5G技術(shù)在主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端中的應(yīng)用

【摘要】持續(xù)推動我國應(yīng)急廣播體系的建設(shè)和發(fā)展是新時代廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽的重要任務(wù)。當(dāng)前，利用第五代移動通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）賦能主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端是提高我國應(yīng)急廣播體系建設(shè)水平的關(guān)鍵。本文首先總結(jié)了我國應(yīng)急廣播終端建設(shè)實(shí)際情況，并分析了其中存在的不足之處，在此基礎(chǔ)上研究了將5G技術(shù)應(yīng)用于主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端的優(yōu)勢，最后總結(jié)了在主動發(fā)布應(yīng)急廣播建設(shè)過程中主要應(yīng)用到的5G技術(shù)，本文研究旨在為加快推動我國應(yīng)急廣播終端體系建設(shè)步伐提供理論和實(shí)踐參考。

【關(guān)鍵詞】5G技術(shù)；主動發(fā)布；應(yīng)急廣播；終端

中圖分類號：TN929" " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.22.012

新時代，5G技術(shù)為應(yīng)急廣播的發(fā)展提供了新方向和新思路。借助5G技術(shù)搭建主動應(yīng)急廣播終端，能實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息的自動接收和發(fā)布，有效提高應(yīng)急廣播信息傳遞的時效性?！爸腔蹚V電”建設(shè)背景下，進(jìn)一步提高基層社會治理效果，確保在各種突發(fā)情況下能夠及時呈現(xiàn)應(yīng)急廣播信息，這對加快我國應(yīng)急廣播體系建設(shè)極其重要。本文首先總結(jié)了主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端的概念以及應(yīng)用優(yōu)勢，分析了現(xiàn)階段主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端的應(yīng)用現(xiàn)狀；在此基礎(chǔ)上分析了將5G技術(shù)融入主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端建設(shè)的重要意義，并分析了其主要應(yīng)用場景，以期進(jìn)一步推動我國應(yīng)急廣播體系的完善與發(fā)展。

1. 主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端概述

近年來隨著5G技術(shù)在廣播電視平臺中的應(yīng)用不斷深入，廣播終端的應(yīng)用形式和應(yīng)用方法也在持續(xù)優(yōu)化。當(dāng)前廣播終端已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)利用5G基站傳輸信息內(nèi)容，有效滿足不同終端、不同用戶的廣播接收需求。應(yīng)急廣播終端是廣播電視平臺信息傳播的重要內(nèi)容，對維護(hù)我國社會穩(wěn)定、推動我國社會文化傳播與發(fā)展起著重要作用[1]。

主動發(fā)布應(yīng)急廣播是對應(yīng)急廣播終端的再次創(chuàng)新。該廣播終端由傳感器、充電電池、IOT模塊、攝像頭等裝置組成，主要用于對日常信息以及應(yīng)急信息的接收。在具體應(yīng)用中，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端主要分為日常使用和“三斷”（斷電、斷網(wǎng)、斷路）使用兩種使用場景。在日常使用場景中，用戶可以利用主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端接收電視或廣播節(jié)目；在“三斷”場景中，終端切換至應(yīng)急狀態(tài)，從而對突發(fā)事件進(jìn)行分析、預(yù)判和示警[2]。

與傳統(tǒng)的應(yīng)急廣播終端相比，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端具有以下優(yōu)勢：①在日常網(wǎng)絡(luò)廣播時，用戶可以直接在終端設(shè)備如手機(jī)、平板、電腦上找到需要連接的網(wǎng)絡(luò)，連接成功后即可收聽相應(yīng)的廣播信息。并且用戶收聽的廣播信息和“大喇叭”終端信息實(shí)時同步。②在應(yīng)急階段，平臺在終端文字或語音指令下自動搜索應(yīng)急廣播節(jié)點(diǎn)，用戶可以根據(jù)需要接收信息。這一模式下，為了滿足不同區(qū)域、緊急事故類型的應(yīng)急管理需要，不同的信息接收區(qū)域的廣播頻點(diǎn)存在差異。③在操作上，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端可以利用終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程信息搜集和播報，在危急情況下還具備喊話和應(yīng)答功能。④在應(yīng)急廣播管理方面，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可以直接利用終端設(shè)備進(jìn)行推送管理，同時在驗證操作人員權(quán)限后，操作人員可以直接向目標(biāo)區(qū)域推送匹配的信息，從而有效提高信息發(fā)布效率。

