5G+MEC在高清視頻行業(yè)應(yīng)用的思考

摘 要：高清直播全面運(yùn)用 5G 傳輸技術(shù)已經(jīng)成為電視新聞傳媒發(fā)展的必然趨勢。移動(dòng)邊緣計(jì)算MEC是把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)兩者技術(shù)有效融合在一起，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加了計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理等功能，MEC系統(tǒng)可部署于無線接入網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)之間。在4k高清視頻、視頻直播及VR等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求很高的業(yè)務(wù)場景中，MEC服務(wù)器和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)可進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，能顯著提升用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，挖掘基于視頻內(nèi)容的增值價(jià)值。5G的傳輸優(yōu)勢與MEC的計(jì)算優(yōu)勢結(jié)合，必將給高清視頻行業(yè)帶來巨大機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：5G;MEC;高清視頻

5G通信具有三個(gè)突出的技術(shù)特征：一是高帶寬，5G的目標(biāo)速率將達(dá)到20G下行速率，速度是4G速率的20倍。二是低時(shí)延?，F(xiàn)階段4G的延遲是10-50毫秒，而5G延遲將降低到1毫秒以內(nèi)。三是大鏈接能力，能夠滿足每平方公里100萬連接數(shù)密度指標(biāo)要求。5G的技術(shù)能力優(yōu)勢改變整個(gè)電視采集、編輯、制作、傳輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)的既有模式，重塑電視制播模式。4K、8K超高清電視已成為電視發(fā)展的方向，實(shí)現(xiàn)超高清電視的發(fā)展和服務(wù)離不開5G網(wǎng)絡(luò)。高清直播全面運(yùn)用 5G 傳輸技術(shù)已經(jīng)成為電視新聞傳媒發(fā)展的必然趨勢。MEC（Multi-Access Edge COmpuTIng，多接入邊緣計(jì)算），是5G時(shí)代的重要技術(shù)，提供“通訊連接+計(jì)算”能力，把云計(jì)算從中心延伸到邊緣，增強(qiáng)了云計(jì)算的能力，拓展了云計(jì)算的應(yīng)用范圍。MEC將計(jì)算資源和業(yè)務(wù)匯聚在網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)，為用戶提供超低延遲的業(yè)務(wù)感知和可控的網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，以支撐以人為中心的新型業(yè)務(wù)和以物為中心的萬物互聯(lián)應(yīng)用5G終端高帶寬，導(dǎo)致骨干網(wǎng)擁塞：5G終端支持高帶寬，能傳輸4K/8K這樣的大流量業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)從基站一級(jí)級(jí)匯聚到數(shù)據(jù)中心的過程中，骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)越來越擁擠，最終影響端到端的傳輸質(zhì)量。MEC方案定位在邊緣，可以有效降低終端成本，降低傳輸帶寬占用，降低業(yè)務(wù)時(shí)延，提高業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全。

1 MEC技術(shù)

移動(dòng)邊緣計(jì)算MEC是把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)兩者技術(shù)有效融合在一起，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加了計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理等功能;構(gòu)建了開放式平臺(tái)以植入應(yīng)用，并通過無線API開放移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)服務(wù)器之間的信息交互，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)進(jìn)行了深度融合;MEC的部署策略尤其是距離用戶的相對(duì)地理位置可以有效實(shí)現(xiàn)低延遲、高帶寬等，MEC也可以實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息和更精準(zhǔn)的位置信息來提供更加精準(zhǔn)的位置服務(wù)。

MEC系統(tǒng)可部署于無線接入網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)之間。MEC系統(tǒng)的核心設(shè)備是基于IT通用硬件平臺(tái)構(gòu)建的MEC服務(wù)器。MEC系統(tǒng)通過部署于無線基站內(nèi)部或無線接入網(wǎng)邊緣的邊緣云，可提供本地化的云服務(wù)，并可連接其它網(wǎng)絡(luò)如企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部的私有云實(shí)現(xiàn)混合云服務(wù)。MEC系統(tǒng)提供基于云平臺(tái)的虛擬化環(huán)境，支持第三方應(yīng)用在邊緣云內(nèi)的虛擬機(jī)（VM）上運(yùn)行。相關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)能力可通MEC服務(wù)器上的平臺(tái)中間件向第三方應(yīng)用開放。MEC系統(tǒng)架構(gòu)圖和技術(shù)原理圖如圖1、圖2所示。

