探究5G在廣播電視技術領域的應用

王勇

摘 要：本文簡要闡釋了5G技術的優(yōu)勢特征與常見應用形式，針對傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務在5G環(huán)境下產(chǎn)生的變化進行了大體分析，圍繞網(wǎng)絡融合架構設計、5G+AI技術、5G+VR/AR技術、FPGA技術、5G與物聯(lián)網(wǎng)結合五個層面，探討了5G技術在廣播電視領域的具體應用，以期為5G時代廣播電視技術領域的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：5G技術;廣播電視;網(wǎng)絡架構;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：G220 文獻標識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 05-00-02

一、引言

當前5G技術與廣播電視技術的融合已成為廣電行業(yè)發(fā)展的主導方向，對此還需密切結合技術手段與業(yè)務需求為二者融合創(chuàng)設有效契合點，進一步提升廣電行業(yè)的資源使用效率、內(nèi)容產(chǎn)出質(zhì)量與整體技術水平，為其實現(xiàn)更高層次的發(fā)展打下良好基礎。

二、5G技術的優(yōu)勢特征與常見應用形式分析

（一）技術優(yōu)勢與特征

5G技術的全稱為第五代移動通信技術，該技術以蜂窩移動通信為核心實現(xiàn)對傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡技術的升級，可將網(wǎng)絡延遲控制在1ms之內(nèi)，促使數(shù)據(jù)傳輸速率得到大幅提升，并且適用于家庭、辦公等常規(guī)網(wǎng)絡環(huán)境，依托有限網(wǎng)絡運營商間的競爭實現(xiàn)價值效用，具有高速率、低延遲、大容量、低成本、大規(guī)模連接等性能優(yōu)勢，能夠為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷度更高的網(wǎng)絡服務。在技術特征層面，5G網(wǎng)絡的峰值速率可達Gbit/s標準，能夠滿足超高清視頻、虛擬現(xiàn)實等大型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸需求;利用空中接口模式可實現(xiàn)對設備的遠程、自動化控制，為遠程醫(yī)療、遠程維修等業(yè)務的開展提供技術支持;5G技術的智能化特性還體現(xiàn)在能夠滿足多用戶需求，在組網(wǎng)條件下實現(xiàn)對多用戶的自動分組調(diào)整，可為5G用戶提供高達100Mbit/s的網(wǎng)絡服務體驗[1]。

（二）常見應用形式

1.廣播融合

將5G技術應用于廣播電視技術領域，可使廣播內(nèi)容、服務形式得到系統(tǒng)優(yōu)化，為用戶提供實時訪問、非實時視聽等多種媒體內(nèi)容，使得媒體信息傳輸形式更加豐富，能夠滿足海量數(shù)據(jù)、文本信息的傳播需求。同時，5G網(wǎng)絡有效消除了對并發(fā)用戶量的限制，可依托多個基站為用戶帶來融合組網(wǎng)，在多個接入網(wǎng)下完成媒體文本、音頻信息的傳播。

2.遠程制播

引入5G技術后可借助多個數(shù)據(jù)鏈路向制播平臺傳輸節(jié)目信息，再利用直播平臺向用戶傳輸節(jié)目制作內(nèi)容，在此過程中有效提升廣播電視節(jié)目的播放效果與視頻質(zhì)量，更好地滿足用戶需求、提高用戶滿意度。

3.應急廣播

應急廣播的傳輸內(nèi)容包含文本信息、多媒體數(shù)據(jù)、音視頻等，適用于緊急情況下向外界發(fā)出預警信息，然而受制于傳統(tǒng)廣播電視技術的影響，其信息傳輸速度有限，難以保障將預警信息同時發(fā)送給多個用戶，并且在部分緊急情況下生成的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量較為龐大，在傳輸過程中易加大信道業(yè)務負荷，甚至造成通信癱瘓問題。通過引入5G技術既可以保障在緊急狀況發(fā)生時第一時間向多家媒體發(fā)送應急廣播，還可以利用廣播直接向用戶發(fā)送緊急信息，為用戶預留充足時間做好應急準備。

