5G+超高清： 行業應用的破局實踐

溫曉君

超高清視頻應用正成為現階段運營商及相關方5G商用探索的最大亮點，有望成為5G前期部署的主要應用場景和業務拉動的重要驅動力。

超高清視頻作為未來信息呈現和傳播的主要載體，將占到個人消費和行業應用網絡流量的70%?80%，為消費升級、行業創新、社會治理提供新場景、新要素、新工具。超高清視頻的大流量、高速率、低時延需求與5G網絡傳輸特性高度吻合，二者融合應用實踐更已先行展開。超高清視頻應用正成為現階段運營商及相關方5G商用探索的最大亮點，有望成為5G前期部署的主要應用場景和業務拉動的重要驅動力。

一、基于5G傳輸的超高清視頻應用加速落地

過去一年來，超高清視頻與5G融合應用加速推進，在廣播電視、新媒體、遠程醫療、智能工業控制等領域形成眾多標桿型案例。

（一）廣播電視與新媒體方面

超高清視頻與5G技術融合，增加了視頻采集端設備的可移動性，優化現場空間布局，同時豐富了分發手段，促進了媒體內容形態創新和生產效率提升。2018年12月中國電信、中國移動、中國聯通等與中央廣播電視總臺簽署框架協議，共同建設“5G媒體應用實驗室”，推進5G在4K超高清節目傳輸中的技術測試和應用驗證;2019年春晚直播中，深圳、長春分會場的4K超高清電視信號通過5G試驗網絡進行了實時回傳;2019世界移動通信大會（WMC）上，中國聯通、華為、京東方等企業協同合作實現了8K拍攝、5G傳輸、8K呈現的遠程直播;今年3月的全國兩會期間，中央廣播電視總臺采用5G+4K直播方式對大會進行了全程報道，開啟了兩會信息化服務新模式。

（二）遠程醫療方面

通過5G網絡傳輸超高清晰度、低延時的醫學影像資料，加速遠程會診、遠程B超、醫學觀察、遠程手術指導等醫療應用模式創新。2018年7月中國聯通、阿里云、京東方等在云棲大會上展示了5G+8K遠程會診解決方案，通過專業級8K攝像機拍攝現場患者眼部，將實時編碼的8K視頻通過5G網絡、跨省專線傳輸至上海直播中心，同時推送至浙江大學附屬邵逸夫醫院，由眼科專家基于8K超高清視頻為患者進行遠程會診。2019年3月16日，中國移動、華為聯合中國人民解放軍總醫院，成功完成全國首例基于5G的遠程帕金森病“腦起搏器”植入手術。位于海南的神經外科專家通過觀看5G網絡實時傳送來的301醫院視頻畫面，為手術執行提供全程指導。

（三）智能工業控制方面

超高清視頻技術與工業物聯網結合，通過5G網絡可支持大流量、高速率、低時延傳輸視頻圖像，也可支持大連接、低時延的傳感器和控制信號業務，可以實現精細原材料識別、精密定位測量等環節，將超高清視頻應用于工業可視化、機器人巡檢、人機協作交互等場景，與機器視覺、人工智能結合，提高工業自動化、智能化水平。中國聯通在山東青島開展全球首例基于5G的自動化港口試點，驗證了低延時工業控制信號與高清視頻數據在5G網絡的混合承載，成功實現了復雜環境下集裝箱遠程抓取與自動化運輸。

二、超高清視頻成為5G商用初期的主要承載內容和應用場景

5G網絡可有針對性地解決超高清視頻大數據量傳輸痛點。超高清視頻大信息量、大數據流量傳輸對現有傳輸網絡構成較大挑戰。以H.265標準為例，4K視頻傳輸速率一般要求在25Mpbs?40Mbps，具備較好視覺體驗的4K HDR則需要達到45Mbps?60Mbps，8K視頻傳輸碼率需要更高至100Mbps以上。我國目前盡管100M及其以上光纖寬帶普及率超過47%，但用戶實際體驗帶寬遠低于這一數字。據電視臺和運營商調研數據，我國80%的百兆光纖用戶僅能實現約4M的體驗帶寬，遠遠無法支撐4K視頻的基本傳輸。5G無線通信技術標準支持100Mbps?1000Mbps的傳輸速率，可有效解決超高清視頻傳輸速率的痛點。

