5G时代大视频发展关键技术探析

以超大带宽、超低时延、海量连接为显著特征的5G网络即将为用户带来丰富的新业务、并进一步刺激现有业务的迅猛发展，视频业务无疑是5G应用的重头戏。丰富多彩的视频业务发展要依靠多种技术，其中最主要的视频技术为Cloud VR和UHD，以及作为底层支撑的MEC-CDN技术。

Cloud VR

根据在VR业务系统中的应用位置分类，VR技术可分为头端、平台和客户端等三个方面的技术。VR头端技术主要涉及移动全景摄像、全景声、VR视频拼接、调色（图像降噪、锐化、对比度增强等）、音视频同步、内容编辑（水印添加、裁剪）、现场图文包装、音视频编码、推流和本地录制技术。VR终端技术主要涉及到VR EPG、VR播放器等技术。而Cloud VR平台是VR业务运营的核心，借助高带宽低延时网络和MEC技术，使VR内容上云、渲染上云成为可能，内容上云可将离散的内容聚合起来并可充分保护内容制作商的利益；渲染上云能够使终端轻量化降低成本，易于被用户接受。

Cloud VR平台侧涉及如下主要技术：

　-计算、渲染：通过边缘云的vCPU、vGPU等资源实现VR视频、游戏的多线程分布式计算、软渲染或硬渲染。

　-投影映射：将立体球转换为二维平面、多媒体、圆柱体等投影格式。

　-编码：常用的视频编解码格式包括H.264、H.265、VP9、AOM联盟最新的AV1格式（压缩率与H.265相当，开源，免专利费）、中兴通讯的H.265S格式（完全遵循H.265规范，但压缩率提升30%以上），以及2020年左右JVET标准组织可能会发布的H.266格式（比H.265压缩率约提升30%）。音频方面包括AAC、MPEG-H、3D Audio等编码格式。

　-文件/封装：目前VR内容的容器格式比较多，如MP4、FLV等，封装一般可以采用DASH等格式。

　-分发：从传输的VR数据量的角度来说，分为全视角传输和FOV传输。全视角传输是指VR内容全量传输，而FOV传输是指仅向VR终端传输用户当前视角范围内的内容。对于弱交互VR业务，在VR发展初期阶段一般采用全视角传输，之后随着VR分辨率的进一步提升、技术和标准的成熟，逐渐过渡到FOV传输，以节省传输带宽。从传输协议的角度来说，目前VR传输一般采用RTMP、RTSP、HLS、DASH、FLV over HTTP等协议进行传输，在此基础上，主流协议也针对VR内容进行了扩展，例如HLS、DASH、MMT等。同时，针对不同终端支持的传输协议、DRM方案的不同，为兼容不同的终端，VR-JITP技术必不可少。

　-VR广告：广告是视频业务商业运营必不可少的一环。当前VR广告主要是在内容制作时预先生成，将来必将通过服务侧动态广告插入技术实现按内容随用户不同而展示不同的VR广告。

　-QoE度量：VR QoE需要分为沉浸感质量和交互质量进行评估。沉浸感质量通过内容质量和终端呈现质量进行确定，而交互质量主要通过用户和虚拟环境间的交互与反馈至用户相应感觉通道的匹配度进行确定。总体上包括视频质量、音频质量、呈现质量、传输质量、交互质量、体验质量等几个维度。当前，中国视频体验联盟、ITU-TSG-12、VQEG等标准组织正在进行VR QoE质量度量标准的制订和产品质量测试工作。

UHD

UHD（Ultra High Definition）技术方面，在编码格式、传输协议、分片缓存、码率平滑、高性能、画质增强、低质识别等方面是目前研究的热点。在降低内容码率方面，中兴通讯具有独特的低码高清技术，在视觉无损的情况下，相对H.265编码，码率可降低30%以上，且完全遵循H.265规范，终端无感知。

MEC-CDN

MEC已获业界广泛共识，而MEC-CDN无疑是运营商摆脱管道化命运的救命良药，打开OTT市场的金钥匙。MEC-CDN涉及如下主要技术：

　-组网技术：根据需要实现动态自组网，中兴通讯在业界率先推出了MESH-CDN组网架构，可有效降低运营商CDN传统树型架构内容上传和回源路径长、响应速度慢的问题。

　-传输优化：大规模用户同时访问的情况下，视频传输QoS的保障尤为重要。中兴通讯根据MEC反馈的网络状况，由CDN联合PCF、SDN等网元以及CDN自身业务能力切片技术实现了视频传输的拥塞控制和带宽均衡。

　-业务连续性：包括固移切换、多MEC切换时的业务无缝迁移；MEC层面的无缝迁移有多种解决方案，但视频业务层面目前业界并没有完善的解决方案，比较容易想到的是采用超时链接重建的方式利用终端的缓存能力进行弥补，但这种方式存在一定的几率造成卡顿影响用户体验，尤其是直播的情况下。中兴通讯对此进行了深入研究，首次在业界提出了完善的视频业务无缝迁移解决方案，使用户在跨MEC-CDN移动时保持视频业务的连续性。

　-内容分发算法优化：因MEC-CDN面向的用户规模少，传统的内容分发算法需要进一步优化。中兴通讯充分利用MEC侧提供的有效信息，摒弃仅根据热度进行内容分发的策略，充分考虑用户身份、轨迹、逗留时间、偏好等因素构建了基于用户行为的内容分发预测模型，显著提升了MEC-CDN的命中率，有效降低了回源带宽消耗。

　-内容分发：除传统的OTT码率自适应、协议优化等技术外，需要重点考虑OTT组播、FeMBMS广播组播技术的使用。中兴通讯正在与电信运营商精心打造5G场馆直播解决方案。

中兴通讯大视频系统利用在业界的领导地位和深厚的技术积累，积极引领业界发展趋势，面向即将到来的5G时代，全栈产品业已就绪，可为国内外客户提供面向个人和垂直行业的具有极强竞争力的整体解决方案，力促5G大视频产业繁荣。