5G背景下的廣播媒體融合應(yīng)用探討

文/趙軍 謝海歐

前言

2018年12月，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商獲得全國(guó)范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可；同月，中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通及華為公司在北京共同簽署合作建設(shè)5G新媒體平臺(tái)框架協(xié)議；2019年2月，華為在全球上市首臺(tái)折疊屏5G手機(jī)……這意味著我國(guó)5G走出了小規(guī)模試驗(yàn)，離正式商用更近了一步。隨著5G網(wǎng)絡(luò)及終端的普及應(yīng)用，5G與廣播媒體的融合，除了給用戶(hù)帶來(lái)超高清4K、8K視頻服務(wù)及VR等新型場(chǎng)景服務(wù)體驗(yàn)外，對(duì)媒體在采、編、播、傳等各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)革命性的變化。

1.當(dāng)前4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在廣播媒體應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1.1 網(wǎng)絡(luò)速率有限

自2013年我國(guó)開(kāi)始正式商用4G網(wǎng)絡(luò)起，經(jīng)過(guò)6年的發(fā)展，目前用戶(hù)滲透率達(dá)70%。在這個(gè)過(guò)程中，4G網(wǎng)絡(luò)不僅促進(jìn)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，同時(shí)也改變媒體行業(yè)格局。目前，4G網(wǎng)絡(luò)帶寬理論下行速率為150Mbps，使用載波聚合技術(shù)的4G+網(wǎng)絡(luò)，其理論下行速率可達(dá)到300Mbps，但實(shí)際應(yīng)用中要遠(yuǎn)低于理論值。隨著受眾對(duì)高品質(zhì)內(nèi)容的追求，廣播媒體逐步提升了視頻內(nèi)容的占比，視頻由高清、全高清視頻逐步升級(jí)為超高清4K視頻甚至8K。一般來(lái)說(shuō)，觀看4K視頻的需求速率要求為40Mb/s～60Mb/s，而目前4G的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際使用速率為8Mb/s～60Mb/s。顯然，4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)這種高清視頻的支撐力不從心。

1.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延高

廣播媒體對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用的傳輸時(shí)延有著較高的要求，而4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母邥r(shí)延，往往使一些實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)法獲得較好的體驗(yàn)。如:實(shí)時(shí)的視頻互動(dòng)需求，目前4G網(wǎng)絡(luò)難以達(dá)到無(wú)感的實(shí)時(shí)互動(dòng)體驗(yàn)，特別是遠(yuǎn)程的高清晰度視頻連線(xiàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率及時(shí)延的要求更高。因此，目前的4G網(wǎng)絡(luò)一般只能用于單向傳輸。

1.3 網(wǎng)絡(luò)容量較低

4G網(wǎng)絡(luò)基站分布相對(duì)稀疏，網(wǎng)絡(luò)狀況受具體的環(huán)境影響較大，且單基站支持的網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)較少，在用戶(hù)密集區(qū)域或者基站切換區(qū)域容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者網(wǎng)絡(luò)速率的不穩(wěn)定，而快速移動(dòng)、人流密集的環(huán)境恰恰是廣播媒體最常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，這就容易給廣播媒體的應(yīng)用造成不良的體驗(yàn)，即使使用“4G背包”勉強(qiáng)解決了傳輸問(wèn)題，但其笨重的體積及昂貴的價(jià)格也給工作帶來(lái)一定的負(fù)擔(dān)。

2.5 G將更好地滿(mǎn)足和拓展廣播媒體的應(yīng)用場(chǎng)景

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是4G 的延伸，但具備比4G網(wǎng)絡(luò)更高的性能。5G在4G技術(shù)的基礎(chǔ)上使用了眾多關(guān)鍵技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)性能得到巨大提升。通過(guò)使用大規(guī)模天線(xiàn)陣列(massive-mimo)技術(shù)提升了系統(tǒng)頻譜利用率，對(duì)5G系統(tǒng)容量和速率起到重要支撐作用；通過(guò)超密集組網(wǎng)技術(shù)改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)容量和穩(wěn)定性；采用新型多址SCMA技術(shù)引入稀疏編碼對(duì)照簿，通過(guò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)在碼域的多址接入實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)頻譜資源利用效率的提升；使用超高頻段的毫米波技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性等。

這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，使5G 支持0.1～1Gbps的用戶(hù)體驗(yàn)速率，每平方千米一百萬(wàn)的連接數(shù)密度，毫秒級(jí)的端到端時(shí)延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時(shí)500Km以上的動(dòng)接入以及數(shù)十Gbps的峰值速率。5G滿(mǎn)足了超大帶寬、超高容量、超密站點(diǎn)、超可靠性、隨時(shí)隨地可接入性等要求。通信界普遍認(rèn)為，5G將是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)，以融合和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的聯(lián)通。

