5G与视频

上回说到日本已经开始商用5G技术，每个月有20GB的流量。有了这么多的流量套餐，还有那么好的5G技术，我们来研究下，5G是否能满足越来越强烈的视频需求。 随着中国5G试验开始，美国V5G标准发布，日本S5G开始商用，可以认为今年是5G元年。同时伴随着国内虚拟现实（VR）、视频直播等视频业务的兴起，5G相关的业务频频成为业界焦点。在前不久举办的国家“十二五”科技成就展上，5G技术支撑无线VR成了极其抢眼的亮点，吸引了包含国家领导人王岐山书记、万钢副主席，知名专家邬贺铨院士等在内的各界人士的关注并亲自体验，后来还有希腊总理等贵宾继续尝鲜。

视频业务已经成为最受用户喜爱的业务。相比文字、图像、语音业务，视频是拥有最广泛受众的媒体形式，视频媒体可以立体和细致生动地反映一个事件、一个故事的过程与每一个动态细节，清晰地记录事件全过程，从而给观赏者带来其他信息载体所难以达到的影响力。 在过去，由于技术手段的限制，更高清视频的传播受到很大的局限，但随着视频拍摄制作技术以及电信网络技术的不断发展，视频媒体的制作、传播成本不断降低，更高清视频的在线传播成为可能，同时人们对更高清视频业务的追求动力永不停止，以4K，8K，VR/AR等业务为代表的极致清晰、极致鲜艳、极致流畅的超高清视频成为人们新的需求。 对无线通信网络来说，移动视频业务，已经逐渐成为继语音、数据业务之后的无线网络基础业务。对全球的流量进行分析后发现，最近几年的新增流量大部分来自于视频业务。视频业务，特别是高清视频，极大地刺激了流量的消费，实现用户数据消费的快速增长。 根据2016~2020年思科全球视频流量的发展预测，移动流量将增长10倍，视频流量将占到互联网流量的75%以上，而发达地区的视频流量将增长更快，移动流量将增长20倍，视频流量占比更高，将超过80%。这种增长主要因为用户更加偏好视频流服务，受包括新闻、广告与社交媒体等在线视频内容日益普及所驱动，高清视频将在移动网络中无处不在。随着LTE网络在全球的规模部署与商用，高清智能终端成本的快速下降，目前移动智能终端屏幕分辨率普遍达到或超过720P的清晰度，部分终端已经支持1080P甚至2K的清晰度，移动运营商承受了视频业务带来的巨大挑战，尤其是对运营商网络带宽的巨大冲击。

视频用户的体验与运营商的网络息息相关，随着运营商网络中不断引入和开展4K、8K、VR/AR等视频业务，将对网络带来数10倍的带宽增长需求。举例来说，4K视频业务相比于高清视频业务，带来了三大方面的提升： 首先是画面清晰度的提升，4K的分辨率为3840*2160， 是高清（1920*1080）的4倍； 其次是画面流畅度的提升，4K的画面从高清时代的每秒25/30帧，提升到每秒50/60帧，极致体验可以达到100/120帧，最后是色彩精度的提升，每个像素的编码色阶从8bit提升到10bit，12bit；通过不同帧率，不同色阶的组合，4K可以分为三种形态：普通4K，标准4K和4K+。经过H.265编码后，4K视频的码率是高清视频的2~10倍，对带宽的需求为22.5M~75M。 8K，VR则对带宽提出了更高的要求， 8K视频的带宽需求为4K的4倍，约为90Mbps~300Mbps， VR则为4K的4~16倍，约为300Mbps~1.2Gbps，最高将会超过1Gbps。

 

面对视频业务如此大的带宽需求，移动通信设备商和运营商该如何应对呢？ 从日本软银和中兴通讯共同的选择上看，是Pre5G Massive MIMO技术。 5G由于标准和技术等原因，距离商用还有一段时间，而Pre5G能提供远好于4G、接近于5G的用户体验（吞吐率、延迟等），是无线网络向5G发展的必经阶段，Pre5G阶段除了采用提升空口容量的新技术，一些前瞻性的解决方案也会得到部署和应用，及时满足用户对视频业务体验越来越迫切的需求。 Pre5G阶段以LTE移动宽带网络为基础进行演进，而该阶段移动互联网视频处于高速发展期，以1080p连续覆盖、2K热点覆盖为目标，4K视频、VR业务可能在Cloud RAN架构下的热点得到应用。在Pre5G阶段无线网络下的VR业务首先会考虑平均下载速率在40~50Mbps的4K 60/90fps 的VR视频（H.265）播放。 Pre5G为何如此神奇，能解决移动视频的大带宽问题呢？是因为采用了Massive MIMO 大规模天线技术。Massive MIMO是MIMO技术的扩展和延伸，其基本特征就是在基站侧配置数量众多的天线阵列（从几十至几千），利用空分多址（SDMA）原理，同时服务多个用户。由于大规模天线阵列带来的巨大阵列增益和干扰抑制增益，使得小区总的频谱效率和边缘用户的频谱效率得到了极大的提升。Pre5G凭借新型的多终端空分技术，发射赋形技术以及用户配对技术，大规模天线联合矫正技术，大幅度提升频谱效率和小区容量。在中移外场的宏覆盖测试中，Pre5G Massive MIMO下行小区容量提升350%，上行小区容量提升164%。 使用Pre5G技术，可以将4G LTE/LTE-A网络，升级成为准5G网络，满足现阶段视频业务对网络的需求。可以说，在大视频时代即将来临之时，Pre5G，出现得刚刚好。

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