5G通信技術傳輸超高清視頻探討

范幸坡

（作者單位：河南省無線傳輸發射中心）

在我國科學技術不斷發展的基礎上，信息的傳播形式越來越多樣化，視頻也成為信息傳播的主要形式之一。在用戶對視頻要求不斷提升的情況下，誕生了4K、8K等超高清視頻類型，這類視頻有著較高的分辨率，能夠給予用戶良好的觀看體驗。但是，這類超高清視頻在體現顯示效果優勢的同時也存在著信息量大、數據大的劣勢，應用3G、4G通信網絡需要花費大量的時間進行視頻信息數據的上傳與處理，降低了信息傳播的時效性。在5G時代到來以后，5G通信技術憑借信息承載能力更強、速率更高的優勢，能夠更快地傳輸超高清視頻內容，有效推動了超高清視頻產業的發展。

1 5G通信技術背景下超高清視頻產業的發展現狀

1.1 超高清視頻的傳輸速度得到有效的提升

由于超高清視頻的數據量較大，在傳輸的過程中受到網絡速率的影響會出現傳輸效率較低的狀況，這非常不利于高清視頻的高效傳播。在新時代，超高清產業規模越來越大，應用超高清視頻的企業越來越多，需要進行超高清視頻傳輸的工作內容越來越多，應用5G通信技術能夠有效提升超高清視頻的傳輸效率。5G網絡速度比4G快幾十倍甚至上百倍，從理論數據上可以了解到，在5G通信技術的支持下，信息的傳播效率能夠達到每8秒1G，這樣的傳播效率能夠充分滿足超高清視頻的傳輸需求，讓大容量、大數據量的超高清視頻在短時間內進行快速傳輸[1]。

1.2 超高清視頻的傳輸質量得到充分的保障

超高清視頻有更高的分辨率和清晰度，對傳輸碼率的要求更高，只有充足的網絡流量和儲存空間才能夠充分保障超高清視頻的完整傳輸。雖然在4G網絡的支持下，超高清視頻也能夠緩慢傳輸，但是，4G網絡的不穩定性和傳輸局限，會在超高清視頻傳輸的過程中出現過度壓縮或是部分畫面清晰度降低的狀況，影響超高清技術的應用效果。在5G通信技術的支持下，這一狀況的發生概率大大降低，5G通信技術的網絡流量支持的傳輸效率更高，能夠同時進行多樣化數據的傳輸，在傳輸效率得到保障的情況下，不容易出現傳輸中斷或是信息壓縮的現象，讓超高清視頻的傳輸質量得到充分的保障。

1.3 高清視頻應用企業與通信企業深度合作

在超高清視頻誕生以后，5G通信技術的應用，推動了超高清視頻在諸多行業中的應用，為超高清產業的發展奠定了良好的基礎，通信企業與高清視頻應用企業的深度合作也實現了二者的互相推動，打造了雙贏的發展局面。首先，對于高清視頻應用企業來說，在傳輸高清視頻的過程中，5G技術是必須應用的現代化技術之一，因為只有應用5G技術才能實現超高清視頻的快速傳輸，保障超高清視頻傳輸的時效和質量，推動高清視頻應用行業的發展。比如：在公安、消防行業中，5G通信技術的應用能夠讓高分辨率的8K視頻加載在無人機上參與輔助偵查工作；在醫療行業中遇到較難攻克的醫療問題時，會開啟遠程醫療工作，運用5G通信技術傳輸超高清視頻，能夠讓遠程醫療的限制性降低，緩解醫療資源分配不均的問題。其次，對于通信企業來說，5G通信基站的建設、應用都需要有充足的資金支持，用戶的應用能夠為通信企業創造更高的經濟收益，傳輸超高清視頻的過程中需要應用到5G通信技術，產生的數據流量費用為通信企業帶來了更多的用戶與更大的經濟效益。二者的合作，能達到共贏的局面[2]。

2 利用5G通信技術制作與傳輸超高清視頻的優勢

5G通信技術應用為超高清視頻的制作與傳輸提供了較大的便捷性，其不僅能夠支撐超高清視頻的快速傳輸，還能夠在制作超高清視頻的過程中得到更好的展示效果，推動了超高清視頻產業的良好發展。5G通信技術的優勢可以從網絡能力、平臺能力以及差異化承載能力上得以展現，下文便是從這三方面入手，對5G通信技術制作與傳輸超高清視頻的優勢進行具體分析。

