5G+8K+VR./AR 身临其境于冬奥

2022年北京冬奥会采用了各类“5G+”技术进行高清转播，给观众们带来身临其境的全新观赛体验。5G技术在冬奥中是如何具体应用的？我国当下5G技术发展如何？未来又有着什么样的前景呢？

5G信号全面覆盖于北京五环内、延庆赛区场馆以及京张高铁等区域，5G+8K高清+VR/AR虚拟观赛技术等都给观众们带来绝无仅有的观赛新体验。

5G：搭载黑科技的“高速公路”

为了实现更加清晰的全感官感受效果，需要在短时间内传输大量的数据（例如，1分钟的8K视频就能够占据足足194GB的空间）；为了能够实现实时交互和沉浸式体验，传播过程中的网络时延必须极短（VR技术通常要求必须在18ms以内）。传统的云计算网络平台一般位于整个网络中心，要将信号从网络中心传播到用户端，需要经过运营商内网和外网两个步骤，经历两次传播时延，也容易受到更多干扰导致信号波动，影响传输效率，很难胜任以上任务。因此，为了让观众能够身临其境地感受到冰雪运动的魅力，2022年北京冬奥会全面引入了5G技术。

对于数据而言，8K等技术需要更多的卡车“运货”，对于运输速度等也有着更加严苛的要求；而5G技术就是修建路面更加宽广、路线更加合理的高速公路，可以有效提升通行效率，增加货物吞吐量。5G技术为它们提供了可以大显神威的平台，而这些技术的应用则让5G的潜能可以被更大化的开发利用。

5G提升传播效率的第一点就是提升传输速度。区别于之前的1G、2G、3G、4G，5G采用了更加高频的毫米波。频率越高，能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富，能实现的传输速率就越高。假如把搭载数据的电磁波比作一列火车，那么，电磁波的频率越高，火车的车厢就越多，一次运输中就能够搭载更多货物。除此以外，5G技术还有“波束赋形”功能，能够控制电磁波传输的方向，让数据直接走向需要的方向。相当于数据传输层面的单车变摩托、摩托变跑车，并且行驶的路线也从曾经歪歪扭扭的羊肠小路变成了直达路线，这传播想慢都难啊。

5G频段和4G的对比

同时，不同于传统的云计算技术，5G时代，我们引入了MEC（Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算）方法，来加快信息处理，提升传输速率。这一概念最早于2013年被IBM与Nokia Siemens网络提出，，那时，MEC中的M还是代表移动（Mobile）。2014年，ETSI（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会）宣布将其标准化。其基本思想是把云计算平台从移动核心网络内部迁移到移动接入网边缘，实现计算及存储资源的弹性利用。MEC将传统电信蜂窝网络与互联网业务进行了深度融合，旨在减少移动业务交付的端到端时延，发掘无线网络的内在能力，从而提升用户体验，给电信运营商的运作模式带来全新变革，并建立新型的产业链及网络生态圈。2016年，ETSI把MEC的概念扩展为现在的多接入边缘计算（Multi-Access Edge Computing），将边缘计算从电信蜂窝网络进一步延伸至其他无线接入网络（如WiFi等）。

MEC降低传输时延、提升传输效率的原理其实很简单。如同生活中，行路时间等于要走的路程除以走路速度一样，数据传输时间也受到传输距离和传输速度的共同影响。MEC将服务器从网络核心拿到了边缘，相当于将数据流传输的起点移动到了靠近用户端的位置。这样，包含着比赛画面、音效等信息的数据流想要到达观众身边，就不需要迢迢万里长征，而只要跑一个简单的百米赛跑就可以了。同时，由于其距离用户更近，路途过程中遇到各种“意外”（如线路故障等）的概率也更低，从而使播放更加稳定。

传统云计算和5G时代边缘计算的对比

“身临其境”观赛

北京冬奥会主体采用超高清8K技术对赛事进行转播。8K指的是一种高达7680×4320的分辨率，与当下常见的视频分辨率对比，8K相当于4K“超高清”的4倍、1080P“全高清”的16倍。同时，8K内容显示还包含了色域、声道、帧率，色深等多项规格的全方位提升。

根据北京冬奥组委技术部部长喻红的介绍，冬奥组委会 “通过技术手段虚拟出一种模式，让人们在家或电影院等地方就如同到达现场一样，能感受到一种立体景观呈现，感觉事情就在眼前发生一样”。为了达到这一效果，冬奥组委会采用了许多崭新的技术。

除了8K观赛，冬奥会还将采用VR（Virtual Reality，虚拟现实）和AR（Reality，增强现实）技术进行播放。其中，VR技术的基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，AR则是将计算机生成的各类虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。在冬奥会直播的时候， VR可以进行360度直播，AR则可以实现家庭观赛的互动，可以利用混合虚拟和真实部分，实现沉浸式体验。例如，观众在虚拟环境中亲自尝试从冬奥会的雪道上滑下去，从而对赛事有着更加切身的体会。

方兴未艾，未来可期

时至今日，5G对我们早已不是一个陌生的名词，不少人也已经换上了5G手机，切身感受到了技术带来的便利。

根据GSA（Global mobile Suppliers Association，全球移动供应商协会）的数据，截至2021年上半年，全球已有70个国家的169个运营商发布了5G，其中，欧洲、亚太、北美属于5G的先发地区，已经基本完成了5G网络的商用。

全球5G网络商用情况

我国5G技术的蓬勃发展，离不开政府部门的大力支持。自从宣布开启5G商用以来，我国先后将5G写入2020年政府工作报告，实施“新基建”战略，将5G发展上升到国家战略层面。与此同时，我国以工信部为主导，也发布了《关于推进5G加快发展的通知》等诸多文件，明确5G发展的未来目标、主要任务和详细措施，给予5G发展诸多支持及引导，并释放出红利。各省市也紧跟国家号召，出台支持5G发展的相关地方政策。除了现在已经比较成熟的5G通信，我国也在积极拓展这一技术的更多可能性，5G+医疗、5G+物联网等等。

纯洁的冰雪，激情的约会。冬奥会上，不仅有运动健儿们奋勇拼搏、勇攀高峰的身影，也处处显现着我国在科技领域的重大发展进步。“5G+”技术的发展，给全国乃至全世界观众带来全新的观赛体验。在政府各部门支持引导下，我国办出了一场绝无仅有的冰雪体育盛宴，相信中国从“制造强国”迈向“科技强国”的步伐会变得更加坚实稳健。

来源: 科普中国