CN110266664A - 一种基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，内容层包括VR视频拍摄系统，用于向平台层提供实时的VR视频内容；平台层包括VR直播系统，用于Cloud VR视频直播中VR视频的实时导入、转码、切片、出流；网络层基于运营商5G/4G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供稳定传输，实现平台层与终端层及内容层之间的数据交互；终端层包括Cloud VR终端，用于实现VR视频内容呈现、网络接入以及用户鉴权功能，通过网络层接入MEC系统，经本地分流功能直接访问云端平台层或MEC系统内的VR视频流。本发明具有大带宽、低时延、网络传输可靠且不易拥塞的Cloud VR视频直播特点。

Description

一种基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统

技术领域

本发明属于网络视频技术领域，具体涉及一种具有大带宽、低时延、网络传输可靠且不易拥塞的基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统。

背景技术

虚拟现实的云化(Cloud Virtual Reality，以下简称Cloud VR)是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR视频等业务应用中，借助高速稳定的网络，将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备，实现VR视频等业务内容上云、渲染上云。

Cloud VR需要基于网络使终端与云端进行数据交互，云化虚拟现实的特征包括无绳化与移动化。目前Cloud VR视频传输与IPTV、OTT视频传输的区别在于需要传输大带宽的全景视频数据，相比于传统视频，VR视频拥有更高的码率，当前全视角4K VR视频单用户码率达40Mbps。因此云化后高码率VR音视频流的传输加剧了VR原本就很棘手的时延问题，影响用户体验。高清Cloud VR直播应用不单对用户Cloud VR终端拉流带宽与拉流时延有较高要求，对VR摄像机拍摄上传的VR视频的推流带宽及时延也有很高要求。按照传统Cloud VR视频的网络传输方式，对于无线蜂窝接入，Cloud VR终端需要经过无线接入网、承载网、核心网、城域网或/和骨干网才能与互联网上云端平台层进行数据交互；对于固定宽带接入，则需要经过家庭/办公网、接入网、城域网或/和骨干网才能与互联网上云端平台层数据通信。由于所述终端层或内容层与平台层进行数据交互时，需要经过多条链路、多个网元、多个网络，因而网络传输过程不可靠、传输时延不保证、容易造成时延过高；特别是对于多路4K/8K的Cloud VR视频在同一共享主干网络中传输，因数据量很大，更容易造成网络承载压力与时延剧增，网络丢包与网速急降，严重时会使网络发生严重拥塞，使整个网络性能大幅降低，并影响其他业务正常运行。

此外，传统VR直播视频拍摄方式中，工作人员往往无法实现基于现场第一视角来远程操控VR摄像机进行多维度灵活移动拍摄，拍摄方式不够智能与便捷、VR拍摄效率不高。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述问题，提出一种基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，用于解决Cloud VR视频直播中网络传输方式难以达到大带宽低时延要求、传输多路高清VR视频造成运营商网络压力剧增与网络拥塞的问题，以及传统VR视频拍摄无法以第一视角远程操控实现全方位多角度智能拍摄的问题。

本发明是这样实现的：包括内容层、平台层、网络层、终端层；

所述内容层包括VR视频拍摄系统，用于向平台层提供实时的VR视频内容；

所述平台层包括VR直播系统，所述VR直播系统部署于云端或MEC(Mobile EdgeComputing，移动边缘计算；或者Muti-access Edge Computing，多接入边缘计算)系统内并至少与一个其它MEC系统通过运营商网络专线连接，用于Cloud VR视频直播中VR视频的实时导入、转码、切片、出流；

所述网络层基于运营商5G/4G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层与终端层及内容层之间的数据交互；

所述终端层包括Cloud VR终端，所述Cloud VR终端用于实现VR视频内容呈现、网络接入以及用户鉴权功能，通过5G/4G无线蜂窝网接入MEC系统，经MEC系统本地分流功能直接访问云端平台层或MEC系统内的VR视频流。

优选的，所述MEC系统的MEC平台串接在运营商5G/4G无线网基站与核心网之间，且通过专线与平台层的VR直播系统网络连接；Cloud VR终端、VR视频拍摄系统与平台层和/或互联网之间的数据交互包括控制面数据与用户面数据；