2.1 網絡能力方面

相較于4G通信技術來說，5G通信技術最為明顯的升級就是網絡能力得到了較大程度的提升，其具有大連接、低時延、高帶寬的特性，有較快的視頻傳輸速度，更大的數據承載量也讓超高清視頻的傳輸有更高的保障。根據4G通信技術的應用情況可以了解到，4G通信技術及4GWi-Fi網絡都會受到網絡能力的限制，數據的傳輸速度較低。但是在應用5G通信技術以后，這一現象得到了有效的改善，5G通信技術能夠將超高清視頻內容轉化為數字化數據，通過5G移動通信或是5GWi-Fi將數據傳輸到客戶終端設備（Customer Premise Equipment, CPE），轉接至5G基站。除此之外，還能夠通過5G模組將數據集成于編碼設備之中，然后通過編碼設備將數據傳輸到5G基站。5G的核心網絡和承載網絡得到了改進，其應用葉脊網絡架構（Spineleaf）的新型承載方式，加強了5G網絡的承載能力，在面臨超高清視頻的超大數據量時也能夠做到快速傳輸。5G通信技術能夠根據傳輸內容的特性進行傳輸模式的自主切換，無論是獨立組網還是非獨立組網模式，都能夠應用于超高清視頻的高速傳輸[3]。

2.2 平臺能力方面

在新時代，大眾的生活水平得到了顯著的提升，在基礎信息需求得到充分保障的前提下，越來越多的人對信息接收體驗感有了更高的要求，超高清視頻的誕生讓視頻的呈現效果得到了顯著的提升。但是，在超高清視頻制作與分發的過程中，依舊需要應用內容分發網絡（Content Delivery Network, CDN）來進行內容的獲取，解決Internet網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問的響應速度，優化超高清視頻的畫面內容，讓超高清視頻在傳輸過程中不掉幀、不卡頓、不黑屏，給予大眾良好的視覺體驗。無論是對于互聯網電視業務，還是對于傳統媒體業務來說，CDN、視鏡像技術等都是超高清視頻獲取、分發過程中必須應用的技術內容。超高清視頻需要有80 Mbps以上的帶寬，5G通信技術的應用能夠讓CDN流媒體服務器的應用效果得到保障，充分體現其處理能力強、時延低的特性。在進行CDN選擇和網絡部署的時候，超高清視頻的制作方與傳輸方需要對CDN廠商進行嚴格的篩選，合理進行CDN節點的部署，減少超高清視頻的中轉傳輸環節，使內容傳輸更快、更穩定[4]。

另外，在超高清視頻制作需要應用到計算技術，其中邊緣計算技術就是不可忽視的關鍵技術之一。移動邊緣計算（Mobile Edge Computing, MEC）能夠將計算控制能力下沉至邊緣側，滿足超高清視頻用戶的就近服務需求，在區域云和核心云一體化的組網模式下，高清視頻的素材質量得到了更高的保障。CDN技術與MEC部署的結合應用能夠減少超高清視頻制作、傳輸過程中對網絡及寬帶的占用，大大降低超高清視頻傳輸和加載過程中的時延。

2.3 差異化承載方面

5G通信網絡在傳輸超高清視頻的過程中能夠做到差異化承載主要依靠網絡切片技術，這一技術的應用能夠在一個物理平臺上對核心網、無線網與承載網實行虛擬化、互相隔離管理，提高網絡數據分配承載的合理性。網絡功能虛擬化（Network Functions Virtualization, NFV）、軟件定義網絡（SoftwareDefinedNetwork, SDN）、靈活以太網（Flexible Ethernet,FlexE）、虛擬化技術等都是網絡切片技術中的關鍵推動要素，其能夠在超高清視頻傳輸的過程中低延時地進行切片，將切片協同回傳。

3 利用5G通信技術傳輸超高清視頻帶來的影響

3.1 推動科學技術的創新

對于現代化社會來說，5G通信技術和超高清視頻拍攝、傳輸技術都是基礎的現代化科學技術，5G通信技術自身具備低能耗、低時延、廣覆蓋、高可靠、高傳輸的特性，對這項技術進行深入應用能夠有效推動超高清視頻行業的進一步發展。在現代化社會中，超高清視頻的生產與傳輸會應用到虛擬現實（Virtual Reality, VR）技術、增強現實（Augmented Reality,AR）技術、H5制作技術、5G通信技術、物聯網技術、人工智能技術等多樣化的技術，這些技術的融合推動當今社會如今智能化時代，也讓媒體信息的傳播變得更加便捷、快速，讓所有需要進行視覺展示的內容都有更高的清晰度。

