5G在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

鄭建穎

（云南廣播電視臺(tái)，云南 昆明 650000）

0 引 言

縱觀廣播電視行業(yè)發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)始終貫穿其中，為行業(yè)的發(fā)展提供著源源不竭的動(dòng)力。從20世紀(jì)50年代開始，我國(guó)成立首家電視臺(tái)，以黑白色彩為特征的電視節(jié)目走入民眾生活，至20世紀(jì)90年代，衛(wèi)星技術(shù)迅猛發(fā)展，電視臺(tái)數(shù)量激增，衛(wèi)星頻道逐步開設(shè)。到21世紀(jì)，有線數(shù)字電視、智能電視等技術(shù)不斷涌現(xiàn)，與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的結(jié)合日益緊密。5G技術(shù)也登上時(shí)代舞臺(tái)，為廣播電視技術(shù)的發(fā)展、智慧廣電的建成提供了新的思路與方向。

1 5G基本特征概述

伴隨現(xiàn)代通信理念的發(fā)展，光纖、互聯(lián)網(wǎng)等載體的通信功能逐漸被發(fā)掘，3G、4G技術(shù)持續(xù)更新，第五代移動(dòng)通信技術(shù)也初見雛形，成為改善生活品質(zhì)，推動(dòng)社會(huì)變革的重要推手。從國(guó)際視角來看，5G被置于全人類財(cái)富層面，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織還為5G技術(shù)定義了三大應(yīng)用場(chǎng)景。首先是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（Massive Machine Type Communication，mMTC），在人機(jī)關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)之上增添物物關(guān)聯(lián)，為遠(yuǎn)程監(jiān)控、消防建設(shè)等提供了新思路；其次是高可靠低時(shí)延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC），可見于無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，主要意義在于提升響應(yīng)速度，促進(jìn)自動(dòng)化控制；最后是增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（Enhance Mobile Broadband，eMBB）[1]，傳輸速率最高可達(dá) 10 Gb·s-1，能夠滿足超高分辨率畫面的傳輸需求，攻克當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送難題，對(duì)廣播電視領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步有非凡意義。在提升速率、改善畫面質(zhì)量的同時(shí)，5G技術(shù)還具有以下特征，可以為廣播電視技術(shù)的發(fā)展提供動(dòng)力和支撐。

（1）泛在網(wǎng)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，5G的覆蓋廣度、深度都有所提升，基于弗里斯傳輸方程分析，功率、天線等因素之間是存在一定關(guān)聯(lián)的，5G技術(shù)改變了傳統(tǒng)中高頻段信號(hào)傳輸?shù)姆绞剑谙嚓P(guān)因素的選擇上更加優(yōu)質(zhì)，因此即使在基站建設(shè)較少的地區(qū)，也能滿足數(shù)據(jù)往來需求，在地下室、地下車庫(kù)等場(chǎng)景中也有較高的適用性，不會(huì)有明顯的區(qū)域限制，有助于提升移動(dòng)廣播電視的使用體驗(yàn)。

（2）低延時(shí)。延時(shí)是網(wǎng)絡(luò)電視、廣播中較難克服的問題，諸如網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)、信號(hào)干擾等因素，均會(huì)使信號(hào)傳輸出現(xiàn)延時(shí)情況，降低觀看、使用體驗(yàn)。而5G技術(shù)充分挖掘了低頻譜資源，通道占用率較低，采用雙重雙工模式，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)頻分、時(shí)分雙工進(jìn)行選用，信號(hào)通達(dá)性大為提升，其繞射能力也緩解了信息損耗問題，最佳狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)可降至1 ms，適用性極高。

2 5G在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

2.1 人工智能+5G技術(shù)

人工智能是近年來廣受關(guān)注的熱點(diǎn)話題，主要通過編程、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，賦予機(jī)器以人的行為模式，增強(qiáng)人機(jī)交互性。在廣播電視領(lǐng)域，該技術(shù)主要體現(xiàn)為“智慧廣電”理念的發(fā)展，比如語音播報(bào)、電視語音控制、新聞智能采編等[2]。伴隨著5G技術(shù)的進(jìn)步，人工智能與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合愈發(fā)緊密，擴(kuò)展應(yīng)用渠道也愈發(fā)多樣，當(dāng)前主要有以下幾種表現(xiàn)。

