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5G传输黑科技,8k高清看冬奥
发布日期:2022-06-19 09:20    点击次数:181

出品|网易文创

导语:2022年北京冬奥会将采用各类5G+技术进行高清转播,给观众们带来身临其境的全新观赛体验。5G技术在冬奥中是如何具体应用的,会对“吃瓜群众”们有什么样的影响?我国当下5G技术发展如何,未来又有着什么样的前景呢?

图源:https://ishare.ifeng.com/c/s/7n18DjFKEB6

目前北京五环内、延庆赛区场馆以及京张高铁等区域,已实现5G信号的全面覆盖;基于5G技术,冬奥会将采用超高清8K技术对赛事进行转播,同时,远程线上观赛、VR/AR虚拟观赛等“黑科技”都将基于5G技术实现,给观众们带来绝无仅有的观赛新体验。

“身临其境”观赛黑科技

根据北京冬奥组委技术部部长喻红的介绍,冬奥组委会希望“通过技术手段虚拟出一种模式,让人们在家或电影院等地方就如同到达现场一样,能感受到一种立体景观呈现,感觉事情就在眼前发生一样”。为了达到这一效果,冬奥组委会采用了许多崭新的技术。

北京冬奥会主体将采用超高清8K技术对赛事进行转播。8K指的是一种高达7680×4320的分辨率,与当下常见的视频分辨率对比,8K相当于4K“超高清”的4倍、1080P“全高清”的16倍。同时,8K内容显示还包含了色域、声道、帧率、色深等多项规格的全方位提升。

2021年,央视8K超高清电视试验频道对春节联欢晚会进行了首次8K直播,这也是世界范围内首次在8K超高清电视频道进行的重大活动直播,收获了良好的播放效果和观众反馈。

8k春晚节目在深圳星河CoCo Park户外超高清大屏的清晰呈现 图源:数字电视国家工程实验室(北京)官网

除了8K观赛,冬奥会还将采用VR(Virtual Reality,虚拟现实)和AR(Reality,增强现实)技术进行播放。其中,VR技术的基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感,AR则是将计算机生成的各类虚拟信息模拟仿真后,应用到真实世界中,两种信息互为补充,从而实现对真实世界的“增强”。在冬奥会直播的时候,VR可以进行360度直播,AR则可以实现家庭观赛的互动,可以利用混合虚拟和真实部分,实现沉浸式体验。例如,观众在虚拟环境中亲自尝试从冬奥会的雪道上滑下去,从而对赛事有着更加切身的体会。

5G:搭载黑科技的“高速公路”

以上提到的各类新型观赛技术都对传输网络有着很高的要求。为了实现更加清晰的全感官感受效果,需要在短时间内传输大量的数据(例如,1分钟的8K视频就能够占据足足194GB的空间);为了能够实现实时交互和沉浸式体验,传播过程中的网络时延必须极短(VR技术通常要求必须在18ms以内)。传统的云计算网络平台一般位于整个网络中心,要将信号从网络中心传播到用户端,需要经过运营商内网和外网两个步骤,经历两次传播时延,也容易受到更多干扰导致信号波动,影响传输效率,很难胜任以上任务。因此,为了让观众能够身临其境地感受到冰雪运动的魅力,本次冬奥会组委会全面引入了5G技术。

打个比方,对于数据而言,8K等技术需要更多的卡车“运货”,对于运输速度等也有着更加严苛的要求;而5G技术就是修建路面更加宽广、路线更加合理的高速公路,可以有效提升通行效率,增加货物吞吐量。5G技术为它们提供了可以大显神威的平台,而这些技术的应用则让5G的潜能可以被更大化地开发利用。

5G提升传播效率的第一点就是提升传输速度。区别于之前的1G、2G、3G、4G,5G采用了更加高频的毫米波。频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。假如把搭载数据的电磁波比作一列火车,那么,电磁波的频率越高,火车的车厢就越多,一次运输中就能够搭载更多货物。除此以外,5G技术还有“波束赋形”功能,能够控制电磁波传输的方向,让数据直接走向需要的方向。相当于数据传输层面的单车变摩托、摩托变跑车,并且行驶的路线也从曾经歪歪扭扭的羊肠小路变成了直达路线,这传播想慢都难啊。