所述控制面数据，MEC系统采用透传方式发送至核心网，完成终端正常鉴权、注册、业务发起、切换，同时对控制信令进行解析，获取用户上下文的UE IP(用户设备IP地址)、下行TEID(Tunnel Endpoint Identifier，隧道端点标识)、上行TEID信息；

对于上行用户面数据，MEC系统通过解封装将用户面数据分组的GTP(GPRS隧道协议)分组头去掉，分析目的IP是否为平台层之VR直播系统的IP地址，如是则判别该IP数据分组的IP五元组、SPID(service providers profile identifiers，服务配置文件标识符)及终端ID与MEC系统预先设置的信息是否匹配，如是则根据设定的本地分流规则将数据包转发到MEC系统上相应的端口，并经网络专线分流到平台层；如否或访问互联网的其他用户面数据分组则透传给核心网，无需处理；

对于下行用户面数据，当平台层需要推流给符合本地分流规则的用户终端，先通过专线推流给MEC系统，MEC系统根据从控制面数据获取的用户下行TEID，将来自平台层的IP数据分组封装成GTP-U(GPRS隧道协议-用户面)数据分组发送给运营商5G/4G无线网基站，再由基站下发给用户终端；对于不是来自平台层专线端口的用户面数据分组则透传给基站，无需处理。

优选的，所述MEC系统包括DNS查询功能模块，所述DNS查询功能模块用于将需要配置的VR直播系统的IP地址与其本地域名对应起来，在Cloud VR终端通过URL(统一资源定位符)访问云端的VR直播系统时，查询URL对应VR直播系统服务器的本地IP地址，并将该IP地址反馈给Cloud VR终端。

优选的，所述MEC系统包括具有本地缓存功能的本地MEC服务器，所述本地MEC服务器用于缓存VR直播系统推流或者从网络获取的VR视频内容，以响应辖区范围内Cloud VR终端发起的VR视频内容请求。

优选的，所述VR直播系统包括直播管理系统、直播生产系统，所述直播管理系统用于对直播内容的编排管理，所述直播生产系统用于对视频流进行实时处理；所述VR直播系统部署在云端服务器、本地服务器或直接部署在MEC系统的MEP(MEC应用平台层)平台上，部署VR直播系统的MEC系统与其它MEC系统或CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)系统进行网络连接，将处理好的数据通过网络实时推流给其它MEC系统或CDN系统进行本地缓存，供MEC系统区域内的Cloud VR终端访问VR视频数据，或者Cloud VR终端就近通过CDN节点访问VR视频数据。

优选的，所述VR直播系统直接部署在MEC系统的MEP平台上，所述MEP平台划分出虚拟机运行VR直播系统程序，对来自内容层的VR视频进行实时转码切片处理，然后推流给Cloud VR终端。

优选的，所述网络层包括网关模块、5G/4G通信模块，所述Cloud VR终端通过Wi-Fi接入5G/4G通信模块后，再通过5G/4G通信模块无线接入周边5G/4G基站通信；或者Cloud VR终端通过Wi-Fi接入网关模块后，再通过网关模块接入运营商固定宽带网络。

优选的，所述Cloud VR终端通过网关模块接入固定宽带网时，所述VR直播系统部署于省级CDN中心节点或地市级二级CDN中心节点上；所述VR直播系统由标准接口与MDN系统对接，VR直播系统实时接流、转码、切片及出流后注入MDN系统，再通过CDN系统进行VR视频内容分发，经过运营商网络与Cloud VR终端数据交互。

优选的，所述平台层的VR直播系统(210)对获取的VR视频流分别进行高质量和低质量画质的实时码率转换，然后将转换后的高质量画质视频流根据视场角进行分块切片，根据Cloud VR终端上报的视场角信息，选择视场角区域的高质量分块进行推流，并同时输出低质量的VR全视角视频码流给Cloud VR终端进行渲染展示。

