5G 新媒體應用與展望

摘要：新媒體是在互聯網環(huán)境下成長起來的傳播平臺，5G則是移動互聯網時代的基礎技術，當二者結合起來就形成了5G新媒體，新媒體可以利用5G關鍵技術來展現新穎的應用。文章從移動通信基礎、5G新媒體應用、切片技術、MEC部署及應用和智慧冬奧新媒體應用等五方面對5G新媒體應用與展望進行了介紹。

關鍵詞：5G新媒體;切片技術;MEC邊緣云;智慧冬奧

中圖法分類號：TN948文獻標識碼：A

Application and prospect of 5G new media

LIU Yi

（China Media Group，Beijing 100859，China）

Abstract：New media is a communication platform growing up in the Internet environment. 5G is the basic technology in the era of Mobile Internet. When the two are combined to form 5G new media， new media can use 5G key technologies to show novel applications. This paper introduces the application and prospect of 5G new media from five aspects： mobile communication foundation，5G new media application， network slicing， MEC deployment and application， smart winter olympics new media application.

Key words： 5G new media，slicing technology，MEC edge cloud，smart winter olympics

1? 移動通信

提到移動通信，人們第一時間都會想到手機。實際上，移動通信是一個非常寬泛的概念。除了手機以外，它還包含很多內容，如衛(wèi)星通信、Wi?Fi 和 WLAN 等都屬于移動通信的范疇，甚至無繩電話、公安系統(tǒng)和出租車調度使用的集群通信等都統(tǒng)稱為移動通信。與固網通信相比，移動通信主要具有三個特點，即傳播的開放性、接收環(huán)境的復雜性和通信用戶的隨機移動性。

根據移動通信的特點，我們能夠看到其面臨的挑戰(zhàn)較多。第一，移動通信是完全在開放的環(huán)境中實現的。電磁波在空間中傳播，期間會產生反射、折射、繞射、散射等現象，這對信號的傳播造成了負面影響。第二，移動通信工作于復雜的干擾環(huán)境，在城市中的通話會受到各種環(huán)境噪聲影響，如交通噪聲、工業(yè)噪聲、同頻干擾。第三，移動系統(tǒng)和網絡結構復雜，移動通信是一套多用戶通信系統(tǒng)和網絡，要做到用戶之間互不干擾，協(xié)調一致地工作。同時，移動通信要與市話網、互聯數據網、衛(wèi)星通信網等互聯互通，整個網絡結構很復雜。第四，目前可利用的頻譜資源有限，而通信業(yè)務量卻與日俱增，所以如何緩解用戶量和通信業(yè)務量矛盾是一個難點。第五，移動通信設備主要是指手機，必須在移動環(huán)境中使用，因此對設備的可靠性和工作條件要求也非常高。

從移動通信的發(fā)展歷程來看，1G 為模擬手機電話系統(tǒng)，其在國內應用的時間比較短，只是在20世紀80年代中后期才開始應用，很快就被2G 所取代。從2G、3G、4G 到5G，差不多每隔10年就要更新換代一次，到2030年時6G 或將出現。每一代移動通信的發(fā)展都有不同的特點。從2G 開始就有 GSM 和 CDMA，制式不同，手機也不同，普通用戶不能輕易地更換運營商。到3G 時，三大運營商（中國電信、中國聯通和中國移動）推出的制式都不一樣，中國移動是 TD? SCDMA，中國聯通是 WCDMA ，中國電信則是 CDMA2000。2010年，4G 制式開始統(tǒng)一，基本采用 FDD LTE 和 TD?LTE 。到5G 之后，全球基本上開始統(tǒng)一使用 TDD 制式。

再來看用戶速率。在2G 時代，語音通話和低速數據連接較為普及，只能達到幾 kbps 至幾十 kbps 級別。在3G 時代，除了2G 的語音通話和低速數據業(yè)務外，由于帶寬的提升，能達到幾 Mbps 級別，同時移動多媒體業(yè)務慢慢興起。在4G 和5G 時代，移動寬帶業(yè)務得到爆發(fā)式增長。在用戶峰值速率方面，4G 的峰值是1Gbps，5G 可以達到20Gbps;在用戶體驗速率方面，4G 是10Mbps，而5G 則是100Mbps 起步，甚至能達到1Gbps;在時延方面，4G 的空口時延時是10ms，5G 則是1ms;在連接數方面，4G 每平方公里支持10萬，5G 則可以達到每平方公里100萬。

