5G時代廣播電視傳輸技術(shù)的轉(zhuǎn)型與升級

劉 宇，周 羽

（云南廣播電視臺，云南 昆明 650000）

0 引 言

現(xiàn)階段，5G技術(shù)已經(jīng)在不同行業(yè)、各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。就廣播電視行業(yè)而言，5G技術(shù)的融合應(yīng)用，將顯著提升廣播電視傳輸?shù)男逝c質(zhì)量，在滿足用戶多樣化節(jié)目觀看需求的基礎(chǔ)上，還能推動應(yīng)急廣播、遠(yuǎn)程制播等廣播電視模式的創(chuàng)新發(fā)展，對進一步增強廣播電視媒體的市場競爭力也有積極幫助。面對新媒體帶來的沖擊影響，廣播電視媒體必須主動適應(yīng)5G時代，充分利用5G技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，加快完成廣播電視傳輸技術(shù)的轉(zhuǎn)型與升級。在提供優(yōu)質(zhì)電視節(jié)目、滿足用戶個性觀看需求的過程中，讓廣播電視媒體在融媒體時代獲得更好的發(fā)展。

1 5G時代廣播電視傳輸?shù)奶攸c

1.1 高速率

5G技術(shù)在繼承4G技術(shù)穩(wěn)定架構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步提高了通信速率。目前下載速率已經(jīng)可以達(dá)到20 Gb·s-1，是4G（1 Gb·s-1）網(wǎng)絡(luò)的20倍。在移動連接數(shù)方面，4G全網(wǎng)絡(luò)的移動連接數(shù)為80億個（2016年），而5G全網(wǎng)絡(luò)的移動連接數(shù)達(dá)到了110億（2021年）。更快的數(shù)據(jù)速率和更多的連接數(shù)，給用戶帶來了更快、更便捷的網(wǎng)絡(luò)體驗。在廣播電視領(lǐng)域，通常選擇低頻段（600 MHz～2.925 GHz）傳輸信號，其優(yōu)勢在于覆蓋率高、運營成本低。但是缺點也比較明顯，低頻段連續(xù)資源頻率較少，傳播速率受到一定的限制。在4G時代，隨著載波聚合技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將多個非連續(xù)載波頻率進行整合，基本上能夠滿足廣播電視信號的傳輸要求。進入5G時代后，高頻段（70～600 GHz）資源成為廣播電視行業(yè)未來發(fā)展中需要充分開發(fā)和利用的資源。由于高頻資源具有頻率高、波長短的特點，因此，要想滿足廣播電視的通信需求，在架設(shè)天線時需要適當(dāng)縮短相鄰兩個信號塔之間的距離，在局部形成天線陣列，以保證高速率通信，讓廣播電視信號以更快的速率進行傳播[1]。

1.2 大容量

終端直連（Device-to-Device，D2D）是5G時代廣播電視傳輸?shù)囊环N新模式。在這種模式下，不需要通過中間基站，即可實現(xiàn)從一個終端到另一個終端的數(shù)據(jù)傳輸，在廣播電視的遠(yuǎn)程制作播出等方面能夠發(fā)揮重要作用。但是終端直連模式對廣域物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點覆蓋率、通信容量等有較高的要求。增加物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點雖然能夠提高通信容量、滿足通信要求，但是也會導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)功耗過大。4G網(wǎng)絡(luò)的通道帶寬為20 MHz，部分適用于Cat-NB1 loT的通道帶寬，可以達(dá)到200 MHz；而在5G時代，寬帶物聯(lián)網(wǎng)獲得了突破性發(fā)展，其通道帶寬的上限提升至100 MHz（6 GHz以下），部分情況（6 GHz以上）甚至能達(dá)到400 MHz。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)可以限定物聯(lián)網(wǎng)終端速率，降低寬帶使用率和終端發(fā)射功率，在保證遠(yuǎn)距離通信需求的前提下，進一步降低物聯(lián)網(wǎng)運行能耗[2]。

1.3 低延時

4G時代，LTE網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)延時控制在10 ms以內(nèi)，為廣播電視傳輸技術(shù)帶來了質(zhì)的飛躍。進入5G時代，電視直播等節(jié)目模式的出現(xiàn)，對LTE網(wǎng)絡(luò)的實時傳輸提出了更高的要求。5G技術(shù)對LTE網(wǎng)絡(luò)的幀結(jié)構(gòu)作出了進一步的優(yōu)化，從物理層面上降低了延時效果，使得短距離內(nèi)廣播電視信號傳輸?shù)难訒r可以降低至1 ms以內(nèi)，更好地滿足了新時期廣播電視節(jié)目的播出的需要。

