5G技術(shù)及其廣播電視應用前景的分析（下）

肖振華 杜艷紅 程宏 官健

四.廣電5G融合媒體技術(shù)與業(yè)務發(fā)展前景探討

5G是廣電行業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新、服務創(chuàng)新的重要機遇，將有力推進媒體融合與智慧廣電發(fā)展，讓廣播電視行業(yè)在新時代煥發(fā)全新生命力。在高清化和融媒體迅速發(fā)展的背景下，5G可以大大增強移動端分發(fā)能力、現(xiàn)場制作能力與新媒體業(yè)務提供能力，更多地滿足行業(yè)與終端用戶的多元化需求。

1.廣電基于5G的多媒體制作平臺

2019年1月13日，在央視春晚深圳分會場，中央廣播電視總臺聯(lián)合中國移動和華為公司成功地開展了4K超高清電視5G傳輸測試，4K超高清電視傳輸碼率達到60Mb/s，是當前微波傳輸速率的2倍。傳輸測試中，將2個基于5G傳輸?shù)?K超高清電視機位納入央視春晚深圳分會場4K超高清電視制作系統(tǒng)，應用于春晚的4K超高清電視節(jié)目制作。

2019年2月26日至28日，將北京、上海、廣州、深圳等 16個城市的4K超高清電視信號和VR信號，通過三大電信運營商的5G網(wǎng)絡實時傳輸?shù)健?G媒體應用實驗室”進行評估測試。圖4是面向制作域的4K、VR集成制作平臺，在采集前端，4K超高清電視攝像機拍攝的信號通過5G CPE傳輸?shù)?G基站，再通過三大運營商的核心網(wǎng)傳輸?shù)健?G媒體應用實驗室”，來自16個城市的近20路4K超高清電視信號接入到4K切換系統(tǒng)進行集成制作；還可通過設在實驗室的5G無線覆蓋網(wǎng)，完成4K超高清電視信號的無線下載、在線編輯等移動編輯制作功能。

2019年全國“兩會”期間，為便于記者通過5G網(wǎng)絡開展4K超高清直播，中央廣播電視總臺聯(lián)合華為公司共同開發(fā)5G 4K傳輸背包，傳輸背包包括H.265 4K編碼器和5G無線傳輸模塊（CPE），以及對應的H.265 4K解碼器，由華為CPE組裝的第一代5G 4K傳輸背包，成功地應用于2019年“兩會”4K超高清電視直播。

2.廣電基于5G的移動分發(fā)應用平臺

2019年初，三大電信運營商在中央廣播電視總臺建設了室內(nèi)和室外5G覆蓋網(wǎng)，“5G媒體應用實驗室”設在位于北京的總臺光華路辦公區(qū)央視新大樓頂層 ，“5G媒體應用實驗室”建設了兩個應用測試平臺，一個是面向制作域的4K超高清電視直播傳輸、移動實時切換制作和移動非實時編輯制作應用測試平臺；另一個是面向用戶服務域的基于5G手機的移動新媒體和4K電視大屏融合傳播及呈現(xiàn)的應用測試平臺，“5G媒體應用實驗室”于2019年2月完成初步的建設任務，后續(xù)將根據(jù)應用測試需求不斷完善。

中央廣播電視總臺所屬的移動客戶端通過公有云和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡推送到5G基站，再由5G基站接入到用戶的家庭5G網(wǎng)關(guān)或手機。從中央廣播電視總臺“5G媒體應用實驗室”的研究表明，通過手機上的移動客戶端，采用投屏技術(shù)，從手機小屏便捷地切換到電視大屏，流暢地收看4K超高清電視節(jié)目；還可采用AI技術(shù)為用戶提供個性化推薦服務，可大幅度提升用戶收看電視的體驗。

目前，中央廣播電視總臺在5G媒體應用實驗室研究測試的基礎上，還為“兩會”記者會、北京世園會、北京國際電影節(jié)等開展了多場5G+4K超高清電視直播。MWC2019期間，總臺、中國移動、華為聯(lián)合完成業(yè)界首次5G+8K超高清視頻跨省傳輸測試，實現(xiàn)了最高320Mb/s速率的8K視頻傳輸

