5G高清视频回传解决方案研究

王 波，钟志刚，刘化雪（.中国联合网络通信集团有限公司，北京 00033；.中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 00048）

0 前言

在传统视频转播项目中，需部署大量光纤传输设备，或依赖卫星、微波等传输手段，不仅增加了直播的准备工作，也限制了直播的范围。5G 网络具有大带宽、低时延、高可靠的特性，5G网络的大带宽特性可以使上行速率稳定在100 Mbit/s 以上，理论峰值更是达到了20 Gbit/s，5G 天然满足超高清视频回传网络需求，而使用5G 网络进行高清视频回传，可以更好地展现北京2022冬奥会的科技创新能力。

1 5G高清视频回传需求要点分析

5G 高清视频回传需求：在场馆有线不可达区域，或配合微型摄影机、可移动摄像机，使用5G 网络替代摄像机位转播线缆，提供高清视频回传业务，以及实现8K（编码后）视频信号稳定回传。

8K 技术是一种视频技术系统名称，如采用H.265 Main 10 Profile（支持10 bit像素精度）、Level 6.1进行压缩，可压缩为约85 Mbit/s 的码流，压缩后的码流可实现5G传输。

单路视频回传业务对网络QoS 参数的要求如表1所示。

表1 单路视频回传业务对网络QoS参数的要求

2 解决方案

目前现网已有5G 视频回传方案，但该方案为5G建网初期，5G 用户较少、5G 网络基本空载的情况下，所实现的5G视频回传试点。

业务流如下：摄像头拍摄画面→直播背包→5G 基站→承载网→核心网→电视台媒体云→解码器→视频播放端。5G网络视频回传业务流如图1所示。

冬奥赛时期间，预计5G 用户渗透率将达到30%，冬奥场馆内5G 用户渗透率更高，现有3.5 GHz 设备容量压力较大，在面对2C 业务突发情况下，需考虑采用技术手段实现2C、2B业务隔离，优先保障2B业务带宽需求。5G用户渗透率预测如表2所示。

图1 5G网络视频回传业务流

表2 5G用户渗透率预测

为保障业务带宽需求、降低网络时延，高质量实现5G 高清视频回传解决方案，需3 个关键技术支撑：毫米波、E2E切片、MEC边缘部署。

2.1 毫米波

毫米波标准成熟程度与3.5 GHz 的NR 系统相同，中国频谱规划与欧洲相同，采用24.75～27.5 GHz频段。

5G 毫米波设备可以支持10G 以上的下行峰值速率和500M 以上的上行峰值速率，具有大带宽、大容量的技术优势。

采用毫米波设备建设5G 2B 专网，与2C 用户3.5 GHz 频段物理隔离，可有效保障2B 业务带宽，满足5G高清视频回传需求。

另外，可通过不同的帧结构设置，满足上、下行不同业务速率要求，如采用DSUUU 帧结构，上行单用户峰值速率可达2.24 Gbit/s，可同时满足14 路8K 信号上传需求。5G毫米波不同帧结构单用户峰值速率如表3所示。

表3 5G毫米波不同帧结构单用户峰值速率

目前，国内正在推动毫米波频率分配及相关产业链发展，5G 毫米波组网试验也正在开展，待毫米波技术成熟，可优先在冬奥场景部署，抢占技术和部署先机，服务科技冬奥，展示中国通信行业实力。

2.2 E2E网络切片技术

2.2.1 5G无线网络切片技术

5G 无线网切片技术如图2 所示。按照切片资源不同，无线网切片技术可分为3个层面。

图2 5G无线网络切片技术

a）QoS优先级调度：共享频谱，采用切片级QoS优先级调度机制，区分业务优先级分别进行资源调度管理，成本低、服务范围广、灵活性高。

b）RB 资源预留：共享频谱，采用基于切片的RB资源预留，不同业务享有专有RB，性能保障好。

c）专用频段：针对不同用户、不同业务采用不同频段建设专网，实现物理级频谱硬切片。

目前无线网切片技术以QoS 优先级调度为主，RB资源预留切片功能预计将在2021年上半年商用，视频回传业务性能保障有待进一步提升。

在毫米波技术成熟后，采用毫米波频段组建5G专网，实现物理级频谱硬切片，以保障5G 高清视频回传业务性能。

2.2.2 承载网切片技术

基于FlexE 的承载网切片技术运用FlexE 的通道化功能，在大管道物理端口上通过FlexE 的时隙复用划分出若干个子通道端口，把这些子通道端口分片划分到网络分片的不同分片中，通过基于硬件的FlexE时隙复用实现各个分片之间的业务隔离。目前，该技术已成熟应用于5G 网络承载网切片技术中。基于FlexE的承载网切片技术如图3所示。

图3 基于FlexE的承载网切片技术

2.2.3 核心网切片技术

统一云化部署根据不同业务需求建设虚拟核心专网，实现不同业务核心网切片功能，目前，该技术已成熟应用于5G网络中。

2.3 MEC边缘部署

MEC 是集网络连接、算力资源、云和应用能力为一体的智能信息节点，为客户提供就近智能服务。

MEC 边缘云下沉部署，实现视频本地上传、存储、分发，可满足视频业务大带宽、低时延等需求。

根据5G高清视频回传业务需求，可根据冬奥场馆分布及业务需求情况，就近部署MEC 设备，降低网络时延，提高5G 高清视频回传业务质量，为冬奥会观众带来极致的观赛体验和享受。

MEC边缘部署如图4所示。

图4 MEC边缘部署

3 结束语

通过采用毫米波、网络切片、MEC 边缘部署等技术手段，可有效保障冬奥赛事期间5G高清视频回传带宽，满足业务上下行业务速率。由于篇幅限制，本文仅从技术满足层面对实现5G 高清视频回传方案进行了研究，完善的解决方案需从站址选择、仿真验证、参数设置、网络优化等各个环节充分论证，才能真正满足5G高清视频回传需求。