5G+超高清： 行業(yè)應(yīng)用的破局實(shí)踐

溫曉君

超高清視頻應(yīng)用正成為現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)方5G商用探索的最大亮點(diǎn)，有望成為5G前期部署的主要應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)拉動(dòng)的重要驅(qū)動(dòng)力。

超高清視頻作為未來(lái)信息呈現(xiàn)和傳播的主要載體，將占到個(gè)人消費(fèi)和行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)流量的70%?80%，為消費(fèi)升級(jí)、行業(yè)創(chuàng)新、社會(huì)治理提供新場(chǎng)景、新要素、新工具。超高清視頻的大流量、高速率、低時(shí)延需求與5G網(wǎng)絡(luò)傳輸特性高度吻合，二者融合應(yīng)用實(shí)踐更已先行展開(kāi)。超高清視頻應(yīng)用正成為現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)方5G商用探索的最大亮點(diǎn)，有望成為5G前期部署的主要應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)拉動(dòng)的重要驅(qū)動(dòng)力。

一、基于5G傳輸?shù)某咔逡曨l應(yīng)用加速落地

過(guò)去一年來(lái)，超高清視頻與5G融合應(yīng)用加速推進(jìn)，在廣播電視、新媒體、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能工業(yè)控制等領(lǐng)域形成眾多標(biāo)桿型案例。

（一）廣播電視與新媒體方面

超高清視頻與5G技術(shù)融合，增加了視頻采集端設(shè)備的可移動(dòng)性，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)空間布局，同時(shí)豐富了分發(fā)手段，促進(jìn)了媒體內(nèi)容形態(tài)創(chuàng)新和生產(chǎn)效率提升。2018年12月中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等與中央廣播電視總臺(tái)簽署框架協(xié)議，共同建設(shè)“5G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”，推進(jìn)5G在4K超高清節(jié)目傳輸中的技術(shù)測(cè)試和應(yīng)用驗(yàn)證;2019年春晚直播中，深圳、長(zhǎng)春分會(huì)場(chǎng)的4K超高清電視信號(hào)通過(guò)5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實(shí)時(shí)回傳;2019世界移動(dòng)通信大會(huì)（WMC）上，中國(guó)聯(lián)通、華為、京東方等企業(yè)協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)了8K拍攝、5G傳輸、8K呈現(xiàn)的遠(yuǎn)程直播;今年3月的全國(guó)兩會(huì)期間，中央廣播電視總臺(tái)采用5G+4K直播方式對(duì)大會(huì)進(jìn)行了全程報(bào)道，開(kāi)啟了兩會(huì)信息化服務(wù)新模式。

（二）遠(yuǎn)程醫(yī)療方面

通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸超高清晰度、低延時(shí)的醫(yī)學(xué)影像資料，加速遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程B超、醫(yī)學(xué)觀察、遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)等醫(yī)療應(yīng)用模式創(chuàng)新。2018年7月中國(guó)聯(lián)通、阿里云、京東方等在云棲大會(huì)上展示了5G+8K遠(yuǎn)程會(huì)診解決方案，通過(guò)專業(yè)級(jí)8K攝像機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)患者眼部，將實(shí)時(shí)編碼的8K視頻通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)、跨省專線傳輸至上海直播中心，同時(shí)推送至浙江大學(xué)附屬邵逸夫醫(yī)院，由眼科專家基于8K超高清視頻為患者進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診。2019年3月16日，中國(guó)移動(dòng)、華為聯(lián)合中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院，成功完成全國(guó)首例基于5G的遠(yuǎn)程帕金森病“腦起搏器”植入手術(shù)。位于海南的神經(jīng)外科專家通過(guò)觀看5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送來(lái)的301醫(yī)院視頻畫面，為手術(shù)執(zhí)行提供全程指導(dǎo)。