2. 主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端技術(shù)創(chuàng)新研究

和普通應(yīng)急廣播終端相比，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端技術(shù)充分發(fā)揮5G技術(shù)中無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的價值，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的創(chuàng)新。具體包括：①載波聚合。該項目利用頻譜技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸信道的匯聚擴(kuò)展到一個數(shù)據(jù)傳輸通道內(nèi)，從而有效提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)容量，創(chuàng)新頻譜利用寬度和廣度，使其適應(yīng)不同的應(yīng)用，有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度與質(zhì)量，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲現(xiàn)象。②高階調(diào)制，采用高階調(diào)制方式如1024QAM，實(shí)現(xiàn)多個傳輸信息共用同一個波形的目的，和普通應(yīng)急廣播終端相比信息傳輸速率明顯提升。③高階信道編碼調(diào)制，采用LDPC高階信道編碼，有效滿足信號傳輸可靠性以及時延性要求。④使用MIMO 天線陣列部署應(yīng)用，提高天線覆蓋率。⑤引入云邊端計算、網(wǎng)絡(luò)切片等形式的，實(shí)現(xiàn)虛擬化部署，推動多項業(yè)務(wù)共同發(fā)展。

3. 5G技術(shù)應(yīng)用于主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端建設(shè)的必要性

3.1 應(yīng)急廣播終端建設(shè)現(xiàn)狀

據(jù)我國國家廣播電視總局《2023年全國廣播電視行業(yè)統(tǒng)計公報》統(tǒng)計，截至2023年，我國已建成各級應(yīng)急廣播平臺共1995個，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端352個。然而在具體的應(yīng)用中，部分應(yīng)急廣播平臺包括主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端并未充分發(fā)揮其作用。本文對應(yīng)急廣播平臺以及主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端建設(shè)以及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)其主要問題為以下幾點(diǎn)：①單向傳輸依舊是應(yīng)急廣播終端的主要形式，甚至部分新建應(yīng)急廣播終端同樣保留以地面數(shù)字廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB）的信息接收方案和分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS） 或第四代移動通信技術(shù)（the 4th generation mobile communication technology，4G）回傳方案。主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端建設(shè)應(yīng)充分利用新技術(shù)優(yōu)勢，建立雙向應(yīng)急傳輸模式，提高信號傳送質(zhì)量，加強(qiáng)對信息內(nèi)容、終端參數(shù)的監(jiān)控。②基層終端安全管理問題?；鶎咏K端包括村級、鎮(zhèn)級所部署的設(shè)備，目前對于基層終端安全管理而言，使用培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)、設(shè)備管理以及安全監(jiān)控依舊存在條件限制，在一定程度上阻礙了我國應(yīng)急系統(tǒng)的完善。③對應(yīng)急廣播的使用不夠合理。首先，部分應(yīng)急廣播線路設(shè)備被損壞，影響了信息傳播覆蓋面積；其次，廣播播放內(nèi)容同質(zhì)性、重復(fù)性嚴(yán)重，影響居民日常生活；最后，部分廣播播放音質(zhì)不佳，傳播技術(shù)有待升級。④城區(qū)廣播建設(shè)中的傳統(tǒng)“大喇叭”方式在平時存在噪聲過大，并且無法覆蓋城市重點(diǎn)運(yùn)營及防控區(qū)域。因此無法滿足“平時宣傳，戰(zhàn)時應(yīng)急”的要求，亟需豐富應(yīng)急廣播傳播途徑[3]。

3.2 5G技術(shù)在主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端應(yīng)用的必要性

5G技術(shù)是通信領(lǐng)域的重大突破，其傳輸效率、時效性、設(shè)備適應(yīng)性以及網(wǎng)絡(luò)容量都具有明顯的優(yōu)勢，極大地推動了多個領(lǐng)域如智能通信、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展和變革。5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由用戶設(shè)備（User Equipment，UE）、無線接入網(wǎng)絡(luò)（Radio Access Network，RAN）、核心網(wǎng)絡(luò)（Core Network，CN）三部分組成，其中用戶設(shè)備是指使用5G網(wǎng)絡(luò)的用戶終端設(shè)備如手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)用戶端等；無線接入網(wǎng)絡(luò)是指5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的連接通道；核心網(wǎng)絡(luò)則用于對網(wǎng)絡(luò)中各類數(shù)據(jù)的處理。

