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基于5G 网络的VR 视频传输方案

VR 视频传输主要有两种技术路线:全视角传输方案和基于 FOV 的传输方案。这两种方案可应用于 5G 网络、有线电视网络、IPTV、互联网等传输网络中,其中基于 FOV 的 VR 视频传输方案要求传输网络具有双向通信能力。

基于有线电视网络 /IPTV 的 VR 视频传输方案

面向 VR 视频直播和 VR 视频点播场景,在现有有线电视网络/IPTV 视频服务平台基础上搭建对应的 VR 视频业务支撑系统,并在机顶盒端集成 VR 播放器,适配VR 一体机来实现 VR 视频服务。

基于 5G 网络的VR 视频传输方案

针对 VR 视频直播/点播高并发、大流量等业务特点,可在目前网络基础上进行承载优化和体验管理增强,部署 QoS 保障、家庭高性能 5G Wi-Fi、UDP 组播等方案降低网络负载,保障用户体验。

5G 网络将可以随时随地提供 100Mbps 以上大带宽,满足 8K VR 视频分辨率的高清画质体验,同时 5G 网络的 5~8 毫秒级的网络时延将消除 VR 视频观看的眩晕感。因此 5G 网络是 VR 视频传输的优选方案。以下主要描述基于 5G 网络的 VR 视频传输方案。

(1)业务逻辑架构

我国 5G 商用牌照已发放并逐渐进入规模商用阶段,5G 的大带宽与低时延为 VR 业务高速发展提供了良好的支撑。基于 5G 网络的 VR 视频传输是依托应用流化和云计算技术,采用先进的视音频压缩编码技术将云端的显示输出和声音输出传送给终端的一种云计算方案。通过将云计算和 VR 视频技术有效结合,解决了传统 VR 视频产品架构面临的 VR 视频应用承载和展现的问题。渲染上云的技术方式可以使用户 即使在小带宽、低硬件配置下也能体验好的 VR 视频。

基于 5G 网络的 VR 视频传输架构由中心云、5G 网络、边缘云、终端四个部分组成,如下图所示:

(2 )中心云

VR 视频业务渲染和计算能力下沉到边缘云后,中心云主要承载 VR 视频业务的用户管理、资源调度、内容运营等管理能力及 CDN 存储与分发能力。

(3 )5G 网络

5G 网络对于 VR 视频系统,一方面可以提供前端采集的无线上行方案,可以大大提升系统部署的灵活度,降低有线部署时对场地的特殊要求和布线难度;另一方面可以提供更大的下行带宽,在下行传输当前 VR 视频观看视点的同时,可以同时打包下发周边多个视点的视频内容,相比 4G 网络下的交互体验更为平滑自然。

基于 5G 网络的 VR 视频传输网络包括 RAN、承载和 Core。5G RAN 需要综合考虑信号的覆盖、容量、接入性、移动性和稳定性;5G Core 需要基于 VR 视频业务时延的需求,选择下沉的位置;网络侧通过构建端到端单独的切片,并借助切片资源隔离和差异化 SLA 保障 VR 视频直播/点播业务的需要。

(4)边缘云

5G 网络的大带宽和低时延不仅为 VR 视频业务的下行分发提供了稳定、可靠的 承载管道,其上行的带宽能力也为 VR 视频业务采集提供了更为便捷的方式。将云计算平台部署到汇聚节点以下的位置,边缘云平台由集中化向分布化扩展,把 VR 视频业务所需的图形渲染、视频拼接、转码等业务下沉,距离用户更近,满足云平台 VR 渲染小于 30ms 的时延要求,高质量地应用于 VR 视频直播上行、VR 视频 CDN分发等业务场景。

VR 视频业务中,边缘云需部署 CPU、GPU、存储等基础资源,具备渲染、编解码、视频拼接等能力,并可提供第三方应用,该方案具有如下优势:

a.网随流动:满足业务级别的分流, 按需保障业务连续性,可基于切片提供端到端安全可靠的保障能力;

b.异构加速:高性能支持集成多种类型(NPU、GPU)的加速卡,满足媒体加速、渲染加速、AI 等不同场景需要;

c.极简运维:一站式用户界面,开放平台第三方应用快速上线,云边协同;

d.安全可信:全云全栈自主可控,多层防护保证网络安全、数据安全,且数据加密传送。

VR 视频终端

VR 视频终端包括 Wi-Fi 模块、解码、视频帧处理、播放操作控制和显示处理等模块,具备解码、姿态感知、运动轨迹预测、实时模型渲染和呈现等能力。目前 VR 视频主流分辨率为 4K,但高质量的 VR 视频分辨率需至少达到 8K 以上,更高可达到 30K,因此终端典型的单眼分辨率需达到 2K 及以上,硬件需支持 8K 解码能力,终端头动感知时延应小于 20ms,同时还需具备高性能的通信能力。针对基于 5G 网络的 VR 视频传输方案,终端侧还需与 5G 网络、边缘云和中心云协同。

(文章内容摘自:5G 高新视频 — VR 视频技术白皮书( 2020))