5G通信技术传输超高清视频探讨

范幸坡

（作者单位：河南省无线传输发射中心）

在我国科学技术不断发展的基础上，信息的传播形式越来越多样化，视频也成为信息传播的主要形式之一。在用户对视频要求不断提升的情况下，诞生了4K、8K等超高清视频类型，这类视频有着较高的分辨率，能够给予用户良好的观看体验。但是，这类超高清视频在体现显示效果优势的同时也存在着信息量大、数据大的劣势，应用3G、4G通信网络需要花费大量的时间进行视频信息数据的上传与处理，降低了信息传播的时效性。在5G时代到来以后，5G通信技术凭借信息承载能力更强、速率更高的优势，能够更快地传输超高清视频内容，有效推动了超高清视频产业的发展。

1 5G通信技术背景下超高清视频产业的发展现状

1.1 超高清视频的传输速度得到有效的提升

由于超高清视频的数据量较大，在传输的过程中受到网络速率的影响会出现传输效率较低的状况，这非常不利于高清视频的高效传播。在新时代，超高清产业规模越来越大，应用超高清视频的企业越来越多，需要进行超高清视频传输的工作内容越来越多，应用5G通信技术能够有效提升超高清视频的传输效率。5G网络速度比4G快几十倍甚至上百倍，从理论数据上可以了解到，在5G通信技术的支持下，信息的传播效率能够达到每8秒1G，这样的传播效率能够充分满足超高清视频的传输需求，让大容量、大数据量的超高清视频在短时间内进行快速传输[1]。

1.2 超高清视频的传输质量得到充分的保障

超高清视频有更高的分辨率和清晰度，对传输码率的要求更高，只有充足的网络流量和储存空间才能够充分保障超高清视频的完整传输。虽然在4G网络的支持下，超高清视频也能够缓慢传输，但是，4G网络的不稳定性和传输局限，会在超高清视频传输的过程中出现过度压缩或是部分画面清晰度降低的状况，影响超高清技术的应用效果。在5G通信技术的支持下，这一状况的发生概率大大降低，5G通信技术的网络流量支持的传输效率更高，能够同时进行多样化数据的传输，在传输效率得到保障的情况下，不容易出现传输中断或是信息压缩的现象，让超高清视频的传输质量得到充分的保障。

1.3 高清视频应用企业与通信企业深度合作

在超高清视频诞生以后，5G通信技术的应用，推动了超高清视频在诸多行业中的应用，为超高清产业的发展奠定了良好的基础，通信企业与高清视频应用企业的深度合作也实现了二者的互相推动，打造了双赢的发展局面。首先，对于高清视频应用企业来说，在传输高清视频的过程中，5G技术是必须应用的现代化技术之一，因为只有应用5G技术才能实现超高清视频的快速传输，保障超高清视频传输的时效和质量，推动高清视频应用行业的发展。比如：在公安、消防行业中，5G通信技术的应用能够让高分辨率的8K视频加载在无人机上参与辅助侦查工作；在医疗行业中遇到较难攻克的医疗问题时，会开启远程医疗工作，运用5G通信技术传输超高清视频，能够让远程医疗的限制性降低，缓解医疗资源分配不均的问题。其次，对于通信企业来说，5G通信基站的建设、应用都需要有充足的资金支持，用户的应用能够为通信企业创造更高的经济收益，传输超高清视频的过程中需要应用到5G通信技术，产生的数据流量费用为通信企业带来了更多的用户与更大的经济效益。二者的合作，能达到共赢的局面[2]。

2 利用5G通信技术制作与传输超高清视频的优势

5G通信技术应用为超高清视频的制作与传输提供了较大的便捷性，其不仅能够支撑超高清视频的快速传输，还能够在制作超高清视频的过程中得到更好的展示效果，推动了超高清视频产业的良好发展。5G通信技术的优势可以从网络能力、平台能力以及差异化承载能力上得以展现，下文便是从这三方面入手，对5G通信技术制作与传输超高清视频的优势进行具体分析。

