5G時代廣播直播技術(shù)升級的策略研究

5G技術(shù)以其“高帶寬、低延遲、大連通”的特點，推動廣播直播從單向傳輸?shù)交印⒊咔搴腿珗鼍笆降目缭健?020一2025年，技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展不斷倒逼廣播直播行業(yè)重新建構(gòu)技術(shù)范式。本文將按照“技術(shù)一場景一產(chǎn)業(yè)”三個層面相互協(xié)同的研究思路，探尋系統(tǒng)化的廣播直播轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。

一、從單播到廣播底層架構(gòu)重構(gòu)

3GNRR17標準和多點廣播業(yè)務(wù)作為核心技術(shù)，利用單播鏈路和共用通道的互補優(yōu)勢，保證了“一對多”的大范圍覆蓋和用戶個性化業(yè)務(wù)共存。為了完善NR架構(gòu)下的MBS功能，3GGPPR17標準增加了MBSF、MBSTF、MB-SMF、MB-UPF等4項與5GNR通信有關(guān)的功能模塊。在R17版中，還增加了終端RRC_CONNECTED狀態(tài)、RRC_IDLE/RRC_INACTIVE狀態(tài)下的組播/廣播接受功能，以及MRB的無線載體等，為5G廣播的發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)[1]。

中國移動聯(lián)合中國廣電，在海南共同建設(shè)300多座5GNR無線電臺，采用700MHz帶寬，使其覆蓋范圍比常規(guī)寬帶擴大一倍，單個基站可為10000多個終端提供支持，大幅提高了無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍及用戶訪問容量。

在技術(shù)領(lǐng)域，5GNR廣播利用廣播鏈路，使單個用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬開銷顯著減少，較傳統(tǒng)方式減少 90% 以上；而在單播鏈路上，還支持插入廣告、互動彈幕等附加業(yè)務(wù)，形成了“廣覆蓋 + 精確觸達”的雙引擎模型。該模式對網(wǎng)絡(luò)資源的有效使用，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，為廣播產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。

二、全媒體生態(tài)下的多模態(tài)服務(wù)拓展

在全媒介環(huán)境下，以“超高清淺層壓縮技術(shù)如JPEGXS編解碼”和“VR全景直播胸痛救治”為核心，構(gòu)筑“天 + 地 + ?！绷Ⅲw廣播體系，是5G技術(shù)驅(qū)動下廣播直播行業(yè)面向多模式業(yè)務(wù)發(fā)展的重要途徑。該方法放棄了P幀和B幀的預測編碼，而是選擇使用幀內(nèi)預測編碼，得到了全視頻I幀效果，并且各個幀可以相互獨立譯碼，能夠克服傳統(tǒng)深度壓縮方法的弊端，

京張高速鐵路5GUHD演播廳能夠做到350公里／小時4K信號平穩(wěn)傳送，延時小于100毫秒，為世界高速鐵路現(xiàn)場直播開創(chuàng)了先河。而在“智慧城市”方面，長沙“智慧小區(qū)”的5G云廣播融合一鍵報警、公眾信息推送等多項技術(shù)，1秒內(nèi)便可完成報警、公眾信息推送，提高了信息廣播效能[3]。

在商業(yè)前景方面，超高清直播對企業(yè)廣告投放效果有明顯的促進作用，其增長幅度可達 30% 左右，相比于傳統(tǒng)方式，VR直播的付費意向提高了 45% 《2024中國新媒體發(fā)展報告》顯示。成果表明，多模態(tài)服務(wù)拓展不僅在技術(shù)層面具有可行性，同時將對我國廣播與電視產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生切實的經(jīng)濟價值，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用。