优选的，所述VR视频拍摄系统包括可控搭载装置、通信模块、VR摄像机、电源模块、控制系统、控制通信模块，所述可控搭载装置上搭载VR摄像机、通信模块、电源模块、控制系统及控制通信模块，所述电源模块分别与通信模块、VR摄像机、控制系统、控制通信模块电气连接，所述控制通信模块与控制系统信号连接以控制可控搭载装置运动，所述通信模块分别与VR摄像机、控制通信模块WIFI连接和/或有线网络连接，所述通信模块与运营商5G/4G基站无线网络连接以上传拍摄的VR视频、远程控制VR摄像机和/或可控搭载装置工作。

本发明的有益效果：本发明利用4G/5G网络，特别是5G网络来传输Cloud VR视频以实现大带宽传输多路高清VR视频，低时延观看VR直播；利用MEC系统的本地分流与本地缓存功能，Cloud VR终端通过MEC系统能在本地直接获取云端平台层的VR视频资源，大幅降低端到端的Cloud VR视频传输时延，保证了低时延及网络的可靠传输，减轻核心网络与骨干网络的网络压力，使得网络不易发生拥塞；通过基于MDN与CDN的内容分发加速功能，使得网络拥塞状况得以缓解，降低了响应时间，提高了响应速度；采用基于视场角进行有差别传输的方式，在降低对网络带宽消耗的同时，保障用户视场角切换时的体验，使用户在视场角区域内能够观看到高质量的VR画面。对于VR视频拍摄系统的改进，使VR视频拍摄能够适应多种应用场景，实现拍摄工作人员能够根据回传的第一视角VR画面身临其境的远程控制VR拍摄与多角度多维度移动VR拍摄，提高VR视频拍摄效率。因此，本发明具有大带宽、低时延、网络传输可靠且不易拥塞的特点。

附图说明

图1为本发明的总体方案架构图；

图2为本发明的基于MEC系统的VR视频分流网络拓扑图；

图3为本发明基于MEC系统的Cloud VR视频直播网络拓扑图；

图4为本发明VR直播系统与MEC集中部署及5G推流拉流方案；

图5为本发明VR直播系统与MEC集中部署网络拓扑图；

图6为本发明基于CDN系统的Cloud VR视频直播方案图；

图7为本发明整体Cloud VR视频传输方案网络拓扑图；

图8为本发明基于视角进行有差别传输VR画面的传输方案；

图中：1-内容层，110-VR视频拍摄系统，2-平台层，210-VR直播系统，3-网络层，4-终端层，410-Cloud VR终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本发明包括内容层1、平台层2、网络层3、终端层4。

所述内容层1包括VR视频拍摄系统110，用于向平台层2提供实时的VR视频内容；

所述平台层2包括VR直播系统210，所述VR直播系统由直播管理系统和直播生产系统组成，直播管理系统主要负责对直播内容的编排管理，直播生产系统负责对视频流进行实时处理。所述VR直播系统210部署于云端服务器、本地服务器或直接部署于MEC系统上，并至少与一个其它MEC系统通过运营商网络专线连接，用于Cloud VR视频直播中VR视频的实时导入、转码、切片、出流；

所述网络层3基于运营商5G/4G无线网的MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层2与终端层4及内容层1之间的数据交互；

所述终端层4包括Cloud VR终端410，所述Cloud VR终端410用于实现VR视频内容呈现、网络接入以及用户鉴权功能，通过5G/4G无线蜂窝网接入MEC系统，经MEC系统本地分流功能直接访问云端平台层(2)或MEC系统内的VR视频流。

如图2上面部分(除去MEC系统)与图3最右侧部分，是终端通过运营商5G/4G网络上公网来访问云端资源的传统数据交互方式。基站下面的终端需要访问互联网上的云端资源，需要穿越核心网与互联网。按照传统Cloud VR视频的网络传输方式，Cloud VR终端需要经过无线接入网、承载网、核心网、城域网或/和骨干网才能与互联网上云端平台层进行数据交互；由于所述终端层或内容层与平台层进行数据交互时，需要经过多条链路、多个网元、多个网络，因而网络传输过程不可靠、传输时延不保证、容易造成时延过高；特别是对于多路4K/8K的Cloud VR视频在同一共享主干网络中传输，因数据量很大，更容易造成网络承载压力与时延剧增，网速急降，严重时会使网络发生严重拥塞，使整个网络性能大幅降低，并影响其他业务正常运行。本方案的改进之处在于如图2的上部分与图3左侧部分在基站与核心网之间引入了MEC系统，以及将VR直播系统云平台通过专线或光纤与MEC系统相连实现本地分流。