基于5G的媒體應用還是主要以5G的高速率技術(shù)特點開展應用實踐，在低時延和VPN專網(wǎng)等技術(shù)特點方面，還有待運營商技術(shù)成熟后，再開展媒體應用相關(guān)實驗。在面向用戶服務域方面，還要研究通過電視媒體機構(gòu)與運營商的合作，實現(xiàn)用戶家庭固定寬帶和5G網(wǎng)絡的協(xié)同傳輸接入，并將家庭電視機頂盒的大部分功能轉(zhuǎn)移到個人手機上的移動客戶端，用戶不僅可通過手機收看低碼的視頻等新媒體內(nèi)容，還可通過手機遙控電視播放4K超高清電視節(jié)目，推動電視媒體建立全媒體傳播技術(shù)體系，滿足電視媒體可迭代升級開展新業(yè)務的要求，滿足不斷提升用戶收視體驗的要求。

5G網(wǎng)絡面向垂直行業(yè)的基本能力是網(wǎng)絡增強的兩個能力：網(wǎng)絡切片能力、邊緣計算能力，5G網(wǎng)絡從系統(tǒng)上必須具備這兩個能力。移動視頻更多是屬于5G消費性應用，但電視現(xiàn)場直播這類應用更多屬于垂直應用，特別需要網(wǎng)絡切片和邊緣計算技術(shù)。目前5G處在標準進一步完善和技術(shù)研發(fā)深度推進階段，尤其是5G網(wǎng)絡切片、邊緣計算方面的標準化工作、技術(shù)研發(fā)有待加強；同時，5G在垂直領(lǐng)域的示范應用有待產(chǎn)業(yè)各方的深度協(xié)作。

3.5G電視廣播技術(shù)標準與應用

為配合5G技術(shù)的發(fā)展，國家廣電總局無線交互廣播電視工作組于2018年4月成立，工作組是推動無線交互廣播電視技術(shù)研究工作、制定與5G融合的新一代無線廣播標準并引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的一個工作組平臺。總局科技司許家奇司長講到，中央提出了推進媒體深度融合、移動優(yōu)先的戰(zhàn)略要求，廣播電視網(wǎng)與移動通信網(wǎng)的協(xié)同、融合是支撐廣播電視業(yè)務發(fā)展的客觀要求。無線交互廣播電視工作組將秉承開放、包容的原則，充分學習、借鑒國際先進標準組織的成功經(jīng)驗，研究5G背景下的無線廣播電視技術(shù)。

在前一階段工作中，無線交互廣播電視工作組加入了3GPP國際通信標準化組織。在國內(nèi)，廣播行業(yè)的單位加入3GPP這還是首次。完成了5G標準現(xiàn)階段增強廣播電視（EnTV）的標準立項工作。2019年將進行實驗室測試和外場測試，做評估試驗與測試。2019年底，完成全世界矚目與領(lǐng)先的5G新一代無線廣播標準的制定。

5G背景下的廣播電視技術(shù)是結(jié)合3GPP的5G標準，充分利用廣電自身優(yōu)勢，盤活行業(yè)資源，加強技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建5G廣播與通信融合、有線無線協(xié)同的智能交互廣播電視網(wǎng)絡，實現(xiàn)“內(nèi)容+技術(shù)+網(wǎng)絡”的融合發(fā)展，形成智能協(xié)同覆蓋、共建共享高效、綠色安全、可管可控的現(xiàn)代傳播新格局的一項重要的基礎性技術(shù)。利用廣電5G無線網(wǎng)絡承載4K/8K、VR/AR等高新視頻內(nèi)容以及融媒體、應急廣播等公共業(yè)務，做大做實智慧廣電業(yè)務，更好滿足人民群眾對多樣個性、優(yōu)質(zhì)便捷視聽生活的新需要，更好服務數(shù)字經(jīng)濟和智能化社會的發(fā)展。

在5G環(huán)境下的實際應用方面，5G廣電將提供更加靈活的移動廣播和組播服務，實現(xiàn)廣播電視內(nèi)容的多網(wǎng)分發(fā)、多終端覆蓋。并在強大網(wǎng)絡承載的支持下，提供4K甚至8K的超高清電視、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等高質(zhì)量業(yè)務。建立5G移動多媒體交互廣播電視技術(shù)體系，使老百姓隨時隨地看電視將不再是高端的增值服務，而是普遍、均等的基礎服務（如圖6所示）。

