5G推動(dòng)廣播電視技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的研究

周俊

【摘要】在以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以高質(zhì)量發(fā)展為需求的新基建背景下，全國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)的普及，隨著無(wú)線通信技術(shù)的演進(jìn)迭代，傳統(tǒng)通信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始向5G時(shí)代邁進(jìn)。當(dāng)前，中國(guó)廣電獲得了5G牌照，且5G核心網(wǎng)的構(gòu)建也在逐步實(shí)施，這標(biāo)示著5G全面普及的時(shí)代即將到來(lái)。順應(yīng)這一趨勢(shì)，廣電行業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮黨媒政網(wǎng)民屏的資源潛質(zhì)，加快構(gòu)建面向5G的移動(dòng)交互式廣播電視網(wǎng)絡(luò)，打造服務(wù)黨和政府，服務(wù)群眾和百姓的新載體。基于此，本文在對(duì)5G通信技術(shù)進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，從多個(gè)層面剖析了5G對(duì)廣播電視技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的推動(dòng)及影響。

【關(guān)鍵詞】5G;廣播電視技術(shù);發(fā)展演進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN94 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.22.044

目前，廣電正推進(jìn)5G 700MHz網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并制定了5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋2年計(jì)劃，這給廣電行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。盡管受到OTT的強(qiáng)勢(shì)沖擊，廣電媒體視聽(tīng)領(lǐng)域可以作為發(fā)展主方向，通過(guò)臺(tái)網(wǎng)協(xié)同，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)視頻節(jié)目向5G用戶(hù)傾斜，對(duì)視聽(tīng)內(nèi)容價(jià)值進(jìn)行梳理，重構(gòu)5G媒體新生態(tài)，增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1. 5G通信技術(shù)的概述

中國(guó)廣電目前正在大力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系的建設(shè)發(fā)展，致力于打造以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)。正如中國(guó)廣電副處長(zhǎng)李爽在《中國(guó)廣電5G啟新元?jiǎng)?chuàng)未來(lái)》中所指出的，我國(guó)的5G商用發(fā)展正在不斷提速，當(dāng)下的5G通信技術(shù)呈現(xiàn)出聚焦SA演進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)。就發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)的5G SA已經(jīng)具有了良好的商用可行性。且在垂直行業(yè)中，也正在加大5G SA的需求，可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái)的發(fā)展階段中，5G SA將逐步取代NSA網(wǎng)絡(luò)。

5G技術(shù)作為當(dāng)前全球最新的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，其對(duì)于人們的生活帶來(lái)了一定程度的改變，不僅能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還能夠優(yōu)化人們生活生產(chǎn)形勢(shì)，具有極大的發(fā)展前景。5G技術(shù)和4G技術(shù)一樣，都屬于網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，但是5G技術(shù)主要采用的是新型的數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具體來(lái)說(shuō)就是將不同的服務(wù)區(qū)進(jìn)行劃分，并按照相應(yīng)的規(guī)律分割成大量的小區(qū)域，從而形成類(lèi)似于蜂房的結(jié)構(gòu)。這種模式遠(yuǎn)高于目前國(guó)內(nèi)居民使用的任何一種網(wǎng)絡(luò)，其具備了數(shù)據(jù)傳輸率很高的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)廣電當(dāng)前已經(jīng)擁有16項(xiàng)特色業(yè)務(wù)牌照和3項(xiàng)技術(shù)電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可，同時(shí)擁有豐富的700MHz、3.3GHz、4.9GHZ等頻段的5G頻率資源，這些資源和技術(shù)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的充分結(jié)合提供了牢固的基礎(chǔ)。

故而，通過(guò)對(duì)2B和2C用戶(hù)群體的個(gè)性化需求進(jìn)行分析和整理，明確各垂直行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，在保障用戶(hù)電視、手機(jī)等大小屏業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)多維度有線、無(wú)線連接的基礎(chǔ)上，持續(xù)加大5G技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，充分運(yùn)用5G切片、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、AI/IoT等關(guān)鍵技術(shù)，使得5G能夠最大化發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，保障業(yè)務(wù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的穩(wěn)定性，從而全面推動(dòng)公眾和行業(yè)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2. 基于5G通信的廣播電視技術(shù)需求

5G通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)已經(jīng)達(dá)到了2km。盡管處理數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)模式要依賴(lài)云計(jì)算這一核心，大量數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)都離不開(kāi)云計(jì)算的支撐，不會(huì)有其他資源消耗，只要建立起數(shù)據(jù)云中心，就可以完成所有處理作業(yè)，大大節(jié)省資源。