其中，所述MEC系统的核心设备是基于IT通用硬件平台构建的MEC服务器，通过部署于无线基站内部或无线接入网边缘的云计算设施(即边缘云)提供本地化的云服务，无线网络基于MEC系统能够提供就近本地分流、计算存储、无线缓存等功能。MEC系统包括MEC平台基础设施层、MEC应用平台层(MEP)、MEC应用层(ME APP)。其中，平台基础设施层基于通用服务器，采用网络功能虚拟化方式，为应用平台层提供底层硬件的计算、存储等物理资源。应用平台层(MEP)由虚拟化管理和应用平台功能组件组成，虚拟化管理采用以基础设施作为服务，为应用层提供多个应用独立运行的平台环境，应用平台功能组件包括数据分流、无线网络信息管理、网络加速及业务注册等功能，并通过开放的API(应用程序接口)向上层应用开放。应用层(ME APP)基于网络功能虚拟化VM(虚拟机)应用架构，将MEC应用平台功能组件进一步组合封装成虚拟的应用，包括本地分流、无线缓存、增强现实、业务优化、定位等应用，并通过标准的接口开放给第三方业务应用，实现能力开放与调用。

如图2所示，所述MEC系统的MEC平台串接在基站与核心网之间，对流经MEC平台的控制面信令数据与用户面数据分别进行分析处理。MEC平台通过运营商的网络专线或者光纤直接与包含VR直播系统的云平台层网络连接实现用户面数据通信，用户面数据如VR视频流、VR直播流等。用户终端与平台层和/或互联网之间的数据交互包括控制面数据与用户面数据，其中，用户终端包括终端层的Cloud VR终端410和/或内容层的VR视频拍摄系统110。

对于用户终端的控制面数据，MEC系统采用透传方式发送至核心网，完成终端正常鉴权、注册、业务发起、切换等流程，与传统LTE 4G网络或者5G网络无任何区别。无论是VR直播业务还是其他互联网业务，用户终端的控制依然由核心网负责，从而保证了MEC的引入对现有网络和终端是透明的。同时，MEC系统需要对控制接口的部分控制信令进行解析，获取用户上下文的相关信息，所述信息指UE IP(用户设备IP)、下行TEID(隧道端点标识)、上行TEID等信息，为用户面数据的分析处理提供信息。

对于上行用户面数据，MEC系统通过解封装将用户面数据分组的GTP分组头去掉，分析目的IP是否为平台层VR直播系统210的IP地址，如是则判别该IP数据分组的IP五元组、SPID(服务配置文件标识符)及终端ID等信息与MEC系统预先设置的信息是否匹配，如是则根据设定的本地分流规则将数据包转发到MEC系统上相应的端口，并经网络专线分流到平台层2。如目的IP不是VR直播系统的IP地址、或判别信息与本地分流规则不匹配、或访问的是互联网其他业务，对于这些用户面数据分组则透传给核心网，无需处理。即所述Cloud VR终端410可以正常访问其他公网业务，MEC系统对所有其他公网业务数据流采用透传的方式直接发送至核心网，也可以是对于特定IP业务通过MEC系统的本地分流功能以本地分流的方式从本地代理服务器接入互联网。

对于下行用户面数据，当平台层需要推流给符合本地分流规则的用户终端，先通过专线推流给MEC系统，MEC系统根据从控制面数据获取的用户下行TEID，将来自平台层的IP数据分组封装成GTP-U数据分组发送给基站，再由基站下发给用户终端；对于终端层Cloud VR终端主要利用MEC系统的下行用户面数据分流规则直接通过专线或光纤从平台层的VR直播系统拉流，获取VR视频直播资源并显示给用户观看。对于不是来自平台层专线端口的用户面数据分组，MEC系统无需处理、直接透传给基站。

