5G 在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

王 禹

（遼寧省鞍山市新聞傳媒中心，遼寧 鞍山 114000）

0 引言

5G 的迅猛發(fā)展給通信和媒體行業(yè)帶來(lái)了革命性的影響。本文探討5G 在廣播電視傳輸中的應(yīng)用，5G 的高速、低延遲和廣泛連接性特點(diǎn)，以及5G 在廣播電視領(lǐng)域的多個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用，包括5G 背包、5G轉(zhuǎn)播車(chē)、5G 消息、5G 物聯(lián)網(wǎng)以及5G 廣播，揭示其潛在影響和行業(yè)前景。

1 5G 概述

1.1 5G 的概念

5G 是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)前所未有的高速數(shù)據(jù)傳輸和低延遲通信。它采用更高的頻段和更廣泛的帶寬，可提供極高的下載和上傳速度，以及幾乎無(wú)延遲的互聯(lián)網(wǎng)連接。5G 具有更好的網(wǎng)絡(luò)性能、更大的設(shè)備連接能力，支持物聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)的發(fā)展。5G 將對(duì)移動(dòng)通信、自動(dòng)駕駛、智能城市及醫(yī)療保健等各行各業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，為未來(lái)的數(shù)字社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)革命性變革[1]。

1.2 5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景

5G 涵蓋三大主要應(yīng)用場(chǎng)景，分別是增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（enhance Mobile Broad Band，eMBB）、超高可靠低時(shí)延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）和海量機(jī)器類(lèi)通信（massive Machine Type Communication，mMTC）。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶旨在提供前所未有的高速數(shù)據(jù)傳輸，支持更大容量的媒體內(nèi)容和更高質(zhì)量的流媒體。用戶(hù)可以享受更快速的下載、更清晰的視頻流、更高分辨率的虛擬現(xiàn)實(shí)以及更快速的云計(jì)算體驗(yàn)。超高可靠低時(shí)延通信專(zhuān)注于提供極低的通信延遲和極高的可靠性，對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用至關(guān)重要，如自動(dòng)駕駛汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。海量機(jī)器類(lèi)通信支持大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）設(shè)備，使數(shù)十億的傳感器和設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)連接，共同工作，為智能城市、智能農(nóng)業(yè)及遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域提供了更大的機(jī)會(huì)，以提高效率和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策[2]。這三大應(yīng)用場(chǎng)景提供更快速、更可靠和更具規(guī)模的通信解決方案，影響從消費(fèi)者應(yīng)用到工業(yè)創(chuàng)新的各個(gè)層面，使5G 成為未來(lái)互聯(lián)世界的關(guān)鍵支持。

1.3 5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，全球5G 產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，我國(guó)5G 產(chǎn)業(yè)企業(yè)市場(chǎng)份額全球領(lǐng)先。2022 年，我國(guó)5G 基站設(shè)備市場(chǎng)份額占全球一半以上，華為、中興公司占據(jù)較大市場(chǎng)份額。據(jù)TechInsights 公司預(yù)計(jì)，5G 智能手機(jī)市場(chǎng)將在2024 年恢復(fù)增長(zhǎng)，全球5G 智能手機(jī)滲透率將達(dá)到72%，而5G 毫米波智能手機(jī)滲透率將達(dá)到7.3%。5G 核心技術(shù)發(fā)展迅速，如5G 手機(jī)處理芯片、毫米波器件等方面，5G 技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合應(yīng)用推動(dòng)在核心網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)、行為識(shí)別等行業(yè)的融合應(yīng)用。截至2023年7月底，我國(guó)累計(jì)建成5G基站305.5萬(wàn)個(gè)，華為5G 專(zhuān)利數(shù)排名第一[3]。

1.4 5G 的融合應(yīng)用領(lǐng)域

5G 持續(xù)拓展與各行業(yè)的融合應(yīng)用發(fā)展，包括5G 技術(shù)在工業(yè)、礦山、醫(yī)療、港口、電力、文旅、物流、交通、教育、金融及水利等領(lǐng)域的融合應(yīng)用。2022 年，第五屆“綻放杯”5G 應(yīng)用征集大賽吸引近9 000 家單位參與，共征集到28 560 個(gè)5G 應(yīng)用優(yōu)秀案例，展示出我國(guó)5G 應(yīng)用規(guī)?；l(fā)展的活力[4]。