2014年，德國慕尼黑進行了全球首個大型的增強型多媒體廣播多播業(yè)務（eMBMS）4G電視廣播單頻試驗網(wǎng)絡，目的在于向業(yè)界證明4G LTE網(wǎng)絡可作為傳統(tǒng)/經(jīng)典地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡的補充。該試驗所采取的是UHF頻段中進行數(shù)字電視廣播的“黃金”頻段——700MHz頻段，即3GPP的Band28，并采用APT700方案。試驗網(wǎng)絡覆蓋了高達400平方公里的地域。

歐洲產(chǎn)業(yè)界進一步對演進型的eMBMS進行了試驗，把它稱為“FeMBMS”（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。試驗場正在德國巴伐利亞奧伯蘭設立，這是巴伐利亞研究項目“5G Today”的一部分，該項目采用FeMBMS的5G廣播模式。

在德國巴伐利亞設立的5G廣播試驗場，是巴伐利亞研究項目“5G Today”的一部分。在著名的廣播技術(shù)研究所（IRT）的領(lǐng)導下，項目合作伙伴Kathrein公司和羅德與施瓦茨公司在研究5G網(wǎng)絡上進一步演進的多媒體廣播多播服務（FeMBMS）模式的大規(guī)模電視廣播。此項目得到關(guān)聯(lián)合作伙伴西班牙電信（德國）和德國巴伐利亞廣播公司的支持。該項目主要采用5G廣播模式FeMBMS。巴伐利亞高山地區(qū)新的大面積5G現(xiàn)場試驗由BR發(fā)射站兩臺高性能發(fā)射機覆蓋，一臺位于慕尼黑附近的伊斯曼寧，一臺位于文德爾泰因山頂。兩臺試驗發(fā)射機在56/57信道（750-760MHz）上以一個單頻網(wǎng)（SFN）運行。凱士林集團提供天線系統(tǒng)，羅德施瓦茨公司提供用于5G傳輸?shù)腍PHT發(fā)射機。西班牙電信（德國）公司貢獻頻率。

利用高功率發(fā)射機和高發(fā)射塔（HPHT），可基于新廣播模式FeMBMS測試覆蓋大區(qū)域的電視頻道廣播。與傳統(tǒng)的蜂窩單播服務相比，F(xiàn)eMBMS服務提供比視頻點播更好的系統(tǒng)頻譜效率。FeMBMS可在半徑高達60km的大覆蓋區(qū)域內(nèi)廣泛地分發(fā)內(nèi)容。5G Today項目旨在為在5G網(wǎng)絡中高效傳輸廣播內(nèi)容打下基礎（自2017年以來，該項目一直得到巴伐利亞研究基金會的支持）。IRT正在協(xié)調(diào)該項目，并正在開發(fā)一個基于軟件定義無線電（SDR）解決方案的原型FeMBMS接收機。未來，這項技術(shù)可以集成到智能手機、平板電腦和電視機中，接收5G實時和線性內(nèi)容。啟動儀式的試驗接收機由布倫瑞克工業(yè)大學通信技術(shù)研究所提供。5G Today的測試運行將持續(xù)到2019年秋季，之后將對結(jié)果和對結(jié)果的進一步利用進行評估。

2019年6月，韓國cellco SK Telecom與Sinclair Broadcast Group和Harman International Industries合作，通過將基于ATSC 3.0的廣播網(wǎng)絡與SK Telecom的5G網(wǎng)絡相結(jié)合，成功展示了下一代電視廣播。

ATSC 3.0是一套新的廣播電視傳輸標準，不僅可以提供超高清視頻和改進的音頻，還可以實現(xiàn)有針對性的廣告和高級緊急警報。通過無線方式工作的ATSC 3.0也可以與移動網(wǎng)絡融合，以創(chuàng)建廣播寬帶混合流。由于廣播電視是單向信號，廣播公司將能夠通過將ATSC 3.0與支持雙向數(shù)據(jù)通信的移動網(wǎng)絡相結(jié)合來增強客戶體驗。

