研究

王 波，鐘志剛，劉化雪（.中國聯合網絡通信集團有限公司，北京 00033；.中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京 00048）

0 前言

在傳統視頻轉播項目中，需部署大量光纖傳輸設備，或依賴衛星、微波等傳輸手段，不僅增加了直播的準備工作，也限制了直播的范圍。5G 網絡具有大帶寬、低時延、高可靠的特性，5G網絡的大帶寬特性可以使上行速率穩定在100 Mbit/s 以上，理論峰值更是達到了20 Gbit/s，5G 天然滿足超高清視頻回傳網絡需求，而使用5G 網絡進行高清視頻回傳，可以更好地展現北京2022冬奧會的科技創新能力。

1 5G高清視頻回傳需求要點分析

5G 高清視頻回傳需求：在場館有線不可達區域，或配合微型攝影機、可移動攝像機，使用5G 網絡替代攝像機位轉播線纜，提供高清視頻回傳業務，以及實現8K（編碼后）視頻信號穩定回傳。

8K 技術是一種視頻技術系統名稱，如采用H.265 Main 10 Profile（支持10 bit像素精度）、Level 6.1進行壓縮，可壓縮為約85 Mbit/s 的碼流，壓縮后的碼流可實現5G傳輸。

單路視頻回傳業務對網絡QoS 參數的要求如表1所示。

表1 單路視頻回傳業務對網絡QoS參數的要求

2 解決方案

目前現網已有5G 視頻回傳方案，但該方案為5G建網初期，5G 用戶較少、5G 網絡基本空載的情況下，所實現的5G視頻回傳試點。

業務流如下：攝像頭拍攝畫面→直播背包→5G 基站→承載網→核心網→電視臺媒體云→解碼器→視頻播放端。5G網絡視頻回傳業務流如圖1所示。

冬奧賽時期間，預計5G 用戶滲透率將達到30%，冬奧場館內5G 用戶滲透率更高，現有3.5 GHz 設備容量壓力較大，在面對2C 業務突發情況下，需考慮采用技術手段實現2C、2B業務隔離，優先保障2B業務帶寬需求。5G用戶滲透率預測如表2所示。

圖1 5G網絡視頻回傳業務流

表2 5G用戶滲透率預測

為保障業務帶寬需求、降低網絡時延，高質量實現5G 高清視頻回傳解決方案，需3 個關鍵技術支撐：毫米波、E2E切片、MEC邊緣部署。

2.1 毫米波

毫米波標準成熟程度與3.5 GHz 的NR 系統相同，中國頻譜規劃與歐洲相同，采用24.75～27.5 GHz頻段。

5G 毫米波設備可以支持10G 以上的下行峰值速率和500M 以上的上行峰值速率，具有大帶寬、大容量的技術優勢。

采用毫米波設備建設5G 2B 專網，與2C 用戶3.5 GHz 頻段物理隔離，可有效保障2B 業務帶寬，滿足5G高清視頻回傳需求。

另外，可通過不同的幀結構設置，滿足上、下行不同業務速率要求，如采用DSUUU 幀結構，上行單用戶峰值速率可達2.24 Gbit/s，可同時滿足14 路8K 信號上傳需求。5G毫米波不同幀結構單用戶峰值速率如表3所示。

表3 5G毫米波不同幀結構單用戶峰值速率

目前，國內正在推動毫米波頻率分配及相關產業鏈發展，5G 毫米波組網試驗也正在開展，待毫米波技術成熟，可優先在冬奧場景部署，搶占技術和部署先機，服務科技冬奧，展示中國通信行業實力。

2.2 E2E網絡切片技術

2.2.1 5G無線網絡切片技術

5G 無線網切片技術如圖2 所示。按照切片資源不同，無線網切片技術可分為3個層面。

圖2 5G無線網絡切片技術

a）QoS優先級調度：共享頻譜，采用切片級QoS優先級調度機制，區分業務優先級分別進行資源調度管理，成本低、服務范圍廣、靈活性高。

b）RB 資源預留：共享頻譜，采用基于切片的RB資源預留，不同業務享有專有RB，性能保障好。

c）專用頻段：針對不同用戶、不同業務采用不同頻段建設專網，實現物理級頻譜硬切片。

目前無線網切片技術以QoS 優先級調度為主，RB資源預留切片功能預計將在2021年上半年商用，視頻回傳業務性能保障有待進一步提升。

在毫米波技術成熟后，采用毫米波頻段組建5G專網，實現物理級頻譜硬切片，以保障5G 高清視頻回傳業務性能。

2.2.2 承載網切片技術

基于FlexE 的承載網切片技術運用FlexE 的通道化功能，在大管道物理端口上通過FlexE 的時隙復用劃分出若干個子通道端口，把這些子通道端口分片劃分到網絡分片的不同分片中，通過基于硬件的FlexE時隙復用實現各個分片之間的業務隔離。目前，該技術已成熟應用于5G 網絡承載網切片技術中。基于FlexE的承載網切片技術如圖3所示。

圖3 基于FlexE的承載網切片技術

2.2.3 核心網切片技術

統一云化部署根據不同業務需求建設虛擬核心專網，實現不同業務核心網切片功能，目前，該技術已成熟應用于5G網絡中。

2.3 MEC邊緣部署

MEC 是集網絡連接、算力資源、云和應用能力為一體的智能信息節點，為客戶提供就近智能服務。

MEC 邊緣云下沉部署，實現視頻本地上傳、存儲、分發，可滿足視頻業務大帶寬、低時延等需求。

根據5G高清視頻回傳業務需求，可根據冬奧場館分布及業務需求情況，就近部署MEC 設備，降低網絡時延，提高5G 高清視頻回傳業務質量，為冬奧會觀眾帶來極致的觀賽體驗和享受。

MEC邊緣部署如圖4所示。

圖4 MEC邊緣部署

3 結束語

通過采用毫米波、網絡切片、MEC 邊緣部署等技術手段，可有效保障冬奧賽事期間5G高清視頻回傳帶寬，滿足業務上下行業務速率。由于篇幅限制，本文僅從技術滿足層面對實現5G 高清視頻回傳方案進行了研究，完善的解決方案需從站址選擇、仿真驗證、參數設置、網絡優化等各個環節充分論證，才能真正滿足5G高清視頻回傳需求。