5G在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

郝秀利

內(nèi)蒙古廣播電視臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

與上世紀九十年代撥號上網(wǎng)相比，如今上網(wǎng)可以說非常便捷。幾乎所有的辦公場所都提供Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)連接，在戶外或公共場所也可以享受到3G/4G網(wǎng)絡(luò)?？萍紕?chuàng)新能力的快速提升，催生出了諸多新興的信息傳輸手段，使得人們從有線電視網(wǎng)絡(luò)、地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中分流出來，如今人們已處在一個網(wǎng)絡(luò)幾乎實現(xiàn)無縫隙連接的時代，便捷的移動終端使得越來越多的人遠離了電視機。

目前，中國移動新聞的用戶量已超過5億，占網(wǎng)絡(luò)用戶總數(shù)的70%以上。隨著5G高新技術(shù)的不斷發(fā)展，移動媒體加速發(fā)展進入到了一個新的階段。未來的5G技術(shù)將形成以用戶為中心構(gòu)建的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。5G為用戶提供光纖的接入速率，“零”延時的使用體驗，承載千億設(shè)備的連接能力，超高的流量、連接數(shù)密度和超高的移動性等多重場景的快速一致服務(wù)，業(yè)務(wù)和用戶感知系統(tǒng)的智能優(yōu)化等便利，大大改變并提升了生活體驗和生活方式。如果說4G改變了我們的生活，那5G改變的是整個社會。

1 5G技術(shù)與特點

5G（5th-generation）指的是第五代移動通信技術(shù)，也包括對現(xiàn)有無線接入技術(shù)的演進，以及新增的補充性無線接入技術(shù)集成后解決方案的總稱。從某種意義上講，5G更像是一個真正意義上的融合，它提供了人和人、人和物以及物和物之間安全、高速、高效和自由的聯(lián)通。也就是說在大幅提升用戶使用互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體驗的同時，還將全面支持以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和服務(wù)，實現(xiàn)人與人、人與物以及物與物的智能互聯(lián)。

2015年2月，國際電信聯(lián)盟啟動5G標準研究工作，并明確分階段完成相關(guān)工作，2015年完成IMT-2020國際標準前期研究，2016年進行5G技術(shù)性能需求和評估方法研究，2017年底啟動5G候選技術(shù)方案的征集，2020年底完成技術(shù)標準制定。

2018年4月，華為在中國信息通信研究院率先以100%通過率完成由IMT-2020（5G）推進組組織的中國5G技術(shù)研發(fā)試驗第三階段基于非獨立組網(wǎng)（NSA）的核心網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能與業(yè)務(wù)流程測試。此次5G非獨立組網(wǎng)（NSA）測試是我國5G技術(shù)研發(fā)試驗測試的重要組成部分，對于快速實現(xiàn)5G商用部署具有重要意義。

5G的演進對4K傳輸、虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實（AR）、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展都是極大的應(yīng)用助力。5G可以進一步促進4K傳輸普及，加速8K傳輸?shù)难邪l(fā)。VR技術(shù)對于圖像的要求非常高，AR（增強現(xiàn)實）需要巨大的數(shù)據(jù)量，5G可以為VR/AR的應(yīng)用提供流暢的體驗。未來AR/VR將變得更加有用，并被廣泛使用，并推動快速、可靠、低延遲的5G數(shù)據(jù)連接的發(fā)展。5G IoT（物聯(lián)網(wǎng)）更需要5G的技術(shù)支持。

對于普通用戶來說，5G可以帶來網(wǎng)速的極大提升。目前，4G/LTE的峰值傳輸速率達到每秒100M，而5G的峰值速率將達到每秒10G。如果用4G下載一部電影需要1分鐘，那么用5G下載的話只需要約1秒鐘。從專業(yè)的角度來講，5G除了要滿足超高速的傳輸需求外，還需要滿足超大帶寬、超密站點、超高容量、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求。因此，通信界認為，5G是一個智能化、融合化、泛在化、廣帶化的綠色節(jié)能網(wǎng)絡(luò)。

2 5G廣播類業(yè)務(wù)

在4GLTE時代，用戶對移動視頻業(yè)務(wù)的需求與日俱增，基于LTE的演進型多媒體廣播、多播技術(shù)規(guī)范標準也在配套持續(xù)完善中。在2017年的3GPP Release 14中，3GPP（The 3rd Generation Partnership Project是領(lǐng)先的3G技術(shù)規(guī)范機構(gòu)）對EMBMS（Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）作了一些改進/演進（比如擴大OFDM符號的循環(huán)前綴長度）。歐洲產(chǎn)業(yè)界早已經(jīng)對這種演進型的EMBMS進行現(xiàn)網(wǎng)試驗了，而且把它稱為“FeMBMS”（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。

在ITU-R（ITU-Radiocommunicationssector國際電信聯(lián)盟無線電通信組）確定的5G三大應(yīng)用場景中，即增強型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類通信（mMTC）和超可靠與低時延通信（uRLLC），這些可以用“廣播”方式進行傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)被業(yè)界統(tǒng)稱為5G廣播類業(yè)務(wù)（5G Broadcast-like service）、5G廣播組播業(yè)務(wù)（5G BMS）等。比如，在5G系統(tǒng)中，4K/8K超高清視頻、VR（虛擬現(xiàn)實）/AR（增強現(xiàn)實）、多視角視頻、三維立體視頻等高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)都可以采用“廣播”方式進行分發(fā)。