但是基于5G通信的媒體平臺(tái)催生了低延遲、同步輸出的新要求，以往依托云計(jì)算的數(shù)據(jù)處理模式有較高的延時(shí)與損耗，對(duì)于處理海量數(shù)據(jù)、處理大量設(shè)備操作等的需求無(wú)法得到滿足，急切需要通過(guò)新型計(jì)算模式解決好云計(jì)算問(wèn)題。以霧計(jì)算模式為例，它強(qiáng)調(diào)用戶(hù)與處理中心之間的統(tǒng)一和連續(xù)。而表征5G時(shí)代核心特征的MEC邊緣計(jì)算技術(shù)，則可以將高密度、大流量和低時(shí)延需求的業(yè)務(wù)就近部署，以滿足不同場(chǎng)景下對(duì)安全、速率及可靠性的多重要求。

進(jìn)入融媒體時(shí)代后，網(wǎng)絡(luò)面臨著大規(guī)模通信以及機(jī)器通信、關(guān)鍵任務(wù)通信等提出的對(duì)于速度、穩(wěn)定性、延時(shí)等的更高要求，傳統(tǒng)的廣播電視技術(shù)需要逐漸向新型融媒體演進(jìn)，而這些需要以5G通信作為基礎(chǔ)，例如超高清視頻、AR、VR甚至面向未來(lái)生活的元宇宙等。

據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，2022年VR/AR市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1000億美元，隨著運(yùn)營(yíng)商在VR/AR商業(yè)中將提供連接和平臺(tái)服務(wù)，預(yù)計(jì) VR/AR應(yīng)用將成為5G基礎(chǔ)應(yīng)用。通過(guò)5G技術(shù)開(kāi)展視網(wǎng)膜級(jí)別的VR賽事直播、基于移動(dòng)終端的AR業(yè)務(wù)、高畫(huà)質(zhì)低投入的云VR業(yè)務(wù)、邊緣計(jì)算加持的個(gè)人AR業(yè)務(wù)以及基于蜂窩網(wǎng)的行業(yè)AR業(yè)務(wù)等，將促進(jìn)更沉浸更豐富的VR/AR業(yè)務(wù)向縱深發(fā)展，實(shí)現(xiàn)方便移動(dòng)的多媒體直播和交互應(yīng)用，并最終改變傳統(tǒng)的電視播出模式。

3. 5G對(duì)廣播電視技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展演進(jìn)的影響

3.1 超高清應(yīng)用

傳統(tǒng)電視直播、在線視頻等場(chǎng)景中最常用的是1080P視頻分辨率，雖然一些直播場(chǎng)景和在線視頻已經(jīng)開(kāi)始推出2K超高清和4K超高清，但因4G網(wǎng)速的限制，應(yīng)用普及存在很大的阻礙。當(dāng)前，愛(ài)奇藝、優(yōu)酷、騰訊等視頻網(wǎng)站所推出的在線視頻以超清為主。而在直播領(lǐng)域，僅有少數(shù)開(kāi)放了2K模式。隨著5G通信技術(shù)的應(yīng)用和普及，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬速度，為4K模式的應(yīng)用提供了廣闊的空間。目前，我國(guó)對(duì)于5G+4K模式的研究基本上形成了相對(duì)比較完善的理論體系，其直播鏈路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在這種模式下，攝像機(jī)需要選擇4K，比如松下AG-DVX200、索尼FDR-AXP35等。與普通1080 50i攝像機(jī)相比，4K攝像機(jī)所提供的圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量更高，所捕捉的畫(huà)面更精細(xì)。選擇4K攝像機(jī)后，經(jīng)編碼器將采集的超高清視頻信息輸出到5G GPR體系中。5GGRP模塊還具有覆蓋與連接WiFi功能，能夠與5G基站進(jìn)行有效對(duì)接，保障了4K超高清電視體系中5G技術(shù)的滲透與融入。

3.2 廣播可視化直播

與傳統(tǒng)的廣播方式不同，5G廣播是廣播與單播的融合，其核心技術(shù)是廣播鏈，能夠在低成本的前提下進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋。

當(dāng)接收終端在室內(nèi)或是廣播信號(hào)覆蓋盲區(qū)，通過(guò)5G基站單播鏈路可以進(jìn)行有效的補(bǔ)盲。同時(shí)，利用單播鏈路還能提供多種增值服務(wù)，如廣告插入、交互式服務(wù)、可視化直播等。

