5G通信技术传输超高清视频的有关研究

郑慧明,宋小民,杨益红,吴成志,李子清

国家超高清视频创新中心（四川新视创伟超高清科技有限公司  四川成都   610095）

摘要：随着社会发展，为了能够满足人们的需求，我国在网络通信技术上进行深入研究与建设，当下5G技术便是新基建中非常重要的技术，通过利用其低延时、高传输速度等特点，使其在传输超高清视频方面发挥出了重要作用，能够为广大用户提供更加清晰度画质。本文就针对5G通信技术传输超高清视频进行研究，首先简单介绍5G通信技术与超高清视频技术的相关内容，然后阐述5G通信技术传输超高清视频的优点，再分析5G通信技术的建设，最后展望5G通信技术的建设，希望通过文章探讨能够为其他从业人员提供一定参考。

关键词：5G通信技术；超高清视频；传输

前言：超高清视频拥有着数据流量大且帧率较高的特点，对网络的需求很大，然而4G网络存在很多缺点无法支持超高清视频的传输，如传输范围较小、延迟较高等等，如此则需要采取更为先进的通信技术。5G技术具有传输带宽大、传输速度快且延时低的特点，能够达到传输超高清视频的要求。当前，利用各运营商的5G技术完成超高视频的传输以及采用何种传输方式成为了人们热议话题。下面笔者就针对相关内容进行详细阐述，促使人们能够对其有一个深入认识。

一、5G通信技术与超高清视频技术的简介

（一）5G通信技术

5G通信技术主要指的是第五代通信网络技术，从该技术中的核心元素来看，主要包括了NFV、云计算等相关技术，相较于其他通信技术拥有着明显优势。现阶段，移动部门对5G技术的发展给予了高度重视，向5G技术的研究、建设与发展上投入了大量财力与人力，如此则大大提升了5G技术的研究与建设质量。5G技术是以之前通信技术为基础开发出来的新一代通信技术，这在一定程度上使得传统技术已经出现了更新与转型[1]。相较于传统通信技术，5G技术能够为人们带来更多便利，对社会发展也能够起到积极作用。通过利用5G技术能够对信息资源进行合理配置，促使信息资源能够得到有效利用，而且还能够为广大网络用户提供良好网络服务。现阶段，对先前通信技术所具有的优势加以利用，以便能够满足广大用户在网络方面高速增长的要求，如此则导致了5G技术一经发布便受到了用户的欢迎。从实际情况来看，5G技术规划中最为重要的是对IP平滑概念加以利用，同时还要保障各个数据接口间实现有效通信。

（二）超高清视频技术

超高清需要进行处理的数据规模十分庞大，所以摄录机在视频信号上传网络前应当先进行编码，通过主网络所接收到的数据包解码器同样要求能够被解码。高效视频编码如今已经被广泛应用，然而由于此算法不仅复杂，而且产生的费用也较为昂贵，并不适合大面积使用，通常是将其应用在光盘存储与视觉广播领域中，而当下还可以将高效视频编码应用于解码超高清视频中[2]。VP9是新的开源视频解码方法，由HTML5浏览器支持，然而VP9在使用过程中受到了限制，同时移动硬件能够为VP9提供支持。VP9和高效视频编码两者的编码效率是较为接近，但由于VP9是免费的，得到了各大供应商支持。AVS2和高效视频编码在压缩效果上类似，然而由于高效视频编码通常应用在场景视频编码领域中，国际化发展水平相对较低，需要相关研究人员能够对高效视频编码展开深入研究，促使其可以获得良好发展。

二、5G通信技术传输超高清视频的优点

（一）低功耗

在传输超高清视频的过程中，最需要解决的便是低功耗问题，当对超高清视频进行传输时，用户在接受网络产品时无法承受支出过多的资金，而这也是信息交换所产生的必然结果。5G技术与4G技术相比较，5G技术所产生的功耗更低，能够大大降低网络产品在充电时需要的时间，续航从原本的一天变成了一周，甚至延长到一个月，这在一定程度上大大改善了用户体验[3]。例如，4G网络智能手表因为功耗过大，需要每天进行充电，如此则降低了用户体验，而5G技术具有的低功耗优势则有效解决该缺点，还大大提升了网络上产品利用效率以及响应能力。