5G時代將產(chǎn)生更大數(shù)量的移動用戶，需要更為強大的終端能力和更高容量網(wǎng)絡(luò)部署，對于廣播電視新興技術(shù)的研究及應(yīng)用將帶來很大的挑戰(zhàn)?！?G廣播”未來的發(fā)展是要實現(xiàn)新興的廣播、單播混合型業(yè)務(wù)，同時還要讓傳統(tǒng)廣播的傳播方式具有更強的交互性。

3 4G和5G在廣播電視中的實踐

隨著移動通信技術(shù)的不斷迭代，媒體融合也在不斷發(fā)展中。1G主要采用模擬通訊技術(shù)和頻分多地址通訊（FDMA）技術(shù)。受帶寬的制約，它只是一種區(qū)域性的通信系統(tǒng)，不能長途漫游。記者手拿大哥大進行現(xiàn)場報道，是留給我們最深刻的記憶。2G是以數(shù)字傳輸為核心，在可通話的基礎(chǔ)上還具有短信功能，可以實現(xiàn)文字傳輸，為記者發(fā)稿提供了方便。3G技術(shù)是將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)通信相結(jié)合。大大加快了視音頻業(yè)務(wù)和移動互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的發(fā)展，使得傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務(wù)與新媒體業(yè)務(wù)進一步融合。2014年，德國慕尼黑進行了全球首個大型4G廣播電視單頻試驗網(wǎng)絡(luò)，證明了4G LTE網(wǎng)絡(luò)可作為傳統(tǒng)數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡(luò)的補充和替代，試驗網(wǎng)絡(luò)覆蓋了高達400平方公里的范圍。為了獲得最佳的4G電視廣播效率，項目組對SFN（Single Frequency Network單頻網(wǎng)）進行了優(yōu)化，使得各基站實現(xiàn)嚴格同步，增強了對單頻干擾的抵抗力。試驗過程中，LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署于巴伐利亞廣播公司的4個電視發(fā)射臺，各站點以高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)進行快速連接。

此次網(wǎng)絡(luò)試驗實現(xiàn)了將傳統(tǒng)的線性廣播電視節(jié)目延伸高質(zhì)量傳輸至便攜式的移動智能終端設(shè)備，相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)具備了融合傳輸和分發(fā)線性廣播電視內(nèi)容、非線性廣播電視內(nèi)容以及點播電視與交互式電視的能力。試驗中部署了LTE機頂盒，實現(xiàn)了基于廣播/寬帶網(wǎng)絡(luò)融合（以單一頻段、單一技術(shù)），可替代傳統(tǒng)數(shù)字廣播電視的4G廣播電視。還對人們通過智能手機觀看電視內(nèi)容的體驗進行了重大改進，用戶通過智能手機可以輕松地切換電視服務(wù)、點播和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。試驗中還實現(xiàn)了通過智能手機把從4G廣播電視網(wǎng)絡(luò)所接收到的內(nèi)容“投射”至大屏幕電視機。這樣，用戶可以不用更換電視機，而是通過智能手機進行投屏連接（screencast connection）隨時隨地觀看電視節(jié)目。

2018年1月，德國設(shè)立了一個5G廣播試驗場，并應(yīng)用于“5G—Today”項目。在IRT（著名廣播技術(shù)研究所）的領(lǐng)導下，項目合作方Kathrein公司和羅德與施瓦茨公司共同研究，在新移動網(wǎng)絡(luò)標準5G下FeMBMS（進一步演進的多媒體廣播多播服務(wù)）廣播模式的大規(guī)模廣播電視的傳輸程度。該研究項目為期28個月，首批傳輸計劃于2018年底開始。

隨著5G的推出，將出現(xiàn)一個全球覆蓋市場。無數(shù)的智能手機和平板電腦成為電視接收設(shè)備，人們通過5G網(wǎng)絡(luò)使用直播電視、回看服務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)及其它豐富多彩的媒體服務(wù)。

4 未來5G技術(shù)的發(fā)展

5G是集多種技術(shù)和多種業(yè)務(wù)融合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它不僅能夠面向更多業(yè)務(wù)應(yīng)用和更好用戶體驗，而且是終端多樣化、傳輸覆蓋方式多樣化、訪問方式多樣化和內(nèi)容多樣化等具有多種應(yīng)用場景的智能化網(wǎng)絡(luò)。未來的廣電網(wǎng)絡(luò)必定要依靠第五代移動通訊技術(shù)的傳輸優(yōu)勢，根據(jù)用戶的需求，協(xié)調(diào)調(diào)動內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)、終端資源，進行智能分析和挖掘預測用戶行為。5G時代的廣電網(wǎng)絡(luò)不僅僅是音視頻的傳輸網(wǎng)絡(luò)，更是一個支持多種業(yè)務(wù)傳輸?shù)腎P化網(wǎng)絡(luò)。

在2018MWC（世界移動通信大會）展會上，中國移動正式宣布將建立世界最大規(guī)模的5G試驗網(wǎng)，計劃今年在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展5G外場測試，每個城市將建設(shè)超過100個5G基站。還將在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業(yè)務(wù)和應(yīng)用示范。不久的將來，5G高速網(wǎng)絡(luò)也將催生萬物互聯(lián)網(wǎng)時代的到來。