5G 新媒体应用与展望

摘要：新媒体是在互联网环境下成长起来的传播平台，5G则是移动互联网时代的基础技术，当二者结合起来就形成了5G新媒体，新媒体可以利用5G关键技术来展现新颖的应用。文章从移动通信基础、5G新媒体应用、切片技术、MEC部署及应用和智慧冬奥新媒体应用等五方面对5G新媒体应用与展望进行了介绍。

关键词：5G新媒体;切片技术;MEC边缘云;智慧冬奥

中图法分类号：TN948文献标识码：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

提到移动通信，人们第一时间都会想到手机。实际上，移动通信是一个非常宽泛的概念。除了手机以外，它还包含很多内容，如卫星通信、Wi?Fi 和 WLAN 等都属于移动通信的范畴，甚至无绳电话、公安系统和出租车调度使用的集群通信等都统称为移动通信。与固网通信相比，移动通信主要具有三个特点，即传播的开放性、接收环境的复杂性和通信用户的随机移动性。

根据移动通信的特点，我们能够看到其面临的挑战较多。第一，移动通信是完全在开放的环境中实现的。电磁波在空间中传播，期间会产生反射、折射、绕射、散射等现象，这对信号的传播造成了负面影响。第二，移动通信工作于复杂的干扰环境，在城市中的通话会受到各种环境噪声影响，如交通噪声、工业噪声、同频干扰。第三，移动系统和网络结构复杂，移动通信是一套多用户通信系统和网络，要做到用户之间互不干扰，协调一致地工作。同时，移动通信要与市话网、互联数据网、卫星通信网等互联互通，整个网络结构很复杂。第四，目前可利用的频谱资源有限，而通信业务量却与日俱增，所以如何缓解用户量和通信业务量矛盾是一个难点。第五，移动通信设备主要是指手机，必须在移动环境中使用，因此对设备的可靠性和工作条件要求也非常高。

从移动通信的发展历程来看，1G 为模拟手机电话系统，其在国内应用的时间比较短，只是在20世纪80年代中后期才开始应用，很快就被2G 所取代。从2G、3G、4G 到5G，差不多每隔10年就要更新换代一次，到2030年时6G 或将出现。每一代移动通信的发展都有不同的特点。从2G 开始就有 GSM 和 CDMA，制式不同，手机也不同，普通用户不能轻易地更换运营商。到3G 时，三大运营商（中国电信、中国联通和中国移动）推出的制式都不一样，中国移动是 TD? SCDMA，中国联通是 WCDMA ，中国电信则是 CDMA2000。2010年，4G 制式开始统一，基本采用 FDD LTE 和 TD?LTE 。到5G 之后，全球基本上开始统一使用 TDD 制式。

再来看用户速率。在2G 时代，语音通话和低速数据连接较为普及，只能达到几 kbps 至几十 kbps 级别。在3G 时代，除了2G 的语音通话和低速数据业务外，由于带宽的提升，能达到几 Mbps 级别，同时移动多媒体业务慢慢兴起。在4G 和5G 时代，移动宽带业务得到爆发式增长。在用户峰值速率方面，4G 的峰值是1Gbps，5G 可以达到20Gbps;在用户体验速率方面，4G 是10Mbps，而5G 则是100Mbps 起步，甚至能达到1Gbps;在时延方面，4G 的空口时延时是10ms，5G 则是1ms;在连接数方面，4G 每平方公里支持10万，5G 则可以达到每平方公里100万。

与4G 相比，5G 在速率、空口时延、连接密度数等方面都有所提升，这是技术上的进步，甚至是革命性的变化。首先，5G 采用了大规模天线阵列 Massive MIMO，它从外观上看和4G 天线并没有太大的变化，只是体积略大，但打开设备观察内部结构就会发现有本质区别。其中，Massive MIMO 阵子的密度和排列的方式与4G 天线有非常大的区别。阵子上极化的天线从 4G 的单极化向5G 的双极化转变，只是天线上的变化就可以支撑大带宽、大容量的覆盖和连接。其次，5G 的核心网基于 C/U 分离的网络架构，是第一个采用“NFV+SDN”技术的电信核心网，与3G 和4G 相比，已经有了本质区别，核心网的控制和用户面分离为5G 后续的关键性应用打下了基础，如边缘云及切片都跟5G 核心网的关键性变化有着密不可分的关系 [1]。基于5G 的这些特性，国际电信联盟 ITU 确定了 5G 三大类应用场景，且根据 eMBB 增强移动带宽、超低时延 uRLLC 、超大规模连接 mMTC 三大特性定义了很多场景的应用。