如图3与图4所示，本Cloud VR视频直播系统的内容层1采用5G/4G网络结合MEC系统的方式来传输VR视频拍摄系统110所拍摄的VR视频流，VR视频流通过5G/4G网络传输到MEC系统，基于上述MEC系统的上行用户面数据分流规则，将识别通过的VR视频流通过MEC系统相应端口上的网络专线/光纤分流到平台层2的VR直播系统210进行实时处理。基于MEC系统的本地分流功能使终端层4的Cloud VR终端410及内容层的VR视频拍摄系统110直接与平台层2数据交互，Cloud VR视频推流与拉流的用户面数据都无须穿越核心网与互联网。因此能够大幅降低核心网络压力，避免网络发生严重拥塞，降低VR视频直播访问时延。此外，如优选大带宽低时延的5G网络来传输VR视频数据，能够很好地解决传统4G/3G无法同时传输多路高清VR视频的问题，进一步提升了用户VR直播观看体验。

所述MEC系统包括DNS查询功能模块，所述DNS查询功能模块用于将需要配置的VR直播系统210的IP地址与其本地域名对应起来，在Cloud VR终端410通过URL、例如输入www.Locallntranet.com、来访问云端的VR直播系统210时，会触发MEC系统中的DNS查询功能模块进行DNS查询，查询URL(例如www.Locallntranet.com)对应VR直播系统210服务器的本地IP地址，并将该IP地址反馈给Cloud VR终端。

如图2、图3及图4所示，根据对时延与MEC覆盖范围的要求，可将MEC系统选择性部署于5G/4G基站侧、多个基站的汇聚站点侧、5G/4G核心网侧。如直接部署在基站侧，由于终端通过基站就能直接访问MEC系统，因而时延最小，数据分流效果最好，但因MEC系统只连接到一个基站，因而覆盖范围与受益面最小；MEC系统如部署在核心网侧则因经过的链路与网元多，因而时延相比部署于基站的方式较大，但由于核心网是核心汇聚点，因而所覆盖的范围最大。本实施例优选将MEC系统部署于多个基站的汇聚站点侧，能够较好的兼顾时延要求与覆盖范围。当网络环境是5G网络，则将MEC系统部署于多个5G基站的汇聚站点侧，此时MEC平台物理串接在5G网络的DU(数据单元)网元或CU(控制单元)网元的后端，靠近5G核心网侧。当网络是4G网络，则将MEC系统部署于多个4G基站的汇聚站点侧，MEC系统物理串接在4G网络的BBU(基带处理单元)网元后端靠近4G核心网侧。

以上实施例通过在5G/4G基站和5G/4G核心网之间部署MEC平台(串接)，并根据本地分流规则进行VR直播业务数据分流，满足了Cloud VR视频直播对低时延、大带宽、高可靠的稳定传输业务的迫切需求。除此之外，MEC平台将控制面数据、用户公网业务数据直接透传给核心网的方式，保证了MEC平台对现有5G/4G网络和终端是透明的，即无需对现有终端及网络进行改造，使得该方案容易落地实施。

如图4所示，所述MEC系统包括具有本地缓存功能的本地MEC服务器，所述本地MEC服务器用于缓存VR直播系统210推流的VR视频内容或者从网络获取的VR视频内容，以响应辖区范围内Cloud VR终端410发起的VR视频内容请求。

如图4与图5所示，所述云端平台层2的VR直播系统210可以将VR视频内容通过网络专线推流到多个MEC系统上，MEC系统的本地MEC服务器将VR视频内容缓存，当MEC系统辖区范围内基站下的Cloud VR终端410发起VR视频内容请求时，MEC服务器检查本地是否有该内容，如果有则直接提供VR视频服务；否则通过MEC系统上的网络专线向平台层2获取或者向互联网获取，获取到VR视频内容后便缓存至本地MEC服务器供其它用户访问。