2 5G 技術(shù)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

2.1 5G 背包在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

5G 背包以高效、便捷的方式傳輸高清和超高清視頻內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)直播和新聞報(bào)道等多媒體任務(wù)。5G 背包設(shè)備通常小巧便攜，搭載高頻段5G 連接，具備高帶寬和低延遲特性，以確保內(nèi)容的即時(shí)傳輸和高質(zhì)量的接收，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)體育比賽、政治活動(dòng)、文化節(jié)慶等各種直播事件至關(guān)重要。5G 背包作為移動(dòng)化5G+超高清采集設(shè)備，通過(guò)超高清采集+5G 便攜傳輸方案，實(shí)現(xiàn)了廣播電視信號(hào)編碼及傳輸系統(tǒng)的集約化。與光纖、微波系統(tǒng)及衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車(chē)等傳輸方式相比，5G 背包以廣覆蓋、大帶寬、低時(shí)延的5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)頻流實(shí)時(shí)傳輸，其無(wú)線(xiàn)連接、可移動(dòng)性、拍攝靈活性被廣泛應(yīng)用于超高清直播的現(xiàn)場(chǎng)采編環(huán)節(jié)。5G 背包被廣泛應(yīng)用于冬奧會(huì)、全運(yùn)會(huì)、建黨一百周年慶典、國(guó)慶七十周年慶典以及春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)等大型活動(dòng)、賽事的轉(zhuǎn)播中。以冬奧會(huì)為例，5G 背包可在-20 ℃工作，應(yīng)用于高山、山地等賽事活動(dòng)，將賽事現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集到的視頻直播畫(huà)面進(jìn)行高清編碼、加密，通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸，最終傳輸至制作平臺(tái)進(jìn)行內(nèi)容制作。

2.2 5G 轉(zhuǎn)播車(chē)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

5G 轉(zhuǎn)播車(chē)裝備了5G 網(wǎng)絡(luò)連接和廣播設(shè)備，使廣播電視單位能夠快速部署、實(shí)時(shí)傳輸高質(zhì)量視頻內(nèi)容。5G 轉(zhuǎn)播車(chē)不僅提供了更大的機(jī)動(dòng)性和靈活性，還能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)新聞事件和體育賽事等需要實(shí)時(shí)報(bào)道的情況。5G 轉(zhuǎn)播車(chē)搭載攝像機(jī)、音頻設(shè)備、編碼器和發(fā)射器，將現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)傳輸?shù)诫娨暸_(tái)或流媒體平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)道。5G 的高帶寬和低延遲特性確保了視頻傳輸?shù)募磿r(shí)性和穩(wěn)定性，為觀(guān)眾提供了無(wú)縫觀(guān)看的體驗(yàn)。此外，5G 轉(zhuǎn)播車(chē)還支持高質(zhì)量的遠(yuǎn)程監(jiān)控和協(xié)作，進(jìn)一步提高了廣播電視的專(zhuān)業(yè)性和創(chuàng)新性，對(duì)于新聞報(bào)道、體育賽事、娛樂(lè)活動(dòng)等領(lǐng)域都具有重要意義。以超高清視頻（北京）制作技術(shù)協(xié)同中心于2019 年推出的全球首臺(tái)“5G+8K”轉(zhuǎn)播車(chē)為例，在傳統(tǒng)的電視臺(tái)拍攝、制作、傳輸、存儲(chǔ)等各項(xiàng)功能外，借助5G 和8K 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高清視頻的制作和傳播?！?G+8K”超高清轉(zhuǎn)播車(chē)上共計(jì)約24 類(lèi)2 000 余臺(tái)（套）設(shè)備，其中國(guó)產(chǎn)化設(shè)備達(dá)到全車(chē)設(shè)備的15%。“5G+8K”超高清轉(zhuǎn)播車(chē)在2019年北京世界園藝博覽會(huì)投入應(yīng)用測(cè)試，2020 年上半年投入20 余場(chǎng)冬奧測(cè)試賽的試驗(yàn)性轉(zhuǎn)播，并于2022 年投入冬奧會(huì)賽事轉(zhuǎn)播活動(dòng)，在冬奧會(huì)期間為全球觀(guān)眾帶來(lái)5G+8K 超高清視頻體驗(yàn)。

2.3 5G 消息在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

5G 消息結(jié)合了5G 的高帶寬、低延遲和廣泛覆蓋特點(diǎn)，為廣播電視單位提供了更多的互動(dòng)性和定制性選擇。5G 消息作為5G 公共應(yīng)用的重要方面，經(jīng)過(guò)3 年的發(fā)展，在技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)鏈、應(yīng)用方式方面取得顯著成績(jī)。5G 消息是傳輸方式的重要升級(jí)，支持文本、圖片、音頻、視頻、位置、聯(lián)系人和文檔多種媒體形式傳輸，為電信運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)用開(kāi)發(fā)企業(yè)、終端制造企業(yè)及垂直行業(yè)企業(yè)等全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供新的動(dòng)力。5G 消息的應(yīng)用場(chǎng)景涉及政務(wù)、金融、文旅、公共服務(wù)、生活服務(wù)、媒體及文旅等多個(gè)方面。在傳媒領(lǐng)域，5G 消息憑借其廣泛直達(dá)的特點(diǎn)，能夠?qū)⑿侣劽襟w消息第一時(shí)間傳達(dá)給廣大民眾。以2022 年冬奧會(huì)5G 消息應(yīng)用為例，支持中英雙語(yǔ)傳播，包括冬奧服務(wù)、通信服務(wù)、暢玩服務(wù)3 個(gè)模塊，56 個(gè)服務(wù)場(chǎng)景，200 多張卡片，為國(guó)內(nèi)外觀(guān)眾、運(yùn)動(dòng)員等提供智慧觀(guān)賽、互動(dòng)參與、賽程安排、精彩瞬間、獎(jiǎng)牌榜單以及業(yè)務(wù)訂閱等服務(wù)[5]。在整個(gè)冬奧會(huì)賽事期間，5G 消息覆蓋熱點(diǎn)事件、內(nèi)容運(yùn)營(yíng)及系列主題活動(dòng)等環(huán)節(jié)，助力科技冬奧、智慧冬奧。

