5G通信技術(shù)與廣播電視技術(shù)融合發(fā)展的研究

秦泗超

【摘要】近年來，隨著我國通信市場的快速發(fā)展，廣播電視傳輸技術(shù)也不斷發(fā)展更新，并逐漸建設(shè)成為一張可承載多業(yè)務(wù)的綜合信息網(wǎng)絡(luò)。在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何將5G信息通信技術(shù)與廣播電視技術(shù)相結(jié)合是一個(gè)亟待解決的問題，也是新一代的廣播電視運(yùn)營商需要思考的問題之一。本文介紹了5G通信技術(shù)及其特點(diǎn)，討論了5G與廣播電視技術(shù)的融合發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】5G通信廣播電視技術(shù);4K超高清;C波段

中圖分類號：G241? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.07..070

由于5G采用的通信技術(shù)具有比以往幾代的通信效率更高，速率也更高，延遲率低，容量也較大的特點(diǎn)。可以這樣說，這是目前民用通信領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)之一。2019年6月6日，工信部已向三大電信運(yùn)營商和中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司頒發(fā)5G業(yè)務(wù)牌照，標(biāo)志著5G與廣播電視技術(shù)的融合發(fā)展正式邁入高速發(fā)展軌道。目前，中國廣電5G商用市場正在加快布局中。近年來，廣播電視行業(yè)正積極響應(yīng)國家的號召，逐漸向媒體融合、IP化、大數(shù)據(jù)、智能化、模塊化方向邁進(jìn)。如何實(shí)現(xiàn)5G通信技術(shù)與傳統(tǒng)廣播電視技術(shù)更好地融合和發(fā)展，使黨的主題、黨的聲音通過5G+廣播電視傳輸?shù)酶禹懥痢⒎秶鼜V、老百姓使用更方便，這也是我們身為廣播技術(shù)人員身上的責(zé)任所在。

1. 5G通信技術(shù)給廣播電視帶來的影響

5G通信技術(shù)與傳統(tǒng)4G技術(shù)相比而言，具有高傳送速率、大傳送容量、低時(shí)延等優(yōu)勢。在速率方面，5G的網(wǎng)速是4G網(wǎng)速的10倍以上，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較好的情況下，一個(gè)1GB的文件只需幾秒鐘就能下載完畢，最高不會(huì)超過10秒鐘。

5G技術(shù)在處理人的延遲感受上取得了巨大進(jìn)步。人類正常的眨眼時(shí)間是100毫秒，而5G技術(shù)的延時(shí)是以毫秒級計(jì)算的，可以達(dá)到4G的十分之一。在實(shí)際使用過程中，比普通4G用戶的下載速度迅速很多，在語音以及視頻方面的交互體驗(yàn)也更為流暢。除此之外，在容量上，5G網(wǎng)絡(luò)的連接容量更大，同一個(gè)連接單位可以支持50以上終端的使用。同時(shí)，還可以保證100Mbps以上的下載速率體驗(yàn)。

客觀來說，4G通信技術(shù)已經(jīng)可以滿足廣播電視的相關(guān)服務(wù)。而5G技術(shù)下的高傳送速度給用戶提供了更多，更全面的體驗(yàn)，也為用戶提供了更多可能性。這些全新，全面的交互與體驗(yàn)是傳統(tǒng)廣播電視無法滿足的。事實(shí)上，現(xiàn)實(shí)當(dāng)廣播電視發(fā)展上述視頻等服務(wù)時(shí)，會(huì)面臨終端用戶對音視頻、圖像等服務(wù)需求量增加，導(dǎo)致對流量的需求成幾何指數(shù)型增長。因此，勢必會(huì)降低移動(dòng)通信的服務(wù)質(zhì)量。在這樣的情況下，單純的移動(dòng)寬帶已經(jīng)無法滿足這些需求。因此，5G技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為了必然趨勢。例如，通過采用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)電視終端用戶增加方案，抑或是采用5G的邊緣計(jì)算技術(shù)，通過在邊緣設(shè)備上執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，可有效應(yīng)對數(shù)據(jù)爆炸，減輕網(wǎng)絡(luò)的流量壓力。邊緣計(jì)算能夠縮短設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間，減少從設(shè)備到云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)流量，以便在網(wǎng)絡(luò)中更有效的分配資源，達(dá)到流媒體高效傳輸服務(wù)的目的，進(jìn)而提高廣播電視服務(wù)的效率和質(zhì)量。