與4G 相比，5G 在速率、空口時延、連接密度數等方面都有所提升，這是技術上的進步，甚至是革命性的變化。首先，5G 采用了大規(guī)模天線陣列 Massive MIMO，它從外觀上看和4G 天線并沒有太大的變化，只是體積略大，但打開設備觀察內部結構就會發(fā)現有本質區(qū)別。其中，Massive MIMO 陣子的密度和排列的方式與4G 天線有非常大的區(qū)別。陣子上極化的天線從 4G 的單極化向5G 的雙極化轉變，只是天線上的變化就可以支撐大帶寬、大容量的覆蓋和連接。其次，5G 的核心網基于 C/U 分離的網絡架構，是第一個采用“NFV+SDN”技術的電信核心網，與3G 和4G 相比，已經有了本質區(qū)別，核心網的控制和用戶面分離為5G 后續(xù)的關鍵性應用打下了基礎，如邊緣云及切片都跟5G 核心網的關鍵性變化有著密不可分的關系 [1]?；?G 的這些特性，國際電信聯盟 ITU 確定了 5G 三大類應用場景，且根據 eMBB 增強移動帶寬、超低時延 uRLLC 、超大規(guī)模連接 mMTC 三大特性定義了很多場景的應用。

結合國內5G 發(fā)展的現狀及特點，我們把 eMBB 細分成了移動互聯網場景和移動物聯網場景。總的來說，5G 仍處于發(fā)展的起步階段，以大帶寬為主要應用，包含重大賽事、體育活動的視頻回傳、直播，遠程視頻教學、培訓，智慧旅游中的古跡可以通過 AR 和 VR 來觀看以及視頻監(jiān)控高帶寬視頻回傳等都屬于5G 初期階段的應用。隨著5G 技術不斷成熟及完善，將來肯定會以低延時的應用為主，包含網聯自動駕駛的汽車、智能制造、智慧電力、無線遠程醫(yī)療。進入成熟階段，就可以定義到廣覆蓋，實現5G 的物物互聯，可以向智慧城市、產業(yè)園區(qū)等方面發(fā)展。

2? 5G 新媒體應用

中央廣播電視總臺在5G 新媒體應用方面走在國內各大媒體的前列。2018年年底，中央廣播電視總臺就同中國電信、中國移動、中國聯通、華為公司共同簽署了《合作建設5G 新媒體平臺框架協(xié)議》，在中央廣播電視總臺光華路辦公區(qū)49層共同打造了5G 新媒體實驗平臺，并且從2019年開始基于此平臺在重大活動報道、體育賽事中應用5G 元素進行5G 超高清視頻電視直播的嘗試，在2019年國慶70周年慶典等重大時政報道中也用到了5G 元素進行直播回傳，取得了非常好的效果。

在其他媒體應用中，人民日報使用5G 進行宣傳嘗試與體驗，解放軍新聞傳播中心于2020年利用5G 全息技術進行相關報道……從這些應用可以看到，5G 在新媒體方面的應用主要是利用5G 超高帶寬的特點做“5G +4K/8K”超高清視頻傳輸，這是將信號通過前端5G 攝像機、5G 背包中的模組上傳至5G 網絡，把視頻實時推流到接收端，通過專線、5G 下行到終端解碼顯示，可以進行臨時活動、會議的超高清視頻的宣傳推廣。

從2019年至今，帶寬上是能夠滿足4K/8K 超高清視頻傳輸要求的，但是起步階段的5G 仍存在一些問題，核心問題是5G 在超高清視頻直播的過程中的可靠性和穩(wěn)定性方面有所欠缺，需要不斷改進和完善。分析其中的原因有兩方面：（1）實時視頻傳送協(xié)議大多基于 UDP 協(xié)議，雖然 SRT 協(xié)議在應用層有丟包重傳的機制，但總體來說容錯率較低，因此對傳輸通道要求比較高;（2）5G 無線傳輸通路比較復雜，存在電磁波干擾和負面效應，涉及的網絡種類和網元類型、數量非常龐雜，在缺乏端到端 QoS 保障的前提下，很難確保5G 超高清視頻傳送的穩(wěn)定性和可靠性。