5G频段和4G的对比 图源:https://www.pmtown.com/archives/161639.html

同时,不同于传统的云计算技术,5G时代,我们引入了MEC(Multi-access Edge Computing,多接入边缘计算)方法,来加快信息处理,提升传输速率。这一概念最早于2013年被IBM与NokiaSiemens网络提出,,那时,游戏快讯MEC中的M还是代表移动(Mobile)。2014年,ETSI(European Telecommunications Standards Institute,欧洲电信标准协会)宣布将其标准化。其基本思想是把云计算平台从移动核心网络内部迁移到移动接入网边缘,实现计算及存储资源的弹性利用。MEC将传统电信蜂窝网络与互联网业务进行了深度融合,旨在减少移动业务交付的端到端时延,发掘无线网络的内在能力,从而提升用户体验,给电信运营商的运作模式带来全新变革,并建立新型的产业链及网络生态圈。2016年,ETSI把MEC的概念扩展为现在的多接入边缘计算(Multi-Access Edge Computing),将边缘计算从电信蜂窝网络进一步延伸至其他无线接入网络(如WiFi等)。

MEC降低传输时延、提升传输效率的原理其实很简单。如同生活中,行路时间等于要走的路程除以走路速度一样,数据传输时间也受到传输距离和传输速度的共同影响。MEC将服务器从网络核心拿到了边缘,相当于将数据流传输的起点移动到了靠近用户端的位置。这样,包含着比赛画面、音效等信息的数据流想要到达观众身边,就不需要迢迢万里长征,而只要跑一个简单的百米赛跑就可以了。同时,由于其距离用户更近,路途过程中遇到各种“意外”(如线路故障等)的概率也更低,从而使播放更加稳定。

传统云计算和5G时代边缘计算的对比 图源:https://blog.csdn.net/zhonglinzhang/article/details/104348740

方兴未艾,未来可期

时至今日,5G对我们早已不是一个陌生的名词,不少人也已经换上了5G手机,切身感受到了技术带来的便利。

根据GSA(Global mobileSuppliers Association,全球移动供应商协会)的数据,截至2021年上半年,全球已有70个国家的169个运营商发布了5G,其中,欧洲、亚太、北美属于5G的先发地区,已经基本完成了5G网络的商用。

全球5G网络商用情况

在政府的大力支持下,一直以来,我国5G技术的发展都走在世界前列,已然有了成为“领头羊”的趋势。截至2020年底,我国5G基站数量已经超额完成原定的60万个目标,5G网络基本覆盖地级以上城市,周均新增基站在1.2万个左右。5G手机月出货量也已经达到2014万部,占国内手机出货比例接近70%。不久前,深圳等城市还宣布已经提前实现5G全覆盖。我国5G用户也已经超过1.1亿个,成效十分显著。而据了解,各地5G基础设施和网络覆盖步伐还在进一步提速。

企业方面,我国拥有着一系列强悍企业:从中国移动、中国电信、中国联通等5G技术运营商,到中国铁塔、中国广电等5G基础设施服务商,再到华为、中兴等5G技术应用商,我国在5G领域已经形成了完整的产业链、建立起了较为完善的生态系统。其中,在5G核心通信设备领域,虽然受到中美贸易纠纷的影响,但我国的华为、中兴两大企业仍然分别占据了32%和14.2%的世界市场,在全球供应商中排名第一和第三;运营商方面,截止目前移动已经拥有了1.65亿的5G用户,电信则拥有了8650万的5G用户。

我国5G技术的蓬勃发展,离不开政府部门的大力支持。自从宣布开启5G商用以来,我国先后将5G写入2020年政府工作报告,实施“新基建”战略,将5G发展上升到国家战略层面。与此同时,我国以工信部为主导,也发布了《关于推进5G加快发展的通知》等诸多文件,明确5G发展的未来目标、主要任务和详细措施,给予5G发展诸多支持及引导,并释放出红利。各省市也紧跟国家号召,出台支持5G发展的相关地方政策。除了现在已经比较成熟的5G通信,我国也在积极拓展这一技术的更多可能性,5G+医疗、5G+物联网、5G+。

结语:

纯洁的冰雪,激情的约会。冬奥会上,不仅有运动健儿们奋勇拼搏、勇攀高峰的身影,也处处显现着我国在科技领域的重大发展进步。“5G+”技术的发展,即将给全国乃至全世界观众带来全新的观赛体验。在政府各部门支持引导下,相信我国能够办出一场绝无仅有的冰雪体育盛宴,更相信我国在以5G为代表的领域一定可以取得新的成绩和新的突破,相信中国从“制造强国”迈向“科技强国”的步伐会变得更加坚实稳健。

参考文献:

[1] GSA官网 https://gsacom.com/

[2] 科学网 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/10/467914.shtm

[3] https://blog.csdn.net/qq_30163473/article/details/93916759

[4] https://zhuanlan.zhihu.com/p/401714379



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