2.1 网络能力方面

相较于4G通信技术来说，5G通信技术最为明显的升级就是网络能力得到了较大程度的提升，其具有大连接、低时延、高带宽的特性，有较快的视频传输速度，更大的数据承载量也让超高清视频的传输有更高的保障。根据4G通信技术的应用情况可以了解到，4G通信技术及4GWi-Fi网络都会受到网络能力的限制，数据的传输速度较低。但是在应用5G通信技术以后，这一现象得到了有效的改善，5G通信技术能够将超高清视频内容转化为数字化数据，通过5G移动通信或是5GWi-Fi将数据传输到客户终端设备（Customer Premise Equipment, CPE），转接至5G基站。除此之外，还能够通过5G模组将数据集成于编码设备之中，然后通过编码设备将数据传输到5G基站。5G的核心网络和承载网络得到了改进，其应用叶脊网络架构（Spineleaf）的新型承载方式，加强了5G网络的承载能力，在面临超高清视频的超大数据量时也能够做到快速传输。5G通信技术能够根据传输内容的特性进行传输模式的自主切换，无论是独立组网还是非独立组网模式，都能够应用于超高清视频的高速传输[3]。

2.2 平台能力方面

在新时代，大众的生活水平得到了显著的提升，在基础信息需求得到充分保障的前提下，越来越多的人对信息接收体验感有了更高的要求，超高清视频的诞生让视频的呈现效果得到了显著的提升。但是，在超高清视频制作与分发的过程中，依旧需要应用内容分发网络（Content Delivery Network, CDN）来进行内容的获取，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问的响应速度，优化超高清视频的画面内容，让超高清视频在传输过程中不掉帧、不卡顿、不黑屏，给予大众良好的视觉体验。无论是对于互联网电视业务，还是对于传统媒体业务来说，CDN、视镜像技术等都是超高清视频获取、分发过程中必须应用的技术内容。超高清视频需要有80 Mbps以上的带宽，5G通信技术的应用能够让CDN流媒体服务器的应用效果得到保障，充分体现其处理能力强、时延低的特性。在进行CDN选择和网络部署的时候，超高清视频的制作方与传输方需要对CDN厂商进行严格的筛选，合理进行CDN节点的部署，减少超高清视频的中转传输环节，使内容传输更快、更稳定[4]。

另外，在超高清视频制作需要应用到计算技术，其中边缘计算技术就是不可忽视的关键技术之一。移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）能够将计算控制能力下沉至边缘侧，满足超高清视频用户的就近服务需求，在区域云和核心云一体化的组网模式下，高清视频的素材质量得到了更高的保障。CDN技术与MEC部署的结合应用能够减少超高清视频制作、传输过程中对网络及宽带的占用，大大降低超高清视频传输和加载过程中的时延。

2.3 差异化承载方面

5G通信网络在传输超高清视频的过程中能够做到差异化承载主要依靠网络切片技术，这一技术的应用能够在一个物理平台上对核心网、无线网与承载网实行虚拟化、互相隔离管理，提高网络数据分配承载的合理性。网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization, NFV）、软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork, SDN）、灵活以太网（Flexible Ethernet,FlexE）、虚拟化技术等都是网络切片技术中的关键推动要素，其能够在超高清视频传输的过程中低延时地进行切片，将切片协同回传。

3 利用5G通信技术传输超高清视频带来的影响

3.1 推动科学技术的创新

对于现代化社会来说，5G通信技术和超高清视频拍摄、传输技术都是基础的现代化科学技术，5G通信技术自身具备低能耗、低时延、广覆盖、高可靠、高传输的特性，对这项技术进行深入应用能够有效推动超高清视频行业的进一步发展。在现代化社会中，超高清视频的生产与传输会应用到虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术、增强现实（Augmented Reality,AR）技术、H5制作技术、5G通信技术、物联网技术、人工智能技术等多样化的技术，这些技术的融合推动当今社会如今智能化时代，也让媒体信息的传播变得更加便捷、快速，让所有需要进行视觉展示的内容都有更高的清晰度。

