5G+MEC在高清視頻行業應用的思考

摘 要：高清直播全面運用 5G 傳輸技術已經成為電視新聞傳媒發展的必然趨勢。移動邊緣計算MEC是把移動網絡和互聯網兩者技術有效融合在一起，在移動網絡側增加了計算、存儲、數據處理等功能，MEC系統可部署于無線接入網與移動核心網之間。在4k高清視頻、視頻直播及VR等對網絡時延要求很高的業務場景中，MEC服務器和各業務系統可進行實時交互，能顯著提升用戶的業務體驗，挖掘基于視頻內容的增值價值。5G的傳輸優勢與MEC的計算優勢結合，必將給高清視頻行業帶來巨大機遇。

關鍵詞：5G;MEC;高清視頻

5G通信具有三個突出的技術特征：一是高帶寬，5G的目標速率將達到20G下行速率，速度是4G速率的20倍。二是低時延。現階段4G的延遲是10-50毫秒，而5G延遲將降低到1毫秒以內。三是大鏈接能力，能夠滿足每平方公里100萬連接數密度指標要求。5G的技術能力優勢改變整個電視采集、編輯、制作、傳輸等各環節的既有模式，重塑電視制播模式。4K、8K超高清電視已成為電視發展的方向，實現超高清電視的發展和服務離不開5G網絡。高清直播全面運用 5G 傳輸技術已經成為電視新聞傳媒發展的必然趨勢。MEC（Multi-Access Edge COmpuTIng，多接入邊緣計算），是5G時代的重要技術，提供“通訊連接+計算”能力，把云計算從中心延伸到邊緣，增強了云計算的能力，拓展了云計算的應用范圍。MEC將計算資源和業務匯聚在網絡邊緣節點，為用戶提供超低延遲的業務感知和可控的網絡傳輸成本，以支撐以人為中心的新型業務和以物為中心的萬物互聯應用5G終端高帶寬，導致骨干網擁塞：5G終端支持高帶寬，能傳輸4K/8K這樣的大流量業務，數據從基站一級級匯聚到數據中心的過程中，骨干傳輸網絡越來越擁擠，最終影響端到端的傳輸質量。MEC方案定位在邊緣，可以有效降低終端成本，降低傳輸帶寬占用，降低業務時延，提高業務數據安全。

1 MEC技術

移動邊緣計算MEC是把移動網絡和互聯網兩者技術有效融合在一起，在移動網絡側增加了計算、存儲、數據處理等功能;構建了開放式平臺以植入應用，并通過無線API開放移動網絡與業務服務器之間的信息交互，移動網絡與業務進行了深度融合;MEC的部署策略尤其是距離用戶的相對地理位置可以有效實現低延遲、高帶寬等，MEC也可以實時獲取移動網絡信息和更精準的位置信息來提供更加精準的位置服務。

MEC系統可部署于無線接入網與移動核心網之間。MEC系統的核心設備是基于IT通用硬件平臺構建的MEC服務器。MEC系統通過部署于無線基站內部或無線接入網邊緣的邊緣云，可提供本地化的云服務，并可連接其它網絡如企業網內部的私有云實現混合云服務。MEC系統提供基于云平臺的虛擬化環境，支持第三方應用在邊緣云內的虛擬機（VM）上運行。相關的無線網絡能力可通MEC服務器上的平臺中間件向第三方應用開放。MEC系統架構圖和技術原理圖如圖1、圖2所示。

2 應用場景設想

4k高清視頻、視頻直播及VR等對網絡時延要求很高的業務場景。在這種業務應用中，MEC服務器和各業務系統可進行實時交互，能獲取視頻業務中的熱點內容并在本地緩存，MEC服務器對網絡中的實時數據進行深度的解析，并和本地緩存內容進行詳細地對比，如果申請訪問內容已在本地緩存中，則直接將緩存內容及時推送給申請用戶，網絡中的熱點內容可以根據用戶訪問情況進行動態實時更新。這樣以來，一方面可以有效降低內容訪問時延，緩解網絡壓力;另一方面可以依托對內容的定向緩存，能顯著提升用戶的業務體驗，挖掘基于視頻內容的增值價值。

對于如視頻教學系統、各種論壇、郵件、FTP等在本地頻繁訪問的業務系統，用戶如果訪問的是非內部網絡內容，MEC服務器通過詳細地解析，可識別為非本地業務，則直接將業務轉發至核心網，進行業務的訪問。

用戶如果訪問的是本地業務，MEC服務器通過深度的包解析，可識別為本地業務，則將業務轉發至本地網絡，進入相應的內容和應用服務器訪問。這樣避免了通過外部互聯網訪問本地內容的路由迂回，能有效降低用戶訪問業務的時延，提升用戶的業務體驗，能有效緩解傳輸網和核心網的壓力。

會議、展會直播場景：在覆蓋會場的 LTE網絡邊緣側，部署 MEC平臺，使得平臺中的直播服務可以提供高清晰、低時延的會場直播，以及 VR 沉浸式的直播體驗。傳統模式的互聯網直播，在 72Op 的視頻分辨率下，時延大約在 5s以上，而基于MEC平臺的直播方案，通過降低了帶寬的迂回消耗，在視頻分辨率1080p 下，將時延降低到 1s以內，此外，還可以提供更豐富的直播體驗（如 VR 沉浸式播放體驗，手機 APP 、H5 掃碼、小程序觀看在線會議直播，電視大屏遠程同步播放）。

體育直播場景中部署MEC平臺，可以為場內觀眾提供多角度的低延時球場直播。利用 MEC 進行視頻加速，視頻提供商利用 MEC 的計算、存儲和網絡功能，通過對用戶視頻請求數據分組進行分析，為特定的高清付費用戶提供充足帶寬，以保證其觀看體驗。圖3是基于MEC的在線視頻系統示意圖。

3 結束語

業務下沉到邊緣將縮短端到端業務的時延，減少大帶寬視頻業務對骨干網絡資源的占用，滿足業務與數據的本地化處理和安全要求，提升骨干網5G傳輸效率。5G的傳輸優勢與MEC 的計算優勢結合，必將給高清視頻行業帶來巨大機遇。5G技術的到來，對廣播電視媒體的傳播機制、傳播效應、人機傳播思維提出了新的挑戰，也對功能的拓展和視聽技術的發展提出了新的要求，并對受眾用戶的認知與決策產生影響。

參考文獻：

[1]第一屆全球5G大會.

[2]MEC（多接入邊緣計算）技術簡介.

[3]5G MEC方案賦能行業應用.

[5]直擊2020世界5G大會：超高清視頻成5G導入期奪目亮點.

作者簡介：

呂建（1973—），男，山東臨朐人，中國黨員，大學學歷，高級工程師，現任山東省廣播電視局泰山轉播臺調頻科副科長。4D0A12F0-B024-4D33-BECF-69D19EDF0C7A