5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)型探究

文/潘維涵

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)在生活各領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，各國和組織都在努力開展5G相關(guān)試驗(yàn)，積極將5G技術(shù)滲透至各個(gè)領(lǐng)域。5G時(shí)代可以稱之為真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)，不僅實(shí)現(xiàn)了4G技術(shù)的變革和演進(jìn)，而且是融合化、綠色節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)。本研究重點(diǎn)對(duì)5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)型加以探討和研究。

1.5G技術(shù)與特點(diǎn)

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱。從技術(shù)的獨(dú)立性層面分析而言，5G并不是一項(xiàng)獨(dú)立的全新的無限接入技術(shù)，而是在原有2G、3G和4G等技術(shù)基礎(chǔ)上逐步集成和演進(jìn)的技術(shù)。5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用極大地提高了網(wǎng)速，傳輸速度加快，實(shí)現(xiàn)了個(gè)體與個(gè)體、個(gè)體與事物等之間的聯(lián)通，同時(shí)滿足了隨時(shí)可接入的要求，能夠滿足更多用戶的需求。

5G技術(shù)在集成2G、3G和4G等技術(shù)上形成，同時(shí)基于大數(shù)據(jù)和人工智能化現(xiàn)代化技術(shù)，重要特點(diǎn)表現(xiàn)為幾方面：一是高速度。與4G性能相對(duì)比，廣大用戶體驗(yàn)速率為0.1-1Gbps，每小時(shí)500km的移動(dòng)性；二是泛在網(wǎng)，即社會(huì)生活和工作的不同地方均需要網(wǎng)絡(luò)的存在，網(wǎng)絡(luò)幾乎覆蓋了人們生活和工作的各個(gè)角落；三是低功耗和低延時(shí)。由于運(yùn)行速度快，5G技術(shù)在應(yīng)用過程中的功耗便會(huì)有所降低，而且人與人之間、人與物之間聯(lián)通延時(shí)降低。縱觀我國5G技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀而言，雖然仍處于技術(shù)應(yīng)用的早期階段，但分析技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的必要性。

2.5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的概述

從全球范圍視角來看，各國均在努力推進(jìn)5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，與4G相對(duì)比，5G技術(shù)推廣之后將在各個(gè)領(lǐng)域、不同范圍和場景內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，與4G的廣播傳輸技術(shù)相比，5G的技術(shù)水平更為顯著。

從傳輸?shù)姆绞胶吞攸c(diǎn)分析而言，5G時(shí)代廣播電視技術(shù)實(shí)現(xiàn)了面對(duì)多個(gè)用戶和設(shè)備進(jìn)行同時(shí)段的內(nèi)容傳輸，突破了4G時(shí)代下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳播形式。新時(shí)代下廣播電視技術(shù)以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)為主，同時(shí)被廣泛應(yīng)用于不同的場景和范圍之中。從客觀層面分析而言，雖然傳播機(jī)制更加豐富、傳輸速度加快，可應(yīng)用的范圍得以擴(kuò)展，但受到廣播傳輸方式的限制，應(yīng)用場景仍不包括所有的場景。因此，隨著我國進(jìn)入5G時(shí)代以后，應(yīng)當(dāng)全面客觀地認(rèn)知廣播電視技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)和不足，為廣泛應(yīng)用提供認(rèn)知基礎(chǔ)。

3.5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀

3.1 5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的進(jìn)展

進(jìn)入5G時(shí)代以來，隨著相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的挖掘，5G逐漸實(shí)現(xiàn)了與各個(gè)領(lǐng)域的融合，垂直行業(yè)應(yīng)用范圍有所擴(kuò)大，如PTM廣播，廣播技術(shù)應(yīng)用范圍也較為廣泛，如媒體、廣播和物聯(lián)網(wǎng)等。近幾年，從5G技術(shù)在廣播電視技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，在媒體和娛樂方面應(yīng)用較為廣泛，不僅能夠?yàn)樘囟▍^(qū)域內(nèi)受眾提供服務(wù)，而且還覆蓋了更廣泛的范圍。另外，隨著傳播音頻內(nèi)容質(zhì)量的提升，傳統(tǒng)的廣播技術(shù)無法體現(xiàn)出高質(zhì)量音頻，因此，還需要充分應(yīng)用5G技術(shù)。

