5G與超高清視頻產業應用融通創新、協同發展

張風雷

【摘要】? ? 超高清視頻圖像細節更精細，信息承載能力更強，應用范圍更廣，其對傳輸網絡大流量、高速率、低時延高可靠的需求與5G網絡能力高度契合。5G與超高清融通創新，將為超高清視頻產業應用提速，推動5G網絡規模部署和商業應用。

【關鍵詞】? ? 超高清視頻? ? 5G? ? 創新

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，具有更精細的圖像細節、更強的信息承載能力和更廣泛的應用前景。

5G網絡有eMBB（增強移動寬帶），mMTC（大規模物聯網）和uRLLC（超可靠低延遲通信）三大應用場景，相比于4G網絡在各項設計指標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，造價昂貴等缺點，由于傳輸距離縮短，5G基站布置密度需要遠超過4G，另外5G基站的功耗可達到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支出大幅增加，網絡運營商需要付出高昂的建網和維護成本。結合5G技術能夠做什么、怎么做是推進5G普及應用的關鍵。運營商發力5G，需要綜合市場需求和網絡能力，結合現有應用和5G場景和上下游生態特點，打造新應用場景，創造產業新合作模式，實現新商業模式。

超高清視頻產業覆蓋超高清視頻的采集、制作、傳輸、展示、應用等各個環節，隨著大眾對超高清認知度的不斷提高、超高清頻道的相繼開通，超高清視頻技術助力消費升級、行業創新、社會治理，將有效推動終端產品、制播設備的更新升級，帶動上游芯片和面板的發展，促進網絡投資建設、5G網絡商業化應用和業務發展。

一、我國超高清視頻發展

2013年5月，中國電子商會、國家廣播電視產品質量監督檢驗中心聯合TCL發布了《4K超高清電視選購標準》，這是國內超高清電視行業首個統一標準，國內超高清電視產業進入標準化的發展階段。

2017年11月，國家廣播電視總局發布《關于規范和促進4K超高清電視發展的通知》，4K超高清電視的發展被納入到“十三五”規劃。伴隨著5G技術的快速發展、大規模網絡建設以及VR/AR產業的興起，超高清視頻產業迎來了快速發展期。

2018年9月，賽迪研究院發布《中國超高清視頻產業發展白皮書（2018）》，文件指出超高清視頻產業是我國視頻行業發展的趨勢，國內超高清視頻產業終端先行探索，寬帶網絡建設穩步推進、行業應用已初步興起。要大力推廣超高清視頻技術應用于廣播電視、文化教育娛樂、醫療衛生、安防、智能交通、工業制造等領域，以視頻為核心，推動工業產業的數字化轉型。

2019年3月初，工信部聯合國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺發布了《超高清視頻產業發展行動計劃（2019-2022年）》，根據我國超高清視頻產業發展基礎和實際，提出堅持“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線，要統一產業共識，推進超高清視頻產業鏈各環節協調發展。文件提出要積極推動超高清視頻產業及相關應用的發展，在文化教育、娛樂、視頻監控、醫療衛生、智能交通、工業制造等領域的大規模應用。

繼2020年4K直播后，2021年央視春晚在全球首次實現8K直播。除夕當天，8K版的春晚在北京、上海、深圳等10個城市的30多個8K大屏或8K電視機同步播出。發展超高清視頻產業，有利于培育出新的消費增長點，更好地滿足人民美好生活需要。

二、5G網絡適配超高清視頻技術

根據寬帶聯盟發布的有關數據，超高清視頻到8K視頻后直播或者點播需要百兆以上的傳輸帶寬，4G移動網絡和無線接入網絡傳輸速率有限、光纖寬帶移動性不足，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、頭戴式VR顯示器、AR眼鏡等不斷涌現，已經遠超傳統手機的應用范圍和需求。為保證大帶寬、低時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網絡進行數據傳輸。

5G網絡下單用戶體驗速率可輕松達到百兆以上。5G網絡的大帶寬特點為超高清視頻等大流量業務提供了技術保障，5G網絡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，保障服務質量;通過把網絡功能和應用邊緣部署，MEC實現了低時延，多接入實現了無處不在的一致性用戶體驗，云計算技術使大規模分布式網絡的低成本建設成為可能。在靠近用戶端，提供邊緣智能服務，對高帶寬業務進行本地分流，可以降低對核心網、骨干傳輸網的占用率，同時進一步提升業務速率，降低網絡響應時延，這些都將使得5G網絡成為超高清視頻業務的首選傳輸通道。

2019年6月，工信部正式發布4張5G商用牌照，隨著5G商用、超高清視頻產業的不斷發展，產業鏈各方將共同構建出一個開放型生態體系，有效解決行業需求痛點，推動超高清視頻產業應用加速。

三、5G網絡與超高清視頻行業應用融通創新、協同發展

3.1 5G與安防監控

超高清視頻技術可以彌補亮度不足和惡劣天氣等環境缺陷，真實還原視頻細節。智慧城市建設、寬帶中國建設、平安城市建設、大型活動賽事等活動對超高清視頻的需求不斷提升。5G技術讓視頻監控不再局限于固定寬帶網絡，結合5G網絡技術，可以滿足以更廣視野監控大型場景的需要，可廣泛應用于家庭監控、可視對講、天網監控、平安城市、制高點監控、廣場監控以及森林防火等智能安防場景。