4.VR與AR廣播

VR廣播是指運用虛擬仿真技術與計算機設備模擬出與真實場景高度相似的虛擬環(huán)境，使用戶在觀看節(jié)目的過程中生成更加真實、流暢的體驗，實現(xiàn)虛擬場景與現(xiàn)實世界的有效銜接，賦予用戶更具震撼力的體驗與感受。而AR廣播是指將AR技術、計算機設備進行高度集成，利用5G技術提升廣播信息的傳輸速率與傳輸質(zhì)量，其傳播速度可達10Mhps，使用戶僅需穿戴專用設備即可直接獲取到多種廣播信息內(nèi)容，進一步優(yōu)化用戶對場景的體驗[2]。

三、將5G技術應用于廣播電視技術領域的具體體現(xiàn)探討

（一）傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務在5G環(huán)境下產(chǎn)生的變化

1.業(yè)務種類得到豐富

5G環(huán)境下廣電行業(yè)創(chuàng)新推出了多種廣播業(yè)務，例如增強型移動寬帶、超可靠低延時通信、移動帶寬、短距離無線通信模塊等，在無線電通信部門的配合下進一步擴大了5G技術的應用場景。同時，通過將5G技術與廣播電視技術融合，還創(chuàng)設了涵蓋5G組播業(yè)務、5G廣播類業(yè)務在內(nèi)的多項新型業(yè)務種類，均以廣播電視為載體實行信息傳播，配合多角度視頻、4K/8K超高清視頻、立體視頻等業(yè)務項目的推出，更好地滿足了廣播電視業(yè)務領域的多種訴求。

2.建立數(shù)字化電視廣播系統(tǒng)

在5G環(huán)境下新型數(shù)字化電視廣播系統(tǒng)應運而生，當前廣播電視領域已采用點到點的內(nèi)容分發(fā)機制，利用蜂窩移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)移動端視頻內(nèi)容的分發(fā)，而伴隨5G技術的引入，新型數(shù)字化電視廣播系統(tǒng)著力推出一種點對多點的內(nèi)容分發(fā)模式，圍繞更多固定終端、移動終端間實現(xiàn)視頻內(nèi)容的分發(fā)與傳輸，利用網(wǎng)絡運營商完成大規(guī)模寬帶信息的分發(fā)與傳輸，同時有效滿足大規(guī)模視頻終端獲取、觀看視頻的需求，進一步緩解了大規(guī)模網(wǎng)絡信息傳輸所帶來的傳輸壓力[3]。

3.實現(xiàn)發(fā)展目標重構

當前廣播電視領域針對其業(yè)務發(fā)展方向做出了明確規(guī)劃，基于自身業(yè)務優(yōu)勢進行發(fā)展目標的重新定位，致力于加大對電視混合業(yè)務的開發(fā)投入力度，在現(xiàn)有基礎上進一步增強廣播電視業(yè)務的交互性，針對廣播電視業(yè)務的資源渠道與功能性進行有效豐富，借此更好地滿足多元用戶群體對于廣播電視業(yè)務的需求，為廣播電視領域的長效發(fā)展指引明確方向。

4.增強技術融合趨勢

將5G技術引入廣播電視技術領域進一步增強了技術融合趨勢，諸如反向信道技術、信道復用技術的研發(fā)與應用為廣電業(yè)務中的用戶資源調(diào)配創(chuàng)設了有力支持，當前反向信道技術已在商務系統(tǒng)中得到廣泛應用，未來廣電領域還將引入智能操作、語音控制等多元技術手段，供用戶通過語音指示即可完成網(wǎng)絡資源調(diào)撥，滿足以辦公為代表的多種應用場景需求。

