基于5G通信时代的高新视频业务发展研究

2020-09-12 14:29:34 卫星电视与宽带多媒体 2020年13期

陈强

【摘要】视频业务是5G下最具代表性的eMBB业务形态,借助5G时代的网络发展,高新视频及相关多媒体技术的快速发展,带来了更多的创新型的业务应用,为个人以及行业用户带来全新的视觉体验以及商业价值,并且不断发展,将会成为5G下率先被大规模商用推广的业务。

【关键词】5G;高新视频

中图分类号:TN92                 文献标识码:A               文章编号:1673-0348(2020)013-028-03

Research on the Development of High-tech Video Service Based on 5G Communication Era

Qiang Chen

(Anhui Radio and Television Information Network Co., Ltd., Hefei, Anhui 230088)

Abstract: Video business is the most representative eMBB business form under 5G. With the network development in 5G era and the rapid development of high-tech video and related multimedia technologies, it has brought more innovative business applications, bringing new visual experience and commercial value to individuals and industry users, and it will continue to develop and become the first business to be commercialized on a large scale under 5G.

[Keywords] 5 G; High-tech video

1. 开启5G高新视频时代

视频类业务正围绕着图像分辨率、视场角、交互三条主线提升用户体验,力图达到沉浸式体验的极致。视频类媒体图形分辨率由高清发展到4K、8K,用户对视频高辨别率的观看要求逐步提高;视场角由单一平面视角向VR和自由视角发展;VR/AR、AI技术结合于游戏、影视娱乐、体育赛事直播、艺术等场景,更注重视频业务的交互性和用户参与,正在逐步构建高新视频生态。

在内容制作及播出上,5G赋能了高新视频的制播能力,在应用上重点围绕体育直播、演艺、文旅探索等领域,提升平台的品牌影响力,为用户提供移动化、场景化、沉浸式、超高清视觉体验。

5G将推动广播电视和高新内容紧密结合的视频产业发展,构建高新视频相关产业环节的组合能力,能够帮助高新视频的现有成果转化为新的科创、文创产品,从而在5G时代助力现有广播电视和互联网视频产品形态、产业形态和消费方式再次升级。广电将立足于自身的媒体优势和内容生产优势,利用有线、无线、卫星等规模用户群体,做出供给侧的改革。

2. 5G高新视频相关技术

2.1 高新视频内容回传与5G上行

在高新视频的内容制作生产环节,广电行业关注的热点包括以5G取代传统的专线或光纤回传,使得摄像机位将可以更灵活便捷的部署;又或者以5G取代微波游击机位,并打破传统微波回传的局限性等等。

在视频传输上,除了带宽、时延、抖动等核心指标外,流媒体传输协议的选择对于内容在网络上的传输而言非常重要。现阶段常见的协议各自具备独有的优缺点及场景适用性,协议的选择对网络传输质量的需求也产生直接影响。

4G时代,RTMP、FLV、HLS等协议在视频应用中较为常见;随着5G/IoT时代的来临,支持复杂网络应用的SRT、支持高清视频联网接入的GB28181、支持实时互动和在线沟通的WebRTC等协议的应用日益广泛。

针对现阶段各基于IP网络的典型应用场景的特征指标和适用的上行协议选择建议进行了简单梳理(如表1所示)。

广电行业的高新视频回传需要保障视频内容的可靠传输,对于传输延时和带宽均有要求。RTMP和SRT是该场景下最为常用的两种协议。

RTMP(Real Time Messaging Protocol)是成熟的流媒体协议,基于TCP的丢包重传机制和可调缓冲区的能力,以传输可靠性著称。在采用5G进行高新视频業务回传时,在能够保障网络连接速率稳定的情况下(一般是距离近、经过的网络节点少),建议采用RTMP。

SRT(Secure Reliable Transport)则是由Haivision开发的开源协议,使用UDP之上的智能分组重传机制,并使用AES256加密。无切片保障的网络连接速率波动大情况下、或是在公网进行远距离(节点多、网络速率波动大)传输的情况下建议选用SRT。

互联网化是现今高新视频业务的主要发展趋势之一。互联网直播被认为是广电直播的互联网化,而互联网即时通信则是传统视频会议的互联网化。WebRTC(Web Real-Time Communication)的低时延、动态码率和帧率调整机制以及开源优势使得其在互联网互动直播及即时通信场景下显得更为友好及适用。

