廣播信源傳輸中5G通信技術的應用

白 盛

（中通服建設有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

近年來，隨著5G通信技術應用范圍的進一步拓寬，其在廣播電視領域也得到了更多的應用，推動了廣播信源傳輸技術的創(chuàng)新發(fā)展。通過在廣播信源傳輸鏈路中應用5G通信技術，其傳輸效率和傳輸質(zhì)量均得到顯著提升，現(xiàn)實意義較為突出。

1 廣播信源傳輸

廣播信源傳輸是廣播電視領域中的核心內(nèi)容之一，其效率和質(zhì)量直接關系到廣播電視領域的長期發(fā)展情況，確保廣播電視信號高效穩(wěn)定傳輸歷來是業(yè)界的重點研究內(nèi)容。在以往的廣播信源傳輸過程中，通常采用微波或光纖傳輸方式，這2種模式在成本和便利性上具有一定的優(yōu)勢，但同時也受到部分地區(qū)地理條件的嚴重限制[1,2]。特別是在一些地形復雜的區(qū)域，傳輸過程中更容易出現(xiàn)信息失真或傳輸速度過慢等情況。在以往的工作中，為了克服這些問題，設計人員通常在偏遠地區(qū)布置信號發(fā)射塔，這就帶來了更高的建設和維護成本，對廣播電視領域的未來發(fā)展也造成了一定的制約。在這種情況下，就需要基于5G通信技術的先進性對現(xiàn)有的廣播信源傳輸模式進行優(yōu)化改進。

2 廣播信源傳輸中應用5G通信技術的主要優(yōu)勢

5G通信技術是在既有4G技術的基礎上發(fā)展而來，其峰值傳輸速率等指標更加優(yōu)異。相較于4G，5G在能效方面的優(yōu)勢更加突出，可以更加穩(wěn)定、快速地進行網(wǎng)絡連接，同時信號傳輸?shù)木珳识纫泊蠓嵘?，顯著改善了以往的傳輸流量浪費問題[3]。具體來看，將5G通信技術融用于廣播信源傳輸領域后，由于5G通信技術可以高效傳輸甚高頻信號，大幅提升了無線信號通過障礙的能力，有效避免了地形對傳輸效果的影響，確保了廣播信號傳輸效率和質(zhì)量的雙重提升[4]。5G通信信號具有更強的穿透力，設計人員在高海拔山地地形等特殊條件下仍可沿用常規(guī)通信基站設計模式進行通信基站建設，有效解決了特殊情況下通信基站建設成本過高的問題，同時后期維護成本也相應降低[5]。除此之外，應用5G通信技術后，在用戶訪問量居高不下的情況下，仍能維持既有的傳輸速率進行信息傳輸，對于當前人口密集區(qū)域的廣播電視通信工作而言具有突出的現(xiàn)實意義[6]。

3 廣播信源傳輸中5G通信技術的應用要點

3.1 項目概況

某地區(qū)地形以山地丘陵為主，其中有2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的平均海拔約為520 m和587 m。在以往的工作中，由于廣播電臺信號需要進行全覆蓋，工程人員在目標區(qū)域預先布置若干個轉播臺，轉播信號基于光纜進行傳輸。但在后期的系統(tǒng)運行過程中，用戶多次反映無法接收到轉播信號，經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)光纜故障是導致轉播信號接收不暢的主要原因。為解決這一問題，當?shù)赜嘘P部門深入目標區(qū)域進行實地調(diào)研。由于當?shù)氐匦纹鸱嘧?、水文地質(zhì)條件復雜且距離城區(qū)較遠，因此難以沿用常規(guī)模式進行光纜施工。針對這一問題，技術人員通過調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，當?shù)仉娦胚\營商的基站信號傳輸一直處于較優(yōu)水平，經(jīng)過有關部門研究討論后，決定采用5G通信技術發(fā)射廣播電視信號進行廣播信源傳輸。

3.2 整體架構設計

基于5G的廣播信源傳輸系統(tǒng)的整體架構設計如圖1所示。

圖1 基于5G的廣播信源傳輸系統(tǒng)整體架構

基于5G的廣播信源傳輸系統(tǒng)整體架構由2大部分組成，即平臺端與臺站端。平臺端主要負責廣播信源的流媒體服務，由于其基于移動通信網(wǎng)絡進行傳輸，因此設計人員在云服務器中增設了1個虛擬機模塊。該虛擬機系統(tǒng)選用Linux，承擔流媒體服務器的職能。同時，內(nèi)網(wǎng)的IP復用器將傳輸流（Transfer Stream，TS）進行傳導，TS流經(jīng)過交換機和防火墻處理后進入流媒體服務器，流媒體服務器則實時接收IP復用器的推流，創(chuàng)建實時流傳輸協(xié)議（Real Time Streaming Protocol，RTSP）服務。臺站端的主要作用是拉取TS流，設計人員使用嵌入式計算機進行設計，系統(tǒng)仍選用Linux，通過5G網(wǎng)絡連接，而后基于此計算機登陸虛擬專用網(wǎng)絡（Virtual Private Network，VPN）服務器，向該服務器發(fā)出連接請求。當二者建立連接后，開始進行TS流拉取，而后基于IP推流模式將TS流傳輸?shù)絀P復用器，以此實現(xiàn)廣播信源傳輸。

