中興通訊5G技術助力VR視頻應用進入新時代

國際電聯(lián)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(xiàn)100萬以上連接數(shù)；在uRLLC場景下，可以實現(xiàn)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(chǎn)業(yè)帶來巨大的提升。

一、當前主流的VR業(yè)務形態(tài)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(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)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(jīng)發(fā)展了一段時間，但用戶量一直沒有獲得爆發(fā)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(yè)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(shù)據(jù)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(yè)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(wǎng)絡傳輸?shù)囊笠泊蠓黾?，具體如表1：

表1 VR的發(fā)展階段及對網(wǎng)絡的需求

可以看到，5G網(wǎng)絡可以滿足VR業(yè)務對大帶寬的需求，典型5G網(wǎng)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(yè)務的另一個指標——時延，在5G網(wǎng)絡中通過MEC架構的引入，也可以得到極大的提升。視頻數(shù)據(jù)就近在MEC上進行渲染和加速，大量數(shù)據(jù)不再經(jīng)由核心網(wǎng)發(fā)送到Internet，有效減少了數(shù)據(jù)因傳輸路徑過長而帶來的時延。

三、中興通訊創(chuàng)新的5G應用案例

中興通訊在充分研究了5G的行業(yè)應用領域之后，將VR視頻類應用作為首個在5G網(wǎng)絡中部署的應用，目前已經(jīng)取得了優(yōu)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(lián)網(wǎng)大會上，中興通訊在第一次向業(yè)界展示了通過5G網(wǎng)絡傳輸?shù)娜耙曨l。

360度全景視頻是標準4k的畫面，因?qū)捫枨筝^大，一直以來都是通過有線網(wǎng)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(wǎng)線才能實現(xiàn)直播。中興創(chuàng)新采用了5G網(wǎng)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(tǒng)由三部分組成：風景區(qū)、5G系統(tǒng)、演示區(qū)。

風景區(qū)——中興的5G直播系統(tǒng)，全景攝像機架設在烏鎮(zhèn)西柵景區(qū)的觀光船上，通過設置在船內(nèi)的5G終端，將4k全景視頻數(shù)據(jù)實時傳送到5G網(wǎng)絡中。

5G系統(tǒng)——5G系統(tǒng)由5G NR基站和5GC核心網(wǎng)組成，將5G終端發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)匯聚到核心網(wǎng)，并傳送到演示區(qū)。

演示區(qū)——演示區(qū)是2017世界互聯(lián)網(wǎng)大會現(xiàn)場，這里由一臺視頻主機接收4k全景視頻數(shù)據(jù)，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(zhèn)西柵景區(qū)河道，景區(qū)游船上安裝高清攝像頭，拍攝圖像通過5G網(wǎng)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(xiāng)風景畫也徐徐在大會現(xiàn)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(wǎng)絡上行速率在實測中能達到數(shù)百兆每秒，因此在復雜多變的外場真實環(huán)境下，4K高清畫面能夠高速、無損地被傳輸至展會現(xiàn)場的大屏幕上，觀眾就可通過高清全景直播游覽水鄉(xiāng)，身臨其境般直觀感受5G網(wǎng)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(lián)合中國移動展出了業(yè)界首個基于5G網(wǎng)絡和MEC的云VR游戲。

中興通訊聯(lián)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(wǎng)絡中部署MEC網(wǎng)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?？梢灶A計，VR游戲業(yè)將迎來新一輪爆發(fā)增長。其組網(wǎng)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(lián)合中國電信等，在雄安新區(qū)聯(lián)合進行了基于5G網(wǎng)絡的無人機視頻直播。

無人機無論在個人娛樂還是在行業(yè)的應用，目前已經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡的傳輸，可以在遠端的演示區(qū)，實時觀看無人機的飛行直播。

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

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