3.3 交互式虛擬演播

“5G+4K+AI”是廣電智慧發(fā)展的重要手段，有助于創(chuàng)新廣電原有的傳播內(nèi)容，豐富傳播方式，從而滿足受眾對(duì)高品質(zhì)廣播電視節(jié)目的需求。通過(guò)對(duì)5G技術(shù)、4K視頻標(biāo)準(zhǔn)、AI應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)布局，構(gòu)建起以“創(chuàng)新、高效、全網(wǎng)”為核心理念的5G全媒體交互式虛擬演播室，通過(guò)主持人的表演與演繹，將節(jié)目所要傳遞的信息及時(shí)高效的傳達(dá)給受眾，而在此過(guò)程中，主持人還可以與電視觀眾、現(xiàn)場(chǎng)嘉賓、屏幕背景等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。

綜合而言，新技術(shù)推動(dòng)了節(jié)目形態(tài)的創(chuàng)新，廣電行業(yè)如何有效整合、審核和處理日漸增長(zhǎng)的海量信息，從而更好地服務(wù)于電視節(jié)目本身，創(chuàng)造出更多新形態(tài)的節(jié)目，值得在今后的實(shí)踐中深入探索。

3.4 無(wú)人機(jī)高清視頻回傳

傳統(tǒng)的戶(hù)外視頻直播，受戶(hù)外環(huán)境因素影響，無(wú)法確保實(shí)時(shí)獲取最佳視角。無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)很好的解決了這一問(wèn)題，可以豐富直播畫(huà)面的多樣性，但同樣存在一些問(wèn)題，通過(guò)衛(wèi)星和4G傳輸無(wú)法避免在畫(huà)質(zhì)和時(shí)延方面帶來(lái)的損傷。借助5G特性，在無(wú)人機(jī)直播領(lǐng)域，可以有效解決視頻流傳輸速度和傳輸延遲問(wèn)題。在演唱會(huì)、體育賽事、火災(zāi)、應(yīng)急救援等各種戶(hù)外場(chǎng)景下，無(wú)人機(jī)可以將4K甚至8K超高清視頻流通過(guò)5G CPE、多鏈路聚合通信設(shè)備傳輸至多家運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)有線或無(wú)線方式最終實(shí)現(xiàn)在演示區(qū)/指揮中心/居民等用戶(hù)側(cè)的高清、超高清視頻直播觀看，從而提供更優(yōu)質(zhì)的大視頻感官體驗(yàn)。在5G時(shí)代，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，無(wú)人機(jī)高清視頻回傳應(yīng)用有望加速落地。

4. 5G對(duì)C波段廣播電視衛(wèi)星接收的影響

盡管當(dāng)前5G終端數(shù)量較少，但是各運(yùn)營(yíng)商都在積極部署，越來(lái)越多的5G基站開(kāi)始了空載試行。雖然空載基站的總功率并不高，但受5G特殊的波束賦形的影響，還是會(huì)產(chǎn)生較高的瞬時(shí)功率，在一定程度上會(huì)干擾廣播電視衛(wèi)星接收。對(duì)于省級(jí)廣播電視臺(tái)而言，轉(zhuǎn)播來(lái)源主要是通過(guò)中星6A、中星6B使用C波段傳輸，所以5G基站信號(hào)發(fā)射或多或少都會(huì)產(chǎn)生干擾。對(duì)此，廣電可以將頻率C波段波濾器安裝在衛(wèi)星接收設(shè)備上。若抗干擾效果不佳，還可以將具有濾波功能的LNA/B替換為屏蔽網(wǎng)，或是與5G運(yùn)營(yíng)商對(duì)基站發(fā)射功率、安裝位置等進(jìn)行協(xié)調(diào)。

5. 結(jié)語(yǔ)

5G所帶來(lái)的連接新動(dòng)力為廣電行業(yè)發(fā)展提供了巨大的機(jī)遇，但同時(shí)也帶來(lái)了挑戰(zhàn)，廣電人必須要與時(shí)俱進(jìn)，否則必將落后于5G適應(yīng)者。而作為主流媒體，廣電技術(shù)必然不能落后。今后，廣電發(fā)展需要依靠5G的支撐，5G也能推動(dòng)廣電發(fā)展壯大。在5G的加持與賦能下，兩者之間必將產(chǎn)生更深層次的相互影響。

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