三、從技術(shù)驗證到規(guī)模化落地的關(guān)鍵路徑

（一）構(gòu)建“云一邊一端”協(xié)同的極簡網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)“云一邊一端”極簡化的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是推進廣播直播通信技術(shù)轉(zhuǎn)型的重要途徑。為了最大限度地發(fā)揮5G技術(shù)的高帶寬和低時延優(yōu)勢，運營商可以在網(wǎng)絡(luò)智能更新過程中，將節(jié)點引擎的運算能力融入其中，對節(jié)點進行動態(tài)資源分配。如海南5GNR廣播示范網(wǎng)，工程師在網(wǎng)絡(luò)邊沿節(jié)點中配置運算單元，將網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)延遲縮短到4毫秒以內(nèi)，支持多服務(wù)平行傳送，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。同時，借鑒歐洲電視臺5G-EMERGE的混流式傳輸技術(shù)，建立“云端一邊緣”協(xié)作體系結(jié)構(gòu)，采取“衛(wèi)星 +5G ”雙鏈路的冗余設(shè)計結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)由衛(wèi)星傳輸?shù)皆贫耍缓罄?G無線廣播技術(shù)完成分發(fā)，讓邊遠區(qū)域網(wǎng)絡(luò)得到更加可靠的使用效果。

工作人員需對無線傳送方式進行優(yōu)化處理，以提高信號傳送效能。在系統(tǒng)功能模塊上，將5G與已有廣播直播網(wǎng)進行結(jié)合，其中涉及多方面技術(shù)集成，還包括不同類型通信設(shè)備的智能化調(diào)度[4]。使用無線發(fā)射臺對用戶面及控制面做出詳細解析，完成對網(wǎng)絡(luò)資源的合理配置，改善系統(tǒng)的反應(yīng)能力。另外，5G技術(shù)的應(yīng)用升級，可以協(xié)助工作人員提高廣播直播的認知度，對網(wǎng)絡(luò)中的信號頻譜進行優(yōu)化，對用戶使用習慣做出詳細分析預測，了解客戶需求，從而為提升高品質(zhì)與個性化服務(wù)對信號傳輸方式進行優(yōu)化處理。比如，700MHz和 3.5GHz 的協(xié)作組網(wǎng)，充分發(fā)揮了二者特點，達到單基站為超10000多個終端提供服務(wù)，提升頻譜利用率；采用人工智能技術(shù)以提高資源的利用效率，對動態(tài)頻譜資源進行有效配置。

（二）推動芯片與協(xié)議的標準化

各芯片廠商只有采用先進的信號處理算法和電路設(shè)計，保證低時延，才能開發(fā)出支持無SIM卡接收廣播信號的芯片。其方法主要是對信號譯碼過程進行優(yōu)化，精簡多余過程，從而縮短從信號接收到轉(zhuǎn)化為可回放的過程。在此基礎(chǔ)上對芯片硬件結(jié)構(gòu)進一步改進，以提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，最終達到信道轉(zhuǎn)換延遲在0.5s以內(nèi)的目標。另外，企業(yè)希望在不使用SIM卡的前提下，將有效數(shù)據(jù)同步技術(shù)融入芯片，以保證終端與廣播信號實時同步，從而降低系統(tǒng)延時。在實踐中，各芯片廠商可以采取現(xiàn)場試驗措施，對芯片的性能進行持續(xù)性調(diào)試，提升性能可靠性，保證其能夠在不同的復雜情況下完成信號低延遲接收[5]。

為了滿足多模式兼容的需求，芯片廠商需要為不同通訊協(xié)議提供多種接口與模塊，以滿足5GNR廣播、RedCap輕量級等雙模式通訊?；舅悸肥窃谛酒鶐幚砥髦校瑢Ω鲄f(xié)議進行合理組態(tài)，使芯片能夠在協(xié)議間有效轉(zhuǎn)換與協(xié)調(diào)。與此同時，企業(yè)要對芯片RF前端進行優(yōu)化，以滿足車載、移動電話、CPE等多類型終端應(yīng)用。制造商還需利用先進的半導體加工技術(shù)，在單個芯片上集成更多功能模塊，減小外圍器件的用量，達到降低生產(chǎn)成本的目的。在研究開發(fā)階段，企業(yè)可以與終端設(shè)備廠商密切配合，針對各類終端的特性與要求，有針對性地對芯片進行優(yōu)化及量身定做，從而保證在多模式兼容性的前提下，為各類終端用戶提供最優(yōu)性能體驗。