SK Telecom通過將5G網(wǎng)絡和ATSC 3.0廣播網(wǎng)絡首次與車載信息娛樂系統(tǒng)互連，展示了雙向媒體服務。該公司在汽車運行時，在三個車載屏幕的每一個上都展示了不同類型的廣告。5G網(wǎng)絡是這種高度針對性廣告的推動者，因為它可以識別每個屏幕的用戶。迄今為止，地面電視觀眾被提供相同的廣告。然而，隨著該解決方案的采用，美國廣播業(yè)將能夠擴展廣播廣告市場并提高觀眾的便利性和收益。此外，在進入特定區(qū)域后，車輛通過ATSC 3.0網(wǎng)絡自動接收實時交通和受歡迎的餐館信息更新。同時，SK Telecom展示了其多視圖服務，使用戶可以同時從多個角度觀看地面體育廣播。在這里，ATSC 3.0網(wǎng)絡傳輸主攝像頭拍攝的視頻，而5G網(wǎng)絡傳輸來自其他攝像頭的實時饋送，用于多視圖顯示。

SK Telecom和Sinclair Broadcast Group之間的合資公司現(xiàn)在希望在美國的ATSC 3.0市場創(chuàng)造更多機會。為了向辛克萊廣播集團的191個廣播電臺提供ATSC 3.0解決方案，該合資公司將首先在2020年之前為32個辛克萊廣播電臺提供解決方案。

2019年8月，國家廣電總局廣科院在北京開展5G廣播現(xiàn)場試驗（由羅德與施瓦茨公司為實驗網(wǎng)提供發(fā)射機和核心網(wǎng)絡組件）。3GPP版本14中規(guī)定的進一步發(fā)展的多媒體廣播多播服務和相關(guān)的高塔高功率（HTHP）概念比較符合廣電的要求。此次北京試驗網(wǎng)絡包含三個以單頻網(wǎng)絡（SFN）運行的發(fā)射臺。中央廣播電視塔（如圖8）、京廣中心和名人廣場，中間相距約10公里。Rohde&Schwarz的輸出功率為1kW的發(fā)射器將工作在754MHz的中心頻率，帶寬為5MHz（后來的頻率為10MHz）。由德國Technuche Universitaet Braunschweig開發(fā)的軟件定義無線電接收器和Kathrein信號分析儀包含在同一試驗包中。通過這種端到端的實施，廣電總局廣科院和中國廣電計劃進行各種測試，例如場強傳播、網(wǎng)絡覆蓋、移動接收、應用可能性以及與LTE單播網(wǎng)絡的互通。隨著北京5G試驗網(wǎng)的啟動，該項目對芯片組和手機制造商產(chǎn)生都將產(chǎn)生重要影響，可以成為未來廣播技術(shù)的商業(yè)端到端實現(xiàn)的進一步推動力。

自從中國廣電獲得5G商用牌照后，5G商用方案就倍受業(yè)界關(guān)注，在三大運營商紛紛亮出手機5G商用標志時，中國廣電在北京國際廣播電影電視展覽會BIRTV2019國家廣播電視總局展臺“全國一張網(wǎng)”展區(qū)看到中國廣電移動終端APP真容，如圖9。標識外觀像一朵盛開的八瓣藍色蓮花，取名“中國廣電涌泉”，目前正在測試階段。打開APP，可看到設置了點播、直播、隨時看、視頻圈、等板塊，里邊整合了許多影視內(nèi)容和直播頻道。

目前中國廣電已經(jīng)逐步在北京、上海、廣州、深圳、武漢、貴州等16個城市開始5G商用測試，據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，由于目前全球5G的3GPP規(guī)范第16代版本還沒有定版，所以目前包括三大運營商在內(nèi)，采用的是3GPP規(guī)范第15代版本，5G設備跟真正的5G標準并不匹配，5G整體的性能并不能發(fā)揮出來，包括聯(lián)通、移動只是在4G核心網(wǎng)的基礎上加入5G基站，5G的相應特性遠遠沒能實現(xiàn)。

