高清視頻、VR等大視頻業(yè)務是5G發(fā)展初期的主要應用場景，同時在當前5G推廣階段，體育場景下的5G業(yè)務受到運營商的重視，將5G及大視頻技術應用在奧運會等體育賽事也是2022年北京冬奧組委會明確提出的重點科研方向。

全球移動通信正在經(jīng)歷4G向5G的迭代，5G網(wǎng)絡的發(fā)展將會在AR/VR的普及應用上發(fā)揮重要作用，運營商的關鍵營銷期將于2019年底開始，并在2022年達到頂峰。體育比賽是一個讓全球觀眾參與其中的世界舞臺，因此在比賽中推廣的任何產(chǎn)品都變得具有革命性。在5G建網(wǎng)初期，體育比賽直播是運營商測試5G網(wǎng)絡的重要場景。

在距北京2022年冬奧會還有3年之際，針對5G技術發(fā)展情況及網(wǎng)絡部署現(xiàn)狀，高清視頻、VR等5G基本業(yè)務能力在體育行業(yè)的應用值得深入研究。

5G視頻在體育行業(yè)內(nèi)的應用分類

針對不同的體育場景，5G視頻在體育行業(yè)內(nèi)的應用分類見表。

多線路多角度賽場回放的互動

隨著觀眾對觀賽體驗的要求越來越高，個性化、定制化的觀賽體驗更加符合觀眾的需求，例如對特定運動員的追蹤、運動員個性化信息的獲取等。結合5G超大帶寬可支持現(xiàn)場多路信號超高清視頻點播服務，呈現(xiàn)出多機位、多視角、超高清、低時延的回看效果。

超高清視頻及VR在體育比賽網(wǎng)絡直播中的應用

5G三大業(yè)務場景中的eMBB場景技術可推動超高清及VR等視頻的發(fā)展，利用8K超高清、4K/8K VR直播體育比賽不僅可以保證最佳的直播效果，還具有更大的便利性和時效性。安裝和使用具備5G模組的無線攝像設備不再局限于傳統(tǒng)方式的機位限制，可極大滿足網(wǎng)絡自媒體直播的需求，更加靈活和多樣。以VR技術進行體育比賽的直播，通過VR攝像機可捕捉360度高清畫質，讓觀眾以沉浸式或第一視角觀看比賽，擁有直觀清晰的觀賽效果。

基于5G視頻云提升安防范圍及精度

大型賽事場館人流量大，常選擇部署多個安防攝像頭進行監(jiān)控安保，然而此方式成本高且受限于有線連接無法移動、監(jiān)控范圍易存在死角等問題。5G技術與云計算、邊緣計算、人工智能和設施聯(lián)網(wǎng)等技術有效結合，可以滿足多種場景下的安全服務質量要求。利用5G大帶寬可支持多路視頻流的能力，可在除固定場所外的無人機、巡警頭盔等上面綁定攝像頭，通過無線回傳至監(jiān)控平臺，極大擴展了安防范圍。傳統(tǒng)1080P的攝像頭識別距離不能超過5米，而在5G大帶寬支持下，可采用4K以上的攝像頭，識別距離大幅提升至20米。

基于VR技術的訓練與運動教學

運動教學與其他學科相比，由于其指導性、互動性較強的特點，給遠程教學的方式帶來一定的挑戰(zhàn)。運動教學視頻短片缺乏互動性，無法提供沉浸式的教學體驗。

利用VR攝像機進行運動教學的演示隨之出現(xiàn)，讓學員佩戴VR眼鏡可沉浸式體驗動作細節(jié)和要領。VR運動教學這種虛擬化訓練教學技術，結合物聯(lián)網(wǎng)化的運動器械，可實現(xiàn)全虛擬的訓練甚至比賽。