（三）共建“技術(shù)一內(nèi)容一服務(wù)”生態(tài)鏈

在5G廣播專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，設(shè)備商需要與運營商密切配合，開展5G專用網(wǎng)絡(luò)標準化研究。組建聯(lián)合研究小組，做好技術(shù)共享與互補。比如，共同研究5G廣播專用通信裝置，建立通信專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范，保證各終端設(shè)備兼容互通。實施過程中，在熱點城市、大型活動場所等關(guān)鍵地區(qū)開展試驗，從而推動5G廣播專網(wǎng)的規(guī)?；瘧?yīng)用[6]。

云計算供應(yīng)商與邊緣計算企業(yè)可以深度溝通構(gòu)建“云一邊一端”協(xié)作平臺。在云計算環(huán)境下，完成海量數(shù)據(jù)的存儲、處理與分析，并提供AI建模等訓練模型；在邊界側(cè)，部署高性能、微型化的計算節(jié)點，以滿足局部信息快速處理與反應(yīng)。為保證云端邊緣間的信息流動與協(xié)作，雙方必須聯(lián)合制訂相關(guān)的接口規(guī)格與通信協(xié)議，以保證云端與邊緣間的流暢與協(xié)作。在此基礎(chǔ)上結(jié)合客戶服務(wù)等實際需求，在邊緣側(cè)引入云計算，以提高整個系統(tǒng)的運行效率及彈性。

（四）完善監(jiān)管框架與測試體系

有關(guān)標準化機構(gòu)與企業(yè)應(yīng)當主動將廣播直播業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量（QoS）分級標準融入3GPPR18。對5G網(wǎng)絡(luò)的時延、丟包率、覆蓋范圍等核心問題進行明確，為世界范圍內(nèi)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標準與服務(wù)質(zhì)量保證奠定基礎(chǔ)。3GPP將PDU集的理念引入R18，可以保證多播粒度的QoS和數(shù)據(jù)包的完整性，從而適應(yīng)多樣化的服務(wù)需求。

各政府部門可以嘗試對頻譜進行科學統(tǒng)籌，加速國家數(shù)字電視地基頻移，為5G專用通信提供更多帶寬專網(wǎng)。建議有關(guān)部門制定詳盡的頻譜搬遷方案，確定具體的時限與任務(wù)，統(tǒng)籌各方面的利益，保證資源高效有序再配置。

四、結(jié)語

綜上所述，5G技術(shù)正在重新塑造“技術(shù)基因”和“場景基因”，包括從海南5GNR廣播示范網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)到高速鐵路攝影棚場景的突破，5G是基礎(chǔ)架構(gòu)，場景創(chuàng)新是兩翼，產(chǎn)業(yè)協(xié)同為脈絡(luò)。今后隨著R18規(guī)范化的實施和新應(yīng)用場景的出現(xiàn)，廣播直播產(chǎn)業(yè)還需不斷加強“標準一技術(shù)一生態(tài)”的三元戰(zhàn)略，完成由“傳統(tǒng)廣播”到“智慧全媒”飛躍。

參考文獻：

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衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2024，21（24）：4-6.

[2]栗燕. 8K+VR 直播系統(tǒng)在廣播電視行業(yè)的應(yīng)用[J].中國報業(yè)，2024，（22）：78-79.

[3]王璇. 5G+8K 移動直播技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2024，48（10）：207-209.

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[6]張建棟.“5G+8K”移動直播技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用[J].

衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2024，21（14）：16-18.

（作者沈彥潔系山東省臨沂市沂南縣融媒體中心編輯）

責任編輯：曹婧逸