2.2 高新视频内容分发与5G下行

相较上行传输,影响视频下行传输的因素更为复杂多样。在不采用切片保障的常规传输模式下,视频业务类型、传输协议、丢包掩盖机制、终端交互等均会对网络传输需求产生不同程度的影响。

公共媒体应用格式CMAF(CMAF: Common Media Application Format)是简化基于HTTP流式传输的低时延分块封装格式,将能有效解决“最后一公里”的问题。CMAF的应用将可以使得高新视频在通过公网分发时,达到可媲美传统广电视频分发的、低于3秒的端到端时延。与此同时,CMAF作为主流ABR格式(HLS、DASH等)的统一容器,通过替代标准化传输容器来帮助简化视频传输流程,并不对视频流本身进行改动,可扩展性强,可触到用户面广。在广电5G建设可能面临的单播、组播、广播并存以及固移融合接入的情形下将显得尤为适用。

一般说来,视频点播业务一般使用传输控制协议TCP(TCP: Transmission Control Protocol,TCP)传输,丢包对TCP影响表现为降低通量、卡顿。强交互业务和视频直播业务一般建议使用UDP协议(UDP: User Datagram Protocol,UDP)传输,丢包通常会造成花屏、黑屏等问题。在对沉浸感要求高的VR、自由视点等业务中,业务体验的流畅程度与卡顿、花屏次数及时长占比等网络因素强相关,因此需要网络在分发此类视频内容时的带宽、时延、丢包等指标均能满足用户体验的要求。

针对高新视频业务的未来发展阶段,以对网络指标最为敏感的强交互类XR业务为参考基准,可将内容传输对5G网络的理论需求简单归纳如下表2所示。

3. 5G的高新视频的典型应用

5G给广电带来了供给侧的改革能力,从内容生产开始,5G网络就已经开始发挥作用。以典型的体育场馆直播为例,体育场馆直播指的是面向到体育场馆内现场观众的赛事直播视频分发场景,在这个场景中,5G极大降低了内容拍摄回传的成本,同时也极大改进了现场用户的观看体验。

就拍摄端来说,5G相关技术实现了拍摄的无线化,极大降低了拍摄时间开销和人力成本,并提供了充分的移动拍摄灵活性。就消费端来说,过去的4G网络完全无法承载热点赛事人流密集情况下的网络接入问题,因此体育赛事等现场活动面向场外用户进行直播,受限于网络条件、视频时延、商业模式等因素,场馆内的视频分发方案在4G时代虽然常有尝试,却未能真正形成成熟商用,eMBMS方案即为未能普及的场馆技术应用之一。

5G不仅是无线技术的一次升级换代,更带来了网络服务架构的变革。“网络切片”是5G区别于4G的标志性技术之一,不同于传统网络“一条管道、尽力而为”形式,5G网络切片通过逻辑专网服务垂直行业,通过切片即可适配5G内容生产和消费的不同业务对网络的需求。大型活动直播业务可通过差异化QoS优先级方式进行业务保障。基于边缘计算和切片管理的5G全新架构可以直接服务于场馆赛事本地的内容制作和本地观看,超高清视频处理、渲染和制作的时延降低,同时切片技术将能够极大满足专业媒体对于超高清视频传送安全性的需要。

过去广电在独有的地面数字广播能力在高清内容的分发上独具优势,而在5G时代,5G广播技术将允许广电以5G广播的方式向全网用户分发超高清内容,在保障高新视频收视体验的同时将能极大的提升频谱利用率,在高密度人群聚集的体育场馆区域,其优势将会更加明显。用户将在任意位置享受到高新视频带来的沉浸式体验。

4. 总结

從4G时代甚至3G时代开始,移动终端的流量便以被视频牢牢占据,而5G时代高新视频技术的发展,不仅仅是极大方便了高新内容的消费,更重要的是,内容的高消费力极大带动了内容的生产节奏。因此,广播电视业务的融合从过去的三网融合,将会进一步演进下去,促成内容生产,网络传播,终端消费的三段融合。作为专业的内容生产者和5G的建设者,广电将会吹响5G高新视频的号角,成为高新视频建设的引路人。

参考文献:

[1]汪丁鼎,许光斌,丁巍,等.5G无线网络技术与规划设计[M].人民邮电出版社,2019.7.

[2]许光斌,赵大威.何旭初.5G帧结构分析[J].信息通信.2018.9.