電競場館中的5G應用

電競專業(yè)場館的意義在于它不僅能作為電競選手的比賽場地，也是電競產(chǎn)業(yè)發(fā)展的象征，目前電競場館仍以有線寬帶接入為主，4G網(wǎng)絡相對于網(wǎng)絡游戲需求會產(chǎn)生較大延遲，影響游戲體驗及電子競技的公平性。5G的大帶寬高速率在電競場館應用中可以讓畫面更加細膩、清晰、流暢，低延遲的網(wǎng)絡讓玩家間的配合更默契，對抗更真實。

5G關鍵技術在體育及視頻上的應用

相比4G，5G業(yè)務擴展至三大場景，業(yè)務需求發(fā)生了重大變化，新需求帶來端到端的技術新變革。5G網(wǎng)絡關鍵技術包括移動邊緣計算、網(wǎng)絡切片、毫米波、大規(guī)模天線等可對體育行業(yè)的視頻應用提供業(yè)務保障。

移動邊緣計算

體育比賽超高清視頻和VR直播對網(wǎng)絡帶寬、時延要求更為苛刻，MEC能將信息源和相關IT應用下沉到場館附近從而創(chuàng)造出一個具備高性能、低延時延的網(wǎng)絡環(huán)境。利用部署在MEC云平臺上的AI等應用能力，還可實現(xiàn)對視頻的分析處理，提供場景捕捉、動作識別等增值觀賽服務。

網(wǎng)絡切片

網(wǎng)絡切片對端到端的網(wǎng)絡資源進行邏輯劃分和封裝，以滿足不同業(yè)務對網(wǎng)絡帶寬、時延、可靠性等網(wǎng)絡性能的QoS需求。針對體育比賽直播中的大流量視頻應用，5G網(wǎng)絡切片技術可滿足體育比賽超高清和VR直播對網(wǎng)絡高帶寬和低時延的要求。通過自動化端到端的資源配置和業(yè)務功能部署，實時的動態(tài)擴縮容能力，滿足動態(tài)變化的業(yè)務需求。

毫米波

5G通信的基本架構將采用中低頻段和毫米波頻段相結合的方式。毫米波的優(yōu)勢在于頻譜資源豐富，載波帶寬可達400MHz-800MHz，無線傳輸速率可達10Gbit/s以上，毫米波同時具有波束窄、方向性好、有極高的空間分辨率的特點。毫米波適用于5G熱點區(qū)域覆蓋，用在體育場館可對體育比賽直播視頻回傳提供大流量能力。同時設備更容易小型化，便于在體育場館內(nèi)懸掛。

大規(guī)模天線技術

通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍提高系統(tǒng)信道容量。通過波束成形和波束控制技術生成高增益可調節(jié)的波束，從而明顯改善信號覆蓋。在體育賽場內(nèi)，可用相同的時頻資源同時服務多個現(xiàn)場觀賽的觀眾，從而大幅度提升網(wǎng)絡容量。

基于MEC實現(xiàn)視頻應用在體育行業(yè)的創(chuàng)新實踐

基于MEC的AI算法實現(xiàn)動作捕捉與分析

體育運動項目由于其動作速率或者角度問題，無法及時分辨和判定動作的有效性和準確性，需借助視頻技術進行動作的捕捉與分析。而普通的視頻動作捕捉和識別系統(tǒng)受制于場地、網(wǎng)絡等因素，無法對動作進行捕捉與分析。在5G網(wǎng)絡中的MEC邊緣平臺部署AI算法可實時將捕獲的視頻進行特征提取，結合動作識別庫對運動狀態(tài)進行分析，并可及時反饋至運動現(xiàn)場。基于MEC的動作捕捉與分析系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 基于MEC的動作捕捉與分析系統(tǒng)流程

在上述方案中，運動現(xiàn)場使用多臺攝像機來監(jiān)測運動員的運動情況，在應用過程中不會對運動員產(chǎn)生任何干擾，運動員的生物力學數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡實時傳遞到邊緣平臺中，通過部署在邊緣平臺的人工智能算法，給每名運動員建立獨特的三維模型，利用高級建模技術和其他AI算法對運動員在運動過程中的生物力學數(shù)據(jù)展開分析。