首先，利用5G通信技術傳輸超高清視頻能夠給予媒體更大的創新空間。例如，媒體在制作節目的過程中可以積極應用VR、AR技術來創設虛擬化的節目錄制場景，增強虛擬化物品的現實感，使節目的形式和視覺效果都得到升級，給予大眾更好的觀看體驗。在應用虛擬現實技術進行節目制作的過程中，5G通信技術的低時延特性，能夠幫助VR、AR產品降低“運動到成像時延”，將其控制在20 ms之內。除此之外，在應用5G通信技術傳輸VR、AR畫面的時候，呈現出來的畫質與分辨率更好，視頻效果更佳。

其次，有了基礎視頻技術和通信技術的支持，視頻制作企業也能夠應用人工智能技術來進行視頻的制作和傳輸，通過特定的算法來進行視頻的智能處理，減少視頻制作過程中的人力資源耗費，避免出現視頻制作參與人數過多、傳輸中轉次數過多造成的畫面質量下降現象，為良好的畫面呈現效果提供更高的保障。

3.2 加速媒體的融合

媒體是人民群眾獲取信息、資訊的主要渠道，無論是新媒體還是傳統媒體，在制作內容的過程中都避免不了視頻的應用，通過應用超高清視頻能夠有效提高內容呈現效果。在5G技術和超高清視頻的融合應用下，媒體之間的距離越來越近，形成了媒體大融合的景象，這為傳統媒體的創新發展指明了道路，促進了融媒體技術的誕生和應用。媒體在進行內容生產的時候需要考慮到4K高清視頻與5G通信技術的融合，深入應用移動互聯網設備、電子終端、應用程序（Application, App）來增加呈現渠道，提升視頻內容的影響力。

對于傳統媒體來說，傳統的內容生產和信息傳播模式存在著局限性，受眾分流也會造成受眾數量銳減，不利于媒體自身的可持續化發展。在拓展移動終端類型和App應用的過程中，在5G通信技術的支持下超高清視頻得到快速的傳輸，支持各個媒體之間的超高清視頻內容互通，加強了各個媒體之間信息交流，加速了媒體的融合發展[5]。傳統媒體能夠用5G通信技術來獲取新媒體平臺中超高清視頻信息，為傳統媒體的內容制作提供更多的素材，豐富了傳統媒體的新聞內容呈現方式，拓展了傳統媒體與新媒體之間的信息交流渠道，打破了傳統媒體與新媒體之間的壁壘。

3.3 提高視頻用戶的觀看體驗

應用5G技術進行超高清視頻的傳輸能夠有效提高視頻用戶的觀看體驗，其中體驗感最為明顯的就是各大媒體的受眾，媒體傳遞的視頻內容受眾范圍最廣，其他的超高清視頻行業則不同，其他行業對視頻的觀看用戶有一定的要求，只有用戶有某種特定的身份或是在某種條件下，才能觀看超高清視頻。

首先，從傳媒行業的角度上來說，無論是傳統媒體還是新媒體，其在進行素材拍攝的時候都會應用分辨率更高、拍攝效果更好的設備，以此來提高素材的質量，讓視頻的制作效果得到保障。現代社會中有不少的節目會采用直播的形式，其對網絡時延性的要求較高，5G技術的低時延特性能夠大大增強直播的呈現效果。

其次，需要進行超高清視頻傳輸的行業遠遠不止傳媒行業，在軍事領域、安防工作、醫療健康行業等都會應用到超高清視頻，其能夠讓拍攝內容的展示效果得到保障。并且，這些行業對視頻的實時性都有一定的要求，5G通信技術的信息承載量較大，能對接多個傳播端口，在一定程度上降低了視頻拍攝與瀏覽存在的時差，保障視頻信息呈現的及時性，讓觀看視頻的工作人員對拍攝情況有更加清晰的認知，提高工作人員的視頻觀看體驗。

4 結語

5G技術和超高清視頻在諸多行業中都得到了深入應用，不僅僅是傳媒行業，還包括安防監控行業、工業生產行業、醫療健康行業等，5G通信技術的應用讓超高清視頻的傳輸效率得到了顯著的提升。視頻的傳播對信息的傳遞有著重要作用，在超清視頻產業發展的過程中，國家給予了方向指導和政策支持。在利用5G通信技術傳輸超高清視頻的過程中，技術人員需要對其中應用的關鍵技術進行深入研究，確保技術作用的充分發揮，保障超高清視頻的高質量傳輸。