5G+8K+VR./AR 身臨其境于冬奧

2022年北京冬奧會采用了各類“5G+”技術(shù)進(jìn)行高清轉(zhuǎn)播，給觀眾們帶來身臨其境的全新觀賽體驗。5G技術(shù)在冬奧中是如何具體應(yīng)用的？我國當(dāng)下5G技術(shù)發(fā)展如何？未來又有著什么樣的前景呢？

5G信號全面覆蓋于北京五環(huán)內(nèi)、延慶賽區(qū)場館以及京張高鐵等區(qū)域，5G+8K高清+VR/AR虛擬觀賽技術(shù)等都給觀眾們帶來絕無僅有的觀賽新體驗。

5G：搭載黑科技的“高速公路”

為了實現(xiàn)更加清晰的全感官感受效果，需要在短時間內(nèi)傳輸大量的數(shù)據(jù)（例如，1分鐘的8K視頻就能夠占據(jù)足足194GB的空間）；為了能夠?qū)崿F(xiàn)實時交互和沉浸式體驗，傳播過程中的網(wǎng)絡(luò)時延必須極短（VR技術(shù)通常要求必須在18ms以內(nèi)）。傳統(tǒng)的云計算網(wǎng)絡(luò)平臺一般位于整個網(wǎng)絡(luò)中心，要將信號從網(wǎng)絡(luò)中心傳播到用戶端，需要經(jīng)過運營商內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)兩個步驟，經(jīng)歷兩次傳播時延，也容易受到更多干擾導(dǎo)致信號波動，影響傳輸效率，很難勝任以上任務(wù)。因此，為了讓觀眾能夠身臨其境地感受到冰雪運動的魅力，2022年北京冬奧會全面引入了5G技術(shù)。

對于數(shù)據(jù)而言，8K等技術(shù)需要更多的卡車“運貨”，對于運輸速度等也有著更加嚴(yán)苛的要求；而5G技術(shù)就是修建路面更加寬廣、路線更加合理的高速公路，可以有效提升通行效率，增加貨物吞吐量。5G技術(shù)為它們提供了可以大顯神威的平臺，而這些技術(shù)的應(yīng)用則讓5G的潛能可以被更大化的開發(fā)利用。

5G提升傳播效率的第一點就是提升傳輸速度。區(qū)別于之前的1G、2G、3G、4G，5G采用了更加高頻的毫米波。頻率越高，能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實現(xiàn)的傳輸速率就越高。假如把搭載數(shù)據(jù)的電磁波比作一列火車，那么，電磁波的頻率越高，火車的車廂就越多，一次運輸中就能夠搭載更多貨物。除此以外，5G技術(shù)還有“波束賦形”功能，能夠控制電磁波傳輸?shù)姆较?，讓?shù)據(jù)直接走向需要的方向。相當(dāng)于數(shù)據(jù)傳輸層面的單車變摩托、摩托變跑車，并且行駛的路線也從曾經(jīng)歪歪扭扭的羊腸小路變成了直達(dá)路線，這傳播想慢都難啊。

5G頻段和4G的對比

同時，不同于傳統(tǒng)的云計算技術(shù)，5G時代，我們引入了MEC（Multi-access Edge Computing，多接入邊緣計算）方法，來加快信息處理，提升傳輸速率。這一概念最早于2013年被IBM與Nokia Siemens網(wǎng)絡(luò)提出，，那時，MEC中的M還是代表移動（Mobile）。2014年，ETSI（European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）宣布將其標(biāo)準(zhǔn)化。其基本思想是把云計算平臺從移動核心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部遷移到移動接入網(wǎng)邊緣，實現(xiàn)計算及存儲資源的彈性利用。MEC將傳統(tǒng)電信蜂窩網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行了深度融合，旨在減少移動業(yè)務(wù)交付的端到端時延，發(fā)掘無線網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在能力，從而提升用戶體驗，給電信運營商的運作模式帶來全新變革，并建立新型的產(chǎn)業(yè)鏈及網(wǎng)絡(luò)生態(tài)圈。2016年，ETSI把MEC的概念擴展為現(xiàn)在的多接入邊緣計算（Multi-Access Edge Computing），將邊緣計算從電信蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步延伸至其他無線接入網(wǎng)絡(luò)（如WiFi等）。