3? 切片技術

為了進一步提升5G 視頻直播的可靠性，必須應用 5G 的關鍵技術—切片[2]。切片就是在共享基礎網絡上實現滿足不同業(yè)務訴求的定制化網絡，并提供租戶一定的 SLA（服務級別協(xié)議）保障。我們可以將 5G 通路理解為城市主干道，切片就是將道路劃分成若干個車道來保障優(yōu)先級的業(yè)務能率先通過，類似于現實生活中的公交車道，為了保證公交車輛優(yōu)先通過專門施畫一條車道，切片同道。

可以實現的5G 切片方案有兩種：（1）在無線網通過 5QI 參數的配置，配合承載網 VPN QoS 優(yōu)先級保障，加上核心網的共享 UPF，這種方式可以迅速實現，并且這是在實踐中通過論證的行之有效的方式，稱為5G 軟切片方案;（2）在無線網通過 RB 資源預留，承載網 VLAN 子接口 FLexE 硬切片，加上核心網多 UPF 實例，未來需要繼續(xù)開展測試，稱之為5G 硬切片方案。它們區(qū)別可以理解為邏輯隔離和物理隔離，就像一般的公交車道和獨立構建有隔離帶的公交專用道。2020年 8月，在中央廣播電視總臺光華路辦公區(qū)5G 新媒體實驗平臺接入4K 和8K 超高清視頻進行測試，從測試的結果來分析，5G 軟切片方案結果符合預期，也是目前可以快速部署的方案。

2021年的中國（北京）國際服務貿易交易會期間，中央廣播電視總臺率先使用“5G 專網+5QI 軟切片”技術，成功保障3 路“5G+8K”視頻傳輸，每路8K 信號高達160Mbps 進行現場回傳，實際效果非常喜人，為2022年冬奧會5G 直播保障打下了堅實基礎。5QI 是手機參數中的一個數值，其關系到移動 QoS 保障，也是一種分組結構。在每一個組中，當5QI 數值越大優(yōu)先級越低，5QI 數值越小業(yè)務優(yōu)先級越高。在移動營業(yè)廳辦理一張手機卡，都會帶一個5QI 的數值，如果不做任何配置，默認5QI=9，是基礎業(yè)務 Non GBR，優(yōu)先級為普通。對于面向媒體應用打造的5QI 軟切片方式，設置5QI≤4，稱為 GBR（保證比特率）業(yè)務，優(yōu)先級為較高級，承載網與核心網也需要進行相應配置，以進行特殊業(yè)務保障。例如，重大時政活動視頻會議、媒體超高清直播、金融重保無線專網備份、遠程醫(yī)療超聲等，5QI 數值可以設置為4（GBR 業(yè)務），以保障速率不允許搶占;相關部門的視頻監(jiān)控、網紅直播、銀行無線業(yè)務回傳、遠程醫(yī)療閱片等，5QI 數值可以設置為6 ，屬于高級增值數據列，優(yōu)先級為中等。5G 硬切片方案將來可能會偏向于工業(yè)控制和工業(yè)互聯網的應用場景，如遠程電力控制、遠程監(jiān)控、醫(yī)療巡檢等。

4? MEC 部署及應用

5G 核心網的關鍵性變化是控制與用戶分離，只有采用 NFV 和 SDN 架構，才會出現邊緣云[3]。邊緣云由 MEC（Multi?Access ，Edge ，Computing）組成，Multi? Access 包含多種網絡接入方式，如5G，LTE 和 Wi?Fi 等;Edge 網絡功能和應用部署在網絡邊緣，盡可能靠近最終用戶，用于降低傳輸時延;Computing 聚集在邊緣，強調提供邊緣計算能力。在以前的通信網絡中，局端和客戶端設備無關，二者絕不會混用。5G 核心網功能革命性的變化才使邊緣云成為現實。