首先，利用5G通信技术传输超高清视频能够给予媒体更大的创新空间。例如，媒体在制作节目的过程中可以积极应用VR、AR技术来创设虚拟化的节目录制场景，增强虚拟化物品的现实感，使节目的形式和视觉效果都得到升级，给予大众更好的观看体验。在应用虚拟现实技术进行节目制作的过程中，5G通信技术的低时延特性，能够帮助VR、AR产品降低“运动到成像时延”，将其控制在20 ms之内。除此之外，在应用5G通信技术传输VR、AR画面的时候，呈现出来的画质与分辨率更好，视频效果更佳。

其次，有了基础视频技术和通信技术的支持，视频制作企业也能够应用人工智能技术来进行视频的制作和传输，通过特定的算法来进行视频的智能处理，减少视频制作过程中的人力资源耗费，避免出现视频制作参与人数过多、传输中转次数过多造成的画面质量下降现象，为良好的画面呈现效果提供更高的保障。

3.2 加速媒体的融合

媒体是人民群众获取信息、资讯的主要渠道，无论是新媒体还是传统媒体，在制作内容的过程中都避免不了视频的应用，通过应用超高清视频能够有效提高内容呈现效果。在5G技术和超高清视频的融合应用下，媒体之间的距离越来越近，形成了媒体大融合的景象，这为传统媒体的创新发展指明了道路，促进了融媒体技术的诞生和应用。媒体在进行内容生产的时候需要考虑到4K高清视频与5G通信技术的融合，深入应用移动互联网设备、电子终端、应用程序（Application, App）来增加呈现渠道，提升视频内容的影响力。

对于传统媒体来说，传统的内容生产和信息传播模式存在着局限性，受众分流也会造成受众数量锐减，不利于媒体自身的可持续化发展。在拓展移动终端类型和App应用的过程中，在5G通信技术的支持下超高清视频得到快速的传输，支持各个媒体之间的超高清视频内容互通，加强了各个媒体之间信息交流，加速了媒体的融合发展[5]。传统媒体能够用5G通信技术来获取新媒体平台中超高清视频信息，为传统媒体的内容制作提供更多的素材，丰富了传统媒体的新闻内容呈现方式，拓展了传统媒体与新媒体之间的信息交流渠道，打破了传统媒体与新媒体之间的壁垒。

3.3 提高视频用户的观看体验

应用5G技术进行超高清视频的传输能够有效提高视频用户的观看体验，其中体验感最为明显的就是各大媒体的受众，媒体传递的视频内容受众范围最广，其他的超高清视频行业则不同，其他行业对视频的观看用户有一定的要求，只有用户有某种特定的身份或是在某种条件下，才能观看超高清视频。

首先，从传媒行业的角度上来说，无论是传统媒体还是新媒体，其在进行素材拍摄的时候都会应用分辨率更高、拍摄效果更好的设备，以此来提高素材的质量，让视频的制作效果得到保障。现代社会中有不少的节目会采用直播的形式，其对网络时延性的要求较高，5G技术的低时延特性能够大大增强直播的呈现效果。

其次，需要进行超高清视频传输的行业远远不止传媒行业，在军事领域、安防工作、医疗健康行业等都会应用到超高清视频，其能够让拍摄内容的展示效果得到保障。并且，这些行业对视频的实时性都有一定的要求，5G通信技术的信息承载量较大，能对接多个传播端口，在一定程度上降低了视频拍摄与浏览存在的时差，保障视频信息呈现的及时性，让观看视频的工作人员对拍摄情况有更加清晰的认知，提高工作人员的视频观看体验。

4 结语

5G技术和超高清视频在诸多行业中都得到了深入应用，不仅仅是传媒行业，还包括安防监控行业、工业生产行业、医疗健康行业等，5G通信技术的应用让超高清视频的传输效率得到了显著的提升。视频的传播对信息的传递有着重要作用，在超清视频产业发展的过程中，国家给予了方向指导和政策支持。在利用5G通信技术传输超高清视频的过程中，技术人员需要对其中应用的关键技术进行深入研究，确保技术作用的充分发挥，保障超高清视频的高质量传输。