无线通讯技术与视频传输研究

无线通讯技术与视频传输研究

崔毅

中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司 内蒙古呼和浩特市， 010010

摘要：近几年，无线通讯技术有了大踏步的进展、移动数据传送速度大幅加快，以移动互联网为基础开发出的视频、社交等软件也不断升级。最具代表性的是5G网络、Wi Fi（Wireless Fidelity，无线局域网技术）近距离无线通讯技术和LTE（Long Term Evolution，长期演进技术)广域蜂窝无线通讯技术，因其带宽高且低投入使用户可体会更加丰富、便捷的服务。

关键词：无线通讯技术；视频传输；5G网络；WiFi

引言：现时期，人们的生活水平逐步提升，同时对无线通讯技术与视频传输技术提出了极高的标准，而我国有关探究认识还不全面，有关的理论探究还未成熟，所以文章针对无线通讯技术与视频传送的探究剖析是相当有现实作用的。

1近距离无线通讯技术

1.1蓝牙技术

在生活中使用率高的无线通讯技术为短距离数据互换，尤其是蓝牙技术，可使不同设备在10m~100m距离内自由传输，非常便捷我们日常的生活、学习与工作。蓝牙技术有相当慢的传送速度，在1Mbps至2.1Mbps之间。现今我国以无线通讯技术居多，尤其是近距离无线网络、电脑与外设的无线相连、设备之间的文件传送、有线设备的无线化、家用电子设施遥控器与主机联接、实时定位系统等，例如，手机，鼠标、打印机等设备。在无线音频传送领域运用相当宽广，可是因受限于蓝牙技术的传送宽带，让其现今还无法传输视频内容。

1.2ZigBee技术

ZigBee技术的另一种叫法是紫蜂协议，其优势在于资金投入量不多、损耗少、延迟缓、简单、自组织等。现今很多领域都引入了ZigBee技术，特别在无线控制与远距离监测上为最佳。ZigBee技术多运用于网络上的ISM频段，在各种设备中都可使用，在世界上被广泛地使用。传输数据的速度在20kbps至250kbps之间。此技术的网络形状较多，有星形、树形、多跳型。由于其损耗较少，所以传送的距离有点与蓝牙技术相同，可在10m~100m范围内自由传送，传输视频却相当困难，可是有所差别的是，在多跳网络中引入ZigBee技术，可将数据传输到更远的距离。ZigBee技术的成熟性，可大面积的运用于智能家电控制、无线开关、交通管理等区域^[1]。

1.3WiFi技术

WiFi技术作为一种新兴起的技术，推广速度相当快，可通过互联网来传输不同的数据。WiFi频段归属于ISM频段，只要流行于市面的设备都可连接，比如有电脑、手机、平板、智能机顶盒等。Wi Fi技术作来无线网络，不必占用较大的空间，而且在网络部署上的投入资金变少。Wi Fi技术传输数据的速度相当快，一般为72Mbps，最高可到达150Mbps。而且WiFi技术具备突出的优势，价格不高、互容性强、变动性小、延迟率下降、服务效果好、距离更远。虽然Wi Fi的实际传送距离受限于一定的条件，可是其依然是现今近距离无线视频运用传送的通讯技术的最佳选择。比如，在有线电视网络视频内容播放、屏幕投射、远距离视频监控、身份辩识等层面都有所运用^[2]。

1.4超级WiFi技术

超级Wi Fi技术要强于普通的Wi Fi网络，不再使无线网络电视出现卡顿，补充某些频段的空缺，传播的距离更加遥远。不光从速度还是从穿透力上都更强，正常条件下，超级WiFi技术不会因建筑、树木阻挡穿透不过去，而且不会受限于极端的天气情况。尤其是建立于偏僻山区的互联网服务都以超级Wi Fi技术为主。超级Wi Fi技术的优势在于速度传送快且能传播多媒体，特别在无线直播、视频互动、智慧城市建造等层面的使用不断变多^[3]。

1.5基于WiFi的视频传输技术

现时期，使用率最多的是视频传输技术，最常用的在三种技术是Air Play、Miracast、DLNA，它们都居于WiFi技术。Air Play作为一款可播放音频的软件，可播放类型不同的视频，是经过苹果公司所研发出的。比如，连接同一个Wi-Fi网络，在Air Play技术的支持下可共享各个设备间的信息。Miracast作为无线屏幕镜像标准，是由Wi Fi联盟开发的，其传送的音视频可自由在PC桌面、机顶盒以及其他设施间切换。此技术可播放1080p高清视频以及5.1环绕声。DLNA也称作数字生活中的网络联盟，可使数字媒体内容互通于不同媒体设备间。

2广域无线通讯技术

2.1 5G网络

2018年3GPP正式批准5G独立组网标准冻结,5G第一版商用标准R15(eMBB)完成。5G标准网络中规定三大使用场景,eMBB 、mMTC和uRLLC。其中，eMBB主要面向大带宽业务，可支持3D超高清视顿等大流量视频业务。5G网络能够为视频业务带来更多的可能和活力。

