英特尔5G典型应用案例分析20191145页

典型应用案例分析5G8K目录CONTENTS引言|案例篇||技术篇|5G+直播• 案例描述• 网络架构与需求• 解决方案5G+云游戏• 案例描述• 网络架构与需求• 解决方案5G+工业视觉• 案例描述• 网络架构与需求• 解决方案5G+360全屏• 案例描述• 网络架构与需求• 解决方案硬件产品• 第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器• 第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器 “N” SKU• 英特尔® 至强® D 处理器• 英特尔® 傲腾™ 数据中心级持久内存• 英特尔® 以太网网络适配器• Kabylake-G• 英特尔® 视觉计算加速器 2（英特尔® VCA 2）• Celestica VCAC-A • Celestica VCAC-R 软件和英特尔®精选解决方案• OpenVINO™ 工具套件• SVT-HEVC 编码器• 英特尔® Media Server Studio 及英特尔® Media SDK• 数据平面开发套件（DPDK）• 开放式网络边缘服务软件（OpenNess）• Tiledmedia ClearVR 解决方案• 面向视觉云内容分发网络（CDN）的英特尔® 精选解决方案0810101214151617181920202223242528303132343535363637383940414242044引言5G将成为构筑经济社会的重要基础设施。5G正从移动互联向万物互联拓展，随着中国5G在2019年正式步入商用，各行业、各地方已在积极培育应用产业；5G需要攻克实体经济数字化转型的难关，迫切需要5G产业与各行业一起构建5G产业新生态，通过培育5G先行应用的重点行业，推动5G应用场景、解决方案、产品及商业模式的发展。5G通过与传统行业融合，孕育新兴信息产品和服务，产生5G行业应用，重塑传统产业发展模式。5G应用总体上可以分为两大类，分别是通用型应用和行业应用。在通用型应用中，主要包括基于5G的超高清视频、基于5G的VR/AR、5G网联无人机以及基于5G的无线机器人等大类；而在行业应用中，主要包括5G在新媒体、工业互联网、车联网、远程医疗、智慧城市、轨道交通等行业领域中的应用。全球通信服务提供商积极探索5G融合应用创新，推动成立了多个国际标准组织及行业联盟，并广泛开展了5G行业应用测试及应用示范。其中，美国从2017年起就开始着手扩大5G的应用，美国联邦通信委员会FCC通过设置5G基金等方式促进5G技术向精准农业、远程医疗、智能交通等领域扩散；欧洲制定了5G研究计划5GPPP，并已正式启动了第三阶段的研究；韩国成立了5GForum，定义了5G+十大垂直行业关键技术和5G+五大关键业务作为主攻方向；日本成立了5GMF（第五代移动通信促进联盟）,通过5GMF在国内引导5G移动通信系统的技术研究发展、验证和标准化工作，日本内务和通信省在2017年通过5GMF启动了各项5G应用领域的测试。中国以5G应用产业方阵为跨界合作交流平台，以“绽放杯”5G应用征集大赛为抓手,推动5G行业应用的发展。通过5G应用征集大赛，中国各地方已广泛开展典型场景的应用示范、产业辅导与协同等工作，共同推动5G应用的孵化和落地；其中，第二届“绽放杯”5G应用征集大赛共收到参赛项目53,731个，参赛项目从首届大赛的创意和解决方案设计为主转变为以试验、应用示范为主，涌现出大量新产品、新业态和新模式，涉及到社会生活的各行各业。从全球5G应用的统计检测来看，超高清视频、VR/AR、无人机、机器人四类通用型5G应用的占比接近一半，而各行业中与超高清视频和VR/AR结合的5G应用成为探索的热点。