5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時(shí)延、高連接數(shù)和廣播/組播技術(shù)，將更好地滿(mǎn)足和拓展廣播媒體的應(yīng)用場(chǎng)景，驅(qū)動(dòng)廣播媒體的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2.1 大帶寬

根據(jù)ITU發(fā)布的5G網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，5G下行峰值數(shù)據(jù)速率為20 Gbit/s，上行峰值數(shù)據(jù)速率為10 Gbit/s，下行峰值頻譜效率為30 bit/s/Hz，上行峰值頻譜效率為15 bit/s/Hz。而3GPP 的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范TR 22.863中，5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)eMBB的用戶(hù)體驗(yàn)速率下行為1 Gbit/s，上行為500 Mbit/s。根據(jù)中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的關(guān)于4K、8K視頻對(duì)帶寬的需求標(biāo)準(zhǔn)，4K超高清視頻對(duì)于承載網(wǎng)端到端的帶寬要大于50 Mbit/s，8K 視頻要大于135 Mbit/s。綜上，從理論上講，5G對(duì)4K和8K視頻有著很好的承載能力，5G對(duì)普及4K、8K超高清視頻的傳播發(fā)展具有重要意義，也為廣播媒體開(kāi)發(fā)沉浸式AR/VR等新型內(nèi)容場(chǎng)景提供了構(gòu)建基礎(chǔ)，為廣播電臺(tái)的視頻融媒發(fā)展提供了重要機(jī)會(huì)。

2.2 低時(shí)延

當(dāng)前的移動(dòng)通訊系統(tǒng)的時(shí)延主要由空口時(shí)延、承載網(wǎng)時(shí)延、核心網(wǎng)時(shí)延、PDN網(wǎng)絡(luò)時(shí)延疊加而成，5G通過(guò)架構(gòu)扁平、內(nèi)容下沉和空口重構(gòu)以及邊緣計(jì)算等方式，使網(wǎng)絡(luò)整體時(shí)延降低至1毫秒，而目前的4G網(wǎng)絡(luò)整體傳輸時(shí)延為50毫秒，5G的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延比4G降低了50倍。這使以前的一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)和需求得以實(shí)現(xiàn)，如實(shí)時(shí)視頻連線(xiàn)、視頻直播實(shí)時(shí)互動(dòng)等應(yīng)用可以做到無(wú)感實(shí)時(shí)交互，豐富了節(jié)目的內(nèi)容，極大地提升了廣播媒體在實(shí)時(shí)交互服務(wù)上的體驗(yàn)。

2017年9月，原國(guó)家新聞出版廣電總局印發(fā)《新聞出版廣播影視“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，到2020年數(shù)字期刊收入達(dá)到37億元；推進(jìn)傳統(tǒng)新聞出版業(yè)在人員、理念、模式、市場(chǎng)和服務(wù)等更高層面全面加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐。在重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面提出加快發(fā)展內(nèi)容產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮在內(nèi)容方面的核心優(yōu)勢(shì)，鞏固提升期刊產(chǎn)業(yè)。這一目標(biāo)與要求將大大的促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)期刊的持續(xù)快速高質(zhì)量的發(fā)展并促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)期刊行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)在“十三五”期間建立新聞出版單位“雙效”建設(shè)評(píng)價(jià)考核指標(biāo)體系，制定實(shí)施圖書(shū)、音像電子、報(bào)紙、期刊及網(wǎng)絡(luò)文學(xué)出版和新華書(shū)店等出版發(fā)行企業(yè)加強(qiáng)社會(huì)效益評(píng)價(jià)考核辦法。

2.3 高連接數(shù)

5G采用大規(guī)模MIMO實(shí)現(xiàn)同一空間下更高基站密度和更高頻譜效率，在每平方公里的地理范圍內(nèi)，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶系統(tǒng)的容量比目前4G LTE增長(zhǎng)1000倍，平均每平方公里地理范圍內(nèi)的連接數(shù)將不小于一百萬(wàn)個(gè)。以前物與物之間是無(wú)法溝通的，而5G通過(guò)使用終端直通（D2D）技術(shù)讓每個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)都能接收信號(hào)并具有自動(dòng)路由功能，使終端之間能直接通信，拓寬了網(wǎng)絡(luò)接入方式，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了關(guān)鍵能力。未來(lái)廣播媒體通過(guò)5G的連接能力與內(nèi)容受眾的智能終端進(jìn)行互聯(lián)，讓媒體與終端、終端與終端之間實(shí)現(xiàn)信息互通，這種新型的連接方式與未來(lái)的“聰明終端”將會(huì)讓廣播融媒發(fā)展擁有更多的可能。

