现阶段5G商用探索的最大亮点--超高清视频应用

2019-07-04 16:27:25

超高清视频作为未来信息呈现和传播的主要载体,将占到个人消费和行业应用网络流量的70%-80%以上,为消费升级、行业创新、社会治理提供新场景、新要素、新工具。超高清视频的大流量、高速率、低时延需求与5G网络传输特性高度吻合,二者融合应用实践更已先行展开。超高清视频应用正成为现阶段运营商及相关方5G商用探索的最大亮点,有望成为5G前期部署的主要应用场景和业务拉动的重要驱动力。


基于5G传输的超高清视频应用加速落地

过去一年来,超高清视频与5G融合应用加速推进,在广播电视、新媒体、远程医疗、智能工业控制等领域形成众多标杆型案例。

广播电视与新媒体方面,超高清视频与5G技术融合,增加了视频采集端设备的可移动性,优化现场空间布局,同时丰富了分发手段,促进了媒体内容形态创新和生产效率提升。2018年12月中国电信、中国移动、中国联通等与中央广播电视总台签署框架协议,共同建设“5G媒体应用实验室”,推进5G在4K超高清节目传输中的技术测试和应用验证;2019年春晚直播中,深圳、长春分会场的4K超高清电视信号通过5G试验网络进行了实时回传;2019世界移动通信大会(WMC)上,中国联通、华为、京东方等企业协同合作实现了8K拍摄、5G传输、8K呈现的远程直播;今年3月的全国两会期间,中央广播电视总台采用5G+4K直播方式对大会进行了全程报道,开启了两会信息化服务新模式。

远程医疗方面,通过5G网络传输超高清晰度、低延时的医学影像资料,加速远程会诊、远程B超、医学观察、远程手术指导等医疗应用模式创新。2018年7月中国联通、阿里云、京东方等在云栖大会上展示了5G+8K远程会诊解决方案,通过专业级8K摄像机拍摄现场患者眼部,将实时编码的8K视频通过5G网络、跨省专线传输至上海直播中心,同时推送至浙江大学附属邵逸夫医院,由眼科专家基于8K超高清视频为患者进行远程会诊。2019年3月16日,中国移动、华为联合中国人民解放军总医院,成功完成全国首例基于5G的远程帕金森病“脑起搏器”植入手术。位于海南的神经外科专家通过观看5G网络实时传送来的301医院视频画面,为手术执行提供全程指导。

智能工业控制方面,超高清视频技术与工业物联网结合,通过5G网络可支持大流量、高速率、低时延传输视频图像,也可支持大连接、低时延的传感器和控制信号业务,可以实现精细原材料识别、精密定位测量等环节,将超高清视频应用于工业可视化、机器人巡检、人机协作交互等场景,与机器视觉、人工智能结合,提高工业自动化、智能化水平。中国联通在山东青岛开展全球首例基于5G的自动化港口试点,验证了低延时工业控制信号与高清视频数据在5G网络的混合承载,成功实现了复杂环境下集装箱远程抓取与自动化运输。



超高清视频成为5G商用初期的主要承载内容


5G网络可针对性解决超高清视频大数据量传输痛点。超高清视频大信息量、大数据流量传输对现有传输网络构成较大挑战。以H.265标准为例,4K视频传输速率一般要求在25Mpbs-40Mbps,具备较好视觉体验的4KHDR则需要达到45Mbps-60Mbps,8K视频传输码率需要更高至100Mbps以上。我国目前尽管100M及其以上光纤宽带普及率超过47%,但用户实际体验带宽远低于这一数字。据电视台和运营商调研数据,我国80%的百兆光纤用户仅能实现约4M的体验带宽,远远无法支撑4K视频的基本传输。5G无线通信技术标准支持100Mbps-1000Mbps的传输速率,可有效解决超高清视频传输速率的痛点。

超高清视频5G应用有望短期内形成商业成效。随着2020年5G商用临近,5G网络的应用场景主要集中于面向超高清视频的增强移动宽带业务(eMBB),面向物联网的大连接广覆盖业务(mMTC),面向车联网、工业互联网的低时延、高可靠连接业务(URLLC)。相对车联网、工业互联网、物联网等应用场景,超高清视频在技术产品研发、产业链建设方面成熟度最高,与广播电视、文教娱乐、安防监控、医疗健康、智能交通、工业制造等领域结合的应用解决方案步伐较快,且应用推广不需要在制度机制方面形成突破。对以应用驱动为主的5G网络投资建设来说,以超高清视频业务作为突破口,更易在较短的2-3年内形成规模化、爆发式增长,取得可观的投资商业回报。



5G网络的超高清视频应用已开启在广播电视的应用落地


应用场景还应进一步固化。5G网络对于4K乃至8K超清视频有着良好的承载能力。目前基于5G网络的超高清视频应用已开启在广播电视、远程直播的应用落地,5G+央视4K电视节目直播是一次成功的开始,后续仍需固化多种应用场景,使超高清视频内容制作的投入和产出成正比。

产业协同生态体系尚未形成。一是超高清产业链各环节发展不均衡。终端呈现处于领先地位,网络传输能力初步具备,但超高清内容供给不足,前端设备仍未实现产业化支撑,产业链标准体系仍未建立,同时各方投入意愿有差异,产业推进步调不一致,缺乏协同合作,放大了产业链短板效应。二是通讯和视频产业链融合仍需进一步加强。5G+超高清应用需拉通网络传输、芯片、显示面板、拍摄设备、内容、存储、编解码等环节,但可商用的8K编码器、解码器较少。5G+超高清视频的发展,对于传统电视形成较大冲击,也对广电领域的内容监管形成新的挑战。

产业化支撑能力不足。行业应用标准体系未建立。超高清视频产业的国内外标准尚未形成完整体系,现有标准主要集中在信源编解码、显示终端等领域,信道、接口、安全、应用等相关标准仍处于探讨阶段。与5G相结合的超高清视频传输,从内容制作、编解码技术、网络传输、终端应用、用户感知质量评估体系等端到端技术仍需要进一步深入研究,开展相关技术成果的落地验证。HDR、全景声等视频音频编解码领域也难以绕开国外企业。

关键核心设备产业化支撑能力不足。电视台、内容制作公司使用的超高清摄像机、相机、摄像头中的CMOS感光器件等几乎全部采购自索尼,制作、编码、播出设备等也基本被国外企业垄断。目前,我国超高清视频芯片、面板配套自给率较低,支持8K解码能力的芯片尚处于研发阶段。

针对以上问题,未来要开展超高清视频5G传输关键技术协同攻关及实验验证。组织产业界各方,在超高清视频采、编、播、传各个环节应用中开展5G技术的协同攻关,加强4K、8K、VR等超高清视频5G传输的试验验证,促进超高清视频与5G融合业务不断成熟。

加快5G新媒体平台建设。支持电视台、运营商、电子信息企业共同建设5G新媒体平台,提升4K超高清内容生产效率,构建多屏、多视角等超高清直播全新场景,加快超高清电视频道建设。

加快基于5G传输的超高清视频应用推广。将超高清视频应用作为现阶段5G商用的主要突破口,加大支持力度,引导运营商及相关方开展超高清视频5G传输在影视制作、远程医疗、无人巡检、视频通话、勘探测绘等方面的应用,尽快形成一批典型案例并应用推广。(作者系中国电子信息产业发展研究院电子所副所长)







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