基于5G技術(shù)的廣播電視信號(hào)傳輸研究

黑重程，王 輝

（綏德縣融媒體中心，陜西 綏德 718000）

0 引 言

近年來(lái)，在科技創(chuàng)新力量的加持下，廣電媒體逐漸由傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)字化為主導(dǎo)的新型發(fā)展模式，這使得廣播電視信號(hào)傳輸?shù)姆秶訌V，傳輸過(guò)程更加流暢。然而，受設(shè)備、技術(shù)、自然以及空間環(huán)境等因素的影響，目前廣播電視媒體的信號(hào)傳輸能力和效果尚未完全滿足觀眾對(duì)于超高清廣播電視節(jié)目收視的需求，而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵就在于提高廣播電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)能力，保證信號(hào)傳輸質(zhì)量的穩(wěn)定、精準(zhǔn)和安全。隨著5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方面的逐步應(yīng)用，盡快將5G技術(shù)的傳輸優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為廣播電視信號(hào)傳輸優(yōu)勢(shì)，真正彌補(bǔ)廣播電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)短板，逐漸成為迫切需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

1 5G技術(shù)概述

5G技術(shù)是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱。與以往的通信技術(shù)不同，5G技術(shù)被認(rèn)為是能夠讓蜂窩網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展至全新使用和垂直市場(chǎng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其突破了網(wǎng)絡(luò)原有的功能界限，促使網(wǎng)絡(luò)融入到機(jī)器世界之中，形成萬(wàn)物互聯(lián)的全新?tīng)顟B(tài)[1]。從網(wǎng)絡(luò)性能方面看，5G技術(shù)具有如表1所示的3方面特征。

表1 5G技術(shù)的特征

2 5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

廣播電視信號(hào)主要采用無(wú)線電方式進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)倪^(guò)程通常是利用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)射廣播電視信號(hào)，然后利用接收端接收各種數(shù)據(jù)信息，并將信息轉(zhuǎn)化為特定的節(jié)目格式[2]。簡(jiǎn)單地說(shuō)，廣播電視信號(hào)傳輸是將廣播電視媒體制作的節(jié)目以信號(hào)的方式傳輸出去，同時(shí)保證用戶的接收端能夠有效接收并準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化和播放節(jié)目的內(nèi)容。就廣播電視信號(hào)傳輸而言，5G技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

2.1 提高信號(hào)傳輸速度

信號(hào)傳輸速度是打造超高清廣播電視節(jié)目的前提和基礎(chǔ)。正如上文介紹5G技術(shù)時(shí)提到的，5G技術(shù)的傳輸速率是4G技術(shù)的百倍，這種高傳輸速率使得5G技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速的廣播電視信號(hào)傳輸。并且5G技術(shù)在信號(hào)傳輸方面具有自動(dòng)規(guī)避外界因素干擾的功能，這使得其作為信號(hào)傳輸技術(shù)在保障信號(hào)傳輸?shù)拈g距等方面具有更加穩(wěn)定和持續(xù)的效果[3]。

2.2 擴(kuò)大信號(hào)傳輸范圍

在傳統(tǒng)的廣播電視信號(hào)傳輸中，信號(hào)的傳輸主要通過(guò)設(shè)置在不同位置的發(fā)射臺(tái)承擔(dān)，而發(fā)射臺(tái)建設(shè)的成本相對(duì)比較高，并且容易受地形和天氣等因素的影響，這使得發(fā)射臺(tái)的數(shù)量相對(duì)比較少，在信號(hào)傳輸?shù)姆秶弦泊嬖谳^大的局限性[4]。而在5G技術(shù)環(huán)境下，信號(hào)傳輸通過(guò)5G基站就可以實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于發(fā)射臺(tái)的建設(shè)而言，5G基站的建設(shè)在成本與效益等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這也促使國(guó)家、廣播媒體以及通信公司等多元主體愿意投入大量的資源進(jìn)行基站的配置。廣泛的5G基站建設(shè)顯然增加了可以用于傳輸廣播電視信號(hào)的基站數(shù)量和覆蓋范圍，使廣播電視信號(hào)的傳輸范圍得到了極大拓展[5]。