（二）5G技術在廣播電視領域的具體應用

1.網(wǎng)絡融合架構設計

5G技術與廣播電視技術融合的主要目標是滿足用戶的實際業(yè)務需求，例如實現(xiàn)無線通信領域的局部與區(qū)域覆蓋，實現(xiàn)公共廣播服務的開放接入;為雙向通信傳輸網(wǎng)絡的構建與實現(xiàn)提供技術支持，并實現(xiàn)流量優(yōu)化;推進局部廣播與區(qū)域廣播業(yè)務的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)協(xié)同控制等。為有效滿足上述業(yè)務需求，還需結合5G技術與廣播電視技術的實際特征進行網(wǎng)絡架構方案的優(yōu)化設計，以無漫游網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡架構建立的基礎，基于5G標準與LPLT、HPHT進行無線網(wǎng)絡部署，在有限網(wǎng)絡中實現(xiàn)用戶面、控制面的有效分離，使用戶面與5G網(wǎng)絡共用傳輸網(wǎng)絡，控制面基于5G服務架構實現(xiàn)認證計費、資源調(diào)度、用戶管理等功能模塊的共享，并且以傳統(tǒng)廣播電視前端系統(tǒng)作為內(nèi)容/數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的有效分離，完成5G核心網(wǎng)架構的設計。

在網(wǎng)絡融合架構的功能模塊設計上，主要涵蓋內(nèi)容分發(fā)控制、廣播寬帶切換、用戶畫像生成、媒體控制等多種類型，致力于在雙向傳輸模式下實現(xiàn)對傳輸效果的系統(tǒng)優(yōu)化，并結合實際情況切換成新的虛擬網(wǎng)絡。其中UPCF模塊主要利用大數(shù)據(jù)技術進行用戶行為分析、推薦具有針對性的內(nèi)容、實現(xiàn)廣告精準投放等;MCF模塊用于結合網(wǎng)絡情況、用戶終端能力、內(nèi)容分發(fā)模式等具體信息，調(diào)整封裝協(xié)議及內(nèi)容編碼，為媒體內(nèi)容、時間的同步化提供支持;CDCF模塊從時間、空間兩個層面出發(fā)，針對內(nèi)容訪問情況實行動態(tài)監(jiān)測，可在雙向通信模式下為用戶提供點播服務，并且及時調(diào)整內(nèi)容分發(fā)方式;BBSF模塊主要用于控制用戶的數(shù)據(jù)流量，實現(xiàn)雙向覆蓋區(qū)域與廣播間的切換，保障用戶能夠連續(xù)獲取到相應媒體內(nèi)容，并且當某內(nèi)容在某時間、區(qū)域內(nèi)成為熱點時，其熱點內(nèi)容極有可能被CDCF切換成廣播方式實現(xiàn)內(nèi)容分發(fā)，在此情況下需依靠BBSF模塊完成無線傳輸層面上的切換。

例如將5G技術運用于汽車廣播領域，可利用點對多點的廣播形式向多個車輛發(fā)送廣播內(nèi)容與信息。其具體功能包括提供交通預警信息，例如在駕駛員駕駛車輛的過程中提醒其前方路段擁堵情況;提供路標數(shù)據(jù)，例如為駕駛員提供車輛行駛路線沿途的限速情況;提供地圖信息，例如依據(jù)駕駛員的行車路線與GPS信息進行地圖的動態(tài)化呈現(xiàn);提供物體位置信息，例如為駕駛員提供某一街道上的車輛、行人位置等。除此之外，將5G技術與廣播電視技術結合還能夠為駕駛員提供娛樂信息，結合駕駛員喜好與需求進行娛樂信息的針對性推送，實現(xiàn)服務功能的完善化設計。

2.5G+人工智能技術

在智慧廣電建設背景下，應積極推進5G技術與人工智能技術（AI）的結合，圍繞信息語音播報、電視語音指令控制、智能化新聞采編等領域推出多種業(yè)務服務，強化人工智能技術的部署。在人工智能技術與5G技術的具體應用實踐上，主要體現(xiàn)在以下三個方面：其一是利用人工智能技術創(chuàng)造虛擬人物，配合虛擬動畫展示效果向電視觀眾呈現(xiàn)出虛擬網(wǎng)絡紅人、虛擬主持人等形象，賦予觀眾更具新鮮感、創(chuàng)意性的視覺感官享受;其二是引入人工智能技術進行媒資管理系統(tǒng)的開發(fā)，通過辨識語音、圖像等媒體要素實現(xiàn)語音、視頻內(nèi)容的標簽化、文字化設計，減少以往在編目工作中的人力投入與成本支出，系統(tǒng)提高編目工作效率;其三是將人工智能技術應用于內(nèi)容分發(fā)層面，利用智能語音助手、會話機器人等產(chǎn)品與用戶進行會話溝通，更好地滿足用戶的信息咨詢需求、提高用戶服務質(zhì)量。