利用MEC邊緣平臺實現(xiàn)低網(wǎng)絡負載的8K VR直播

隨著觀眾對體育比賽直播畫質的要求逐漸提高，未來VR轉播的趨勢將會由目前的4K向8K發(fā)展。8K VR直播將對網(wǎng)絡容量提出更高的要求。

過高的速率將會帶來網(wǎng)絡負載的增加并在相同資源情況下降低并發(fā)人數(shù)，如何利用有限的帶寬資源提供8K VR直播并能給觀眾呈現(xiàn)出好的效果，這將成為提升觀賽轉播畫質迫切需要解決的問題。

通過MEC邊緣計算技術對圖像進行分割處理，可最大程度降低對網(wǎng)絡容量的影響，提高觀眾觀賽體驗。視頻編碼技術如圖2所示。

圖2 視頻編碼技術

8K VR攝像機將直播視頻進行VR拼接處理。

云端流媒體服務器進行解碼后，將視頻源按照重要程度及觀看效果不同分成高低兩種分辨率的視頻分片，實現(xiàn)端到端的流量優(yōu)化，加速VR業(yè)務部署。

高分辨率的細節(jié)畫面疊加在低分辨率的背景畫面上通過CDN、MEC邊緣計算服務器進行邊緣分發(fā)，傳送高低分辨率不同的視頻信號能最大化節(jié)省帶寬資源。

用戶的VR眼鏡設備通過特殊的SDK與解碼器進行交互后將高低分辨率疊加的畫面最終呈現(xiàn)出來，顯示可達到2880×1440的分辨率，相比于4K VR直播時終端顯示效果可提升4倍以上。

展望未來，5G的成熟與發(fā)展將對諸多行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。5G對VR、短視頻、體育賽事直播的推動和影響會更加明顯，運營商在5G助力體育賽事視頻傳播方面也將會面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。

5G對VR應用的推動

5G將加速包括移動媒體、移動廣告、家庭寬帶和電視在內(nèi)的多項視頻內(nèi)容消費，并通過各種全新沉浸式和交互式新技術提升體驗，充分釋放AR、VR和新媒體的潛力。VR直播的出現(xiàn)很明顯有助于打破地域的限制，為用戶帶來身臨其境的直播體驗。這項技術還可以大范圍地應用于體育賽事、電子競技等方面，將改變傳統(tǒng)的內(nèi)容觀看方式，進一步增加體育直播的娛樂互動性。

5G對短視頻的影響

傳統(tǒng)視頻類節(jié)目的制作周期長、制作成本高、宣發(fā)推廣慢，而諸如抖音、秒拍之類的短視頻網(wǎng)站的火爆，反映了用戶對數(shù)字媒體內(nèi)容的消費量以及消費習慣在迅速改變。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的進一步發(fā)展，媒體內(nèi)容的獲取成本進一步降低，5G的到來將會讓現(xiàn)在的網(wǎng)絡直播擺脫圖像和聲音因為延遲而帶來的不良觀感。

運營商在5G體育賽事視頻服務中的機會增多

越來越多的國內(nèi)外體育管理機構和賽事組織在重視電視媒體的特殊價值之外，開始重視互聯(lián)網(wǎng)的獨特作用并向新媒體轉型，致力于打造數(shù)字平臺和大媒體立體化發(fā)展的體壇傳媒。而其依附的超高速移動互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡，毫無疑問也會受益于5G時代的來臨。5G將推動運營商的電視產(chǎn)品規(guī)模發(fā)展，與有線電視和衛(wèi)星電視形成強烈的競爭關系。同時，5G將通過OTT視頻服務，幫助運營商實現(xiàn)移動媒體增長。