2.3 保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定性

5G技術(shù)除了傳輸速度快以外，還具有“穩(wěn)”的優(yōu)勢(shì)，這主要體現(xiàn)為低時(shí)延和高可靠性方面，即在任何環(huán)境下都能夠保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，5G技術(shù)能夠確保信號(hào)被準(zhǔn)確地送達(dá)新媒體制作中心和有線網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，并確保中心和機(jī)房的解碼設(shè)備能夠?qū)⒔邮盏降男盘?hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。此外，在不同距離的信號(hào)傳輸中，5G技術(shù)都能夠保證接收到的音頻、視頻信號(hào)與重播站點(diǎn)原始信號(hào)的一致性，幾乎不會(huì)出現(xiàn)頻率損失等問(wèn)題，確保轉(zhuǎn)播節(jié)目信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性[6]。

3 5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的具體應(yīng)用

雖然5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，是廣播電視媒體普遍應(yīng)用的信號(hào)傳輸技術(shù)，但是由于目前5G技術(shù)應(yīng)用尤其是在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于探索階段，因此應(yīng)用的范圍比較有限[7]。具體來(lái)說(shuō)，就廣播電視信號(hào)傳輸而言，5G技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用主要集中在以下兩方面。

3.1 5G技術(shù)在廣播電視發(fā)射信源傳輸方面的應(yīng)用

廣播電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程可以簡(jiǎn)單地概括為信源→信道→信宿，其中信源是廣播電視信號(hào)的發(fā)布者，是信號(hào)傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)。信源傳輸?shù)馁|(zhì)量會(huì)直接影響到廣播電視信號(hào)傳輸?shù)恼w質(zhì)量和效果，也正因此，廣播電視媒體普遍將5G技術(shù)在廣播電視發(fā)射信源傳輸方面的應(yīng)用作為重要關(guān)注點(diǎn)[8]。目前，在廣播電視發(fā)射信源傳輸方面，5G技術(shù)主要應(yīng)用于信源內(nèi)容的傳輸方面，即使用5G無(wú)線信號(hào)傳輸替代光纖傳輸和微波傳輸?shù)葌鬏敺€(wěn)定性欠佳的方式，借助5G高傳輸速率、低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)來(lái)保證信源傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。例如，一些廣電媒體會(huì)在信源發(fā)射臺(tái)等重點(diǎn)區(qū)域有限部署5G基站，用于提高信源傳輸?shù)男Ч?/p>

3.2 5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方式選擇方面的應(yīng)用

信號(hào)傳輸方式主要體現(xiàn)為用于傳輸信號(hào)的信道的確定。在4G技術(shù)背景下，信號(hào)傳輸所使用的信道往往是固定的，即信號(hào)按照單項(xiàng)移動(dòng)的方式進(jìn)行傳輸，這雖然保證了信號(hào)的定向傳播，但在滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)接收需求方面則面臨較大的挑戰(zhàn)，并且用于傳輸信號(hào)的信道在配置方面也有相對(duì)的要求[9]。如圖1所示，信號(hào)是在信道上傳輸?shù)?，信?hào)帶寬不能大于信道帶寬，否則將無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信。5G技術(shù)作為以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，其在信號(hào)傳輸方式方面存在明顯的靈活性和多樣性。在信號(hào)傳輸?shù)男诺肋x擇中，5G技術(shù)可以支持廣播電視系統(tǒng)建立信道模型，對(duì)不同環(huán)境下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，并通過(guò)評(píng)估數(shù)據(jù)的分析來(lái)確定無(wú)線環(huán)境的狀況，進(jìn)而建立信道模型。根據(jù)模型來(lái)確定無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)木唧w方式及信道，盡可能地提高信號(hào)傳輸?shù)男诺缼挘剐诺滥軌蛲瑫r(shí)容納多路信號(hào)的同時(shí)傳輸。