2 5G時代廣播電視傳輸技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在遠(yuǎn)程控制播放領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著5G技術(shù)與遠(yuǎn)程控制播放融合程度的進一步加深，無線網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋范圍得到了進一步的拓展，能夠保證在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能有較強的信號強度，從而提升了廣播電視遠(yuǎn)程控制播放的質(zhì)量。另外，基于5G的無線廣播技術(shù)，還能使用添加信號站的方式實現(xiàn)擴容，為電視控制播放信號的傳輸提供了技術(shù)支持。相比于常規(guī)的廣播電視信號傳播，融合了5G技術(shù)的遠(yuǎn)程控制播放，不僅能使用中繼站傳輸無線微波信號，還能利用有線電視完成信號傳輸。這樣一來，在遠(yuǎn)程控制播放中就可以利用中繼站、有線電視作為節(jié)點，建立起更加復(fù)雜的5G鏈路，并將信號傳輸?shù)街谱鞑コ銎脚_，最后再借助特定的頻道、設(shè)備，將內(nèi)容傳遞到末端用戶的數(shù)字電視上，讓用戶可以實時觀看到高質(zhì)量的直播節(jié)目[3]。

2.2 在應(yīng)急廣播領(lǐng)域的應(yīng)用

不同于常規(guī)的廣播節(jié)目，應(yīng)急廣播對信息傳輸速度、信息傳輸容量以及信號的穩(wěn)定性等均提出了更為嚴(yán)格的要求。在5G技術(shù)成熟發(fā)展之前，受到設(shè)備、技術(shù)等因素的制約，應(yīng)急廣播無法在某個時間點集中完成大范圍的信息傳播，而是選擇不同時間段分次播報，這樣會嚴(yán)重削弱應(yīng)急廣播的實用價值。另外，在遇到突發(fā)狀況時，應(yīng)急廣播也很容易因為短時間內(nèi)涌入大量的傳播信息，而造成網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，對應(yīng)急指揮和遠(yuǎn)程調(diào)度等工作的開展都會造成不利影響。在5G技術(shù)普及應(yīng)用后，應(yīng)急廣播系統(tǒng)的功能得到顯著改善。一方面，基于5G技術(shù)的應(yīng)急廣播，可以在同一時間節(jié)點，分別向更大范圍的網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)布消息。由于網(wǎng)絡(luò)延遲低，因此可以保證應(yīng)急廣播消息同步發(fā)送給多個對象，這就為應(yīng)急管理提供了技術(shù)支持。另一方面，5G網(wǎng)絡(luò)的容量更大、負(fù)載能力更強，即便是面對瞬間涌入的大量信息，也能保證網(wǎng)絡(luò)通暢，避免網(wǎng)絡(luò)擁擠、崩潰的問題。目前，應(yīng)急廣播領(lǐng)域比較常用的是700 MHz 5G技術(shù)。在農(nóng)村地區(qū)，700 MHz頻段5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋半徑是7.6 km，而相同條件下700 MHz頻段4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋半徑僅有1.3 km。由此可知，要想達(dá)到相同的覆蓋效果，它們的基站數(shù)量比接近6∶1。因此，將5G技術(shù)應(yīng)用到應(yīng)急廣播中，對節(jié)約基站建造成本也有積極幫助。

2.3 在VR/AR廣播領(lǐng)域的應(yīng)用

在5G時代，虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）和增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域也得到了融合應(yīng)用。其中，VR技術(shù)基于計算機、傳感器以及仿真技術(shù)，模擬真實的外部環(huán)境，通過機器與人的實時交互，豐富人的多感官體驗。在5G技術(shù)的加持下，VR廣播電視得到了進一步的發(fā)展，并呈現(xiàn)出智能交互、多感知交互的特點[4]。相比于以往用戶只能被動收看廣播電視節(jié)目的情況，融合了5G技術(shù)的VR廣播可以賦予用戶更多的選擇權(quán)。在VR環(huán)境下，用戶可以隨意操作并選擇自己喜歡的節(jié)目，同時還能得到及時、直觀、真實的反饋。這就使得用戶能夠獲得更加良好的廣播節(jié)目收看體驗。AR技術(shù)也是伴隨著5G時代到來而在廣播電視領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的全新技術(shù)形態(tài)。它可以將虛擬世界與現(xiàn)實世界無縫連接，可以在虛擬環(huán)境中展示擬真的現(xiàn)實世界，讓用戶足不出戶即可通過AR廣播電視了解現(xiàn)實世界的信息?；?G的VR/AR廣播電視，必須使用更先進、更高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)以及配套的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，才能保證將VR/AR廣播電視的內(nèi)容與信息更完整地呈現(xiàn)給用戶。