2. 5G通信的關(guān)鍵技術(shù)與其優(yōu)勢

5G通信技術(shù)利用更高的頻率資源，使其具有較高的傳輸速率。5G的核心技術(shù)和優(yōu)勢如下：

首先，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用了切片技術(shù)。像是一段公路，5G不只是擴(kuò)展了賽道，還可以同時(shí)通過更多的車輛。根據(jù)“車輛”的類型、線寬可分為不同的片層，并可指定不同用途的不同片層。在行駛中，它不僅提高了車速，而且防止了交通堵塞。在上一代的通信技術(shù)中，他們只是延伸了“道路”，沒有很好的規(guī)劃和分類。另一方面，5G通過這項(xiàng)技術(shù)提高了公路的容量利用率，真真實(shí)實(shí)地做到了迅速。其次，新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。當(dāng)前的4G LTE接入網(wǎng)，應(yīng)用的架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以一定程度上減小了系統(tǒng)時(shí)延，及降低建網(wǎng)與維護(hù)成本。而5G則采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是基于集中化處理、協(xié)作式無線電以及實(shí)時(shí)云計(jì)算的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。在C-RAN構(gòu)架下的核心技術(shù)方案，是以較低成本的高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號，以此搭建出覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至可以將無線接入網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋到上百平方公里。C-RAN架構(gòu)的優(yōu)勢很多，它適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾、降低功耗、提升頻譜效率。同時(shí)，動(dòng)態(tài)化的智能化組網(wǎng)，可以集中處理信息，有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營支出。第三，5G通信也應(yīng)用了波束賦形的技術(shù)。波束賦形是一種使用傳感器陣列定向發(fā)送和接收信號的信號處理技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)在所有方向上傳輸?shù)臒o線電波固定在用戶的一個(gè)方向上，使無線傳輸?shù)姆较驎?huì)隨著用戶的方向而改變。因此，5G通信采用微基站、波束賦形、多布局等模式，大大提高了網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和質(zhì)量。最后，5G通信部分放棄傳統(tǒng)蜂窩通信組網(wǎng)方式，也就是說5G不采用以基站為中心的方式實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋。因?yàn)閭鹘y(tǒng)蜂窩通信基站無法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，靈活性上的限制極大。考慮到用戶增量的不斷擴(kuò)大，5G通信技術(shù)采用D2D技術(shù)方式來實(shí)現(xiàn)用戶多場景、多環(huán)境、個(gè)性化的需求。由于D2D技術(shù)的理念和邏輯是以去中心化來實(shí)現(xiàn)終端間通信，進(jìn)一步完成拓展終端接入。D2D技術(shù)特點(diǎn)是通信距離短，信道傳送質(zhì)量高。因此，D2D技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率數(shù)據(jù)傳輸、低傳輸延時(shí)以及低運(yùn)載功耗等效果。由于可以利用廣泛分布的終端，建立靈活的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，進(jìn)一步增加覆蓋面積。為用戶提供更為靈活和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

3.? 5G技術(shù)在廣播電視技術(shù)融合發(fā)展

目前，廣播平臺的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要通過通信技術(shù)提供個(gè)性化服務(wù)，容易浪費(fèi)大量的寬帶和服務(wù)器資源，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量不高。因此，為了減少寬帶和服務(wù)器的消耗，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，5G采用了內(nèi)容發(fā)布技術(shù)，內(nèi)容發(fā)布技術(shù)主要包括緩存、基于廣播的索引等技術(shù)，內(nèi)容被傳遞到最近的用戶服務(wù)點(diǎn)。這個(gè)過程是通過整體網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡技術(shù)，通過共享重建機(jī)制，通過遠(yuǎn)程pop來解決用戶的需求，并將用戶的需求傳遞到最近的內(nèi)容服務(wù)點(diǎn)，來獲得內(nèi)容源的響應(yīng)。

3.1 應(yīng)用5G技術(shù)提升廣播網(wǎng)抗干擾

目前，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)生了大量的電磁波信號。在空中，不同頻率的電磁波相互交叉。電磁波在傳播過程中，受到各種障礙物的影響，許多電磁波在同一端相互干擾，由于5G技術(shù)優(yōu)勢在于高穿透力，以及高效能。因此，使用5G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集傳遞，再分發(fā)至終端，可以減少信號障礙和干擾，使信息傳輸更加快速準(zhǔn)確，為用戶提供更好的服務(wù)。

3.2? 5G技術(shù)應(yīng)用模式更新

目前，ATSC編碼是我國廣泛采用的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子技術(shù)也在其中得到應(yīng)用。多層數(shù)據(jù)信號和信息傳輸平臺設(shè)置采用分層復(fù)用技術(shù)，這種技術(shù)是指在發(fā)射端將重疊頻譜等多個(gè)信號混合，在同一信道中發(fā)射。如果能在一定技術(shù)支持下提高接收信號的質(zhì)量，就可以完成所接收信號的分離。進(jìn)而獲得良好質(zhì)量的多個(gè)信號。應(yīng)用5G技術(shù)恰好可以完成高質(zhì)量信號的發(fā)射與接收，再應(yīng)用信號分離設(shè)備，就可以完成多項(xiàng)信號的使用，這樣不僅可以播放或傳輸電視領(lǐng)域的高質(zhì)量視頻，也可以實(shí)現(xiàn)提升更多終端上軟件的運(yùn)行效果，進(jìn)一步完成升級應(yīng)用技術(shù)的效果。