结合国内5G 发展的现状及特点，我们把 eMBB 细分成了移动互联网场景和移动物联网场景。总的来说，5G 仍处于发展的起步阶段，以大带宽为主要应用，包含重大赛事、体育活动的视频回传、直播，远程视频教学、培训，智慧旅游中的古迹可以通过 AR 和 VR 来观看以及视频监控高带宽视频回传等都属于5G 初期阶段的应用。随着5G 技术不断成熟及完善，将来肯定会以低延时的应用为主，包含网联自动驾驶的汽车、智能制造、智慧电力、无线远程医疗。进入成熟阶段，就可以定义到广覆盖，实现5G 的物物互联，可以向智慧城市、产业园区等方面发展。

2  5G 新媒体应用

中央广播电视总台在5G 新媒体应用方面走在国内各大媒体的前列。2018年年底，中央广播电视总台就同中国电信、中国移动、中国联通、华为公司共同签署了《合作建设5G 新媒体平台框架协议》，在中央广播电视总台光华路办公区49层共同打造了5G 新媒体实验平台，并且从2019年开始基于此平台在重大活动报道、体育赛事中应用5G 元素进行5G 超高清视频电视直播的尝试，在2019年国庆70周年庆典等重大时政报道中也用到了5G 元素进行直播回传，取得了非常好的效果。

在其他媒体应用中，人民日报使用5G 进行宣传尝试与体验，解放军新闻传播中心于2020年利用5G 全息技术进行相关报道……从这些应用可以看到，5G 在新媒体方面的应用主要是利用5G 超高带宽的特点做“5G +4K/8K”超高清视频传输，这是将信号通过前端5G 摄像机、5G 背包中的模组上传至5G 网络，把视频实时推流到接收端，通过专线、5G 下行到终端解码显示，可以进行临时活动、会议的超高清视频的宣传推广。

从2019年至今，带宽上是能够满足4K/8K 超高清视频传输要求的，但是起步阶段的5G 仍存在一些问题，核心问题是5G 在超高清视频直播的过程中的可靠性和稳定性方面有所欠缺，需要不断改进和完善。分析其中的原因有两方面：（1）实时视频传送协议大多基于 UDP 协议，虽然 SRT 协议在应用层有丢包重传的机制，但总体来说容错率较低，因此对传输通道要求比较高;（2）5G 无线传输通路比较复杂，存在电磁波干扰和负面效应，涉及的网络种类和网元类型、数量非常庞杂，在缺乏端到端 QoS 保障的前提下，很难确保5G 超高清视频传送的稳定性和可靠性。

3  切片技术

为了进一步提升5G 视频直播的可靠性，必须应用 5G 的关键技术—切片[2]。切片就是在共享基础网络上实现满足不同业务诉求的定制化网络，并提供租户一定的 SLA（服务级别协议）保障。我们可以将 5G 通路理解为城市主干道，切片就是将道路划分成若干个车道来保障优先级的业务能率先通过，类似于现实生活中的公交车道，为了保证公交车辆优先通过专门施画一条车道，切片同道。

可以实现的5G 切片方案有两种：（1）在无线网通过 5QI 参数的配置，配合承载网 VPN QoS 优先级保障，加上核心网的共享 UPF，这种方式可以迅速实现，并且这是在实践中通过论证的行之有效的方式，称为5G 软切片方案;（2）在无线网通过 RB 资源预留，承载网 VLAN 子接口 FLexE 硬切片，加上核心网多 UPF 实例，未来需要继续开展测试，称之为5G 硬切片方案。它们区别可以理解为逻辑隔离和物理隔离，就像一般的公交车道和独立构建有隔离带的公交专用道。2020年 8月，在中央广播电视总台光华路办公区5G 新媒体实验平台接入4K 和8K 超高清视频进行测试，从测试的结果来分析，5G 软切片方案结果符合预期，也是目前可以快速部署的方案。

2021年的中国（北京）国际服务贸易交易会期间，中央广播电视总台率先使用“5G 专网+5QI 软切片”技术，成功保障3 路“5G+8K”视频传输，每路8K 信号高达160Mbps 进行现场回传，实际效果非常喜人，为2022年冬奥会5G 直播保障打下了坚实基础。5QI 是手機参数中的一个数值，其关系到移动 QoS 保障，也是一种分组结构。在每一个组中，当5QI 数值越大优先级越低，5QI 数值越小业务优先级越高。在移动营业厅办理一张手机卡，都会带一个5QI 的数值，如果不做任何配置，默认5QI=9，是基础业务 Non GBR，优先级为普通。对于面向媒体应用打造的5QI 软切片方式，设置5QI≤4，称为 GBR（保证比特率）业务，优先级为较高级，承载网与核心网也需要进行相应配置，以进行特殊业务保障。例如，重大时政活动视频会议、媒体超高清直播、金融重保无线专网备份、远程医疗超声等，5QI 数值可以设置为4（GBR 业务），以保障速率不允许抢占;相关部门的视频监控、网红直播、银行无线业务回传、远程医疗阅片等，5QI 数值可以设置为6 ，属于高级增值数据列，优先级为中等。5G 硬切片方案将来可能会偏向于工业控制和工业互联网的应用场景，如远程电力控制、远程监控、医疗巡检等。

