2019年9月20日，由保利威主辦的教育直播高峰論壇在北京成功舉行。保利威董事長兼CEO謝曉昉以《5G時代，重構(gòu)教育直播體驗》為主題，就5G對教育直播體驗帶來的重要影響發(fā)表見解。

身為一位在在線視頻行業(yè)從業(yè)18年的老兵，謝曉昉因5G到來而看到教育直播行業(yè)爆發(fā)的機會。他從教育直播行業(yè)四大痛點切入，通過5G的三大特性，以及兩大技術(shù)方向的變革，展示5G時代下的全新教育直播體驗。

以下為分享內(nèi)容精選：

思科數(shù)據(jù)顯示，早在2007年，在線視頻流量已占據(jù)整個互聯(lián)網(wǎng)流量的半壁江山，到2017年占比上升到75%。思科預(yù)測，2022年，在線視頻占比會超過82%。

圖1

直播行業(yè)近幾年迅猛發(fā)展，教育直播同樣沒有落下。

圖2是現(xiàn)在最典型的教育直播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：從采集，編碼、推流，到視頻的傳輸，到解碼播放，包括連麥系統(tǒng)。大部分在線教育機構(gòu)都在使用這樣一個架構(gòu)進(jìn)行線上直播教學(xué)。

圖2

在這個經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之下，有幾個體驗痛點一直以來得不到解決。

1、教育直播四大痛點

第一，卡頓。現(xiàn)在不管是教育還是娛樂、游戲直播平臺，0.5%的卡頓率已經(jīng)算是不錯的成績了。現(xiàn)在萬人直播課越來越普遍，但如果在上萬人課時，其中有50人遇到卡頓，課堂整體感受就會很糟糕。

第二，延遲。現(xiàn)在業(yè)界的延遲量級大概是1-3秒，一些移動平臺的延遲甚至達(dá)到10多秒，嚴(yán)重影響直播教學(xué)活動的開展。

第三，雙向體驗差。我們現(xiàn)在使用的網(wǎng)絡(luò)是不對等的網(wǎng)絡(luò)，上下行帶寬的差異，尤其上行會比較差，所以無法進(jìn)行高清雙向的互動溝通。

第四，視頻畫質(zhì)低。目前720P已經(jīng)成為主流，1080P也慢慢普及，但是這樣的圖像清晰度與線下教學(xué)體驗還是相去甚遠(yuǎn)。

但更嚴(yán)重的問題是什么？更嚴(yán)重的問題是我們對這些痛點習(xí)以為常，對于這些卡頓和延遲，我們甚至沒有動力去解決它，這是我們最大的問題。但是現(xiàn)在不一樣了，5G來了，讓我們看到解決這些問題的終極方案。

2、5G三大特性

5G會給我們帶來什么？要從5G三大特性講起。

圖3

其中一大特性mMTC，海量機器通信，與物聯(lián)網(wǎng)比較相關(guān)。

與直播行業(yè)相關(guān)的很重要一個特性是eMBB，增強移動帶寬。它讓終端接入速度大大加快。

今年6月6日，5G正式商用，運營商獲得牌照。隨著5G逐漸發(fā)展成熟，終端下行速度將達(dá)到10G甚至20G。今后手機接入速度達(dá)到萬兆水平，上行速度也會有十倍提升。eMBB的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)在三大特性中最早被提出，目前來看也最為成熟。

eMBB的特性基本是面向超高清視頻的傳輸，也就是說，未來兩三年5G的價值落地和體現(xiàn)，基本是朝這個方向來進(jìn)行的。

因此保利威近期與運營商密切合作，著力超高清視頻的商業(yè)落地，保利威在這一塊擁有先發(fā)優(yōu)勢。eMBB帶來高清快速的直播體驗，雙向的帶寬大幅提升讓超高清雙向互動沒有任何壓力。

uRLLC，超高可靠性和低時延通信。

大家在打電話或者看有線電視時，不會中斷也不會卡頓。電話和有線電視是上個世紀(jì)的發(fā)明，但在這些系統(tǒng)當(dāng)中，存在一種被稱為QoS的機制，能夠保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的高可用。可喜的是，5G在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層開始有了QoS機制，能夠保障直播數(shù)據(jù)通信達(dá)到電信級水平。

uRLLC能讓現(xiàn)在4G的100毫秒延遲降低到1毫秒以下，為低延遲直播創(chuàng)造非常有利的條件。這里值得特別指出來的是，uRLLC的核心協(xié)議和規(guī)范在5G版本的Release16中被定義，而Release16要在明年上半年才會正式凍結(jié)，因此uRLLC相關(guān)特性的落地還需要等待一定的時間周期。但無論如何，5G技術(shù)給直播行業(yè)帶來諸多的利好，逐步落實只是時間問題。

3、兩大技術(shù)方向

但僅僅從硬件底層來做一些變革還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。謝曉昉提出，還有兩個技術(shù)方向會影響一代直播網(wǎng)絡(luò)：底層協(xié)議更換和超高清編碼采用。

①底層協(xié)議的更換

大家來看圖4，大量汽車被擁堵在一個有交通燈的十字路口。交通燈是在1868年，英國首先發(fā)明使用。當(dāng)時道路上車輛并不多，車速比較慢，交通燈有效解決了交通規(guī)則和道路堵塞的問題。但是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，車輛不斷增加，車速也不斷加快，因此在很多場景之下，交通燈反而成為導(dǎo)致堵塞的一個原因。需要新的一些機制來改變這種局面。

圖4

現(xiàn)在很常見的立體交通網(wǎng)的立交橋，能夠大幅度提升交通效率，同樣的情況，也出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)世界當(dāng)中。

