5G通信技术传输超高清视频的相关研究

司武旭

（辽宁邮电规划设计院有限公司，辽宁 沈阳 110000）

引言

5G远程传输能够实现8K视频传输最高在320 Mb/s速率中进行，在整体技术发展环境上具有显著优势。随着国内5G商用牌照的正式发放，我国正式进入5G商用元年。与4G网络相比，5G的下载速度最高可以提升10倍，这意味着用户可以在极短时间内完成超高清电影的下载，在线观看超高清视频也不会出现卡顿。5G网络将会为新的产品和服务提供数据互联支持，能够实现沉浸感更强的VR和AR体验、远程医疗、自动驾驶、远程侦察等。伴随5G网络的普及，将会让人们体验到更为立体、真实、华丽的视听盛宴，能够让生活方式更加便利。

1 5G通信技术传输超高清视频发展现状

5G网络的低时延、高速率、大接入和切片技术的专网技术，为整个超高清电视的应用提供了极好的技术支撑，成为人们使用网络的首选。5G通信技术传输超高清视频，作为5G新媒体平台建设后的一个重要突破，在实践中被广泛应用。5G通信技术的发展，让高分辨率的8K视频能够应用在无人机上，能够帮助公安、消防、医疗领域应用，能够辅助侦察，能够进行石油管道的巡检，能够进行远程医疗。5G通信技术传输超高清视频的发展，保证远程医疗广泛应用成为现实，极大便捷了患者求医，同时能够在一定程度上缓解医疗资源分配不均的问题。随着通信基础设施以及5G技术的发展，医院之间已经可以通过网络连接，共同参与会诊，或由医师远程进行诊断和治疗指导[1]。保证视频在320兆速率，5G的基站、终端，能够对网络传输各方面进行全方位、端到端的支持，确保实现高清画质的“5G+8K”的传输的需要。在互联网商业模式的推动下，还出现了一批以小程序、网站、APP为载体的相关产品，5G通信技术在超高清视频传输中的成功应用为整个媒体生产方式的转变做非常好的尝试，能够把万物之间通过网络技术而无限的融合、延伸，对整个世界产生巨大的影响。

2 传输超高清视频5G通信技术的具体实践方案

2.1 高效率视频编码技术

传输超高清视频要注意使用高效率的视频编码技术。高效率视频编码技术作为H.264/MPEG-4 AVC中的扩展概念。ITU-T视频编码专家组（VCEG）保证大量面向压缩的增强，创建新的视频压缩标准（H.264/MPEG-4 AVC标准），人眼产生平滑连续的感受，视频的帧率必须保证超过25～30 fps，做到视频编码能够达到视频亮度和色度分量要求，把握3个色彩基本分量，每秒播放的帧的数目叫做fps是帧率的单位。H.265/HEVC做到在模块间引入新编码技术（变换量化、帧内预测、去方块滤波、帧间预测、样点自适应补偿），能够通过比较视频帧的不同部分来找到冗余的区域，包括单帧和后续帧，使用简洁明了的代码代替最初像素，替换原始的冗余区域。ACS技术能够实现视频的对角扫描、水平扫描、垂直扫描，保障超高清视频应用；SAO技术在视频编码中的应用，产生GOP类型有两种，既开放式和封闭式。GOP开放式类型中，首位GOP中的第一个帧内编码图像为IDR图像，后续GOP中的第一个帧内编码图像为non-IDR图像，即后面GOP中的这件编码图像可以越过NON-IDR图像，使用前一个GOP中已编码图像做参考图像。GOP封闭式类型中，GOP以IDR图像开始，各个GOP之间独立编解码，每个GOP又被划为多个片（slice）,片与片之间进行独立编解码[2-3]。其主要目的之一是在数据丢失情况下进行重新同步，每个片由一个或多个片段组成。通过高效率视频编码技术的应用，保证超高清视频技术的应用效率。

2.2 5G网络组网电信运营商应用方案

保证超高清视频传输的稳定性，应当建立5G网络组网与电信运营商合作的模式，促进中国移动、中国电信、中国联通和大型移动公司之间的合作，推进5G合作建设框架协议的正式签署。制定5G网络组网发展合作规划，建立5G媒体应用实验室，在传输超高清视频中做到，打造5G视频传输相关应用常态化的测试、监测和展示平台，确保5G专项技术能够支持4K/8K超高清音、视频节目回传和直播。同步实现5G技术能够提供给城市4K/8K超高清的视频信号。应当设立总台5G媒体应用实验室，保证其能够正常投入使用，做到初步完成实验室规划设计和系统准备，支持开展基于5G网络的4K/8K超高清视频传输、4K/8KVR直播制作、4K/8K视频移动编辑以及4K/8K频道手机投屏等多项应用实验。如表1所示。

表1 5G网络组网电信运营商应用方案

2.3 5G通信技术传输超高清视频整体设计

5G通信技术传输超高清视频整体设计，基于5G网络的操控体验、高清视频，实现光纤专线一致的体验。在整体设计中做到，5G网络和超高清视频编码、解码技术之间的相互配合，在应用中通过解析去方块滤波后的像素的统计特性，分清去方块滤波和滤波，保证能够为像素添加相应的偏移值，可以在一定程度上削弱振铃效应。配合特色编码技术的应用，使用编码单元（CTU）编码树单元和编码树模块（CTB），能够改进帧内预测技术，使用先进的帧间预测技术RQT，基于四叉树自适应变换的技术，从而实现超高清视频的传输。在5G模式下，其可实现最高达7.5 Gbps的下载速度和最高达3Gbps的上传速度，能够为各类移动终端提供高能效连接，将5G能力赋予广泛的终端类型及应用。

2.4 5G通信技术传输超高清视频分布设计

5G网络的超高清视频传输中应用4G、5G、Wi-Fi 6、H.265/VP9、AI等技术，确保“5G+4K/8K”的实现，能够应用到各种需要超高清视频传输的场景中。分布设计5G通信技术，使用5G调制解调器平台的芯讯通SIM8200EA-M2 5G模组，通过高通骁龙X55能够提供调制解调器、射频系统整体性解决方案，充分利用5G高容量、低时延、广连接的特性，让4K/8K视频体验达到极致，满足远程医疗中对画面精准度的极高要求。基于7 nm制程工艺，能够为5G新空口TDD和FDD运行模式、NSA/SA模式、毫米波和6 GHz以下频段提供全面支持。在超清视频传输过程中使用AI功能扩展，使用病理库技术、图像比对、支持人脸识别、语音识别、智能驾驶、智能定位等应用技术。

3 结语

5G技术的运用带来更快的连接速度与前所未有的体验。未来生活中，人们能够根据计算机对远程传输的信息进行筛选和甄别，随着5G网络的覆盖，能够通过5G超高清视频进行远程会诊、无人机勘测、远程手术、远程教育，做到远程监护、移动查房、远程搜查、远程急救等，更深层次地惠及生活、工作的各个方面。5G传输超高清视频最新技术的应用，让5G赋能更多的产业，能够提高人们的生活质量、推动社会发展。