5G切片技术在视频会议实现中的应用

夏贵军 吴桂琴

本文介绍了5G网络切片技术的概念、端到端架构，基于NFV和SDN技术的网络切片技术，描述了云视频会议概念、实现云视频会议的3种架构类型、云视频会议的技术要素，以及云视频会议与5G网络切片技术的结合应用。最后对云视频会议现状进行了总结。

当前，全球经济进入数字化转型时期，5G网络作为数字化社会的关键基础设施，需要满足高宽带、大容量、超可靠性、低时延等场景的差异化服务需求。

网络切片技术是5G网络为不同应用场景提供差异化服务的重要使能技术。近来，全球疫情促使线上云服务需求得到了提升，云视频会议成为了居家工作必不可少的工具。

从现阶段来看，5G云视频是最值得关注的主角，其很大程度上解决了距离和时间带给人们的不便。如不同地点所带来的人与人之间的距离感，时间差所带来的信息滞后和认知偏差。5G云视频的形式让距离近在咫尺，时间只在分毫，且提高了内容的丰富性。此外，众多实践也证明了5G时代对视频会议等远程视频通信具有极高的应用价值，随着5G技术的成熟，各厂商推出的云视频会议成为市场主流企业通信工具。

5G网络切片

1.5G网络切片的概念

在了解5G網络切片之前，首先介绍一下什么是网络切片。

实际上，网络切片就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，每个虚拟网络之间，包括网络内的设备、接入、传输和核心网，是逻辑独立的，且各切片之间可相互绝缘。因此，当某一个切片中产生错误或故障时，并不会影响其他切片。

而5G切片，就是将5G网络切出多张虚拟网络，从而支持更多业务。网络切片已成为中国移动，韩国KT、SK电信，日本KDDI 和NTT，以及爱立信、诺基亚、华为等设备商公认的最理想的5G网络构架。

根据中国联通5G网络切片白皮书，5G网络需要支持eMBB、uRLLC、mMTC三个新的应用场景，不同应用场景的用户对5G网络有不同的功能（如优先级、计费、策略控制、安全、移动性等）和性能（如时延、可靠性、速率、吞吐量、连接密度等）要求，甚至希望为其提供专门服务。

5G网络切片是网络服务模式的一种全新尝试，是NFV技术应用于5G网络的关健特征。利用NFV技术可将5G网络物理基础设施根据场景需求虚拟化为多个相互独立的虚拟网络切片，每个切片按照业务场景需求和话务模型进行网络功能的定制裁剪和相应的网络资源编排管理。一个网络切片实例可以视为一个实例化的5G端到端网络。在一个网络切片内，运营商可以进一步对虚拟资源进行灵活分割，按需创建子网络。

2.5G网络切片的关键技术

5G网络切片是一种端到端的技术，每个端到端的切片由无线网、核心网和承载网三类子切片组合而成，并通过端到端的切片管理系统实现网络切片的全生命周期管理。

不同的网络子切片有不同的实现机制和方法。端到端的5G网络切片架构如图1所示。

那么对于5G网络而言，要想实现端到端的切片，到底应该怎么切呢？又该切什么？

网络切片技术的核心是NFV和SDN，NFV负责各种网络元件的虚拟化，SDN负责网络本身的虚拟化。其中NFV可以从传统网络中分离出硬件和软件部分，硬件由通用服务器统一管理，软件则由不同的网络功能（NF）承担，从而实现灵活组装业务的需求。网络切片是基于逻辑的概念，是对资源进行的重组，重组是根据SLA（服务等级协议）为特定的通信服务类型选定所需要的虚拟机和物理资源。这里，SLA包括了用户数、QoS、带宽等多项参数，且不同的SLA将定义不同的通信服务类型。

云视频会议

1.云视频会议概念

视频会议从20世纪70年代起，经历了模拟电视会议阶段、专用网数字电视会议阶段，基于IP网络视频会议阶段等多个发展阶段。视频会议已广泛应用在政府、军队、交通、运输、金融、运营商、教育、企业等各个领域。那什么是云视频会议呢？

云视频会议是基于云计算技术的一种高效、便捷、低成本的会议形式，使用者只需要通过互联网，进行简单易用的操作，便可快速高效地与全球各地团队及客户同步分享语音、数据文件及视频。云视频会议不仅以更低的成本、更好的使用体验为企业提供更好的服务，也加强了易用性和统一性。云视频会议可满足内部、外部同时参会，利用其强大的性能还可以支持万人以上的大型会议。

2.云视频会议架构及技术要素

架构设计是云视频会议系统中最核心的技术。目前云视频会议架构在实现上有MCU资源池架构、IMS架构、云计算虚拟架构3种类型。

MCU资源架构是把分散在各地的专用MCU设备、流媒体转发服务器设备，以及其他高性能服务器，通过资源抽象的形式虚拟成资源池，实现对全网资源统一的分配、管理、调度、监控。资源池对外统一提供会议端口资源，并可根据网络条件有选择地实现MCU间以服务器或办卡为单位的资源负载均衡和本地/异地容灾备份，视频业务的使用者只需要通过网络就近注册接入到所辖的资源池即可享受到服务。系统架构如图2所示。