邊緣云擁有四大特點：（1）云資源下沉，可以下沉到用戶現場，可以就近部署應用;（2）強大的平臺管控能力;（3）大帶寬、低時延;（4）支持多場景應用。運營商一般以 MEC 為錨點，促進“云管邊端業(yè)”五位一體協(xié)同發(fā)展，建立全國統(tǒng)一的業(yè)務運營中心，各地大量建立邊緣節(jié)點。國內從2016年開始就對 MEC 進行探索、孵化、研發(fā)、測試，到2019年年初正式建設 MEC 創(chuàng)新業(yè)務運營中心，目前運營商提供的 MEC 產品主要包括兩種模式，即專供模式和共享模式。前者把一部分核心網的網元以及算力存儲到最靠近用戶的場地，后者主要針對時延敏感需要下沉的業(yè)務，在運營商的網絡上挑選業(yè)務匯聚或接入節(jié)點來部署共享的邊緣云計算資源，以服務區(qū)域類的用戶。

2021年年初，中央廣播電視總臺對共享模式的邊緣云進行了超高清云制作系統(tǒng)的測試，初步驗證了媒體后期非編制作系統(tǒng)可以以虛擬化的模式統(tǒng)一部署在邊緣云節(jié)點上，向專業(yè)生產區(qū)域、移動辦公區(qū)域提供一體化后臺服務支撐的可行性。在共享模式的邊緣云成功的基礎上，現階段中央廣播電視總臺在進行“5G 專網+MEC 專供”模式的邊緣云試驗平臺的建設，今后會測試外場超高清視頻的收錄、廣播級的分發(fā)、5G 云切換以及非編系統(tǒng)、在線云編輯等媒體核心生產環(huán)節(jié)的 MEC 應用。

5? 智慧冬奧新媒體應用

智慧冬奧新媒體應用主要體現在觀眾/賽事體驗提升方面。結合媒體行業(yè)創(chuàng)新應用能力與5G 網絡技術優(yōu)勢，5G 新媒體可以為智慧冬奧提供全程超高清、全場景、全終端的視覺體驗，基于5G 大帶寬、低時延特性的4K、8K 超高清直播，全景呈現的“5G+VR”、身臨其境的360°環(huán)視視頻轉播及觀眾觀賽體驗，都在2022年冬奧會期間完美呈現。其中，360°自由視角是通過在場館部署多個4K 攝像機，同時結合視頻拼接技術，可以給觀眾提供360°自由視角觀賽、子彈時間等新穎的觀賽體驗。這也是一種超低時延的應用，是通過在場館周邊就近部署 MEC 邊緣云來實現的，滿足了視頻實時回傳和處理要求，以保障觀眾的觀看體驗。

基于云平臺的視頻處理和編輯能力，可以將內容分發(fā)至現場和場外的互聯網觀眾，彌補了傳統(tǒng)觀賽視角局限的不足，在冬奧期間取得了很好的效果。另外，考慮到多個場館會同時比賽、同時直播，需要非常大的帶寬資源，在冬奧期間也啟用了5G 毫米波的測試及實踐。5G 毫米波是一種高頻通信方式，與中/低頻通信有很大的區(qū)別，從1G 到5G 基本上使用的都是中/低頻段，從未涉及高頻段。從目前的技術上來看，中/低頻段還是比較適合做移動通信業(yè)務，服務于廣大的公眾業(yè)務，性價比較高。越往高頻，噪聲、干擾就會非常大，相對來說組網成本也會非常高。同時，事物都有兩面性，越高頻獲得的速率和容量就會越高。結合成本和應用，2022年冬奧會選擇了國家越野滑雪中心進行了5G 毫米波的測試，將無人機、頭戴攝像機、專業(yè)攝影相機通過5G 網絡與基站通信相連，多角度實時回傳越野滑雪和北歐兩項比賽運動員在國家越野滑雪中心賽場上的畫面，得到的實際結果還是非常理想的。相信在接下來的實踐中，5G 毫米波技術會得到更好的應用。

參考文獻：

[1] 廖江衡.中央廣播電視總臺央視頻5G 新媒體平臺正式上線[J].電視研究，2019（12）：97.

[2] 蘆麗麗.5G 新媒體平臺大數據系統(tǒng)運維體系的建設[J].現代電視技術，2021（4）：104?108.

[3] 劉秋妍，張忠皓，李佳俊，等.面向5G 新媒體行業(yè)的邊緣云平臺設計[J].信息通信技術，2019，13（ S1）：32?39+61.

作者簡介：

劉燚（1983—） ，女，工程碩士，研究方向：新聞演播室、新媒體直播。