3 5G時代廣播電視傳輸技術(shù)的轉(zhuǎn)型與升級策略

3.1 優(yōu)化資源渠道，完善基礎(chǔ)設(shè)施與信息設(shè)備

進入5G時代，廣播電視傳輸技術(shù)實現(xiàn)了一次重大革新，同時對配套的基礎(chǔ)設(shè)施、信息設(shè)備也提出了更高的要求。為了支撐5G時代下廣播電視傳輸技術(shù)的轉(zhuǎn)型與應(yīng)用，必須進一步完善基礎(chǔ)設(shè)施與信息設(shè)備，通過夯實硬件基礎(chǔ)，為廣播電視信號的傳輸與節(jié)目的穩(wěn)定播放提供有利條件[5]。為此，廣播電視媒體要構(gòu)建長效投入機制，密切關(guān)注行業(yè)前沿的最新發(fā)展動態(tài)，基于自身業(yè)務(wù)開展的需要，積極引進新技術(shù)、新設(shè)備，實現(xiàn)廣播電視節(jié)目制作質(zhì)量和傳播效率的提升，在優(yōu)化用戶收看體驗的基礎(chǔ)上，留下一批忠實用戶，顯著增強自身的市場競爭力。例如，5G時代下，語音操控、智能控制等技術(shù)日漸成熟，可以引進這些技術(shù)并與廣播電視傳輸技術(shù)相融合，以更好地滿足數(shù)字電視用戶的使用需求。除此之外，像多天線技術(shù)（Massive MIMO）、網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）、終端直連（D2D）等，也都是伴隨著5G時代到來涌現(xiàn)出的新技術(shù)，可根據(jù)廣播電視的業(yè)務(wù)需求，有選擇性地引進這些技術(shù)，從而實現(xiàn)廣播電視傳輸技術(shù)的轉(zhuǎn)型與升級。

3.2 開發(fā)特色功能，滿足觀眾觀看節(jié)目的個性需求

短視頻平臺可以利用人們的碎片化時間播放節(jié)目，并且支持評論、剪輯等形式對節(jié)目進行二次創(chuàng)作，因此受到了廣大年輕用戶的喜愛。廣播電視媒體要想在激烈的媒體競爭態(tài)勢下提升自身的競爭力，也必須主動融合包括5G、新媒體、互聯(lián)網(wǎng)+在內(nèi)的一系列新技術(shù)，嘗試開發(fā)特色功能，迎合現(xiàn)代用戶的多樣化、個性化需求，才能提高廣播電視節(jié)目的收視率，增加用戶黏性。例如，廣播電視平臺可以在節(jié)目的右下方設(shè)置一個二維碼，用戶在收看節(jié)目時通過掃描二維碼，即可進入評論區(qū)，既可以發(fā)表觀看節(jié)目的感想，也可以提出一些對于改進節(jié)目的建議。這種線上的互動交流，一方面為節(jié)目制作人和節(jié)目觀看者搭建了溝通的橋梁，有利于節(jié)目制作人更加及時地了解觀眾的真實想法，為下一步節(jié)目的優(yōu)化提供方向和思路；另一方面則豐富了觀眾的節(jié)目參與感、體驗感，對提升節(jié)目的吸引力也有積極幫助。不斷進行技術(shù)創(chuàng)新、嘗試開發(fā)特色功能，也成為5G時代廣播電視節(jié)目提高收視率和增強競爭力的一種有效手段。

4 結(jié) 語

相比于4G技術(shù)，5G技術(shù)具有速度更快、效率更高、全面覆蓋的優(yōu)勢。將該技術(shù)應(yīng)用到廣播電視領(lǐng)域，可以連接多個基站構(gòu)成更加復(fù)雜的5G數(shù)據(jù)鏈路，從而使節(jié)目信息以更快速度、更高質(zhì)量傳遞給不同的制播平臺，再經(jīng)由制播平臺將節(jié)目信息傳遞到用戶終端，讓用戶可以同步觀看高質(zhì)量的節(jié)目。同時，基于5G的遠(yuǎn)程制作播出技術(shù)、AR/VR廣播電視技術(shù)等，還能給予用戶更多的選擇權(quán)，使其可以挑選喜歡的節(jié)目并提出反饋意見，這對于提升廣播電視節(jié)目的制作水平大有裨益。5G技術(shù)的加持，實現(xiàn)了用戶與廣播電視媒體的“雙贏”，對廣播電視行業(yè)的發(fā)展提供了積極幫助。