IMS架构是指遵循IMS体系中信令传输、媒体协商、媒体控制的标准，通过IMS体系定义的会议服务器、MRFC、MRFP等核心网元，实现视频会议的业务功能。由于以IMS为基础的架构定义了完整的电信业务与多媒体服务，既支持语音、视频、数据等多种形式的会议，又支持多种类型终端接入会议，还可与IMS共用运营平台，充分体现出运营商通信网络和业务的优势。系统架构如图3所示。

基于云计算虚拟机架构的云视频会议系统是符合NIST（美国国家标准与技术研究院）对云计算服务形式定义的真正的云架构，该架构利用云计算中的虚拟化技术，将视频系统业务逻辑、信令交互与媒体流处理等过程在云端实现，并支持公有云、私有云或混合云方式部署。一方面以SaaS形式为用户提供流畅、低延时、高并发的实时音视频通信服务，一方面以PaaS形式为用户提供SDK/API调用的能力，为用户自有系统集成和个性化定制开发提供灵活的服务。系统架构如图4所示。

尽管云视频会议系统需要解决的技术难点有很多，但其背后的核心仍是音视频的实时通信，总结来讲主要有三个方面技术要素。一是网络传输技术，即如何适应复杂的网络环境以提高自适应能力。这其实是基于云視频会议系统自身的特点，不用专线，任何地方、任何网络、任何设备都可以接入，但问题就在于网络是不稳定的，如何在网络丢包的影响下提升音视频质量。二是音视频处理算法，其包含两个层面，对音频的降噪等处理技术，以及对视频的流畅和清晰度的保障。三是多端融合技术，无论是网页、电话、APP的接入，还是监控视频系统、VR/AR设备、无人机视频等更为广阔的应用场景的打通，也是不少服务商所关注的。

5G时代，云视频会议大举发力

4G改变生活，5G改变社会。4G网络下由于带宽不稳定，4K高清视频播放常常遇到卡顿现象，严重影响用户体验。而利用5G高清视频切片可以端到端地保障家庭互联网业务的带宽和时延，因此4K高清视频的播放体验非常流畅。

5G网络切片技术可以在一张物理网络上生成多个具备不同特性的逻辑网络，分别满足不同行业应用对网络的个性化需求，其中高清视频切片主要面向大带宽的保障。除了高清视频切片之外，还会有面向超大连接的智能港口切片、面向超低时延的智能电网切片、兼具可保障的低时延和大带宽的车联网切片等面向未来各种垂直行业的切片。

5G切片技术的基础是全云化网络和微服务架构。用户可以根据自己的业务需求，自主选择不同的服务，定制个性化的网络切片，并迅速在云化的基础设施上部署。

在4G转向5G的过程中，信息传递看似形式从文字、图片、视频转变为了云视频。其中，云视频会议摆脱了传统视频会议系统的硬件限制，由智能手机、笔记本电脑等代替传统视频会议终端作用，在5G技术的支撑下，移动设备的承载能力有望进一步提升，借助高速的网络传输，将终端设备收集到的信息传输、储存在云端，并由云端进行处理，让移动终端更高效地做信息交互处理，弱化终端等硬件的性能限制，提升云视频会议召开的便捷性。网络环境不好会直接影响到视频会议质量，5G技术的超高带宽，在很大程度上提高了云视频会议的稳定性。

云视频会议可以结合5G面向视频业务的解决方案，为移动客户端用户提供更优质的音视频体验。使用eMBB切片所提供的差异化服务，能够满足移动端4K超高清、低时延的视频传输需求。使用边缘计算技术，能够将云计算框架体系进行系统性延伸，视频分发、视频转码服务可下沉至边缘设备中，构建区域级小规模的云视频业务，减少了业务数据路由，降低了云端计算的负载，增强了网络的韧性。5G技术能够从根本上为带宽消耗时延敏感的视频交互业务提供强有力的传输保障。

另外，网络切片的优势在于其能让网络运营商自己选择每个切片所需的特性，例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率，这些有助于提高创建产品和服务方面的效率，提升客户体验。不仅如此，运营商无需考虑网络其余部分的影响就可进行切片更改和添加，既节省了时间又降低了成本支出，也就是说，网络切片可以带来更好的成本效益。

近年来，随着各行各业对成本费用的控制以及对经营效益预期的不断提高，视频会议以其便捷、省时、省钱三大优势，打破了地域限制，提高了沟通效率，目前而言，云视频会议仍存在着卡顿、时延、网络等问题，需要进一步优化，稳定的性能是工具类产品的基本要求，良好的用户体验是云视频产品发挥其效用的升华，也是留存客户的法宝。在保证产品基础功能和用户的前提下，5G云视频会议让更多的人参与到会议中，建立有效沟通、还原真实的沟通场景，有益于挖掘组织和企业共同的使命和价值观，构建真实和统一价值观的组织机构。未来视频会议发展方向为更智能化、更清晰化、开融性更强、软硬件结合程度更高、更云化。

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