2.4 5G廣播/組播業(yè)務(wù)應(yīng)用

ITU-R確定的未來(lái)5G的3大應(yīng)用場(chǎng)景分別是:增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類(lèi)通信（mMTC）、超可靠與低時(shí)延通信（uRLLC）。其中，很多業(yè)務(wù)都可以使用5G的廣播技術(shù)進(jìn)行傳輸，這些業(yè)務(wù)被業(yè)界統(tǒng)稱(chēng)為5G廣播類(lèi)業(yè)務(wù)（5G Broadcast-like service）或者5G廣播組播業(yè)務(wù)（5G BMS），其特點(diǎn)主要有三個(gè):

第一，大數(shù)據(jù)包——數(shù)據(jù)碼率將可高達(dá)300 Mbps（包含15個(gè)廣播電視頻道的4K/8K超高清音視頻內(nèi)容，每個(gè)頻道的碼率為20 Mbps）

第二，采取廣播/組播方式分發(fā)內(nèi)容。

第三，低時(shí)延——以250 Mbps傳輸8K立體視頻內(nèi)容時(shí)的往返時(shí)延為10-12毫秒。

得益于這三個(gè)特點(diǎn)，使廣播媒體業(yè)務(wù)與5G的融合發(fā)展空間非常大。5G的發(fā)展定位于“通用型”技術(shù)，即任何行業(yè)都可以受益于5G技術(shù)的使用，其中，歐洲、美國(guó)和我國(guó)的主要運(yùn)營(yíng)商都把廣播行業(yè)作為5G重要的垂直行業(yè)發(fā)展對(duì)象。對(duì)于廣播網(wǎng)絡(luò)，需要開(kāi)展個(gè)性化和交互業(yè)務(wù)，以豐富用戶(hù)體驗(yàn)，5G和廣播媒體的融合將帶來(lái)許多革命性的服務(wù)。

（1）基于5G廣播的混合電視廣播服務(wù)?；旌蠌V播電視是全球廣播電視的重要發(fā)展方向，其中歐盟已經(jīng)在研究通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)化的傳輸混合廣播電視，并與地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)組成“無(wú)縫”融合，以更好地傳輸廣播電視內(nèi)容，并提供更多形態(tài)的廣播電視新業(yè)務(wù)、新服務(wù)。用戶(hù)可在室內(nèi)或戶(hù)外等環(huán)境中，在固定或移動(dòng)等狀態(tài)下，通過(guò)5G廣播實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的媒體內(nèi)容消費(fèi)。

（3）基于5G廣播的車(chē)聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。5G提供了人與人的社交外，還提供了人與物，物與物的信息溝通可能。其中，基于5G廣播技術(shù)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)，除了可提供用于道路安全與交通服務(wù)、導(dǎo)航服務(wù)、自動(dòng)駕駛服務(wù)外，還將對(duì)汽車(chē)場(chǎng)景的伴隨式廣播收聽(tīng)?zhēng)?lái)新的變革。廣播媒體可以推出針對(duì)不同車(chē)主的個(gè)性化定制內(nèi)容，甚至可以根據(jù)不同時(shí)間、不同地點(diǎn)或不同天氣自動(dòng)匹配廣播節(jié)目?jī)?nèi)容，實(shí)現(xiàn)節(jié)目?jī)?nèi)容分發(fā)的“千人千面”。另外，物聯(lián)網(wǎng)使信息的傳播拓展出更為廣闊的疆界，每個(gè)智能設(shè)備都可以成為信息的收集端和輸出端，每個(gè)智能設(shè)備都可能被媒體化，這就意味著未來(lái)“萬(wàn)物皆媒體，一切皆平臺(tái)”。通過(guò)5G物聯(lián)技術(shù)，智能媒體終端與廣播媒體形成雙向智能化連接，媒體與用戶(hù)之間的所有交互數(shù)據(jù)都將成為改善用戶(hù)體驗(yàn)的寶貴資源，廣播媒體依靠5G技術(shù)將使內(nèi)容消費(fèi)體驗(yàn)得到前所未有的提升。

（4）基于5G廣播的應(yīng)急廣播服務(wù)。5G廣播/組播業(yè)務(wù)將為目前的應(yīng)急廣播服務(wù)提供新的生命力，用戶(hù)可以在各種大屏電視、各類(lèi)移動(dòng)智能終端、各類(lèi)交通工具上的終端等獲得“無(wú)處不在”的應(yīng)急廣播內(nèi)容，這些內(nèi)容形式包括文字、音頻甚至視頻等，覆蓋范圍包括視力障礙、聽(tīng)力障礙的人群，讓?xiě)?yīng)急廣播內(nèi)容發(fā)揮更大的價(jià)值。

