利用5G网络技术传输视频直播内容

5G直播传输概念验证技术

5G通讯技术拥有诸多优势特点,包括“强化移动频宽eMBB”、“超可靠低延时通讯URLLC”,以及“海量机器类型通信mMTC”等。其中一部分索尼目前正在奋力开发的、基于5G网络的实时流媒体直播解决方案已被应用在体育产业当中。此技术可将视频流以低延时水平传输到制作端,或可以直接将低延时视频流推送至云端服务。索尼在2019年进行过两次成功的体育活动转播测试之后,这项新技术的落地应用正在显著加速。

索尼新一代高质量低延时编解码技术与 Nevion VideoIPath 在英国国王加冕典礼上完成了突破性的5G视频传输概念验证


BBC研发中心、Neutral Wireless和索尼携手,共同完成这项技术验证

索尼与旗下的 Nevion 在2023年5月6日英国伦敦举行的查尔斯三世国王加冕典礼上,使用索尼新一代高质量低延时编解码技术与 Nevion 的旗舰级媒体编排平台 VideoIPath 成功地在一次概念验证(PoC)中展示了在5G连接中对直播信号进行动态优先处理。此次测试由索尼、5G SA 专用网络开发商 Neutral Wireless 及英国公共广播公司 BBC 的研发部门共同完成。

在广播电视行业,由于 5G 网络技术的普遍性、多功能性和双向性,越来越多的从业者选择在直播中使用 5G 来连接现场的摄像机。虽然 5G 具备实现快速连接的潜力,但在可用带宽争用激烈的情况下,5G通常难以持续发挥优势。在公共 5G 网络中,就明显存在这种情况,因为同一时间会有许多手机用户在线,有时广播公司甚至也会争抢网络资源。但即便在专用 5G 网络,当大数量设备(包括摄像机)连接到网络时,同样也会面临类似的问题。

因此,这次概念验证希望能证明可以使用服务质量(QoS)控制和索尼新一代高质量低延时编解码技术,在独立的非公共网络(SNPN)上对媒体信号进行优先处理。

这次概念验证中使用的解决方案以索尼和 Nevion 的 Networked Live 产品为基础。在媒体传输方面,每台摄像机都配备了索尼一款即将上市的编码推流产品原型机,可提供端到端超低延迟的基于 HEVC 技术的视频编码,并通过 Xperia™ 5G 智能手机连接到 Neutral Wireless 5G SNPN 网络之中。

在网络和资源编排方面,使用 Nevion VideoIPath 与 5G 网络的 NEF(网络开放功能)进行交互,根据有关带宽和信号优先级的动态信息,为各个信号传输流分别配置QoS。例如,与未发射信号的摄像机相比,正在发射信号的摄像机的视频信号会被赋予更高的优先级。

Nevion 的首席技术专家 Andy Rayner 表示:“我们希望能创建统一的本地和云端分布式混合环境,而这需要网络编排能够跨各种固定网络和移动网络,控制端到端的信号传输。近年来,我们在媒体制作中积累了丰富的 5G 使用经验,此外由 Nevion 领导并由欧盟资助的 5G VIRTEOSA 项目让我们取得了长足进步。这次概念验证进一步证明了 5G 在直播应用中的可行性,尤其是在有着极高要求的环境下。”

5G 技术为体育直播带来丰富的可能性

索尼在2019年3月成功的于德国柏林和美国德克萨斯州进行了两次基于 5G 技术的体育比赛转播。

在柏林马拉松赛事的现场,索尼影像产品与解决方案公司 ( SIPS ) 与索尼移动通讯 ( Sony Mobile ) 与其重要合作伙伴德国电信 ( Deutsche Telekom ) 及长期荣誉客户 Infront Production 通力合作,通过使用“ 5G 直播概念验证技术”,成功的实现了以下两类服务。

1. 基于通过 Xperia 设备提供的 5G 网络接入能力,使用 “编码推送盒” 这一概念验证实验产品,将直播视频信号从前方现场的专业摄像机,传输到后方外场制作转播车 ( OB Van ) 。

2. 从现场3台 Xperia 5G 设备直播拍摄,并通过 5G 网络将内容推送至由索尼影像产品与解决方案公司开发的云端制作系统 Virtual Production 中进行云端在线切换,并最终分发至各社交媒体平台。

在柏林马拉松比赛的小试牛刀之后,索尼紧接着将5G实时传输技术带到了美国德克萨斯州的美式橄榄球赛场上。在这里,同样也进行了两种模式的技术验证应用。

1. 在比赛现场使用 5G 直播概念验证技术替代传统传输线缆进行前方摄像机的高质量音视频讯号传输。

2. 利用无线传输的优势,利用 5G 网络在现场媒体工作人员之间建立一个环形中继系统。

关于 5G 相关设备的升级改造

由于 5G 网络可提供高速、高可靠性通讯能力,但同时会制造出更多热量,所以在 Xperia5G 设备的开发初期,索尼的工程师们就着重考虑了加强散热的问题。而 “编码推送盒” 则是将专业摄像机输出的视频信号进行编码、压缩后,通过 IP 技术传输到终端目的地址的设备。广播电视级直播需要高画质、低延时、高可靠性以及无掉帧这三项基本质素。并且,网络化传输方式天然的具有带宽非平顺的抖动特性,为此索尼影像产品与解决方案公司的工程团队还针对性的开发了新的 IP 传输算法,以保证在传输高质量的图像的同时还可拥有尽可能低的传输延时与较强的抗带宽抖动与防丢包能力。

另外,针对有较大带宽需求的制作端及客户端应用场景,索尼中国研究院 ( RDC ) 还正在研发以下针对使用 Xperia 设备作为 5G 接入场景的协作下载技术。

技术背景:基于云服务的内容分发

在视频直播时,多个用户会向云服务器请求同样的内容。为了保证用户体验,高速的云服务是必要的,但同时也会带来更高的费用。

协作下载技术能够节省传输带宽和数据量,因而带来更好的用户体验,同时节省云服务的支出开销。

使用该技术,用户在使用单台 Xperia 手机作为 5G 接入设备传输流媒体或观看4K视频内容时,可整合另外附属的多台 Xperia 设备,协同下载同一份内容,在保证了 5G 连接接入稳定性的同时,还有效提高了整体传输速率。

另外,在索尼的虚拟制作系统中,可通过协作下载技术提供的高带宽、高网络吞吐特性,实时远程更新和监看大屏幕中的相关虚拟内容场景,进而提升创作者的创作空间,达到更佳的远程制作流程体验。