（1）應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)造出虛擬化的人物，再與虛擬動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)融合，便可以為廣大觀眾提供各種虛擬化的網(wǎng)絡(luò)角色和虛擬的主持人，為觀眾呈現(xiàn)出生動(dòng)、形象、充滿活力的視覺效果。

（2）人工智能技術(shù)可以完善智能化媒資管理系統(tǒng)，利用環(huán)境背景、圖像及語音等基本內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)語音和視頻朝向文字化和標(biāo)簽化的方向發(fā)展，在一定程度上提高了編目工作的質(zhì)量和效率，有效減少人力資源和物力資源的消耗。

（3）人工智能技術(shù)還能增強(qiáng)電視廣播與用戶的互動(dòng)性，改變過去單向觀看、聆聽的模式，通過對(duì)話機(jī)器人、虛擬小助手等的設(shè)計(jì)，讓交流、溝通變?yōu)榭赡?，同時(shí)也為廣大用戶提供多方位、動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)性的信息查詢、獲取服務(wù)。

2.2 VR+5G技術(shù)

VR技術(shù)是在計(jì)算機(jī)科技基礎(chǔ)上衍生而來的，交互性特征較為明顯，能夠增強(qiáng)使用者的三維沉浸體驗(yàn)。與VR技術(shù)相比，3D技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的知名度似乎更高，但二者有著本質(zhì)上的區(qū)別。3D技術(shù)主要借助偏振片使光線發(fā)生特定路線的折射，從而讓畫面看起來更加立體和直觀。當(dāng)前，盡管3D電視技術(shù)已經(jīng)初具成果，但應(yīng)用效果仍舊有待考量。VR技術(shù)則更傾向于互動(dòng)，通過佩戴VR設(shè)備，主體可以在真實(shí)場(chǎng)景中，將搖擺、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化到虛擬世界，提升二者的匹配度，VR體驗(yàn)一般是全封閉的，使用期間無法看到外界情況。VR技術(shù)具有如此優(yōu)質(zhì)的性能，當(dāng)前卻無法在廣播電視領(lǐng)域得到大面積推廣，這與網(wǎng)絡(luò)限制有很大關(guān)聯(lián)。用戶在應(yīng)用VR技術(shù)時(shí)，往往需要通過設(shè)備與云端建立聯(lián)系，但當(dāng)前使用的4G網(wǎng)絡(luò)理論速率可達(dá)10～100 Mb·s-1，平均實(shí)際測(cè)速卻只有75 Mb·s-1，連接效果難以保障，而5G網(wǎng)絡(luò)速率可達(dá)10 Gb·s-1，能夠滿足實(shí)時(shí)性、大體量數(shù)據(jù)信息的交互，能夠?yàn)閂R技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的融合、推廣提供保障。

2.3 開發(fā)廣播業(yè)務(wù)

廣播是較為傳統(tǒng)的信息傳送方式，具有傳播快、范圍廣的特征，無線電波、導(dǎo)線等是其主要信號(hào)傳送介質(zhì)，車載廣播、網(wǎng)絡(luò)廣播等都是當(dāng)前較為常見的應(yīng)用形式。廣播與5G技術(shù)結(jié)合，可以在保障經(jīng)濟(jì)性能的前提下，實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋，推動(dòng)廣播業(yè)務(wù)面的擴(kuò)展。廣播與5G技術(shù)結(jié)合主要有以下擴(kuò)展方向。

