5G 在廣播電視工程中的應用

許德薦

（廣東省陽江中波轉播臺，廣東 陽江 529500）

0 引言

隨著科技的迅猛發(fā)展，5G 作為第五代移動通信技術，正引領著通信領域的巨變。本文旨在深入探討5G在廣播電視工程中的全面應用。通過對5G的概念、標準、關鍵技術和與4G 的性能比較的介紹，以及廣播電視領域的實際案例分析，本文旨在揭示5G 如何推動廣播電視行業(yè)的創(chuàng)新，提供更高效、更多樣化的視聽體驗，為未來數(shù)字社會的發(fā)展打下堅實基礎。

1 5G 概述

1.1 5G 的概念

5G 是第五代移動通信技術，代表著一系列先進的通信技術標準。其概念囊括了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲、更大的連接密度以及更可靠的通信。5G 旨在滿足不同應用場景的需求，包括高清視頻傳輸、物聯(lián)網(wǎng)連接、自動駕駛等。它采用了先進的通信技術，如毫米波通信、大規(guī)模多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）和網(wǎng)絡切片，以實現(xiàn)更快、更可靠的移動通信，為未來的智能社會和數(shù)字化經(jīng)濟打下基礎。5G 的概念超越了簡單的網(wǎng)絡升級，更是一個全面推動科技創(chuàng)新和社會進步的引擎。

1.2 標準和規(guī)范

5G 的標準和規(guī)范是確保全球范圍內5G 互操作性和一致性的基礎。國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）和第三代合作伙伴計 劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）是5G 標準的主要制定組織。ITU 的IMT-2020 標準定義了5G 的關鍵性能指標，而3GPP 負責制定實現(xiàn)這些標準的技術規(guī)范。這些標準和規(guī)范涵蓋了5G 網(wǎng)絡的架構、頻譜利用、協(xié)議和服務要求等方面，確保了全球不同廠商和運營商的設備和網(wǎng)絡可以相互兼容，實現(xiàn)統(tǒng)一的5G 網(wǎng)絡生態(tài)系統(tǒng)。標準和規(guī)范的制定不僅推動了5G 的全球推廣，而且為各行業(yè)提供了一個共同的技術基礎，促進了創(chuàng)新和發(fā)展。5G 標準的制定是5G 成為全球性通信技術的關鍵因素之一，為未來數(shù)字化社會奠定了可持續(xù)發(fā)展的基礎[1]。

1.3 關鍵技術和特性

5G 的關鍵技術和特性包括毫米波通信、大規(guī)模MIMO、低延遲通信和網(wǎng)絡切片。毫米波通信使得更高頻率的無線波段能夠被有效利用，實現(xiàn)更大的數(shù)據(jù)傳輸速率。大規(guī)模MIMO 利用多個天線進行數(shù)據(jù)傳輸，提高了網(wǎng)絡容量和覆蓋范圍。低延遲通信使得實時應用（如虛擬現(xiàn)實和自動駕駛）成為可能。網(wǎng)絡切片允許按需配置和定制網(wǎng)絡，以適應不同應用的需求。這些關鍵技術和特性共同構成了5G 的基礎，為更快速、可靠、多樣化的通信提供了支持，推動了移動通信和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展[2]。

1.4 5G 與4G 的性能比較

5G 相較于4G 具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)了千兆位級別的下載速度，遠超4G。低延遲是5G的又一顯著特點，實現(xiàn)了毫秒級的響應時間，為實時應用提供了支持。5G 的連接密度顯著提高，每平方千米可連接數(shù)百萬臺設備，遠超過4G。此外，5G 的網(wǎng)絡切片技術允許按需配置和優(yōu)化網(wǎng)絡，適應各種應用場景?？傮w而言，5G 相較于4G 在速度、延遲、連接密度和靈活性等方面都取得了顯著的性能提升，為更廣泛的應用領域提供了先進的通信基礎。

2 5G 在廣播電視工程中的應用案例

2.1 基于5G 的廣播電視超高清傳輸

基于5G 的廣播電視超高清傳輸展示了5G 在傳媒領域的顯著優(yōu)勢。5G 的高帶寬和低延遲使得廣播電視可以實現(xiàn)更高分辨率、更流暢的超高清傳輸。5G 背包和轉播車成為重要工具，通過移動網(wǎng)絡實現(xiàn)實時傳輸，不再受制于有線連接，增強了新聞、體育和事件直播的靈活性。這些設備能夠提供穩(wěn)定的信號，適應動態(tài)環(huán)境，為觀眾提供更真實、沉浸式的視聽體驗。5G 的引入不僅推動了廣播電視的技術升級，還為廣告、文化傳播等領域提供了全新的創(chuàng)新空間，促使超高清內容更加普及和可及。

當前，5G+4K/8K 背包產(chǎn)品應用日益成熟。5G+4K/8K 背包采用4 鏈路12G-SDI 作為采集輸入，支持7 680×4 320@60 分辨率以及幀率，支持主流高動態(tài)范圍（High Dynamic Range，HDR）格式，內置1 個或多個5G 模塊與天線。5G+4K/8K 背包被廣泛應用于冬奧會、全運會、國慶七十周年慶典、春節(jié)聯(lián)歡晚會等大型活動、賽事的轉播活動。以2022 年北京冬奧會為例，5G+4K/8K 背包采用多信道聚合傳輸技術，支持智能網(wǎng)絡探測、智能數(shù)據(jù)流拆分、實時數(shù)據(jù)糾錯、數(shù)據(jù)重傳等功能。冬奧會現(xiàn)場記者通過攜帶便攜式攝像機、5G+4K/8K 背包完成現(xiàn)場的超高清畫面與信號采集工作，通過5G 鏈路完成信號實時傳輸工作，由新媒體集成發(fā)布平臺傳送至演播室及各分發(fā)平臺[3]。