3.2 5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用

5G時(shí)代，廣播電視技術(shù)在媒體和娛樂、應(yīng)急廣播等方面均得到廣泛應(yīng)用。從媒體和娛樂為廣大受眾提供的服務(wù)類型來看，大致可分為融合廣播服務(wù)、VR/AR廣播和遠(yuǎn)程直播。如下從幾方面做出詳細(xì)分析。

關(guān)于融合廣播服務(wù)。在5G時(shí)代下廣播電視技術(shù)能夠?yàn)閺V大受眾提供廣播媒體內(nèi)容，還可以提供訪問實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)視聽內(nèi)容，不僅如此，傳播內(nèi)容范圍擴(kuò)展至文本和數(shù)據(jù)等方面。與3G和4G時(shí)代相對(duì)比，全新時(shí)代下不再限制并發(fā)用戶的數(shù)量，也為受眾提供多個(gè)基站的融合組網(wǎng)，提供的音頻和文本等內(nèi)容可以通過多個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)融合傳播。5G時(shí)代廣播電視技術(shù)在媒體和娛樂方面的應(yīng)用，在融合方法上實(shí)現(xiàn)了不同傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)間的切換，而且為無縫切換，確保了受眾對(duì)娛樂的需求，也感受到多樣化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)。全新時(shí)代下融合廣播服務(wù)情況如圖1所示。

關(guān)于VR/AR廣播。所謂VR是指一種虛擬現(xiàn)實(shí)世界的一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在現(xiàn)代化技術(shù)支撐下，借助于計(jì)算機(jī)等設(shè)備模擬一種與真實(shí)世界相類似的模擬環(huán)境。受眾在使用過程中沉浸于虛擬技術(shù)提供的環(huán)境之中，但卻有真實(shí)性的感受和體驗(yàn)。VR調(diào)動(dòng)了受眾多種感官，提升受眾真情實(shí)感；所謂AR是指一種將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界信息無縫對(duì)接且集成的全新技術(shù)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，可以使受眾感受到現(xiàn)實(shí)生活中無法獲得的感受和體會(huì)。VR/AR廣播需要受眾佩戴專業(yè)設(shè)備才能夠獲取廣播信息和內(nèi)容，廣播信息通過5G技術(shù)為主接受到高質(zhì)量信息，而且空口傳輸信息速度超過10Mhps的速率。在5G時(shí)代下VR/AR廣播制作和傳輸情況如圖2所示。

關(guān)于遠(yuǎn)程制播。由于遠(yuǎn)程制播面對(duì)的受眾人數(shù)較多，而且不同個(gè)體訪問的視頻內(nèi)容和途徑等也有較大差異，因此，必須采用科學(xué)合理的方式，在5G時(shí)代下，可采用5G多個(gè)鏈路向制播平臺(tái)進(jìn)行傳輸，然后由該平臺(tái)分別向用戶傳播制作的節(jié)目和內(nèi)容等，以極大地滿足廣大用戶提出的多元化的需求，5G技術(shù)的應(yīng)用提高了播放視頻的質(zhì)量，播放效果也有所提升。遠(yuǎn)程制播的情況詳細(xì)如圖3所示。

圖2 VR/AR廣播

圖3 遠(yuǎn)程制播

另外，關(guān)于應(yīng)急廣播用例來看，從需求程度而言，該項(xiàng)應(yīng)用的需求度較高，通常為緊急狀況下分發(fā)和傳遞的預(yù)警消息。傳統(tǒng)廣播電視技術(shù)由于技術(shù)的限制，無法在同一時(shí)間內(nèi)傳播至較廣范圍的用戶，但由于面臨的情況緊急，于是經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵或者業(yè)務(wù)負(fù)荷量加大等狀況。進(jìn)入5G時(shí)代以后，能夠突破傳統(tǒng)技術(shù)的不足，確保在同一時(shí)間內(nèi)向多媒體提供應(yīng)急廣播服務(wù)，而且還可以及時(shí)向用戶發(fā)布緊急信息以通知用戶，便于用戶做出應(yīng)急準(zhǔn)備。在發(fā)放和傳輸信息過程中，可發(fā)送的信息有多媒體數(shù)據(jù)、文本信息和音視頻等。應(yīng)急廣播情況的具體過程見圖4所示。

圖4 多媒體應(yīng)急廣播

3.3 5G時(shí)代廣播電視技術(shù)應(yīng)用的案例

5G時(shí)代下，廣播電視技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況較多，本研究中主要介紹應(yīng)急廣播、物聯(lián)網(wǎng)等方面的實(shí)踐情況。