（1）應(yīng)急廣播。應(yīng)急廣播的播報(bào)對(duì)象主要為突發(fā)公共事件，該類事件通常具有突發(fā)性、破壞性特征，自然災(zāi)害、流行疾病等都是較為常見的類型。當(dāng)前的應(yīng)急廣播傳輸方式具有一定局限，即使手機(jī)、電視、互聯(lián)網(wǎng)等方式多管齊下，也很難保證面面俱到。部分信息閉塞、經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)，或者留守老人等群體，很難及時(shí)、主動(dòng)獲取相關(guān)資訊[3]，同時(shí)災(zāi)害發(fā)生的過程中，還有可能出現(xiàn)中斷信號(hào)的情況。此時(shí)就可以借助5G廣播進(jìn)行宣傳，告知民眾防護(hù)、撤離要點(diǎn)，降低突發(fā)公共事件造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（2）鄉(xiāng)村教育。教育資源均等化是民生建設(shè)的重要任務(wù)，也是智慧廣電發(fā)展進(jìn)程中必須承擔(dān)的社會(huì)使命。廣播作為低成本傳輸方式，與5G技術(shù)結(jié)合，可以提升信息傳輸速率，為教育資源匱乏地區(qū)帶去優(yōu)質(zhì)課程、先進(jìn)理念，從而促進(jìn)我國(guó)平均教育水平的提升。

（3）社區(qū)服務(wù)。在社會(huì)公共服務(wù)層面，社區(qū)扮演著重要的主體角色，通過5G+廣播的模式，可以為通知下達(dá)、活動(dòng)組織提供有益渠道，從而提升社區(qū)治理水平，優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量。

2.4 提升制播效率

從廣播電視運(yùn)營(yíng)角度來看，節(jié)目的制作和播出是兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段對(duì)制播業(yè)務(wù)的討論還集中在制播分離理念上，但不管是獨(dú)立制片還是欄目承包，都存在一定弊端，制播效果很難保障。在5G技術(shù)背景下，素材的采集、編制乃至播放、傳輸，都將迎來跨越式的變革?！案咝乱曨l”概念的衍生就極具代表意義。其中“高”主要是指高格式，融合4K/8K、VR等技術(shù)的視頻格式，可以有效提升視頻幀率，賦予其更佳的動(dòng)態(tài)效果；“新”則主要指新概念，既包含新穎的影像、語言，也包含創(chuàng)新式的應(yīng)用場(chǎng)景。通過5G渠道，電視臺(tái)可以擴(kuò)大素材收集范圍，并結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，挖掘信息與受眾興趣之間的關(guān)聯(lián)度，實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容的優(yōu)化編排，再借助5G技術(shù)完成轉(zhuǎn)播，為多屏多視角直播、多路直播回傳[4]等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件。同時(shí)，由于5G技術(shù)具有空中接口、高傳輸速率等特征，還可以用于建設(shè)輕量級(jí)演播室，減少傳統(tǒng)演播中復(fù)雜的設(shè)施配備，實(shí)現(xiàn)自由畫面轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)制播靈活性，現(xiàn)場(chǎng)連線也會(huì)更加穩(wěn)定、安全，內(nèi)容制作人甚至可以將移動(dòng)終端作為基點(diǎn)，完成超高清素材的編排。在內(nèi)容審核方面，5G技術(shù)同樣可以打破時(shí)空限制，以高幀率、低延遲的優(yōu)勢(shì)，支撐起遠(yuǎn)程審核工作，縮減審核流程，實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化。

2.5 開發(fā)電視業(yè)務(wù)

基于5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，廣播電視不同項(xiàng)目和業(yè)務(wù)都可以在應(yīng)用ITU-R技術(shù)的基礎(chǔ)上融入5G技術(shù)。5G技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合，可以開發(fā)出各種各樣以5G技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)工作形態(tài)，并構(gòu)建出以5G技術(shù)為主體的廣播業(yè)務(wù)和組播業(yè)務(wù)。比如網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)直播，在航拍器上裝設(shè)全景攝像頭，通過5G網(wǎng)絡(luò)將全景視頻傳輸至服務(wù)器，再通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息下發(fā)，有助于擴(kuò)展傳統(tǒng)電視視野，提供全新服務(wù)體驗(yàn)。