3.3? 5G高科技融合設(shè)備

5G技術(shù)作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，可以同時(shí)傳輸語音信息和視頻信息，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托剩瑵M足廣播行業(yè)的需求。與目前的4G技術(shù)相比，5G技術(shù)具有自動(dòng)加密功能，可以傳輸信號和信息;另外，5G設(shè)備由于體積小、運(yùn)輸和攜帶方便，集成度高、安裝方便，這種設(shè)備質(zhì)量高，可以長期使用，體驗(yàn)感遠(yuǎn)高于其他設(shè)備。最后5G設(shè)備大多屬于塊類型，可以滿足不同用戶的個(gè)性化需求。

3.4? C波段廣播電視衛(wèi)星接收與5G干擾

根據(jù)電視衛(wèi)星接收系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成以及目前所使用的C頻段LNB工作頻率3400MHz——4200MHz，與5G基站所使用的頻率3400MHz——3600MHz來看。當(dāng)衛(wèi)星接收站的干擾信號總功率超過-60dBm時(shí)，低噪聲變頻放大器將產(chǎn)生飽和干擾。另一方面，經(jīng)過變頻的L頻段5G信號到達(dá)接收器的功率過高。當(dāng)5G干擾信號接近LNB功率-60dBm時(shí)，L頻段輸出的信號功率為0dBm。根據(jù)廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)星接收功率范圍應(yīng)為-65dBm～-30dBm。過高的電頻會(huì)造成下級衛(wèi)星接收機(jī)發(fā)生飽和干擾以及阻塞干擾。

3.5? 5G智能移動(dòng)廣播技術(shù)

在未來的發(fā)展過程中，廣電5G技術(shù)的融合也將推動(dòng)智能電臺、智能廣電設(shè)備等模塊的發(fā)展。5G技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)智能技術(shù)的發(fā)展，智能移動(dòng)通信領(lǐng)域有更多的傳感器將廣泛應(yīng)用在智能移動(dòng)廣播行業(yè)中，5G技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)還可以構(gòu)建一個(gè)完整的移動(dòng)編輯系統(tǒng)，使編輯人員在現(xiàn)場接收到信息后，可以通過智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備訪問支持5G的后臺系統(tǒng)，使媒體稿件的制作不受時(shí)間空間的限制，并使信息傳輸系統(tǒng)更加完善形式更流暢、更豐富。

3.6? 5G通信技術(shù)在廣電行業(yè)的其他應(yīng)用

最近幾年來，廣播電視不只在傳播領(lǐng)域產(chǎn)生了改變，而且逐漸發(fā)展成為以移動(dòng)優(yōu)先為核心理念的融合媒體?，F(xiàn)在網(wǎng)站上建立了全媒體移動(dòng)處理系統(tǒng)，使編輯者可以在第一新聞現(xiàn)場基于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)終端，真實(shí)促成全媒體稿件的制作流程。5G通訊技術(shù)的綜合運(yùn)用，使得稿件制作效率更高。

4. 5G通信技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合保障策略

以上分析表明，5G技術(shù)與廣播電視的全面融合提供了豐富的戰(zhàn)略成果。然而，要保證兩者的融合效果，需要采取多種保護(hù)措施。廣播行業(yè)各公司要通過5G技術(shù)和5G技術(shù)分析的應(yīng)用模式和具體路徑，加快對新變化的認(rèn)識。在此過程中，各個(gè)公司要在融合5G技術(shù)方面提供一定的資金投入支持，以提高5G設(shè)備的使用率。對于每一位管理層，都應(yīng)該全面落實(shí)5G技術(shù)的戰(zhàn)略變革，真正把5G技術(shù)與廣播電視在戰(zhàn)略層面上融合起來。另外，5G技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合，需要一批高素質(zhì)人才為支撐，廣播公司要加快引進(jìn)和培養(yǎng)高素質(zhì)人才，特別是在引進(jìn)各類5G新技術(shù)時(shí)，要進(jìn)行全面的內(nèi)部培訓(xùn)活動(dòng)，確保5G新技術(shù)的全面應(yīng)用。

5.總結(jié)

5G技術(shù)與廣播電視的全面融合具有良好的戰(zhàn)略效應(yīng)，是我國廣播電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。在發(fā)展過程中，中國廣播業(yè)要積極厘清5G尖端技術(shù)帶來的動(dòng)態(tài)內(nèi)容，厘清5G技術(shù)為廣播業(yè)帶來的各種可能性，結(jié)合5G技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)廣播電視的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對于廣電行業(yè)的員工來說，要在自己的工作過程中學(xué)習(xí)5G技術(shù)和廣電融合的知識，落實(shí)終身學(xué)習(xí)的理念，提高對5G技術(shù)和廣電融合的認(rèn)識，最終促進(jìn)5G背景下廣電產(chǎn)業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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