其中，3GPP在eMBB场景中的标准化工作最为成熟，同时凭借运营商在公网移动通信领域积累的商业运营经验，面向消费者市场的5G+超高清视频和5G+VR/AR预计将成为5G行业应用中先行落地并具备商业推广价值的领域，其中5G+直播、5G+云游戏以及5G+360全屏的示范应用效应凸显，受到通信行业企业的广泛关注。在行业应用方面，5G与工业互联网的融合应用在中国受到的关注显著提升，工业和信息化部近期提出落实“5G+工业互联网”512工程，持续推进5G+工业互联网的发展；工厂内的数字化转型与智能化改造已成为5G+工业互联网的核心使命，这其中5G与人工智能的结合尤为重要，机器视觉作为人工智能的一个重要分支，在工业上的应用极为广泛，可以有效提高生产的柔性和自动化程度，因此5G+工业视觉也已成为5G与工业互联网融合过程中的重点业务之一。在此背景下，本白皮书结合5G+超高清视频与5G+VR/AR的特性，重点面向5G+直播、5G+云游戏、5G+工业视觉以及5G+360全屏四类场景展开研究，给出了场景应用的背景、典型网络架构及网络需求，提出5G时代四类场景中面临的网络压力，基于英特尔在5G应用方面的探索，从硬件和软件平台等方面提出了一系列应用解决方案，为加速5G在行业应用的成熟提供了可行条件。引言667案例篇7885G+直播9直播是互联网技术发展到一定阶段的产物，直播过程中的流畅度、用户观感和良好用户体验对于网络的时延、带宽和稳定性均有较高要求。随着4K、8K、VR/AR等超高清、交互性直播方式的发展，网络和设备性能将面临更大挑战。当前视频直播的网络方式有4G和固定互联网，但这两种方式均难以满足未来超高清视频直播的需求。首先，当前的4G网络在带宽、时延、容量、可靠性等方面无法满足未来视频直播的需求。一是4G网络带宽不足、时延较高：2019年8月，宽带发展联盟发布了第二季度《中国宽带速率状况报告》1，该报告指出，当前中国移动宽带用户使用4G网络访问互联网时的平均下载速率达到23.58Mbps，使用4G网络进行淘宝直播的平均时延达到了400ms。未来视频直播中更多地需要传输超高清视频，根据中国通信标准化协会所发布的《4K视频传送需求研究报告》2，4K超高清视频对于承载网络端到端的总体要求为：直播业务下E2E带宽需求大于56Mbps，业务传输时延小于100ms。8K视频的带宽需求更是超过100Mbps。因此，4G网络的带宽与时延均无法满足未来视频直播业务需求。二是4G网络容量不足：4G网络当前的用户容量和流量容量，难以满足人们在大型商场、体育赛事、演唱会等场景中的直播需求。三是当前4G网络资费价格偏高：视频直播属于典型的大流量应用，以高清视频4Mbps速率为例，每分钟流量消耗在30MB以上，一小时流量消耗近2GB。不限速率的4G流量计费方式会造成高额的流量费用，超出大部分用户预期；而不限流量的计费方式又会因传输速率受限而导致用户无法正常使用直播。四是4G网络的可靠性不足：视频直播需要信号持续、实时的传播，如保证4K直播过程画面流畅不卡顿，需要网络丢包率低于10-6。然而，由于室内、基站交界等区域受到障碍物遮挡和信号切换的影响，4G网络存在信号较弱、稳定性差的问题。一方面，这会造成用户在某些区域无法通过4G使用直播；另一方面，因切换导致断线会影响用户的直播体验。其次，现有高性能的直播网络依赖于固定互联网和Wi-Fi，移动性差，限制了直播行业的发展。由于网络的固定化，直播发布者被限制在家庭、公司等室内场景，不够灵活，同时观众也无法随时随地收看直播，需靠固定网络保证观看体验。综上，现有网络无法适应视频直播的发展趋势。然而，随着2019年中国5G正式商用，5G与直播行业的融合逐步展开，5G的发展将给超高清视频直播带来强大的网络支撑。这主要体现在以下四个方面：一是5G传输速率将达到100Mbps-1Gbps，从而解决高清视频直播中的卡顿问题；二是5G网络最大流量密度将达到10Tbps/km2，最大连接密度也将达到100万/km2，是4G时期的10倍左右，可以保障用户在体育场、大型购物场所、交通枢纽等人员密集区域开展视频直播的需求；三是5G网络高可靠性大幅提升网络抗干扰能力，保障视频直播的稳定性；四是5G网络毫秒级的时延可以提供几乎实时实地的视频直播。