（三）智能工業(yè)控制方面

超高清視頻技術(shù)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)可支持大流量、高速率、低時(shí)延傳輸視頻圖像，也可支持大連接、低時(shí)延的傳感器和控制信號(hào)業(yè)務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)原材料識(shí)別、精密定位測(cè)量等環(huán)節(jié)，將超高清視頻應(yīng)用于工業(yè)可視化、機(jī)器人巡檢、人機(jī)協(xié)作交互等場(chǎng)景，與機(jī)器視覺(jué)、人工智能結(jié)合，提高工業(yè)自動(dòng)化、智能化水平。中國(guó)聯(lián)通在山東青島開(kāi)展全球首例基于5G的自動(dòng)化港口試點(diǎn)，驗(yàn)證了低延時(shí)工業(yè)控制信號(hào)與高清視頻數(shù)據(jù)在5G網(wǎng)絡(luò)的混合承載，成功實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下集裝箱遠(yuǎn)程抓取與自動(dòng)化運(yùn)輸。

二、超高清視頻成為5G商用初期的主要承載內(nèi)容和應(yīng)用場(chǎng)景

5G網(wǎng)絡(luò)可有針對(duì)性地解決超高清視頻大數(shù)據(jù)量傳輸痛點(diǎn)。超高清視頻大信息量、大數(shù)據(jù)流量傳輸對(duì)現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成較大挑戰(zhàn)。以H.265標(biāo)準(zhǔn)為例，4K視頻傳輸速率一般要求在25Mpbs?40Mbps，具備較好視覺(jué)體驗(yàn)的4K HDR則需要達(dá)到45Mbps?60Mbps，8K視頻傳輸碼率需要更高至100Mbps以上。我國(guó)目前盡管100M及其以上光纖寬帶普及率超過(guò)47%，但用戶實(shí)際體驗(yàn)帶寬遠(yuǎn)低于這一數(shù)字。據(jù)電視臺(tái)和運(yùn)營(yíng)商調(diào)研數(shù)據(jù)，我國(guó)80%的百兆光纖用戶僅能實(shí)現(xiàn)約4M的體驗(yàn)帶寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法支撐4K視頻的基本傳輸。5G無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持100Mbps?1000Mbps的傳輸速率，可有效解決超高清視頻傳輸速率的痛點(diǎn)。

超高清視頻5G應(yīng)用有望短期內(nèi)形成商業(yè)成效。隨著2020年5G商用臨近，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中于面向超高清視頻的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)（eMBB），面向物聯(lián)網(wǎng)的大連接廣覆蓋業(yè)務(wù)（mMTC），面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的低時(shí)延、高可靠連接業(yè)務(wù)（URLLC）。相對(duì)車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景，超高清視頻在技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)方面成熟度最高，與廣播電視、文教娛樂(lè)、安防監(jiān)控、醫(yī)療健康、智能交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域結(jié)合的應(yīng)用解決方案步伐較快，且應(yīng)用推廣不需要在制度機(jī)制方面突破。對(duì)以應(yīng)用驅(qū)動(dòng)為主的5G網(wǎng)絡(luò)投資建設(shè)來(lái)說(shuō)，以超高清視頻業(yè)務(wù)作為突破口，更易在較短的2?3年內(nèi)形成規(guī)?；?、爆發(fā)式增長(zhǎng)，取得可觀的商業(yè)投資回報(bào)。

三、5G+超高清視頻應(yīng)用存在的問(wèn)題

（一）應(yīng)用場(chǎng)景還應(yīng)進(jìn)一步固化

5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)于4K乃至8K超高清視頻有著良好的承載能力。目前基于5G網(wǎng)絡(luò)的超高清視頻應(yīng)用已在廣播電視、遠(yuǎn)程直播的應(yīng)用落地方面開(kāi)啟，5G+央視4K電視節(jié)目直播是一次成功的開(kāi)始，后續(xù)仍需固化多種應(yīng)用場(chǎng)景，使超高清視頻內(nèi)容制作的投入和產(chǎn)出成正比。