3.5G+VR/AR技術

當前增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）等技術已在各行業(yè)得到陸續(xù)使用，引領人工智能時代的到來，將AR、VR等技術聯(lián)合5G技術應用于廣電行業(yè)中，能夠創(chuàng)造極為顯著的經(jīng)濟效益、進一步拓寬廣電行業(yè)的發(fā)展前景。以往在寬帶傳輸、網(wǎng)絡傳輸速度等技術條件的影響下，AR、VR等技術難以在廣電行業(yè)中發(fā)揮有效利用價值，而伴隨5G技術的發(fā)展與逐步商用化，為AR、VR技術的應用建立起更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡傳輸架構，可提供毫秒級時延、超高密度銜接以及峰值大于100GB的帶寬，促使網(wǎng)絡整體性能得到顯著提升。通過將VR、AR技術與5G技術相結合，能夠生成諸如模擬逼真化、影像交互等新型技術手段，有效克服以往信息傳輸過程中的衰減問題，使得廣電行業(yè)的發(fā)展空間得以進一步拓寬[4]。

4.FPGA技術

FPGA技術的引入主要為廣電業(yè)務運營層面提供技術保障，提供高清化、數(shù)字化、立體化業(yè)務。FPGA技術的本質(zhì)為現(xiàn)場可編程陣列，綜合運用編程控制器、邏輯單元陣列技術，將編程數(shù)據(jù)加載至內(nèi)部靜態(tài)存儲單元中，優(yōu)化各模塊間的銜接形式與邏輯單元的邏輯功能，可為整體電路結構規(guī)劃提供技術支持，實現(xiàn)視頻資料的高清播放與高質(zhì)量傳輸，進一步提升業(yè)務質(zhì)量。

5.5G與物聯(lián)網(wǎng)結合

5G環(huán)境下削弱了廣播電視技術實際應用過程中受到的局限性因素，有助于進一步擴大廣播數(shù)據(jù)的傳輸范圍，當前智慧廣電物聯(lián)體系的建設已成為信息網(wǎng)絡發(fā)展的主流趨勢，在智慧城市建設、智慧廣電網(wǎng)建設等領域具有較強的應用價值。在推進5G技術與物聯(lián)網(wǎng)融合的過程中，需注重結合廣電業(yè)務類型選取合理的組網(wǎng)方式，例如在自建組網(wǎng)模式下，主要由廣電網(wǎng)絡企業(yè)借助LPWAN技術組建網(wǎng)關，完成局域物聯(lián)網(wǎng)的部署，利用廣電網(wǎng)絡進行物聯(lián)網(wǎng)信息的傳輸，使其原有業(yè)務流程得到優(yōu)化再造;再如在合作組網(wǎng)模式下，需由廣電企業(yè)與通信運營商建立協(xié)作關系，由運營商利用NB-loT技術實行網(wǎng)絡覆蓋設計，由廣電企業(yè)利用LoRa技術進行覆蓋補點，將數(shù)據(jù)接入至統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)平臺中，更好地優(yōu)化其業(yè)務流程、提升實用價值。

四、結論

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來與移動通信技術的創(chuàng)新，為媒體傳播體系的變革與廣播電視技術體系的拓展提供了可操作性保障。未來5G技術與廣播電視網(wǎng)絡的融合已成為必然趨勢，對此還需密切結合用戶需求進行終端、網(wǎng)絡、內(nèi)容等資源的協(xié)調(diào)，運用智能技術分析用戶行為、做出合理預判，推動廣播電視技術與互聯(lián)網(wǎng)的多維度融合，進一步推動廣播電視技術領域在5G時代實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級目標。

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