5G网络的峰值速率能够达到下行20 Gbit/s，同时结合MEC、网络切片等新功能.完全能够满足4K、8K等超高清视频的需求,也可为虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等新兴视频业务提供展现的平台;

2.2 5G网对视频传输的支持

不同视频清晰度对网络带宽和时延的要求是不同的，详见下表：

5G网络下行峰值数据速率为20 Gbit/s,上行峰值数据速率为10 Gbit/s,下行峰值频谱效率为30 bit/s/Hz.上行峰值频谱效率为15 bit/s/Hz。5G网络的理论端到端时延达到ms级，空口时延定义为1ms。根据3GPP的标准规范TR 22.863，5G移动网络eMBB的用户体验速率下行为1 Gbit/s，上行为500 Mbit/s。综上所述，5G网络完全可以承载4K和8K高清视频业务。

2.3 LTE标准

LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织编制的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长时间演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency pision Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input&Multi-Output，多输入多输出）等重要传送技术，明显加大了频谱效率与数据传送速度（20M带宽2×2 MIMO在64QAM情况下，理论下行最高传送速度是201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，可是依据现实组网以及终端能力限制，通常以为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并扶持不同种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，所以更加灵活地分配频谱，扩增了系统的容量及覆盖范围。LTE系统拥有扁平单一的网络框架，大幅缩减网络端点，使系统变得更加简单，同时缩减了系统延时，也减少了网络部署与维护资金投入。LTE系统扶持与其他3GPP系统互操作。LTE系统拥有两种方式：FDD-LTE和TDD-LTE，即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统，二者技术的关键差别在于空中端口的物理层面上（像帧结构、时分设计、同步等）。FDD-LTE系统空口上下行传送使用一对对称的频段收发数据，而TDD-LTE系统上下行则利用同种频段在不同时隙上传送，相较于FDD双工法，TDD拥有极高的频谱使用率^[4]。

2.4 LTE-A

长期演进技术升级版（LTE-Advanced或LTE-A），简称LTE升级版，是以长期演进技术（LTE）为基础升级成的，也是4G规格的国际高速无线通讯标准。LTE-A于2009年末正式将4G系统递交至ITU-T，并通过审核达到IMT-Advanced标准要求，最终于2011年3月被3GPP标准化变为最关键的LTE加强标准，即3GPP Release 10。LTE-A是LTE演化而来的，可较快地完成无线通信传送，而且大幅提升峰值频谱、小区平均频谱等效率，而且小区边界用户体验更优的服务，同时加快总体网络的组网效率，并维持LTE较优的后向兼容性。这使LTE和LTE-A系统变为将来无线通信发展的主趋向。LTE-A利用了载波聚合（Carrier Aggregation）、上/下行多天线增强（Enhanced UL/DL MIMO）、多点协助传送（Coordinated Multi-point Tx&Rx）、中继（Relay）、异构网干扰协调增强（Enhanced Inter-cel Interference Coordination for Heterogeneous Network）等关键技术，在系统设定的范畴之内可完成8×8 MIMO以及下行128QAM并利用高达100MHz的聚合频宽，在最佳状态下可完成3.3Gbps的峰值速率^[5]。

2.5 LTE与LTE-A标准对于视频传输的支持

LTE与LTE-A标准都是服务的升级版（即e MBMS）。e MBMS服务宗旨是通过核心网来传播多媒体，可提供一种一对一或一对多的点传输。在LTE标准下e MBMS服务标准融入了完成1bps/Hz的小区边缘频谱效率，即相当于16个300kbps的移动电视信道都可完成于5MHz载波上，LTE-A标准传播多媒体技术则更强。另外，可针对用户情况来自由配用e MBMS服务的载频资源，进而完成高效地使用频谱资源。

结束语：总而言之，在近距离无线视频传输领域，WiFi技术依靠着自己优良的多媒体扶持能力、高带宽以及高设备兼顾性，变为优先运用于无线局域网中的视频传送技术。而LTE技术在速度上极快且移动性强，可传送无线视频广播，可大范围的在全世界内覆盖，这在广域移动视频传送技术中是最好的选择。Wi Fi与LTE技术优劣性特别明显，随着不断的创新升级，可轻松应对高清晰度、高移动性、高互联性以及高度个性化和定制化。

参考文献：

[1]郑要.无线通讯技术与视频传输的研究[J].计算机产品与流通,2018(07):59.

[2]范国强.无线通讯技术与视频传输[J].智能建筑与智慧城市,2018(03):46-47.

[3]李爽,曾庆军.无线通讯技术与视频传输[J].广播与电视技术,2015,42(01):83-88.

[4]雷国伟,甄鸿俊.无线通讯技术与视频传输[J].通讯世界,2014(23):148.

[5]李秀峰,吴家铸.无线通讯技术与视频传输[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(11):288.