5G時代背景下8K超高清視頻的發(fā)展展望

鄭革

摘要：與4K視頻相比，8K視頻擁有更高的分辨率與清晰度，同時8K電視的水平觀看視角能夠達到100°，擁有更加寬廣的可視角度，對用戶更加友好。但是，8K超高清視頻的傳輸要求更高的傳輸速率，5G技術的發(fā)展為8K超高清視頻的發(fā)展提供了更加良好的環(huán)境，本文對5G時代背景下8K超高清視頻的發(fā)展進行了展望，僅供參考。

關鍵詞：5G;8K超高清視頻;分辨率

與4K超高清視頻相比，8K超高清視頻畫面中能夠為觀眾展現(xiàn)更多視頻信息和細節(jié)，隨著人們對于視頻性能要求的不斷提升，8K超高清視頻已經(jīng)成為當前我國各個視頻業(yè)務運營商備受青睞的重點對象，因此技術壓力也隨之而來。5G技術的發(fā)展為8K超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更好的環(huán)境。

進入新世紀以來，移動通信技術取得了巨大的進步，并迅速成為人們日常生活中重要的組成部分，并且，隨著智能機的迅猛發(fā)展，移動通信技術已經(jīng)與傳統(tǒng)的移動通信平臺存在了巨大的差異，其當前的表征，更像是一種集合了各種服務與信息于一體的綜合化服務終端，而互聯(lián)網(wǎng)+ 時代的到來，更是讓傳統(tǒng)獲取諸如視頻等信息資源的方式產(chǎn)生了巨大的變革。

5G 通信與電視視頻網(wǎng)絡的融合，對于移動通信行業(yè)及電視視頻網(wǎng)絡行業(yè)，同時具有戰(zhàn)略意義。同時，這一融合過程在技術上是完全可以實現(xiàn)的。在兩者進行融合過程中，對應的網(wǎng)絡需要兩種數(shù)據(jù)傳遞模式，分別為同步支持雙向點對點以及單向單點對多點，同步將業(yè)務與傳輸方式相互匹配，根據(jù)實際的應用場景進行切換，達到網(wǎng)絡的靈活優(yōu)化，對應的服務也將更有針對性。近幾年，3GPP 組織所全面推行的5G 通信技術具有前向兼容的全新接口，并且，其網(wǎng)絡架構更是基于實際服務而進行設定，這些技術為不同通信網(wǎng)絡之間的融合提供了強有力的支持，同時，也讓5G 通信與電視視頻網(wǎng)絡的融合提供了平臺與發(fā)展機會。

隨著視頻技術的蓬勃發(fā)展，多屏互動、網(wǎng)絡電視以及互聯(lián)網(wǎng)移動視頻的出現(xiàn)，極大的滿足了受眾的娛樂需求，同時也為工作與生活方式注入了新的活力。所以在視頻技術不斷推陳出新的今天，受眾對觀看視頻時的流暢性與清晰度，提出了更加明確的要求。網(wǎng)絡支持作為影響視頻傳輸質量的重要因素，因此需要一種保持網(wǎng)絡性能高度穩(wěn)定的傳輸技術，才能滿足受眾對視頻流暢性與清晰度的要求。8K超高清視頻傳輸中5G技術的發(fā)展和利用，可以有效保證視頻傳輸質量，被廣泛應用于機頂盒中，成為當前視頻業(yè)務迅速發(fā)展的不竭動力。8K超高清視頻需要依托于較大的網(wǎng)絡寬帶與傳輸速度，因此也會受到服務器傳輸質量的影響，所以電視端的管理活動的有效開展，也是維持超高清視頻平穩(wěn)運行的重點內容。與此同時，各個視頻運營商也逐漸意識到監(jiān)測超高清視頻的傳輸效率，對提高視頻傳輸質量的重要作用。這就需要運營商通過對視頻傳輸質量監(jiān)測體系的構建與完善，為視頻傳輸狀態(tài)的穩(wěn)定性起到有效的保駕護航作用，在提高其傳輸質量與效率的同時，增加自身的行業(yè)領域市場核心競爭力，從而在復雜的市場經(jīng)濟條件背景下，獲得長久的發(fā)展。5G 移動通信技術的最突出特點就是快，其數(shù)據(jù)傳輸速度遠超以往，甚至以數(shù)十倍來計算。所以，將5G 通信與電視視頻網(wǎng)絡融合，可以極大的改善當前電視視頻網(wǎng)絡播放質量，實現(xiàn)高速視頻點播與傳輸，并可優(yōu)化速率，實現(xiàn)8K 超高清視頻資源的全面普及，對電視視頻網(wǎng)絡的全面發(fā)展有著不可替代的作用。