3.3 RTSP服務創(chuàng)建和TS流轉發(fā)

在基本架構設計完成后，基于服務器的Linux系統(tǒng)登陸github下載最新版本的easydarwin軟件并解壓，解壓完成后打開軟件文件夾，以記事本方式打開文件夾中的easydarwin.ini配置文件，在配置文件中對rtsp服務端口、服務界面用戶密碼和端口號進行修改。具體修改情況如表1所示。

表1 配置文件修改內(nèi)容

當easydarwin.ini配置修改內(nèi)容設置完成后，輸入“./start.sh”并以服務方式啟動即可進入控制頁面，成功啟動RTSP服務。在RTSP服務啟動完成后，設計人員將最新版本的ffmpeg安裝包放置在臺站端的嵌入式計算機中，對此安裝包解壓后輸入“./ffmpeg”命令啟動該軟件，輸入配置IP端口的命令，實現(xiàn)TS流的拉取，并將TS流推送給臺站的IP復用器，完成廣播信源鏈路的傳輸。

3.4 5G路由器選擇

為了確保能夠利用5G信號進行廣播信源的高效傳輸，在本次設計中選用型號為YH2000-C5G的工業(yè)級5G路由器。該路由器支持VPN、傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）、超文本傳輸協(xié)議（HyperText Transfer Protocol，HTTP） 和 文 件 傳 輸 協(xié) 議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP）等多種協(xié)議，最大傳輸速率可達1 000 Mb/s，整機功耗相對較低。

3.5 信源接收設置

在調(diào)頻設備間增設新的信號傳輸網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡以5G路由器為核心組建，能夠?qū)ヂ?lián)網(wǎng)上的廣播流媒體節(jié)目信號進行接收，接收到的信號則作為廣播節(jié)目源。由于每臺計算機僅支持單個頻段的廣播節(jié)目信號，因此使用VMware Workstation16軟件構建3個虛擬機，并為每臺虛擬機配置基于可見光通信技術（Visible Light Communication，VLC）的媒體播放系統(tǒng)軟件和聲卡設備，實現(xiàn)對當?shù)?套廣播節(jié)目信號的同時接收。設計人員經(jīng)過分析后決定采用遠程控制播發(fā)模式，僅在光纜主信號傳輸出現(xiàn)故障時再啟動網(wǎng)絡節(jié)目源。

3.6 遠程控制

為確保實現(xiàn)遠程控制的預期目標，設計人員基于選定的工業(yè)路由器啟用內(nèi)網(wǎng)穿透功能，將內(nèi)網(wǎng)的計算機設備映射到外網(wǎng)中。通過這種設計方式，操作人員可通過互聯(lián)網(wǎng)登錄到機房的計算機設備中，啟動媒體流播放器，開啟廣播信號的網(wǎng)絡傳輸。

3.7 信號切換

為了實現(xiàn)光纜信號與備份信號之間的無縫切換，本次選用型號為imod-AAS5103的模擬應急切換器。該切換器基于“主路優(yōu)先”的原則運行，如果光纜信號出現(xiàn)故障，則網(wǎng)絡信號自動切入運行。在此基礎上，為確保機房實際控制效果，設計人員增設了本地控制面板，以實現(xiàn)手動切換的功能。

3.8 實際應用效果

在基于5G通信技術的廣播信源傳輸系統(tǒng)設計完成后，將其投入實際應用并進行測試。測試結果顯示，該系統(tǒng)在運行過程中高度穩(wěn)定，以往信號傳輸不暢區(qū)域的信源傳輸問題得到了較大改善。當光纜信號傳輸出現(xiàn)故障時，該系統(tǒng)能夠第一時間發(fā)揮自身作用，基于遠程控制自動完成信源傳輸任務。在該系統(tǒng)投入運行后的30天內(nèi)，未接收到用戶關于廣播信號中斷的反饋，證明本次系統(tǒng)投入使用后具有較高實用價值。

4 廣播信源傳輸中5G通信技術的未來應用展望

整體來看，在當前的廣播信源傳輸過程中，5G通信技術的應用尚處于初級階段，仍有著較大的發(fā)展空間。隨著相關領域科學技術的進一步發(fā)展，5G通信技術在廣播電視信號傳輸中的應用深度和廣度也將進一步提升。5G通信技術與當前新興的物聯(lián)網(wǎng)等技術將呈現(xiàn)更具深度的融合，廣播信源傳輸系統(tǒng)模塊中將應用更多的感應設施，這些感應設施能夠推動廣播信源傳輸系統(tǒng)高度流暢運行，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的高效運作。除此之外，5G移動通信技術與大數(shù)據(jù)、云計算技術的整合進程將得到進一步推進，通過這些技術的融合應用，在廣播信源傳輸系統(tǒng)的日常維護環(huán)節(jié)中，相關功能模塊會自動收集和分析系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息判斷系統(tǒng)的運行情況，為運維工作人員提供參考依據(jù)，推動廣播信源傳輸模式的智慧化發(fā)展，進一步提高廣播傳輸效率和質(zhì)量。

5 結 論

5G通信技術在廣播信源傳輸中的應用對于提高廣播電視信號傳輸效率和質(zhì)量的作用尤為突出，能夠有效解決以往廣播通信領域中長期存在的技術性難題。隨著科學技術的進一步發(fā)展，5G通信技術的優(yōu)勢將得到進一步發(fā)揮，切實促進廣播無線發(fā)射技術實現(xiàn)更大的突破。