（二）传输速度快

5G网络作为通用通信网络，人们利用5G网络能够在任何时间和地点与任何事物和人展开通信，不会遇到任何阻碍，既可以是在家中、办公场所，也可以是在没有网络覆盖较为偏远的山区，同时还能够使得人与人之间实现无缝衔接。在5G信号的传输过程中，不依赖于电缆传输，能够覆盖在电缆铺设无法达到的区域。在未来，如果5G信号能够在国内实现彻底覆盖，那么便能够保障图像质量，并具有较强移动性与灵活性，从而弥补了传统电视所存在的缺点。

（三）低延时与高传输速度

    5G信号在传输时能够达到10Gbps，而下载速度则能够达到1.25GB/s，相较于4G技术的传输速度更快，甚至达到了4G技术的数百倍。从5G网络信号的发送、处理等方面工作的实际情况来看，延迟低于1ms，产生的网络延迟仅为4G技术的10%。从广播方面来看，5G技术在传输上同样具有着很多技术优势，如低延时等等，能够对超高清视频进行传输。由于超高清视频不仅需要传输的数据量庞大，而且对传输速度也有着更高的要求，根据现阶段行业标准，若想要对4K视频进行传输需要达到12Mbps，然而现阶段还存在部分人利用4G网络对4K视频进行传输，需要加强通信技术研究与建设

[4]。5G技术拥有低延时与高传输速度的优势，能够将其有效应用于4K视频传输中。现阶段，将通信技术与视频相结合取得更为理想的效果，并得到了广泛应用，如视频监控、各种赛事的直播等，将5G技术与超高清视频传输相结合能够实现商业应用。

三、5G通信技术的建设

由于5G通信技术本身所具有的优点，可以将其有效应用于人们的生活中，如此则需要加强5G通信技术建设工作。通过建设5G网络，将其可以有效应用于超高清视频传输，充分发挥出5G技术的作用。

（一）高频传输

如果想要建设一个健全的无线系统，那么便需要在开发时通过引入改进系统对宽带通信进行改善，使得宽带连接拥有更高的性能，对业务应用程序好处加以利用，从而满足整体需求[5]。所以，当前网络资源十分丰富，为了能够适应适合的发展，应当保障传输速率达到相应的要求。若是传播速度没有达到要求，5G传输是在毫米波范围中，那么便可以利用MIMO技术提高小尺寸发射频率，并接收大量MIMO当作是系统天线，能够加工5G高速传输充分展示出来。相较于其他网络要求，利用高速传输任务，可以创建出有序5G Internet连接，此时宽带资源无法匹配，需要用户能够对宽带进行长期调整。

（二）密集网络

对于人口较为密集的公共场所中，需要增加数据处理站，以便能够让人们可以更加轻松的连接到5G信号，之后再利用网络特点进一步扩大5G网络覆盖范围，大大提高了网络利用率。如果想要保护人们不会受到其他外部因素所产生的影响，那么就需要网络能够得以良好发展，通过进行IT创新能够让人们的生活变得更为舒适，升级人们生活方式，但5G网络的应用还为市场发展提供了更为有效的发展路径[6]。

（三）新型网络架构技术

利用5G技术能够为广大用户提供更高速度的信号传输功能，但是任何高质量通信服务都需要拥有一个良好网络架构。5G技术与4G技术相比较，前者在传输速上远高于后者，而传统网络架构则无法达到5G技术要求，因为新一代网络发展以及普及应用，难以达到5G技术需求，需要构建出新的网络资源分配结构[7]。当考虑到网络应用程序与移动网络呈现出多元化特点，能够医疗、工业等领域提供高质量服务，同时还能够对业务运营进行区域转移，并非是由单个服务变成对不同部门用户提供服务，在此过程中便会产生新的要求，而且网络技术也面临着新的挑战，需要新的网络架构满足相关需求，所以需要采用新型网络架构技术，为5G技术实现网络连接奠定良好基础。

（四）5G网络应用方案

为了能够确保超高清视频在传输过程中拥有良好稳定性，需要构建出5G网络和电信运营商之间的合作模式，使得我国三大通讯运营商能够和其他大型移动公司进行合作，促使5G合作建设相关协议能够完成签署。通过制定差一个5G网络的组网发展规划，构建5G媒体应用实验室，以便能够打造出一个对5G视频进行传输测试与检测的品台的，从而保障5G技术能够满足超高清视频的传输需求，并且还能够实现超高清视频的直播，利用5G技术还能够为城市提供超高清视频信号。通过构建总台5G媒体应用实验室，确保其能够正常使用，要做好实验室规划设计以及系统准备工作，能够用于以5G网络为基础的超高清视频传输、手机投屏、超高清视频移动剪辑等方面的应用实验。