3.4 5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的汽車應(yīng)用案例

近幾年來，隨著我國汽車數(shù)量的增加，汽車行業(yè)得到快速發(fā)展，而汽車相關(guān)配件和服務(wù)也得以提升。5G時(shí)代下廣播電視技術(shù)為企業(yè)行業(yè)提供娛樂信息、道路安全等多方面服務(wù)。充分利用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播為多個(gè)車輛發(fā)放傳輸信息和內(nèi)容。廣播電視技術(shù)為汽車同的交通信息包括有交通預(yù)警信息，如駕駛車輛前方路段擁擠和堵塞等信息；路標(biāo)數(shù)據(jù)，如駕駛車輛行駛路線的限速情況；地圖信息，如動(dòng)態(tài)化的呈現(xiàn)即將行走路段的地圖信息和數(shù)據(jù)；相關(guān)物體的具體位置，5G時(shí)代廣播電視技術(shù)能夠?yàn)轳{駛者提供行走街道的車輛、行人等相關(guān)信息，可見該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)具備了精準(zhǔn)的定位功能。5G時(shí)代廣播電視技術(shù)在汽車廣播方面的應(yīng)用情況，如圖5所示。

3.5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例

5G時(shí)代廣播電視技術(shù)突破了4G時(shí)代的局限性，傳輸?shù)墓矓?shù)據(jù)范圍更為廣泛，包括接入設(shè)備傳輸軟件和操作系統(tǒng)等。從物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域而言，廣播電視技術(shù)可以提供軟件和固件升級(jí)服務(wù)。如智能水表可以展現(xiàn)用水量數(shù)據(jù)和信息，制造商在終端對(duì)軟件更新升級(jí)后，每個(gè)用戶的智能水表均能夠動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。在物聯(lián)網(wǎng)方面的實(shí)踐化應(yīng)用情況，如圖6所示。

圖5 廣播電視技術(shù)在汽車服務(wù)的應(yīng)用

圖6 廣播電視技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

4.5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)型的前瞻分析

隨著移動(dòng)通訊系統(tǒng)技術(shù)與業(yè)務(wù)從4G向5G演進(jìn)和發(fā)展，現(xiàn)代化技術(shù)極大地影響著廣大受眾的日常生活和工作，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域。5G時(shí)代廣播電視技術(shù)經(jīng)歷升級(jí)轉(zhuǎn)型之路：一是，朝著多種廣播電視技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合方向發(fā)展，如新一代音視頻編碼技術(shù)、高動(dòng)態(tài)HDR技術(shù)等；二是，廣播電視技術(shù)的反向信道。未來廣播電視服務(wù)將面對(duì)更大群體和領(lǐng)域，用帶寬變窄換取低功耗遠(yuǎn)距離成為升級(jí)轉(zhuǎn)型的方向，同時(shí)單載波頻分復(fù)用技術(shù)和海量用戶MAC層接入技術(shù)等均為未來研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)；三是，從當(dāng)前5G時(shí)代廣播電視技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，在未來發(fā)展過程中將開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，需要從多方面加以努力。例如，中央臺(tái)與三大運(yùn)營商（中國電信、中國移動(dòng)與中國聯(lián)通）5G合作開發(fā)利用，通過聯(lián)合建設(shè)“5G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”，全力推動(dòng)5G核心技術(shù)在央視4K超高清節(jié)目傳輸中的技術(shù)測試與應(yīng)用。5G技術(shù)與4K、8K、VR等超高清視頻結(jié)合，在視頻內(nèi)容的采、編、播和傳等各方面有所變革。在2018年10月1日，中央廣播電視臺(tái)成功開播4K超高清視頻。

總而言之，如果將4G時(shí)代到來后人們生活和工作環(huán)境的變化看作為時(shí)代形成的影響力，那么5G時(shí)代不僅為人們生活和工作提供了諸多便利性條件，而且也在一定程度上影響著整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。5G技術(shù)與不同社會(huì)領(lǐng)域的融合，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。本研究主要對(duì)5G廣播電視技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用情況、案例以及技術(shù)升級(jí)轉(zhuǎn)型等作為重點(diǎn)加以研究和探討，以期為技術(shù)的更新發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用提供可參考的意見和建議。