廣電5G建設與“全國一網(wǎng)”整合旨在以融合電視激活廣播電視變革潛能，引領(lǐng)廣電媒體優(yōu)化升級，更好滿足人民群眾對美好視聽生活的新需要，更好服務黨和國家工作大局。廣電5G將充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢，賦能有線電視網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型升級，努力建成廣播電視特色鮮明，集融合媒體傳播、移動通信運營、智慧廣電承載、智能萬物互聯(lián)、國家公共服務于一體，能與有線電視網(wǎng)絡交互協(xié)同的新型廣電媒體服務網(wǎng)和國家信息化基礎新網(wǎng)絡。

5G是廣播電視“新一代信息通信技術(shù)+超高清視頻+人工智能”技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。如果在應用過程中缺乏駕馭能力，就將被技術(shù)發(fā)展帶來的業(yè)務形態(tài)演變所拋棄。5G對于廣電行業(yè)而言，初始階段的應用主要還是將其作為傳統(tǒng)信號傳輸方式的補充。而在行業(yè)之外，人類社會卻將隨著新一代通信技術(shù)的成熟而改變獲取信息特別是視音頻內(nèi)容的主流途徑。從這個角度看，挑戰(zhàn)未必小于機遇。要加強5G技術(shù)應用的實驗力度和廣度，迅速將零散的技術(shù)實驗推向常態(tài)的業(yè)務實踐，并在實踐過程中挖掘業(yè)務價值、反過來繼續(xù)新的實驗、形成應用閉環(huán)，讓新技術(shù)、新產(chǎn)品真正為組織發(fā)展提供助力。隨著5G技術(shù)標準的發(fā)展與演進，以及媒體應用切片、邊緣計算節(jié)點以及組網(wǎng)方式的成熟，臺內(nèi)資源密集型的節(jié)目制作模式將無縫延展到家庭和移動場景，5G給電視行業(yè)帶來的不僅是傳輸手段和方式的豐富，而且是內(nèi)容生產(chǎn)和傳播形態(tài)的變革。

由于國內(nèi)已經(jīng)基本建立了基于DTMB的地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡，如何利用好全國六千多座發(fā)射塔，也是廣電機構(gòu)尤為關(guān)心的問題。可重點研究5G背景下的無線廣播電視技術(shù)，基于廣播網(wǎng)與移動通信網(wǎng)融合發(fā)展的理念，構(gòu)建新一代以智能、融合為核心的無線交互廣播電視網(wǎng)。5G時代廣播技術(shù)的發(fā)展，將給通信行業(yè)和廣電行業(yè)帶來深刻變革，通過技術(shù)手段做到大塔小塔的協(xié)同覆蓋，通過內(nèi)容、網(wǎng)絡、終端實現(xiàn)廣播電視網(wǎng)與移動通信網(wǎng)的深度融合，將成為新的研究方向和熱點。

五.總結(jié)

全媒體時代，媒體融合發(fā)展是大勢所趨，正如2019年1月，習近平同志在中央政治局第十二次集體學習時的講話指出：推動媒體融合發(fā)展、建設全媒體成為我們面臨的一項緊迫課題。要堅持一體化發(fā)展方向，通過流程優(yōu)化、平臺再造，實現(xiàn)各種媒介資源、生產(chǎn)要素有效整合，實現(xiàn)信息內(nèi)容、技術(shù)應用、平臺終端、管理手段共融互通，催化融合質(zhì)變，放大一體化效能，打造一批具有強大影響力、競爭力的新型主流媒體。要堅持移動優(yōu)先策略，讓主流媒體借助移動傳播，牢牢占據(jù)輿論引導、思想引領(lǐng)、文化傳承、服務人民的傳播制高點。要探索將人工智能運用在新聞采集、生產(chǎn)、分發(fā)、接收、反饋中，全面提高輿論引導能力。而5G技術(shù)的出現(xiàn)與成熟恰逢其時，但有了好的技術(shù)還不夠，還需要人們有好的應用，如何用好5G，讓它為廣電行業(yè)在媒體融合的浪潮中充分發(fā)揮應有的作用，這還需要人們多加思考。B&P

（全文完）

【參考文獻】

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