四、5G通信技术应用于传输超高清视频的前景

从5G技术整体情况来看，将其应用在超高清视频传输上具有良好前景，主要是体现在远程教育与万物互联两个方面，可以体现出5G技术所具有的优势，从而取得较为理想应用效果。

（一）远程教育

5G技术在教育领域拥有着良好的应用前景，为我国教育的发展提供了更多的便利。从远程学习来看，通过使用5G技术能够为人们在远程学习上带来更好的体验，能够解决以往远程学习过程中画面与声音不同步的问题。例如，在音乐教学中由于具有较强的专业性，能够发现若是信息传输出现的延迟超过了20ms，两种声音便会出现不同步的情况，而且画面与声音也是如此，虽然此种延迟没有被听众所察觉。5G技术具有延时低的特性，将其应用于远程教育能够有效传输超高清视频，将信息传输延迟的时间控制在20ms以内，也就能够避免再出现声音与声音、画面与声音不同步的情况，从而可以有效实现远程学习，同时在现场直接培训方面也能够起到应有的作用[8]。对于教师与学生来说，节省大量的时间成本是非常重要的，而5G技术的应用则能够发挥出此方面作用，为师生节省大量时间，可以促使教师能够在有限时间中完成更多内容的教学，而学生也能够从中学习到更多知识，所以5G技术在远程教育方面能够得到有效应用。

（二）万物互联

5G技术的出现与应用改变了人们的生活。通过利用5G技术将万物连接为一个整体，人们在未来生活中有可能出现以下场景：当人们刚要下时，系统便能够进行识别，远程操控家中的各种智能互联产品，如空调会提前启动，将室内温度调整到最舒适的温度，同时打开热水器，当人们回到家以后，能够直接洗澡，而且智能电饭煲也能够提前加热食物，当人们洗完澡以后便能够直接享用美食，使得人们的生活方式变得更加便捷，大大降低了生活中存在的不必要麻烦，可以省出更多时间用于做其他事情，同时还能够有更多时间用于休息与缓解自身压力，如此则明显提升了人们生活舒适度。在家庭生活中，视频监控也是十分重要的设备，利用5G技术具备的低延时、高传输特性，能够在一定程度上大大增加了视频传输与反馈的速度，而且还能够展开远程操作，为住户提供预警信息，具有更高的安全性。另外，当前5G流量费用正在不断下降，有利于智能安防技术的发展。所以，5G技术在万物互联中能够得到有效应用，通过利用5G技术的特征，能够将各种智能设备全部连接在一起，并由人们进行操作，改善了人们生活方式，为人们带来更加良好的居住体验。

总结：总之，当5G技术出现以后能够有效实现超高清视频传输，而且还能够解决以往超高清视频传输过程中所存在的传输速率较低、存在较为严重的时间延迟等方面维内托，让路由变得更为简单，传输速度也变得更快，能够满足超高清视频传输要求，同时也不会导致传输数据包出现延迟。在5G技术中主要是利用了SRT协议，能够为数据高效传输提供了保障，即便处于网络高峰期也不会出现捕获带宽问题，如果发生了数据包丢失的现象，通过利用纠错工具也能够完成数据包修复工作，从而实现超高清视频的高速传输。

参考文献：

[1] 肖鹏利. 5G通信技术传输超高清视频探讨[J]. 广播电视网络, 2020, 27(12):4.

[2] 李昱. 5G通信技术传输超高清视频探讨[J]. 中国宽带, 2021, 000(002):P.10-10,12.

[3] 王平宁, 严罡星. 探讨5G通信技术传输超高清视频[J]. 通讯世界, 2021.

[4] 廖志鹏. 基于5G的超高清视频传输方案和应用场景研究[J]. 中国有线电视, 2021(3):2.

[5] 侯忠进, 高亚雄. 5G通信技术背景下传输技术发展趋势研究[J]. 通讯世界, 2020, 27(4):2.

[6] 万河, 李伟伟. 论5G通信技术背景下传输技术发展趋势研究[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术, 2021(1):2.

[7] 杨鸣. 5G+4K超高清视频产业的发展前景探讨[J]. 科学与信息化, 2021.

[8] 金世杰. 无线传输5G化,视频传输超高清化意义的讨论[J]. 卫星电视与宽带多媒体, 2021.