4 5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸領(lǐng)域進(jìn)一步應(yīng)用的策略

5G技術(shù)作為未來(lái)通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在廣播電視信號(hào)傳輸方面擁有廣闊的應(yīng)用空間，而具體的應(yīng)用需要結(jié)合觀眾廣播電視節(jié)目收聽(tīng)的需求進(jìn)行逐步的探索、實(shí)踐以及優(yōu)化。當(dāng)然，對(duì)于廣播電視媒體來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方面的應(yīng)用更多地還應(yīng)聚焦于信號(hào)傳輸范圍和傳輸速率的提升方面，并且要進(jìn)行應(yīng)用方面的持續(xù)優(yōu)化和升級(jí)。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)狀來(lái)看，5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用需要重點(diǎn)圍繞以下兩方面開(kāi)展實(shí)踐。

4.1 構(gòu)建以5G基站為載體的廣播電視信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)

以5G基站為載體的廣播電視信號(hào)傳輸模式將是未來(lái)廣播電視信號(hào)傳輸?shù)闹饕绞絒10]。相較于以發(fā)射臺(tái)尤其是高山發(fā)射臺(tái)為載體的信號(hào)傳輸方式而言，以5G基站為載體的傳輸方式不僅具有成本低與功能豐富的特點(diǎn)，還縮短了基站與用戶接收終端的距離，使信號(hào)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性方面得到了更大的保證。當(dāng)然，以5G基站為載體的信號(hào)傳輸還面臨設(shè)備功能開(kāi)發(fā)和基站布局等現(xiàn)實(shí)性的問(wèn)題，需要廣播電視媒體結(jié)合信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際需要，積極研發(fā)具有信號(hào)傳輸功能的5G基站，并根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)默F(xiàn)實(shí)需要，逐步推動(dòng)5G基站在各個(gè)地區(qū)的布局。

4.2 開(kāi)發(fā)綜合性的廣播電視信號(hào)傳輸綜合體

5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方面的應(yīng)用，并不是用5G技術(shù)替代所有原來(lái)的廣播電視信號(hào)傳輸技術(shù)，而是將該技術(shù)融入到原來(lái)的技術(shù)系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)的性能和功能。為此，廣播電視媒體就需要科學(xué)、理性地分析和應(yīng)用各類廣播電視信號(hào)傳輸技術(shù)，將5G技術(shù)作為彌補(bǔ)相關(guān)技術(shù)缺陷的技術(shù)工具。為此，廣播電視媒體就要積極開(kāi)發(fā)基于5G技術(shù)的廣播電視技術(shù)體系。該體系應(yīng)當(dāng)將5G通信技術(shù)與模擬視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖通信技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行深度融合，使承擔(dān)廣播電視信號(hào)傳輸?shù)钠脚_(tái)可以滿足不同音頻與視頻格式的轉(zhuǎn)換要求，更利于節(jié)目的制作、傳輸與播出。

5 結(jié) 論

5G技術(shù)作為新一代的通信技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)傳播速率快、網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量高以及網(wǎng)絡(luò)連接能力強(qiáng)的特點(diǎn)。就廣播電視信號(hào)傳輸而言，5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在提高信號(hào)傳輸速度、擴(kuò)大信號(hào)傳輸范圍、保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定性等方面。雖然目前5G技術(shù)的應(yīng)用主要集中在廣播電視發(fā)射信源傳輸和廣播電視信號(hào)傳輸方式選擇等方面，但隨著技術(shù)的融合和深度應(yīng)用，構(gòu)建以5G基站為載體的廣播電視信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)發(fā)綜合性的廣播電視信號(hào)傳輸綜合體將成為5G技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸方面應(yīng)用的新趨勢(shì)和新成果。