如图4与图5所示，所述VR直播系统210包括直播管理系统、直播生产系统，所述直播管理系统用于对直播内容的编排管理，所述直播生产系统用于对视频流进行实时处理；所述VR直播系统210部署在云端服务器、本地服务器或直接部署在MEC系统的MEC应用平台层(MEP)上，在MEP平台上划分出虚拟机运行VR直播系统210程序，对来自内容层1的VR视频进行实时转码切片处理，然后推流给Cloud VR终端。基于MEP、利用MEC系统的计算存储与本地缓存的功能，VR视频拍摄系统拍摄的VR视频流到达MEC系统后可以直接处理，计算处理后的VR视频流暂时缓存在MEC上；当MEC系统管辖区域内的基站下的Cloud VR终端需要获取VR视频流时，只需要在MEC系统内直接获取VR视频流，而无需基于MEC系统本地分流通过MEC系统网络专线向云端平台层VR直播系统获取。

为拓展VR直播加速的受益面覆盖范围，让更多的Cloud VR终端通过MEC系统可以加速获取VR视频流，部署VR直播系统的MEC系统可以与多个其它MEC系统或CDN(内容分发网络)系统进行网络连接。如图5所示，例如多个MEC系统部署在运营商的同一个网络传输环上，或者部署了VR直播系统的MEC系统与其他MEC系统或CDN系统通过网络专线点对点连接。部署VR直播系统的MEC系统处理了VR视频数据后便通过传输环或网络专线传输到其他多个的MEC系统或CDN系统，由其他的MEC系统或CDN系统暂时进行本地缓存，供MEC系统区域内基站下的Cloud VR终端访问VR视频数据，或者Cloud VR终端可以就近通过CDN节点访问VR视频内容。

所述终端层4的Cloud VR终端410通过Wi-Fi接入5G/4G通信模块后，再通过5G/4G通信模块无线接入周边5G/4G基站通信；或者Cloud VR终端410通过Wi-Fi接入网关模块后，再接入运营商固定宽带网络。

如图6和图7所示，优选的，对于所述Cloud VR终端410通过网关模块接入固定宽带网络的方式下，所述Cloud VR终端410基于Wi-Fi接入到家庭网关模块或办公网关模块，然后通过网关模块接入运营商接入网、城域网或/和骨干网，最终访问互联网上的平台层VR视频内容。为降低固定宽带网传输时延与避免网络严重拥塞，将平台层VR直播系统与MDN(媒体分发网络)系统和CDN(内容分发网络)节点就近部署，如相隔一定物理距离时，则通过网络专线或光纤网络连接。为进一步提高Cloud VR视频的分发效率与分发范围，所述VR直播系统210部署于省级CDN中心节点或地市级二级CDN中心节点上；所述VR直播系统210由标准接口与MDN(媒体分发网络)系统对接，VR直播系统210实时接流、转码、切片及出流后注入MDN系统，再通过CDN系统进行VR视频内容分发，经过运营商网络与Cloud VR终端数据交互。

所述VR直播系统210与MDN系统之间预先设置IP可达且防火墙端口开放，根据MDN系统规范要求对接控制信令，建立会话；与MDN系统建立会话并完成认证后，MDN系统从VR直播系统210拉取视频，将内容注入到CDN各个节点上。CDN通过将缓存服务器分布到用户访问相对集中的地区，所述平台层2的VR直播系统210将VR视频内容分发到各边缘的缓存服务器，并根据网络的负荷、流量、时延和到用户的距离等信息，将用户的请求重新导向离用户最近的CDN服务节点上，使用户可就近取得Cloud VR视频内容；当用户请求内容在本地缓存服务器上不存在时，缓存服务器启动拉流的方式从平台层2的VR直播系统210或其它CDN节点实时获取内容。通过上述方式使得网络拥塞状况得以缓解，降低VR视频直播内容呈现的响应时间，提高响应速度。