超高清視頻5G應用有望短期內形成商業成效。隨著2020年5G商用臨近，5G網絡的應用場景主要集中于面向超高清視頻的增強移動寬帶業務（eMBB），面向物聯網的大連接廣覆蓋業務（mMTC），面向車聯網、工業互聯網的低時延、高可靠連接業務（URLLC）。相對車聯網、工業互聯網、物聯網等應用場景，超高清視頻在技術產品研發、產業鏈建設方面成熟度最高，與廣播電視、文教娛樂、安防監控、醫療健康、智能交通、工業制造等領域結合的應用解決方案步伐較快，且應用推廣不需要在制度機制方面突破。對以應用驅動為主的5G網絡投資建設來說，以超高清視頻業務作為突破口，更易在較短的2?3年內形成規模化、爆發式增長，取得可觀的商業投資回報。

三、5G+超高清視頻應用存在的問題

（一）應用場景還應進一步固化

5G網絡對于4K乃至8K超高清視頻有著良好的承載能力。目前基于5G網絡的超高清視頻應用已在廣播電視、遠程直播的應用落地方面開啟，5G+央視4K電視節目直播是一次成功的開始，后續仍需固化多種應用場景，使超高清視頻內容制作的投入和產出成正比。

（二）產業協同生態體系尚未形成

一是超高清產業鏈各環節發展不均衡。終端呈現處于領先地位，網絡傳輸能力初步具備，但超高清內容供給不足，前端設備仍未實現產業化支撐，產業鏈標準體系仍未建立，同時各方投入意愿有差異，產業推進步調不一致，缺乏協同合作，放大了產業鏈短板效應。

二是通訊和視頻產業鏈融合仍需進一步加強。5G+超高清應用需拉通網絡傳輸、芯片、顯示面板、拍攝設備、內容、存儲、編解碼等環節，但可商用的8K編碼器、解碼器較少。5G+超高清視頻的發展，對于傳統電視形成較大沖擊，也對廣電領域的內容監管構成新的挑戰。

（三）產業化支撐能力不足

1.行業應用標準體系未建立。超高清視頻產業的國內外標準尚未形成完整體系，現有標準主要集中在信源編解碼、顯示終端等領域，信道、接口、安全、應用等相關標準仍處于探討階段。與5G相結合的超高清視頻傳輸，從內容制作、編解碼技術、網絡傳輸、終端應用、用戶感知質量評估體系等端到端技術仍需進一步深入研究，需開展相關技術成果的落地驗證。HDR、全景聲等視頻音頻編解碼領域也難以繞開國外企業。

2.關鍵核心設備產業化支撐能力不足。電視臺、內容制作公司使用的超高清攝像機、相機、攝像頭中的CMOS感光器件等幾乎全部采購自索尼，制作、編碼、播出設備等也基本被國外企業壟斷。目前，我國超高清視頻芯片、面板配套自給率較低，支持8K解碼能力的芯片尚處于研發階段。

四、關于發展5G+超高清視頻的建議

（一）開展超高清視頻5G傳輸關鍵技術協同攻關及實驗驗證

組織產業界各方，在超高清視頻采、編、播、傳各個環節應用中開展5G技術的協同攻關，加強4K、8K、VR等超高清視頻5G傳輸的試驗驗證，促進超高清視頻與5G融合業務不斷走向成熟。

（二）加快5G新媒體平臺建設

支持電視臺、運營商、電子信息企業共同建設5G新媒體平臺，提升4K超高清內容生產效率，構建多屏、多視角等超高清直播全新場景，加快超高清電視頻道建設。

（三）加快基于5G傳輸的超高清視頻應用推廣

將超高清視頻應用作為現階段5G商用的主要突破口，加大支持力度，引導運營商及相關方開展超高清視頻5G傳輸在影視制作、遠程醫療、無人巡檢、視頻通話、勘探測繪等方面的應用，盡快形成一批典型案例并應用推廣。

（作者系中國電子信息產業發展研究院電子所副所長）