通俗來講，5G 就是指第五代數(shù)據(jù)通信技術，是一種將無線接入技術與其他輔助性技術相互融合而誕生的全新數(shù)據(jù)通信解決方案，可以讓物聯(lián)網(wǎng)的設想得到真正的實現(xiàn)，其對于技術的充分融合與全面利用，已經(jīng)遠遠超越了傳統(tǒng)的4G 通信技術，為所有可以接觸到互聯(lián)網(wǎng)的人，提供了更為高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸與通信途徑，同時也有力推動了8K 技術、VR 技術以及增強現(xiàn)實技術等各類新技術的應用范圍及發(fā)展速度，讓整個信息社會邁向全新的臺階，極大的改變了人們的日常生活。同時，對于電視視頻網(wǎng)絡的發(fā)展，5G通信技術的作用更是不可取代。

從速度上分析，5G 的數(shù)據(jù)傳輸速度在一秒內可以達到10G甚至更高的層級，因此，為5G 通信與電視視頻網(wǎng)絡之間的融合提供足夠的技術支撐，更是滿了8K 超高清視頻資源在傳輸過程中對于速度方面的硬性需求，進而可以實現(xiàn)三維立體、多視角視頻等業(yè)務功能的發(fā)展，讓電視視頻網(wǎng)絡業(yè)務更為豐富多彩，與觀眾之間的互動更為緊密。

3.1.1 5G網(wǎng)絡部署策略

2019年5G預商用試點，新建5G NR（SA），CU/DU合設部署。5G NR優(yōu)先部署在密集市區(qū)、熱點區(qū)域;64TR AAU部署在密集城區(qū)、CU/DU合設部署在站點機房;面向eMBB，并進行低時延業(yè)務探索，如：超/高清視頻、AR/VR、無人機等。2020年5G商用推廣，5G NR商用，加快虛擬化平臺建設。5G 16TR AAU部署在一般城區(qū)，滿足覆蓋和 容量的同時，兼顧性價比;采用4TR的5G QCELL設備完善室內覆蓋;進行VoNR技術驗證，面向eMBB大帶寬、低時延業(yè)務，如：AR/VR、無人機、遠程控 制、輔助駕駛。

3.1.2 5G建設關鍵問題探討

（1）覆蓋問題

5G相對于4G的覆蓋能力提升的關鍵技術：終端增強（單天線發(fā)射變?yōu)殡p天線發(fā)射）、多天線技術（多天線技術帶來的靈活波束賦形 能力，可以極大提高基站的接收 靈敏度，降低用戶之間的干擾）、帶寬優(yōu)勢（帶寬資源優(yōu)勢，可以通過降低基站間干擾以及為邊緣UE分配更長的發(fā) 射時長而轉換為覆蓋優(yōu)勢）。

3.5GHz連續(xù)覆蓋能力討論：3.5G NR上行優(yōu)勢（①UE 26dBm高發(fā)功②UE 雙發(fā)Pre-coding③基站16/64天線接收④ 基站高維抗干擾及MU-MIMO）

3.5G NR下行優(yōu)勢（①單載波100M資源優(yōu)勢②基站16/64天線發(fā)射③基站多天線抗干擾④基站 MU-MIMO）

（2）室分覆蓋解決方案

傳統(tǒng)DAS中的無源器件帶來三大問題：

1）現(xiàn)網(wǎng)DAS無源器件不支持3.5G頻段（現(xiàn)在DAS支持800M～2.7GHz）;

2）5G 4T4R@Sub6GHz流信源形態(tài)給DAS部署帶來的成本和工程挑戰(zhàn);

3）大量無源器件引入巨大的傳播損耗，要求RRU滿足更高的功率。

傳統(tǒng)DAS中給新業(yè)務部署及運維帶來的挑戰(zhàn)：

1）3D Video/VR：DAS通常只支持SISO;由于期間損耗鏈路不平衡，MIMO性能急劇惡化，無法支撐室內大帶寬業(yè)務。

2）精確定位：5G時代室內定位精度要求預計1m;DAS無源系統(tǒng)無法實現(xiàn)精準的室內定位，無法實現(xiàn)基于室內LBS新業(yè)務的部署。