如图8所示，所述VR直播系统210获取到内容层1推送的VR视频流，根据终端层4用户的网络带宽情况对获取的VR视频流进行实时码率转换，同时划分视场角的分块切片，最后推送到终端层4的Cloud VR终端410进行渲染展示；或者所述VR直播系统210对获取的VR视频流分别进行高质量和低质量画质的实时码率转换，然后将转换后的高质量画质视频流根据视场角进行分块切片，根据Cloud VR终端410上报的视场角信息，选择视场角区域的高质量分块进行推流，并同时输出低质量的VR全视角视频码流给Cloud VR终端410进行渲染展示。这样一来，根据用户的观看视点和视角，只传输和解码用户视角内的内容，采用部分传输和部分解码的方式减轻对网络带宽和终端解码的压力。在网络条件良好的情况下，全视角传输可以带来良好的视觉体验；在网络带宽不足的情况下，只传输用户视角观看范围内容的高质量视频分块和最低质量全视角视频，可以有效保证在低带宽条件下优先给视角范围内的分块视频分配带宽资源。该传输方案中，VR直播系统需要支持实时对全视角视频画面划分多个分块并对每个分块分别编码传输的能力；Cloud VR终端除了对VR视频具备解码和播放的功能，还需要支持基于当前视角找到对应的高质量分块进行解码的功能。

所述VR视频拍摄系统110包括可控搭载装置、通信模块、VR摄像机、电源模块、控制系统、控制通信模块。所述可控搭载装置上搭载VR摄像机、通信模块、电源模块、控制系统及控制通信模块。所述电源模块分别与通信模块、VR摄像机、控制系统、控制通信模块电气连接以提供电源。所述控制通信模块与控制系统信号连接，所述控制系统用于根据控制通信模块收到的指令控制可控搭载装置运动。所述通信模块为5G/4G通信模块，对于下联用户侧能够提供WIFI接入与以太网有线接入，其中，VR摄像机可以通过WIFI接入或以太网有线接入到5G通信模块；控制通信模块优选WIFI通信模块、通过WIFI接入到5G通信模块。所述5G/4G通信模块对于上联基站侧则通过无线网与周边5G/4G基站网络连接，用于上传VR拍摄视频，接受拍摄工作人员对VR摄像机的控制指令和对可控搭载装置的控制指令。优选5G通信模块接入5G网络来提供大带宽低时延的网络环境，满足高清Cloud VR视频直播流对于上行大带宽与低时延的要求。

所述可控搭载装置包括全向轮小车底盘、智能小车、无人机、无人船，VR视频拍摄工作人员通过可控搭载装置配套的客户端软件或操控手柄，根据VR直播系统回传的第一视角VR画面身临其境的远程控制VR拍摄与多角度多维度移动VR拍摄，提高VR视频拍摄效率。

Claims (10)

1.一种基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于包括内容层(1)、平台层(2)、网络层(3)、终端层(4)；

所述内容层(1)包括VR视频拍摄系统(110)，用于向平台层(2)提供实时的VR视频内容；

所述平台层(2)包括VR直播系统(210)，所述VR直播系统(210)部署于云端或MEC系统内并至少与一个其它MEC系统通过运营商网络专线连接，用于Cloud VR视频直播中VR视频的实时导入、转码、切片、出流；

所述网络层(3)基于运营商5G/4G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层(2)与终端层(4)及内容层(1)之间的数据交互；

所述终端层(4)包括Cloud VR终端(410)，所述Cloud VR终端(410)用于实现VR视频内容呈现、网络接入以及用户鉴权功能，通过5G/4G无线蜂窝网接入MEC系统，经MEC系统本地分流功能直接访问云端平台层(2)或MEC系统内的VR视频流。

2.根据权利要求1所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述MEC系统的MEC平台串接在运营商5G/4G无线网基站与核心网之间，且通过专线与平台层(2)的VR直播系统(210)网络连接；Cloud VR终端(410)、VR视频拍摄系统(110)与平台层(2)和/或互联网之间的数据交互包括控制面数据与用户面数据；

所述控制面数据，MEC系统采用透传方式发送至核心网，完成终端正常鉴权、注册、业务发起、切换，同时对控制信令进行解析，获取用户上下文的UE IP、下行TEID、上行TEID信息；

对于上行用户面数据，MEC系统通过解封装将用户面数据分组的GTP分组头去掉，分析目的IP是否为平台层(2)之VR直播系统(210)的IP地址，如是则判别该IP数据分组的IP五元组、SPID及终端ID与MEC系统预先设置的信息是否匹配，如是则根据设定的本地分流规则将数据包转发到MEC系统上相应的端口，并经网络专线分流到平台层(2)；如否或访问互联网的其他用户面数据分组则透传给核心网，无需处理；