4  MEC 部署及应用

5G 核心网的关键性变化是控制与用户分离，只有采用 NFV 和 SDN 架构，才会出现边缘云[3]。边缘云由 MEC（Multi?Access ，Edge ，Computing）组成，Multi? Access 包含多种网络接入方式，如5G，LTE 和 Wi?Fi 等;Edge 网络功能和应用部署在网络边缘，尽可能靠近最终用户，用于降低传输时延;Computing 聚集在边缘，强调提供边缘计算能力。在以前的通信网络中，局端和客户端设备无关，二者绝不会混用。5G 核心网功能革命性的变化才使边缘云成为现实。

边缘云拥有四大特点：（1）云资源下沉，可以下沉到用户现场，可以就近部署应用;（2）强大的平台管控能力;（3）大带宽、低时延;（4）支持多场景应用。运营商一般以 MEC 为锚点，促进“云管边端业”五位一体协同发展，建立全国统一的业务运营中心，各地大量建立边缘节点。国内从2016年开始就对 MEC 进行探索、孵化、研发、测试，到2019年年初正式建设 MEC 创新业务运营中心，目前运营商提供的 MEC 产品主要包括两种模式，即专供模式和共享模式。前者把一部分核心网的网元以及算力存储到最靠近用户的场地，后者主要针对时延敏感需要下沉的业务，在运营商的网络上挑选业务汇聚或接入节点来部署共享的边缘云计算资源，以服务区域类的用户。

2021年年初，中央广播电视总台对共享模式的边缘云进行了超高清云制作系统的测试，初步验证了媒体后期非编制作系统可以以虚拟化的模式统一部署在边缘云节点上，向专业生产区域、移动办公区域提供一体化后台服务支撑的可行性。在共享模式的边缘云成功的基础上，现阶段中央广播电视总台在进行“5G 专网+MEC 专供”模式的边缘云试验平台的建设，今后会测试外场超高清视频的收录、广播级的分发、5G 云切换以及非编系统、在线云编辑等媒体核心生产环节的 MEC 应用。

5  智慧冬奥新媒体应用

智慧冬奥新媒体应用主要体现在观众/赛事体验提升方面。结合媒体行业创新应用能力与5G 网络技术优势，5G 新媒体可以为智慧冬奥提供全程超高清、全场景、全终端的视觉体验，基于5G 大带宽、低时延特性的4K、8K 超高清直播，全景呈现的“5G+VR”、身临其境的360°环视视频转播及观众观赛体验，都在2022年冬奥会期间完美呈现。其中，360°自由视角是通过在场馆部署多个4K 摄像机，同时结合视频拼接技术，可以给观众提供360°自由视角观赛、子弹时间等新颖的观赛体验。这也是一种超低时延的应用，是通过在场馆周边就近部署 MEC 边缘云来实现的，满足了视频实时回传和处理要求，以保障观众的观看体验。

基于云平台的视频处理和编辑能力，可以将内容分发至現场和场外的互联网观众，弥补了传统观赛视角局限的不足，在冬奥期间取得了很好的效果。另外，考虑到多个场馆会同时比赛、同时直播，需要非常大的带宽资源，在冬奥期间也启用了5G 毫米波的测试及实践。5G 毫米波是一种高频通信方式，与中/低频通信有很大的区别，从1G 到5G 基本上使用的都是中/低频段，从未涉及高频段。从目前的技术上来看，中/低频段还是比较适合做移动通信业务，服务于广大的公众业务，性价比较高。越往高频，噪声、干扰就会非常大，相对来说组网成本也会非常高。同时，事物都有两面性，越高频获得的速率和容量就会越高。结合成本和应用，2022年冬奥会选择了国家越野滑雪中心进行了5G 毫米波的测试，将无人机、头戴摄像机、专业摄影相机通过5G 网络与基站通信相连，多角度实时回传越野滑雪和北欧两项比赛运动员在国家越野滑雪中心赛场上的画面，得到的实际结果还是非常理想的。相信在接下来的实践中，5G 毫米波技术会得到更好的应用。

参考文献：

[1] 廖江衡.中央广播电视总台央视频5G 新媒体平台正式上线[J].电视研究，2019（12）：97.

[2] 芦丽丽.5G 新媒体平台大数据系统运维体系的建设[J].现代电视技术，2021（4）：104?108.

[3] 刘秋妍，张忠皓，李佳俊，等.面向5G 新媒体行业的边缘云平台设计[J].信息通信技术，2019，13（ S1）：32?39+61.

作者简介：

刘燚（1983—） ，女，工程硕士，研究方向：新闻演播室、新媒体直播。