由此可见，5G将打破现有视频直播面临的网络性能束缚，推进视频直播的发展。案例篇1《中国宽带速率状况报告第24期》（2019Q2）:《4K视频传送需求研究报告》：案例篇案例描述5G网络逐步向超高清视频直播渗透，目前已形成了多个5G+直播的示范性应用。虎牙直播依托5G网络实现了5G+ 4K高清户外直播。“游戏直播第一股”虎牙直播与中国电信合作，首次在直播行业进行了5G商用探索，结合5G与边缘计算开展高清视频直播业务尝试，顺利完成了5G+4K高清户外直播试验，成为中国率先实现5G网络直播的平台。音乐盛典咕咪汇依托5G实现了4K直播全过程应用。中国移动和华为在音乐盛典咪咕汇上首次成功实现了5G网络切片在全球大型直播活动中的应用，实现了5G+4K直播从拍摄、编转码到传输等端到端全过程。主要应用场景包括两个方面：一是在红毯、主舞台等地利用多台摄像机拍摄超高清直播信号，通过5G网络切片实时上传到咪咕视讯云数据中心进行制作和分发；二是利用5G网络切片接受后期制作的信号，在现场4K显示屏上对颁奖礼进行全程直播。武汉大学 “樱花节” 实现5G超高清视频直播。武汉大学在“樱花节”联合湖北移动和中兴通讯，在校园中架设了15个拍摄机位并配备360°高清全景摄像头，现场采集的超高清画面通过5G终端、5G基站和5G核心网实时上传到武汉大学视频服务器，并同步传送至新华网、人民日报、抖音、咪咕等平台进行直播，从而实现5G+4K超高清视频直播。中超广州德比利用5G网络实现足球赛事超高清视频直播。2019年4月6日，基于5G网络，广州联通联合广东广播电视台体育频道、华为实现了中超广东德比足球赛的全程4K超高清视频传输，这也是全国首次全程通过5G网络完成近3小时的足球赛事直播。5G+超高清视频直播也为观众带来了不一样的视觉盛宴。成都世警会实现5G移动化超高清视频直播。中国电信成都分公司联合夏普、蓝色光影公司，在成都世警会上由一辆5G+8K导播车、两辆5G+8K展播车和一辆5G+8K应急车组成了全国首个5G+8K视频直播车队，利用超高清视频呈现赛事直播，提升了成都世警会的观众体验。“两会” 期间山东省利用5G+ VR实现全景直播。山东联通携手省内多家主流媒体利用5G和VR全景技术对“两会”进行了全景VR直播。通过在会场内部安装的VR摄像头对视频信息进行了专业化采集，利用5G网络实时将信号传送回山东。观众通过微信平台便可直击两会现场，享受低延迟、高画质带来的极为细致的视觉盛宴。上海电信实现音乐盛典的5G+ 8K/VR超高清直播。在第26届《东方风云榜》音乐盛典现场，中国电信上海公司（简称上海电信）运用5G+8K+VR技术进行全方位现场直播。盛典采用了业内顶尖技术，开启新时代沉浸式VR体验。此次5G直播在正对舞台的最佳机位放置一台VR摄像机，其拍摄的8K+VR高清视频将通过5G网络传输到上海电信部署的“云端多功能视频转码服务平台”，转码剪辑成VR内容后通过5G网络发出直播信号，大幅缩短了8K视频下载和缓冲时长。网络架构与需求架构5G与超高清视频直播的融合需要合理的网络架构作为支撑，目前较为主流的网络架构有两种：5G直传直播网络架构和基于边缘计算的5G直播网络架构。■ 5G直播网络架构（直传）直传型5G直播网络架构利用常规移动通信网络对直播信号进行传输。图2-1给出了直传型5G直播网络架构，它主要包括三个部分：采集侧、机房和收看侧。采集侧实现超高清视频信号的摄制、制作。其功能单元主要有三部分：1）超高清摄像机信号采集，包括4K/8K视频录制及直播，提供超高分辨率、纤毫毕现、自然3D视差、以及真正舒适的沉浸感，每个镜头可单独采集和输出1,140万像素的4K画面。HDR镜头高动态感光，明暗兼备，可采用H.264，H.265压缩格式。2）直播工作室，支持4K/8K/VR相机全景拼