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      中興通訊5G技術助力VR視頻應用進入新時代


      國際電聯ITU提出了5G的愿景,5G會面向三大場景提供服務:

      在eMBB場景下,用戶可以獲得高于2Gbps的下行速率;在mMTC場景下,每平方公里可以實現100萬以上連接數;在uRLLC場景下,可以實現低于1ms的空口時延,高達99.999%的可靠性。

      三大場景的結合,將為VR視頻產業帶來巨大的提升。

      一、當前主流的VR業務形態分析

      VR對于用戶來說,能夠接觸到的就是終端設備,當前的主要終端設備有以下幾種類型:

      1.外接式VR頭盔

      外接式VR頭盔的特點是需要有一臺高性能顯卡主機做視頻運算,外接式VR頭盔作為顯示設備,兩者相結合才能獲得完整的VR觀看體驗。

      該類型的VR體驗是當前最好的,圖形渲染能力強,可以運行大型VR游戲,但高性能視頻主機通常價格昂貴,大大阻礙了VR的普及。

      2.VR一體機

      VR一體機是將數據存儲接收、圖像處理、顯示都集成在頭盔中,只需要一臺設備,能夠聯網即可體驗VR。

      受限于設備的能力,圖像處理性能一般,只適合觀看VR視頻,無法體驗游戲。

      3.手機式VR頭盔

      手機式VR是使用手機+VR盒構成的簡單VR設備,在手機中安裝VR專用APP即可體驗VR,是門檻最低的體驗方式。

      由于手機屏幕的限制,難以輸出高分辨率的圖像,普遍體驗不佳。

      VR的技術已經發展了一段時間,但用戶量一直沒有獲得爆發性的增長,主要原因在于:VR終端的性能與成本存在矛盾。通常業界認為,VR體驗最好的設備是HD主機+外接式VR頭盔。但是該設備價格較高,一套設備通常要超過1萬元,難以在大眾用戶中普及。另外一種低成本方案是VR一體機,兼具數據處理和顯示功能,價格約2000-3000元,但是該設備的圖形處理能力一般,只能進行視頻觀看,無法再對圖像進行渲染,難以獲得良好的VR體驗。

      二、 VR的技術特點以及和5G的結合點

      在VR使用中,普遍有個問題是眩暈感,其根本原因是像素不夠高、幀率不足造成的。業界一般認為,4k以上的VR才能提供沒有眩暈感的體驗,隨著分辨率的提高,對網絡傳輸的要求也大幅增加,具體如表1:

      表1 VR的發展階段及對網絡的需求

      可以看到,5G網絡可以滿足VR業務對大帶寬的需求,典型5G網絡單用戶速率可以達到2Gbps以上,可以滿足多路VR用戶同時體驗的需求。

      VR業務的另一個指標——時延,在5G網絡中通過MEC架構的引入,也可以得到極大的提升。視頻數據就近在MEC上進行渲染和加速,大量數據不再經由核心網發送到Internet,有效減少了數據因傳輸路徑過長而帶來的時延。

      三、中興通訊創新的5G應用案例

      中興通訊在充分研究了5G的行業應用領域之后,將VR視頻類應用作為首個在5G網絡中部署的應用,目前已經取得了優秀的演示效果和巨大的社會影響。

      1.360度全景直播

      在2017年世界互聯網大會上,中興通訊在第一次向業界展示了通過5G網絡傳輸的全景視頻。

      360度全景視頻是標準4k的畫面,因對帶寬需求較大,一直以來都是通過有線網絡才能傳輸,這樣會帶來一個比較大的限制——攝像機一直需要拖著一根網線才能實現直播。中興創新采用了5G網絡作為全景視頻回傳的通道,有效解決了全景攝像機不能隨便移動的難題。

      整個5G直播系統由三部分組成:風景區、5G系統、演示區。

      風景區——中興的5G直播系統,全景攝像機架設在烏鎮西柵景區的觀光船上,通過設置在船內的5G終端,將4k全景視頻數據實時傳送到5G網絡中。

      5G系統——5G系統由5G NR基站和5GC核心網組成,將5G終端發送的視頻數據匯聚到核心網,并傳送到演示區。

      演示區——演示區是2017世界互聯網大會現場,這里由一臺視頻主機接收4k全景視頻數據,將畫面投放在電視墻上。同時還可以由VR進行第一視角的全景體驗。

      這次直播通過3.5GHz 5G預商用基站覆蓋烏鎮西柵景區河道,景區游船上安裝高清攝像頭,拍攝圖像通過5G網絡實時上傳,隨著船只在水面緩緩行駛,一幅美麗的高清4K水鄉風景畫也徐徐在大會現場觀眾面前展開。

      采用多個高清攝像頭合成廣角畫面對上行傳輸速率要求高,5G空口網絡上行速率在實測中能達到數百兆每秒,因此在復雜多變的外場真實環境下,4K高清畫面能夠高速、無損地被傳輸至展會現場的大屏幕上,觀眾就可通過高清全景直播游覽水鄉,身臨其境般直觀感受5G網絡大帶寬的特性。

      2.低時延VR游戲

      在2018世界移動大會巴塞羅那展上,中興通訊聯合中國移動展出了業界首個基于5G網絡和MEC的云VR游戲。

      中興通訊聯合中國移動提出的云VR方案(如圖 3所示),可以完美的解決VR用戶設備成本與性能體驗的矛盾——在5G網絡中部署MEC網元,并利用MEC的開放能力部署GPU集群,VR游戲的圖形渲染處理放在邊緣云上。用戶可以使用價格較低的VR一體機,通過云端的圖形渲染,獲得上萬元高清主機才有的VR互動游戲體驗。可以預計,VR游戲業將迎來新一輪爆發增長。其組網方式如圖1:

      圖 1 基于MEC的云VR游戲

      3.無人機視頻直播

      2018年3月,中興通訊聯合中國電信等,在雄安新區聯合進行了基于5G網絡的無人機視頻直播。

      無人機無論在個人娛樂還是在行業的應用,目前已經非常廣泛了,但是當前的無人機拍攝,由于缺乏高速的視頻回傳通道,還無法做到實時直播。5G網絡為無人機提供了移動場景下的視頻回傳通道。使用無人機拍攝1080P的實時視頻,通過編碼和5G網絡的傳輸,可以在遠端的演示區,實時觀看無人機的飛行直播。

      在豐富的應用案例后后,體現的是下一代通信技術的發展和領先。5G突破了傳統移動通信應用范疇,滲透旅游、家庭、制造業等各個行業,使得人類社會更加智能化、自動化和互聯網化,而VR應用正是其中一個小小的縮影。


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