網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)協(xié)議TCP就具備類似交通燈的屬性。TCP是跟互聯(lián)網(wǎng)相生相伴的一個重要協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)基石。目前來看我們在網(wǎng)絡(luò)上面絕大部分應(yīng)用都是基于TCP，像HTPP協(xié)議、FTP，還有在直播行業(yè)經(jīng)常用到的RTMP協(xié)議，都是基于TCP。

但現(xiàn)在來看TCP協(xié)議，或者說TCP構(gòu)建下的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)顯得力不從心了。原因很簡單，在互聯(lián)網(wǎng)初期，TCP協(xié)議發(fā)明的時候，它解決的是一些低速網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽亢屯暾詥栴}。那時候丟包率大概是百萬分之一，傳遞的數(shù)據(jù)以K計算。數(shù)據(jù)量不大的情況下，TCP協(xié)議能很好地解決問題。

5G網(wǎng)絡(luò)中終端接入能達(dá)到10個G的速率，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)丟包率是1%很常見，因此TCP協(xié)議已經(jīng)成為制約真實速度提升的問題。

為解決這個問題，業(yè)界提出三種解決方案。

第一種方案是基于IP路由解決方案。通過購買專有鏈路解決堵塞和丟包問題，這種方案成本相對較高，應(yīng)用場景有限，因此無法大規(guī)模普及。

第二種方案是基于UDP的應(yīng)用層傳輸協(xié)議。UDP存在一些固有缺陷，但很多缺陷能夠通過應(yīng)用層進(jìn)行優(yōu)化和補充，甚至能夠在某些場景下保證高效的同時，達(dá)到TCP的可靠性。

第三種方案是進(jìn)行TCP協(xié)議算法優(yōu)化。首先，TCP優(yōu)化空間不會特別大；其次，TCP優(yōu)化一般要接觸到操作系統(tǒng)的內(nèi)核，開發(fā)成本相對較高。一些操作系統(tǒng)廠家，例如微軟，會比較樂意去采用這種方案。

顯然，第二個方案可行性比較高。

Google推出的QUIC方案則是基于UDP的協(xié)議，HTTP/3 QUIC，去年年底正式通過IETF官方認(rèn)證，更名為HTTP/3，成為未來的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。可以預(yù)見，未來互聯(lián)網(wǎng)中，大量的視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)都將采用UDP的方式進(jìn)行闡述。

②超高清編碼的采用

編碼分辨率從2K上升到8K，數(shù)據(jù)量增長15倍。除了分辨率之外，圖像質(zhì)量還有很多其他指標(biāo)，包括HDR，通過動態(tài)亮度的補償能夠更好地反映出真實環(huán)境中的視覺效果，色域色深等的提升能夠讓畫面還原度更高且更加鮮活。

提到超高清視頻，高幀率也是必備元素。現(xiàn)在教育直播包括很多電影使用的幀率，都停留在15-30幀時代。5G到來之后，4K、8K標(biāo)準(zhǔn)下，60幀是一個基準(zhǔn)，120幀甚至180幀也會逐步普及。

除了視頻還有音頻，從單聲道到雙聲道到全景聲道的演進(jìn)。保利威與德國頂級音頻實驗室合作，采用杜比編碼技術(shù)，使得雙聲道就能實現(xiàn)全景聲的效果。

以上這些編碼技術(shù)能夠讓視頻體驗超越“身臨其境”的效果。比如舞蹈、武術(shù)等動作類型的教學(xué)，利用高幀率可以實現(xiàn)動作細(xì)節(jié)真實還原。另外，在醫(yī)學(xué)教學(xué)中，利用8K視頻結(jié)合超視網(wǎng)膜屏幕，能夠把一些微組織和微結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來。

體驗提升的直接后果是數(shù)據(jù)量陡增。騰訊視頻實驗室數(shù)據(jù)表明，在視頻沒有被壓縮之前，8K視頻的碼率能達(dá)到60GB每秒，即使是5G網(wǎng)絡(luò)也難以承受這樣的高數(shù)據(jù)量，因此視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)就變得尤為重要。

圖5

視頻壓縮技術(shù)在不斷提升。現(xiàn)在一些視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到接近一千倍的壓縮比，8K視頻過這些解碼技術(shù)能夠達(dá)到60兆/秒的速率，5G網(wǎng)絡(luò)能夠輕松傳輸這樣的視頻流。

4、下一代直播網(wǎng)絡(luò)

利用5G的特性和兩個技術(shù)方向的重構(gòu)，最終目的是打造一個全新的下一代視頻直播通信網(wǎng)絡(luò)。

圖6

在圖6這個網(wǎng)絡(luò)中，大部分藍(lán)色線條代表UDP的數(shù)據(jù)流，99%的數(shù)據(jù)都是通過UDP傳輸，少量TCP僅用于信令控制等工作。跟現(xiàn)有的直播網(wǎng)絡(luò)正好形成一個鮮明對比。

下一代視頻直播通信網(wǎng)絡(luò)能支持4K超高清的雙向視頻流，支持大并發(fā)、超低延遲的直播，以及擁有現(xiàn)有CDN所具備的彈性負(fù)載能力。

保利威現(xiàn)已在搭建新一代直播網(wǎng)絡(luò)，正式商用預(yù)計在明年年初。新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要目的是能夠充分發(fā)揮eMBB和uRLLC的特性。

最終，5G到來之后，四大痛點通過這些技術(shù)得以完美解決，保利威將實現(xiàn)超高清、雙向溝通好、卡頓比較少、延遲降低十倍甚至百倍的視頻直播體驗。

最終，當(dāng)下教育直播的四大痛點，將通過5G三大特性和兩大技術(shù)方向變革性優(yōu)化得以徹底解決，迎來5G新時代在線教學(xué)的完美體驗。