2.2 基于5G 的廣播模式創(chuàng)新應用

基于5G 的廣播模式創(chuàng)新應用為廣播領域注入了新的活力。首先，5G 智慧電臺通過網(wǎng)絡連接、云服務和人工智能等技術，實現(xiàn)了更個性化、智能化的廣播體驗，使用戶能夠定制內容、獲取實時信息，享受更智能的音頻體驗。其次，5G 新無線（New Radio，NR）廣播提供了更高質量、更廣覆蓋的廣播服務，支持多媒體內容傳輸，為用戶帶來更豐富的廣播內容。最后，5G 在應急廣播中的應用，通過快速建立穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)實時信息的傳遞，提高了廣播的應急響應能力，對于災害預警和緊急通知等具有重要意義。這些創(chuàng)新展示了5G 在廣播領域的多元化應用，為用戶提供更靈活、多樣化的廣播體驗。

目前5G 智慧電臺已更迭至iMango 4.0 系統(tǒng)，結合我國廣播行業(yè)及縣級廣播電臺的發(fā)展情況，為傳統(tǒng)廣播電臺轉型升級提供解決方案支持，實現(xiàn)5 min生成一套24 h 安全播出的當?shù)仉娕_節(jié)目。目前，5G 智慧電臺簽約服務全國29 個省、直轄市、自治區(qū)的900 余家廣播電臺，為觀眾提供黨史黨建板塊、語言板塊、音樂板塊、芒果綜藝自制板塊、劇集板塊等豐富多樣的廣播節(jié)目[4]。

2.3 5G+VR/AR 直播模式應用

基于5G 的虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實（Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）直播模式為廣播領域帶來了革命性變革。通過5G 網(wǎng)絡，實現(xiàn)了高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，使VR/AR 直播更加流暢、真實。用戶可以沉浸式體驗虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實內容，如實時體育賽事、音樂演出等，無論身在何處都能感受到現(xiàn)場氛圍。這一模式不僅提供了更交互式、個性化的觀看體驗，也拓展了廣播內容的創(chuàng)意和表達方式。5G+VR/AR 直播模式的應用展示了5G 在廣播中推動新媒體體驗的潛力，為用戶帶來了前所未有的沉浸感和互動性。

以2019年第28屆金雞百花電影節(jié)為例。2019年是5G 商用的第一年，5G 與VR/AR 技術的融合還處于嘗試階段。5G 在金雞百花電影節(jié)的應用為此后5G+VR/AR 直播模式的應用提供了寶貴的經(jīng)驗。此次直播活動由中國移動咪咕提供技術支持，首次在金雞百花電影節(jié)實現(xiàn)5G+4K+VR/AR 直播，依托5G，打造2+N 全景多視角、72 h 不間斷直播[5]。此次5G+4K+VR/AR 直播活動現(xiàn)場配備了10 多個超高清攝像機位，實現(xiàn)多機位視角的自由切換，依托VR/AR技術為用戶帶來了多視角、沉浸式視聽體驗。用戶通過咪咕視頻、咪咕圈圈等手機客戶端360°視角沉浸式體驗金雞百花電影節(jié)的現(xiàn)場氛圍。

2.4 5G 頻道提供新型視聽服務

5G 頻道的引入為廣播提供了新型視聽服務。5G 頻道傳輸更高質量的音視頻內容，實現(xiàn)更高分辨率、更豐富色彩的視覺體驗。這種服務不僅為超高清電視和3D 音頻提供了支持，還可使用多角度觀看、虛擬現(xiàn)實等創(chuàng)新功能。用戶可以更靈活地定制觀看體驗，享受更個性化的廣播服務。5G 頻道的引入還推動了新型廣告形式、互動性節(jié)目和社交媒體整合等多樣化服務，為廣播業(yè)提供了全新的商業(yè)機會，也為觀眾提供更豐富、多樣化的視聽娛樂選擇。

5G 頻道建設推動了未來電視新形態(tài)的形成，有助于實現(xiàn)頻道定制化、呈現(xiàn)多樣化、視聽沉浸化、服務智慧化、交互人性化、網(wǎng)絡無感化等發(fā)展目標。5G 頻道的建設得益于5G 的超級鏈接能力，實現(xiàn)技術與內容、虛擬與現(xiàn)實的深度融合，為5G 頻道提供更大范圍、更深層次、更大力度的全面連接。5G 頻道為受眾提供了廣播電視節(jié)目、短視頻、網(wǎng)絡直播、5G 慢直播等多種視聽形態(tài)。5G 頻道總平臺功能模塊方面包括統(tǒng)一用戶體系、內容匯聚、小屏協(xié)同、智能推薦、智慧編排、聚合管理、用戶互動、綜合內容投放、數(shù)據(jù)監(jiān)控以及軟件供給與運營管理等功能[6]，地方媒體機構功能模塊包括用戶模塊、頻道模塊、直播模塊、點播模塊、互動模塊及多屏聯(lián)動等[7]。

3 結語

5G 在廣播電視領域的廣泛應用展現(xiàn)了其引領未來媒體創(chuàng)新的潛力。通過超高清傳輸、智能電臺、VR/AR 直播等創(chuàng)新模式，5G 賦予廣播更大的靈活性和互動性。隨著技術的不斷演進，5G 將持續(xù)為廣播電視提供更多前沿的服務和更豐富的內容，推動行業(yè)向數(shù)字化、智能化的方向邁進。