5G技術使得攝像機采集的視頻可以在本地轉移，大大減少了寬帶資源占用率，減輕了移動核心網絡的擁塞問題，也可以加快后端智能數據處理能力，減少網絡傳輸和多級轉發等因素導致的時延。

超高清視頻所產生的超大數據量對傳輸速度提出了更高的要求，5G網絡對4K、8K視頻的良好承載力結合大數據分析及云計算、物聯網、人工智能等技術以及人臉識別、行為識別、目標分類等基于超高清視頻的應用，將推動安防監控系統的升級改造，提高監控范圍、識別效率和準確率，進而逐步實現從看得清楚到會理解的轉變，將為視頻監控帶來一個更為廣闊的市場前景。

3.2 5G與工業智造

超高清視頻技術可廣泛應用于工業制造中圖像識別、工業可視化、機器人巡檢、人機交互協作等場景，提升工業電子自動化和智能化發展水平。隨著智慧制造升級，設備間逐漸實現直接互聯。從信息采集到生產控制，帶來了海量低功耗、廣覆蓋、大連接的數據采集和控制需求。

工業智造升級對網絡有著不同的時延、不同的安全等級、不同的場景和不同客戶的質量需求。多樣化的需求對于網絡的帶寬要求、網絡資源消耗等要求不同，需要實現更快的業務定制、自助服務和可擴展性。

5G網絡切片技術可以支持多業務場景、多業務質量、多用戶、多行業的隔離保護。5G高頻多天線技術滿足了工廠園區內的精確定位和高寬帶通信需求，大大提高了遠程控制領域的操作精度。

5G與工業智造融合可提供廣闊的應用場景，將加速工業IT及OT網絡融合，推動產業各方積極探索5G應用的更多可能性，助力5G、AI、云計算等技術的發展。多元化的應用可以為網絡運營商帶來業務收入增長，促進其加快5G網絡規模部署和商業應用，構建可復制、可推廣的融合應用推進機制，贏得發展先機。同時技術協同將提高工業互聯網服務的高可靠性、低時延等性能指標，優化資源共享和用戶體驗，可有助于企業優化資源配置，提升生產效率和質量，降低企業運營成本。

3.3 5G與醫療健康

5G網絡為醫療行業提供了多種的信息化業務切入點，其中，高帶寬特性可支持多路超高清晰度視頻及VR/AR應用，低時延特性可對基于遠程觸覺傳遞的遠程手術應用提供良好支持，大連接特性能夠支持大量醫療設備聯網，實現信息互通。

基于5G網絡及相關新技術應用，可以實現移動用戶無縫接入，可以打破原先在固定場所會診的限制，醫生外出時也可以通過5G終端接入，通過高清視頻，有效判斷，及時遠程指導。各級醫療機構、區域醫療聯合體、衛健委可實現急救指揮、遠程協作與會診、術中指導等高效銜接，可以完成多設備數據的協同、云端存儲、大流量遠程調用傳輸與實時獲取。

基于5G技術的遠程實時與高可靠性，未來醫療行業還可能實現移動查房、實時監測、病人定位、緊急求助等豐富多樣的臨床應用，為基層和偏遠地區普惠醫療創造條件。

四、結束語

“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出加大5G網絡和千兆光網建設力度，5G用戶普及率提高到56%。

5G天然就是架構在云計算上的通信技術，云網深度融合，超高清視頻將產生海量數據，計算和存儲數據的需求也在飆升，為了更好滿足超高清視頻應用場景，需要加快5G網絡規模部署和商業應用。

隨著網絡建設力度不斷加大，應用場景不斷豐富。高清視頻產業應用是5G+4K/8K，5G+VR等在廣電、文體教育、娛樂等領域的重要場景，邊緣計算、網絡切片、人工智能、編解碼、網絡安全、網絡虛擬化等技術與媒體應用的融合，豐富了各類基于5G的媒體應用場景，擴大了5G網絡應用范圍。

目前5G與超高清協同創新應用已在含新媒體、工業互聯網、車聯網、醫療衛生行業、在線教育行業、旅游等行業落地。5G的大帶寬、低延時以及大連接特性與超高清視頻技術融合，將為超高清視頻行業創新應用提供有力的數據分發服務（DDS）、AI智能計算和沉浸式交互服務，促進超高清行業技術標準、內容制播、傳輸分發、終端屏幕持續高速發展，將推進網絡能力、業務能力、用戶體驗的全面升級。

參? 考? 文? 獻

[1]中國電信，《中國電信5G技術白皮書》，2018年

[2]賽迪研究院電子信息產業研究所、中國超高清視頻產業聯盟政策研究工作組，《中國超高清視頻產業發展白皮書（2018）》，2018年

[3]賽迪研究院電子信息產業研究所、中國超高清視頻產業聯盟政策研究工作組，《超高清視頻產業發展白皮書（2019版）》，2019年

[4]賽迪顧問電子信息產業研究中心賈姍姍，《2019-2020年中國超高清視頻產業發展研究年度報告》

[5]中國聯合網絡通信有限公司網絡技術研究院，華為技術有限公司，《中國聯通“5G+8K”技術白皮書》，2019年

[6] 中國工業互聯網研究院徐曉蘭《工業互聯網：5G商用的主戰場》，2019年

[7]中央廣播電視總臺、國聯通、中國移動、中國電信、數碼視訊、華為《中央廣播電視總臺5G媒體應用白皮書（2020版）》