（二）產(chǎn)業(yè)協(xié)同生態(tài)體系尚未形成

一是超高清產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展不均衡。終端呈現(xiàn)處于領(lǐng)先地位，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力初步具備，但超高清內(nèi)容供給不足，前端設(shè)備仍未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化支撐，產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系仍未建立，同時(shí)各方投入意愿有差異，產(chǎn)業(yè)推進(jìn)步調(diào)不一致，缺乏協(xié)同合作，放大了產(chǎn)業(yè)鏈短板效應(yīng)。

二是通訊和視頻產(chǎn)業(yè)鏈融合仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。5G+超高清應(yīng)用需拉通網(wǎng)絡(luò)傳輸、芯片、顯示面板、拍攝設(shè)備、內(nèi)容、存儲(chǔ)、編解碼等環(huán)節(jié)，但可商用的8K編碼器、解碼器較少。5G+超高清視頻的發(fā)展，對(duì)于傳統(tǒng)電視形成較大沖擊，也對(duì)廣電領(lǐng)域的內(nèi)容監(jiān)管構(gòu)成新的挑戰(zhàn)。

（三）產(chǎn)業(yè)化支撐能力不足

1.行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系未建立。超高清視頻產(chǎn)業(yè)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)尚未形成完整體系，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要集中在信源編解碼、顯示終端等領(lǐng)域，信道、接口、安全、應(yīng)用等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍處于探討階段。與5G相結(jié)合的超高清視頻傳輸，從內(nèi)容制作、編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端應(yīng)用、用戶感知質(zhì)量評(píng)估體系等端到端技術(shù)仍需進(jìn)一步深入研究，需開(kāi)展相關(guān)技術(shù)成果的落地驗(yàn)證。HDR、全景聲等視頻音頻編解碼領(lǐng)域也難以繞開(kāi)國(guó)外企業(yè)。

2.關(guān)鍵核心設(shè)備產(chǎn)業(yè)化支撐能力不足。電視臺(tái)、內(nèi)容制作公司使用的超高清攝像機(jī)、相機(jī)、攝像頭中的CMOS感光器件等幾乎全部采購(gòu)自索尼，制作、編碼、播出設(shè)備等也基本被國(guó)外企業(yè)壟斷。目前，我國(guó)超高清視頻芯片、面板配套自給率較低，支持8K解碼能力的芯片尚處于研發(fā)階段。

四、關(guān)于發(fā)展5G+超高清視頻的建議

（一）開(kāi)展超高清視頻5G傳輸關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同攻關(guān)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

組織產(chǎn)業(yè)界各方，在超高清視頻采、編、播、傳各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用中開(kāi)展5G技術(shù)的協(xié)同攻關(guān)，加強(qiáng)4K、8K、VR等超高清視頻5G傳輸?shù)脑囼?yàn)驗(yàn)證，促進(jìn)超高清視頻與5G融合業(yè)務(wù)不斷走向成熟。

（二）加快5G新媒體平臺(tái)建設(shè)

支持電視臺(tái)、運(yùn)營(yíng)商、電子信息企業(yè)共同建設(shè)5G新媒體平臺(tái)，提升4K超高清內(nèi)容生產(chǎn)效率，構(gòu)建多屏、多視角等超高清直播全新場(chǎng)景，加快超高清電視頻道建設(shè)。

（三）加快基于5G傳輸?shù)某咔逡曨l應(yīng)用推廣

將超高清視頻應(yīng)用作為現(xiàn)階段5G商用的主要突破口，加大支持力度，引導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)方開(kāi)展超高清視頻5G傳輸在影視制作、遠(yuǎn)程醫(yī)療、無(wú)人巡檢、視頻通話、勘探測(cè)繪等方面的應(yīng)用，盡快形成一批典型案例并應(yīng)用推廣。

（作者系中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院電子所副所長(zhǎng)）