2.4 5G 物聯(lián)網(wǎng)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

5G 物聯(lián)網(wǎng)支持廣播電視行業(yè)實(shí)現(xiàn)更廣泛的互聯(lián)性和智能化。5G 物聯(lián)網(wǎng)支持更多設(shè)備的連接，從智能電視、音響到家庭設(shè)備，使用戶(hù)能夠輕松地控制和訪(fǎng)問(wèn)廣播電視內(nèi)容。5G 的低延遲和高帶寬特性為云游戲和多屏協(xié)同提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，讓廣播電視的內(nèi)容更加交互和沉浸。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也可以用于數(shù)據(jù)采集和觀(guān)眾行為分析，幫助廣播單位更好地了解觀(guān)眾需求，提供更具個(gè)性化的內(nèi)容和廣告。廣播電視單位還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)廣播設(shè)備，提高廣播質(zhì)量和服務(wù)可靠性，打造固移融合、寬窄結(jié)合的廣電5G 物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)的協(xié)同推進(jìn)。當(dāng)前，我國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)以窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT 為主，中國(guó)廣電的700 MHz 頻段已被納入5G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，具備發(fā)展5G 物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。700 MHz 頻段具有信號(hào)傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強(qiáng)以及組網(wǎng)成本低等優(yōu)勢(shì)，契合NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)廣域低功耗特性，適合作為5G及物聯(lián)網(wǎng)的底層覆蓋網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)廣電5G 及物聯(lián)網(wǎng)連續(xù)覆蓋提供可能。

2.5 5G 廣播在廣播電視傳輸中的應(yīng)用

5G 廣播是指采用引入中國(guó)技術(shù)提案的國(guó)際通用第三代合作伙伴計(jì)劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。5G 廣播將廣播內(nèi)容通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備，為廣播電視業(yè)帶來(lái)許多好處。首先，5G 廣播能夠提供更高質(zhì)量的廣播內(nèi)容，包括高清和超高清視頻，同時(shí)減少了頻譜使用，使得觀(guān)眾可以享受更清晰、更生動(dòng)的視聽(tīng)體驗(yàn)。其次，5G 廣播支持定向廣播，廣播公司可以根據(jù)觀(guān)眾位置和興趣提供定制內(nèi)容，提高了廣告的精準(zhǔn)度和廣告效果，減少了不必要的帶寬浪費(fèi)。最后，5G 廣播還具備廣播覆蓋的能力，可以在緊急情況下向大眾傳遞關(guān)鍵信息，提高了緊急通知的可靠性。

5G 廣播在廣播電視傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景包括大塔廣播節(jié)目、小塔廣播節(jié)目、新媒體業(yè)務(wù)、應(yīng)急廣播業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)推送業(yè)務(wù)等。2023 年8 月，成都5G 廣播電視試驗(yàn)網(wǎng)正式啟動(dòng)，建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員開(kāi)展單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)，測(cè)試5G 廣播電視在多場(chǎng)景下的射頻特性、不同部署場(chǎng)景和參數(shù)配置下的覆蓋能力和移動(dòng)接收能力，開(kāi)展了基于5G 廣播電視的新時(shí)代應(yīng)急廣播技術(shù)驗(yàn)證測(cè)試，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播對(duì)移動(dòng)端的有效覆蓋[6]。2023 年9 月，中國(guó)廣電集團(tuán)組織5G NR 廣播預(yù)商用準(zhǔn)備過(guò)程，中興核心網(wǎng)及無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)、紫光展銳芯片和中興手機(jī)聯(lián)合構(gòu)建5G NR 廣播700 MHz 頻段端到端業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)容涵蓋廣播基本業(yè)務(wù)、廣播與單播并發(fā)、連接態(tài)廣播接收、無(wú)卡廣播接收以及應(yīng)急廣播等諸多功能[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

5G 為廣播電視行業(yè)帶來(lái)了更高質(zhì)量的內(nèi)容傳輸、互動(dòng)性的提升、更精準(zhǔn)的廣告投放以及緊急通知的可靠性。5G 背包、5G 轉(zhuǎn)播車(chē)、5G 消息、5G物聯(lián)網(wǎng)及5G 廣播等傳輸方式在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷拓展5G 與廣播電視的融合應(yīng)用場(chǎng)景，助力智慧廣電建設(shè)。