MEC降低傳輸時延、提升傳輸效率的原理其實很簡單。如同生活中，行路時間等于要走的路程除以走路速度一樣，數(shù)據(jù)傳輸時間也受到傳輸距離和傳輸速度的共同影響。MEC將服務(wù)器從網(wǎng)絡(luò)核心拿到了邊緣，相當(dāng)于將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)钠瘘c移動到了靠近用戶端的位置。這樣，包含著比賽畫面、音效等信息的數(shù)據(jù)流想要到達(dá)觀眾身邊，就不需要迢迢萬里長征，而只要跑一個簡單的百米賽跑就可以了。同時，由于其距離用戶更近，路途過程中遇到各種“意外”（如線路故障等）的概率也更低，從而使播放更加穩(wěn)定。

傳統(tǒng)云計算和5G時代邊緣計算的對比

“身臨其境”觀賽

北京冬奧會主體采用超高清8K技術(shù)對賽事進(jìn)行轉(zhuǎn)播。8K指的是一種高達(dá)7680×4320的分辨率，與當(dāng)下常見的視頻分辨率對比，8K相當(dāng)于4K“超高清”的4倍、1080P“全高清”的16倍。同時，8K內(nèi)容顯示還包含了色域、聲道、幀率，色深等多項規(guī)格的全方位提升。

根據(jù)北京冬奧組委技術(shù)部部長喻紅的介紹，冬奧組委會 “通過技術(shù)手段虛擬出一種模式，讓人們在家或電影院等地方就如同到達(dá)現(xiàn)場一樣，能感受到一種立體景觀呈現(xiàn)，感覺事情就在眼前發(fā)生一樣”。為了達(dá)到這一效果，冬奧組委會采用了許多嶄新的技術(shù)。

除了8K觀賽，冬奧會還將采用VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）和AR（Reality，增強現(xiàn)實）技術(shù)進(jìn)行播放。其中，VR技術(shù)的基本實現(xiàn)方式是計算機模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感，AR則是將計算機生成的各類虛擬信息模擬仿真后，應(yīng)用到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”。在冬奧會直播的時候， VR可以進(jìn)行360度直播，AR則可以實現(xiàn)家庭觀賽的互動，可以利用混合虛擬和真實部分，實現(xiàn)沉浸式體驗。例如，觀眾在虛擬環(huán)境中親自嘗試從冬奧會的雪道上滑下去，從而對賽事有著更加切身的體會。

方興未艾，未來可期

時至今日，5G對我們早已不是一個陌生的名詞，不少人也已經(jīng)換上了5G手機，切身感受到了技術(shù)帶來的便利。

根據(jù)GSA（Global mobile Suppliers Association，全球移動供應(yīng)商協(xié)會）的數(shù)據(jù)，截至2021年上半年，全球已有70個國家的169個運營商發(fā)布了5G，其中，歐洲、亞太、北美屬于5G的先發(fā)地區(qū)，已經(jīng)基本完成了5G網(wǎng)絡(luò)的商用。

全球5G網(wǎng)絡(luò)商用情況

我國5G技術(shù)的蓬勃發(fā)展，離不開政府部門的大力支持。自從宣布開啟5G商用以來，我國先后將5G寫入2020年政府工作報告，實施“新基建”戰(zhàn)略，將5G發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面。與此同時，我國以工信部為主導(dǎo)，也發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)5G加快發(fā)展的通知》等諸多文件，明確5G發(fā)展的未來目標(biāo)、主要任務(wù)和詳細(xì)措施，給予5G發(fā)展諸多支持及引導(dǎo)，并釋放出紅利。各省市也緊跟國家號召，出臺支持5G發(fā)展的相關(guān)地方政策。除了現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟的5G通信，我國也在積極拓展這一技術(shù)的更多可能性，5G+醫(yī)療、5G+物聯(lián)網(wǎng)等等。

純潔的冰雪，激情的約會。冬奧會上，不僅有運動健兒們奮勇拼搏、勇攀高峰的身影，也處處顯現(xiàn)著我國在科技領(lǐng)域的重大發(fā)展進(jìn)步。“5G+”技術(shù)的發(fā)展，給全國乃至全世界觀眾帶來全新的觀賽體驗。在政府各部門支持引導(dǎo)下，我國辦出了一場絕無僅有的冰雪體育盛宴，相信中國從“制造強國”邁向“科技強國”的步伐會變得更加堅實穩(wěn)健。