3）E2E運維：DAS無源系統(tǒng)無法實現(xiàn)端頭可視化，故障監(jiān)控和排查帶來極大的困難，運維 復雜，成本高。傳統(tǒng)DAS不適合5G時代的室內部署場景，Qcell數(shù)字化室分是最好的選擇。5G室分QCELL方案，基本可與4G Qcell同點部署，簡化工程及維護。

3.2.1 8K超高清電視視頻的發(fā)展

從技術角度分析，5G 不僅擁有著雙向性的優(yōu)勢，讓電視視頻網(wǎng)絡資源與觀眾之間形成全新的互動，同時，還兼容著單向廣播的模式，將通信資源的調動模式徹底改變，以智能化滿足觀眾對于電視視頻網(wǎng)絡業(yè)務的各類需求。傳統(tǒng)通信模式中，單向基站受到嚴苛的傳輸距離限制，所以，這種模式下其通信數(shù)據(jù)質量與地面的高功率數(shù)字電視技術有著天地之差，5G 通信在解決這一問題的基礎上，更是極大拓展了廣播線路在覆蓋范圍上的優(yōu)勢，所以，從這個角度去分析，5G 移動是可以與電視視頻網(wǎng)絡形成組網(wǎng)的。對于融合網(wǎng)絡的設計，需要注意個性化服務的提供，實際的融合網(wǎng)絡架構，可以參考無漫游架構方式，HPHT 和LPLT 要進行同時部署，共同完成無線通信階段，對于有限網(wǎng)絡部分，需要根據(jù)實際情況進行區(qū)分，服務架構來實現(xiàn)控制面，而傳輸架構則可以實現(xiàn)用戶面，而這些結構中的數(shù)據(jù)來源，則是傳統(tǒng)廣播網(wǎng)絡的前端，這樣，充分發(fā)揮各方面的優(yōu)勢，進而完成5G 移動以電視視頻網(wǎng)絡。

3.2.2 汽車高清視頻監(jiān)控領域的發(fā)展

汽車的視頻監(jiān)控在5G之前，主要用在行車記錄儀的視頻采集，倒車視頻的應用，視頻全方位采集，以及通過4G實現(xiàn)車內外的遠程監(jiān)控，由于4G的帶寬和速率的局限性，更進一步的發(fā)展受到影響。5G的出現(xiàn)，帶來了汽車行業(yè)的革命，自動駕駛、遠程駕駛都得以實現(xiàn)，特別是汽車自動駕駛，現(xiàn)在很多公司已經(jīng)實現(xiàn)了，它顛覆了汽車行業(yè)，不久的將來，就會沒有司機這個職業(yè)，由于自動駕駛會更安全、更可靠、更快捷，人工開車可能會被禁止。

3.2.3 視頻教學行業(yè)的發(fā)展

在視頻教學中，視頻監(jiān)控的發(fā)展和在醫(yī)療的發(fā)展應用，非常相似，在有線高清數(shù)字監(jiān)控中，主要是記錄老師的講課以及學生的學習情況，在考試中記錄考試紀律，為考試的公正性提供證據(jù)，也可以通過有線網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡，監(jiān)控教室、考場情況，但由于有線網(wǎng)絡的延遲性，4G網(wǎng)絡的帶寬和速率達不到實時監(jiān)控的條件，所以無線網(wǎng)絡的應用仍達不到理想的效果。而5G的開發(fā)應用，帶來了巨大變革，很多公司已經(jīng)實現(xiàn)了實時授課、在線教育，5G網(wǎng)絡互動教學，等等，隨著5G的發(fā)展與普及，一些更多的方式方法會涌現(xiàn)出來，也會徹底改變這個行業(yè)。

綜上所述，面對未來8K超高清視頻網(wǎng)絡終端對于視頻資源以及互動模式的全新需求，5G 技術的發(fā)展為8K超高清視頻行業(yè)的發(fā)展提供了良好的技術支持，使其不僅僅具備著技術可行性，也將讓人們的生活變得更為信息化。

[1]韓學周，劉瑞翔.5G背景下影視行業(yè)發(fā)展與變革研究[J].中國電視視頻網(wǎng)絡學刊，2020（1）：29-32.

[2]蔡瑋莎.5G時代8K超高清視頻發(fā)展展望[J].廣東通信技術，2019，039（001）：69-70，79.

[3]王經(jīng)緯，曹勇，劉斌.5G時代下的核心網(wǎng)技術演進[J].中國高新區(qū)，2019，000（005）：203.