对于下行用户面数据，当平台层(2)需要推流给符合本地分流规则的用户终端，先通过专线推流给MEC系统，MEC系统根据从控制面数据获取的用户下行TEID，将来自平台层的IP数据分组封装成GTP-U数据分组发送给运营商5G/4G无线网基站，再由基站下发给用户终端；对于不是来自平台层(2)专线端口的用户面数据分组则透传给基站，无需处理。

3.根据权利要求2所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述MEC系统包括DNS查询功能模块，所述DNS查询功能模块用于将需要配置的VR直播系统(210)的IP地址与其本地域名对应起来，在Cloud VR终端(410)通过URL访问云端的VR直播系统(210)时，查询URL对应VR直播系统(210)服务器的本地IP地址，并将该IP地址反馈给Cloud VR终端。

4.根据权利要求1、2或3所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述MEC系统包括具有本地缓存功能的本地MEC服务器，所述本地MEC服务器用于缓存VR直播系统(210)推流或者从网络获取的VR视频内容，以响应辖区范围内Cloud VR终端(410)发起的VR视频内容请求。

5.根据权利要求4所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述VR直播系统(210)包括直播管理系统、直播生产系统，所述直播管理系统用于对直播内容的编排管理，所述直播生产系统用于对视频流进行实时处理；所述VR直播系统(210)部署在云端服务器、本地服务器或直接部署在MEC系统的MEP平台上，部署VR直播系统(210)的MEC系统与其它MEC系统或CDN系统进行网络连接，将处理好的数据通过网络实时推流给其它MEC系统或CDN系统进行本地缓存，供MEC系统区域内的Cloud VR终端(410)访问VR视频数据，或者Cloud VR终端(410)就近通过CDN节点访问VR视频数据。

6.根据权利要求5所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述VR直播系统(210)直接部署在MEC系统的MEP平台上，所述MEP平台划分出虚拟机运行VR直播系统(210)程序，对来自内容层(1)的VR视频进行实时转码切片处理，然后推流给Cloud VR终端(410)。

7.根据权利要求4所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述网络层(3)包括网关模块、5G/4G通信模块，所述Cloud VR终端(410)通过Wi-Fi接入5G/4G通信模块后，再通过5G/4G通信模块无线接入周边5G/4G基站通信；或者Cloud VR终端(410)通过Wi-Fi接入网关模块后，再通过网关模块接入运营商固定宽带网络。

8.根据权利要求7所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述CloudVR终端(410)通过网关模块接入固定宽带网时，所述VR直播系统(210)部署于省级CDN中心节点或地市级二级CDN中心节点上；所述VR直播系统(210)由标准接口与MDN系统对接，VR直播系统(210)实时接流、转码、切片及出流后注入MDN系统，再通过CDN系统进行VR视频内容分发，经过运营商网络与Cloud VR终端(410)数据交互。

9.根据权利要求8所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述平台层(2)的VR直播系统(210)对获取的VR视频流分别进行高质量和低质量画质的实时码率转换，然后将转换后的高质量画质视频流根据视场角进行分块切片，根据Cloud VR终端(410)上报的视场角信息，选择视场角区域的高质量分块进行推流，并同时输出低质量的VR全视角视频码流给Cloud VR终端(410)进行渲染展示。

10.根据权利要求4所述基于5G与MEC的Cloud VR视频直播系统，其特征在于所述VR视频拍摄系统(110)包括可控搭载装置、通信模块、VR摄像机、电源模块、控制系统、控制通信模块，所述可控搭载装置上搭载VR摄像机、通信模块、电源模块、控制系统及控制通信模块，所述电源模块分别与通信模块、VR摄像机、控制系统、控制通信模块电气连接，所述控制通信模块与控制系统信号连接以控制可控搭载装置运动，所述通信模块分别与VR摄像机、控制通信模块WIFI连接和/或有线网络连接，所述通信模块与运营商5G/4G基站无线网络连接以上传拍摄的VR视频、远程控制VR摄像机和/或可控搭载装置工作。