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5G边缘计算视讯体验增强解决方案.docx
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5G边缘计算视讯体验增强解决方案.docx
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【摘 要】5G 大带宽、低时延的特性正在促进高清视频业务的发展,快速高清视频
分发、360°全景、AR/VR/全息视频等多种形式的视频应用极大地丰富了视频应用
场景。这些视频业务,如高清视频、网购、直播、虚拟与增强现实等均需要更高的
带宽、更低的网络时延为用户提供更好的视讯体验。通过深入分析 5G 网络中视讯
资源下沉到网络边缘所需要解决的应用场景和技术需求,重点给出了 5G 边缘计算
视讯体验增强解决方案,包括边缘侧视讯体验增强实现方式及优化手段,以供 5G
行业垂直应用规划与部署时参考。
【关键词】5G 核心网;边缘计算;超高清视频;TCP 优化;内容分发网络
0 引言
据爱立信移动市场报告预测,到 2025 年,移动网络视频流量将以每年约 30%的速
度增长
[1]
,视频类将占移动数据流量的近四分之三。移动视频流量的增长主要由
两方面推动,一是许多在线应用嵌入视频、视频点播(VoD)服务用户数和每用
户观看时长的增长,二是智能设备上更高清晰度视觉效果需求,随着智能手机和
网络的不断完善,高清(720p)、全高清(1 080p)、超高清(4K、8K)变得越
来越普遍,依托 5G 网络所能提供的良好用户体验,更多身临其境的媒体格式和
应用成为推动移动数据流量增长的重要因素
[2]
。
据 Omdia 预测,到 2023 年,5G 视频创新应用市场将每年高达 230 亿美元。基于
5G 的视频广告、娱乐视频、AR 将迎来爆发,5G VR 和 5G 云游戏开始兴起,视频
业务将迎来蓬勃发展的新时期。从 2019 年到现在,全球使用最频繁的移动 APP
基本上都是跟视频相关的,参考图 1,最典型的就是风靡全球的抖音短视频。特
别值得注意的是,2020 年,由于新冠疫情对社会的巨大影响,居家办公和隔离办
公成为趋势,以 ZOOM、微软 Teams 为代表的视频会议 APP 迅速崛起。
1 视讯业务体验给移动通信网络带来的挑战
从用户角度看视频,主要分为点播和直播。点播是指被请求视频已存在于源服务
器,用户向视频服务器发送视频访问请求,直播指在内容产生的同时用户对内容
进行观看。在传统视频系统中,内容源上传内容到 Web 服务器,由 Web 服务器响
应用户视频请求。在这种方式下,内容基于 TCP 和 HTTP 进行下载,或是以流的
形式传递用户。但 TCP 并不能快速适应无线网络变化,如信道环境改变、终端登
录和注销等都会导致无线链路容量变化,并且这种长距离的视频传输也增大了链
路故障率,造成很高的时延,无法保证用户体验。
另外,对于内容源,当下业界普遍采用 CDN(Content Delivery Network)分发
机制,按区域设置 CDN,将内容预先分发到各区域 CDN 节点,再由各区域 CDN 节
点响应本区域用户请求。CDN 分发机制在一定程度上改进了时延问题,但这种改
进对于直播这种高并发,并且对实时性和流畅性要求很高的场景来说仍然力不从
心。并且现有网络架构中,业务平台通常部署在核心网之后,这不仅不利于超清
视频、虚拟现实(VR, Virtual Reality)等高带宽应用的快速发展,而且也无
法满足车联网、增强现实(AR, Augmented Reality)等低时延需求。
这些影响用户体验的问题,备受用户关注,如何提升最终用户的视讯体验,涉及
面非常的广,包括源端的信息采集(单摄像到多摄像到深景和全景摄像)、中间
的加工(背景、美妆、换颜、2D 转 3D 等)以及快速响应终端的互动点击(场景
切换、渲染等)。本文将聚焦于通过 5G 移动网络边缘技术,针对上述提到的 TCP
网络连接不足、原有 CDN 部署问题等问题,给出解决方案。
2 5G 边缘计算视讯体验增强解决方案
为了保证用户视讯体验,针对 TCP 质量,通过运营商掌握的通信网络信息提供更
好的 TCP 优化(TCPO, TCP Optimization)是一种比较好的解决方案。而针对内
容分发,则重点引入 5G 移动边缘计算 MEC(Multi-access Edge Computing)
[3]
,通过在无线网络边缘配置服务器,将云计算资源、内容服务节点(CDN)下
沉至无线接入网边缘,越来越靠近无线终端设备 UE,以缩短时延,节省传输带
宽,以直播场景为例,网络架构如图 2 所示:
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