3.目前廣播媒體行業(yè)的5G應(yīng)用案例

截至目前，5G的小范圍測(cè)試應(yīng)用已經(jīng)拉開(kāi)序幕，從已完成的廣播媒體行業(yè)的應(yīng)用案例來(lái)看，目前主要作為一種傳輸手段使用，想要發(fā)揮5G與廣播媒體融合的巨大潛能仍需要一定的時(shí)間進(jìn)行探索和發(fā)展。

3.1 我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)“5G新媒體平臺(tái)”在中央廣播電視總臺(tái)開(kāi)建

2018年12月28日，中央廣播電視總臺(tái)宣布聯(lián)合中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、華為公司，合作建設(shè)中國(guó)第一個(gè)基于5G技術(shù)的國(guó)家級(jí)新媒體平臺(tái)。通過(guò)聯(lián)合建設(shè)“5G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”積極開(kāi)展5G環(huán)境下的視頻應(yīng)用和產(chǎn)品創(chuàng)新?！?G媒體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”將在國(guó)內(nèi)選取10個(gè)5G試點(diǎn)城市和相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)，建立端到端的應(yīng)用試驗(yàn)系統(tǒng)。

3.2 中央廣播電視總臺(tái)首用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)“兩會(huì)”4K直播

在2019年兩會(huì)報(bào)道中，中央廣播電視總臺(tái)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)持續(xù)傳輸4K超高清信號(hào)，并在總臺(tái)4K超高清頻道現(xiàn)場(chǎng)直播了“兩會(huì)”記者會(huì)。通過(guò)總臺(tái)5G新媒體平臺(tái)，還采用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，將多路4K和VR視頻信號(hào)進(jìn)行集成制作和分發(fā)。本次高科技的應(yīng)用展示，體現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境下4K節(jié)目制作的創(chuàng)新性與便利性，給觀眾帶來(lái)超高清的視覺(jué)享受。

3.3 青海臺(tái)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)+4K高清技術(shù)漢藏同步直播

青海臺(tái)對(duì)大型電視紀(jì)錄片《格薩爾的英雄草原》首播儀式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播。此次網(wǎng)絡(luò)直播運(yùn)用了5G網(wǎng)絡(luò)+4K高清技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)直播聚集優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了融媒體直播矩陣的全平臺(tái)5G漢藏同步直播，標(biāo)志著青海臺(tái)在打造新型主流媒體、大膽運(yùn)用新技術(shù)、加快融合發(fā)展上邁出了重要一步，也為5G技術(shù)在融媒體領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用。

4. 5G技術(shù)普及和應(yīng)用過(guò)程中需解決的問(wèn)題

目前，5G網(wǎng)絡(luò)仍處于小范圍的測(cè)試階段，離正式商用和普及仍有一段很長(zhǎng)的路要走，5G技術(shù)的廣播媒體應(yīng)用，更不可能一蹴而就?；仡?G網(wǎng)絡(luò)從2013年開(kāi)始商用到目前滲透率超過(guò)70%，已走過(guò)了6年時(shí)間。因此，作為一個(gè)前沿新技術(shù)，5G技術(shù)的普及應(yīng)用將面臨許多亟待解決的問(wèn)題。

（1）5G技術(shù)作為前沿的新興技術(shù)，前期付出了巨大的研發(fā)成本，在初始階段，設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)成本將非常高昂，想獲得優(yōu)先使用5G技術(shù)的機(jī)會(huì)，需要考慮投入高額的成本。

（2）5G技術(shù)雖然可以獲得非常高的傳輸性能，但想真正利用5G技術(shù)提升業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)效率，仍需要改造和升級(jí)相關(guān)業(yè)務(wù)流程、配套設(shè)備、內(nèi)容形態(tài)等，以達(dá)到業(yè)務(wù)與5G技術(shù)的融合。

（3）5G技術(shù)將使視頻內(nèi)容形成爆發(fā)式增長(zhǎng)，視頻制作的門(mén)檻越來(lái)越低，傳播速度越來(lái)越快，互動(dòng)性也不斷加強(qiáng)，因此，視頻審核監(jiān)管難度也變得越來(lái)越大，這將給知識(shí)產(chǎn)權(quán)和個(gè)人隱私等問(wèn)題帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

結(jié)語(yǔ)

5G時(shí)代相對(duì)于4G時(shí)代，不僅僅是數(shù)據(jù)上的量化提升，5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合，將激發(fā)各個(gè)行業(yè)的巨大潛能。而5G技術(shù)與廣播媒體的融合將重塑整個(gè)媒體行業(yè)，驅(qū)動(dòng)媒體業(yè)務(wù)變革，改變內(nèi)容消費(fèi)方式，提升廣播媒體受眾體驗(yàn)，5G技術(shù)的應(yīng)用將為廣播媒體行業(yè)重新煥發(fā)生命力提供更多的可能性和機(jī)遇。