2 應(yīng)用場景設(shè)想

4k高清視頻、視頻直播及VR等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求很高的業(yè)務(wù)場景。在這種業(yè)務(wù)應(yīng)用中，MEC服務(wù)器和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)可進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，能獲取視頻業(yè)務(wù)中的熱點(diǎn)內(nèi)容并在本地緩存，MEC服務(wù)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的解析，并和本地緩存內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)地對(duì)比，如果申請(qǐng)?jiān)L問內(nèi)容已在本地緩存中，則直接將緩存內(nèi)容及時(shí)推送給申請(qǐng)用戶，網(wǎng)絡(luò)中的熱點(diǎn)內(nèi)容可以根據(jù)用戶訪問情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新。這樣以來，一方面可以有效降低內(nèi)容訪問時(shí)延，緩解網(wǎng)絡(luò)壓力;另一方面可以依托對(duì)內(nèi)容的定向緩存，能顯著提升用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，挖掘基于視頻內(nèi)容的增值價(jià)值。

對(duì)于如視頻教學(xué)系統(tǒng)、各種論壇、郵件、FTP等在本地頻繁訪問的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，用戶如果訪問的是非內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，MEC服務(wù)器通過詳細(xì)地解析，可識(shí)別為非本地業(yè)務(wù)，則直接將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至核心網(wǎng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)的訪問。

用戶如果訪問的是本地業(yè)務(wù)，MEC服務(wù)器通過深度的包解析，可識(shí)別為本地業(yè)務(wù)，則將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至本地網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入相應(yīng)的內(nèi)容和應(yīng)用服務(wù)器訪問。這樣避免了通過外部互聯(lián)網(wǎng)訪問本地內(nèi)容的路由迂回，能有效降低用戶訪問業(yè)務(wù)的時(shí)延，提升用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，能有效緩解傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)的壓力。

會(huì)議、展會(huì)直播場景：在覆蓋會(huì)場的 LTE網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，部署 MEC平臺(tái)，使得平臺(tái)中的直播服務(wù)可以提供高清晰、低時(shí)延的會(huì)場直播，以及 VR 沉浸式的直播體驗(yàn)。傳統(tǒng)模式的互聯(lián)網(wǎng)直播，在 72Op 的視頻分辨率下，時(shí)延大約在 5s以上，而基于MEC平臺(tái)的直播方案，通過降低了帶寬的迂回消耗，在視頻分辨率1080p 下，將時(shí)延降低到 1s以內(nèi)，此外，還可以提供更豐富的直播體驗(yàn)（如 VR 沉浸式播放體驗(yàn)，手機(jī) APP 、H5 掃碼、小程序觀看在線會(huì)議直播，電視大屏遠(yuǎn)程同步播放）。

體育直播場景中部署MEC平臺(tái)，可以為場內(nèi)觀眾提供多角度的低延時(shí)球場直播。利用 MEC 進(jìn)行視頻加速，視頻提供商利用 MEC 的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)功能，通過對(duì)用戶視頻請(qǐng)求數(shù)據(jù)分組進(jìn)行分析，為特定的高清付費(fèi)用戶提供充足帶寬，以保證其觀看體驗(yàn)。圖3是基于MEC的在線視頻系統(tǒng)示意圖。

3 結(jié)束語

業(yè)務(wù)下沉到邊緣將縮短端到端業(yè)務(wù)的時(shí)延，減少大帶寬視頻業(yè)務(wù)對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)資源的占用，滿足業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的本地化處理和安全要求，提升骨干網(wǎng)5G傳輸效率。5G的傳輸優(yōu)勢與MEC 的計(jì)算優(yōu)勢結(jié)合，必將給高清視頻行業(yè)帶來巨大機(jī)遇。5G技術(shù)的到來，對(duì)廣播電視媒體的傳播機(jī)制、傳播效應(yīng)、人機(jī)傳播思維提出了新的挑戰(zhàn)，也對(duì)功能的拓展和視聽技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，并對(duì)受眾用戶的認(rèn)知與決策產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]第一屆全球5G大會(huì).

[2]MEC（多接入邊緣計(jì)算）技術(shù)簡介.

[3]5G MEC方案賦能行業(yè)應(yīng)用.

[5]直擊2020世界5G大會(huì)：超高清視頻成5G導(dǎo)入期奪目亮點(diǎn).

作者簡介：

呂建（1973—），男，山東臨朐人，中國黨員，大學(xué)學(xué)歷，高級(jí)工程師，現(xiàn)任山東省廣播電視局泰山轉(zhuǎn)播臺(tái)調(diào)頻科副科長。4D0A12F0-B024-4D33-BECF-69D19EDF0C7A