2.6 FPGA技術(shù)

FPGA全稱為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，簡(jiǎn)單來講就是一種半定制的集成電路，當(dāng)前主要用于電子通信、航空航天等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)芯片不同，F(xiàn)PGA電路設(shè)計(jì)并不是既定、刻板的，企業(yè)主體可根據(jù)使用需求對(duì)芯片進(jìn)行二次編程，使之更加符合運(yùn)行實(shí)際。在現(xiàn)有數(shù)字電視系統(tǒng)中，TS流是主要的圖像、視頻傳輸載體，運(yùn)行過程中以信源編碼端為基點(diǎn)發(fā)送TS碼流，完整呈現(xiàn)電視節(jié)目，因此解碼端性能、帶寬都是較為關(guān)鍵的優(yōu)化因素，比如在720P技術(shù)中，逐行掃描格式對(duì)HD串行數(shù)字接口的速率要求已經(jīng)達(dá)到1.5 Gb·s-1，解碼量非常之大。而5G技術(shù)的出現(xiàn)使得低頻段頻譜資源得到有效利用，帶寬大幅提升，為大體量數(shù)據(jù)的傳輸提供了渠道，F(xiàn)PGA的引入也使得靈活、高效的解碼成為可能。在兩者深入融合、協(xié)同進(jìn)步的基礎(chǔ)上，3D電視將不再遙遠(yuǎn)，1 080 P超廣播模式也將更加成熟和完備[5]，有助于推動(dòng)廣播電視技術(shù)的跨越式發(fā)展。

2.7 移動(dòng)視頻

廣播電視在現(xiàn)階段的發(fā)展方向主要是移動(dòng)視頻。保障移動(dòng)視頻技術(shù)的靈活使用，就可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)視頻的各項(xiàng)性能。將移動(dòng)視頻與5G技術(shù)有效融合在一起，可以在一定程度上提升信息數(shù)據(jù)的傳播速度，避免出現(xiàn)信號(hào)不佳、視頻卡頓等不良狀況，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)。

3 5G在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 開發(fā)新功能

現(xiàn)階段，很多用戶在觀看節(jié)目的過程中會(huì)針對(duì)節(jié)目進(jìn)行二次加工，比如截圖、截取視頻或制作動(dòng)態(tài)圖片等。由于廣播電視還沒有突出這方面的功能，導(dǎo)致很多觀眾會(huì)通過手機(jī)或電腦等設(shè)備進(jìn)行視頻的加工[5]。因此需要考慮其他功能的開發(fā)，為用戶提供視頻方面的多方面功能，讓用戶可以根據(jù)自己的意愿選擇視頻下載或截取等，并將想要儲(chǔ)存的視頻資源上傳至個(gè)人設(shè)備或云盤中，借此吸引更多的觀眾。

3.2 優(yōu)化資源渠道

5G技術(shù)利用信息和數(shù)據(jù)傳播效率的有效提升，為廣播電視信號(hào)的正常輸送提供一定的技術(shù)支持，并讓觀眾能夠觀看高清晰度的電視節(jié)目。需要加強(qiáng)資源渠道優(yōu)化，根據(jù)節(jié)目類型的具體要求選擇實(shí)用性的設(shè)備，滿足觀眾的需求。

3.3 加強(qiáng)技術(shù)融合

在5G快速發(fā)展的時(shí)代背景下，需要構(gòu)建出科學(xué)完善的工作融合體系，利用信道技術(shù)和反信道技術(shù)，讓用戶可以在自主選擇的時(shí)間內(nèi)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行配置和整理，用戶也可以通過語音指令控制調(diào)配信息資源，從而滿足用戶的多方面需求。

4 結(jié) 語

在5G技術(shù)逐漸成熟的新時(shí)代背景下，實(shí)現(xiàn)廣播電視技術(shù)和5G技術(shù)的有效結(jié)合，可以拓寬廣播電視體系技術(shù)的應(yīng)用范圍和發(fā)展空間。在5G技術(shù)迅猛發(fā)展過程中，廣播電視行業(yè)需要結(jié)合自身的發(fā)展趨勢(shì)，堅(jiān)持研究、分析、加強(qiáng)與5G技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)和廣播電視協(xié)同發(fā)展的目標(biāo)。