基于5G技術(shù)的主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端立足于新時代應(yīng)急服務(wù)需要，為公眾提供新聞、科普和應(yīng)急信息接收的有效終端。將5G技術(shù)應(yīng)用于主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端具有明顯優(yōu)勢，一旦發(fā)生重大應(yīng)急事件，5G技術(shù)可以將應(yīng)急廣播中的信息快速傳輸至終端，以電腦、手機(jī)等作為終端承載，將傳統(tǒng)的應(yīng)急大喇叭和終端設(shè)備相結(jié)合，打破傳統(tǒng)應(yīng)急信息傳播的地點(diǎn)、時間和技術(shù)限制，使公眾能在更短的時間內(nèi)接收到相關(guān)的緊急通知，從而保證應(yīng)急時期輿論的正向性，維護(hù)特殊時期社會秩序。在平時，主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端還能起到文化宣傳和教育的作用，通過播放相關(guān)教育內(nèi)容，強(qiáng)化公眾的應(yīng)急常識、健康素養(yǎng)、公共衛(wèi)生知識等，助力推動黨建宣傳、社區(qū)服務(wù)、民生日常管理的高效開展[4]。

4. 5G技術(shù)在主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端中的主要應(yīng)用形式

4.1 長期演進(jìn)5G廣播技術(shù)

長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）5G廣播技術(shù)是指利用大塔基站進(jìn)行應(yīng)急廣播的操作技術(shù)。為了進(jìn)一步提高5G技術(shù)在廣播傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用效率，第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）在FeMBMS的基礎(chǔ)上開展研究并提出了基于LTE的地面廣播形式。這一技術(shù)主要利用MBSFN的技術(shù)路線以及LTE空口傳輸實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，LTE 5G 廣播技術(shù)能滿足地面100公里范圍站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)傳輸，并且支持每小時250公里的飛速移動情境。與傳統(tǒng)的廣播傳輸技術(shù)相比，LTE5G廣播技術(shù)能充分利用大塔提高傳輸穩(wěn)定性、傳輸質(zhì)量和傳輸效率。

我國早在2019年就組織開展了關(guān)于LTE5G廣播技術(shù)應(yīng)用于大塔基站廣播的嘗試。2023年，我國廣播電視總局與四川廣播電視局共同推出了第一張“5G廣播電視試驗網(wǎng)”主要利用廣播電視大塔發(fā)射LTE5G廣播信號，通過應(yīng)急廣播終端包括電視和手機(jī)接收信息，并支持移動電視、固定電視、數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)急廣播等多項公共服務(wù)操作。這一技術(shù)充分利用5G技術(shù)構(gòu)建了新時代無線廣播格局，優(yōu)化了信息傳播、功能服務(wù)以及終端接收模式，實(shí)現(xiàn)了人與人之間、終端和終端之間的有效傳播，能進(jìn)一步提高社會文化和應(yīng)急信息在終端的傳播效率和傳播質(zhì)量[5]。

4.2 5G新空口廣播技術(shù)

3GPP利用正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM）研究出了5G新空口（New Radio，NR）廣播技術(shù)，并制定了相關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。這一技術(shù)在原有5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上融入了多種廣播方式，以此實(shí)現(xiàn)廣播、組播、單播等功能。5G NR技術(shù)的信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)包括[6]：①利用廣播電視發(fā)射塔和蜂窩移動基站傳輸交互廣播信息和融合廣播信息；②利用無線信息共享實(shí)現(xiàn)一對多的信息傳輸模式，提高廣播業(yè)務(wù)傳播服務(wù)的受眾范圍；③進(jìn)一步優(yōu)化信息傳輸模式，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源傳輸效率，避免資源堵塞，優(yōu)化傳輸終端的使用體驗。

我國于2022年正式開展關(guān)于5G NR廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化的研究，確定了將5G NR廣播技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急廣播終端的研究方向，積極打造多類5G NR廣播技術(shù)的應(yīng)用場景，進(jìn)一步豐富主動發(fā)布應(yīng)急終端在各種應(yīng)急場景下的應(yīng)用功能。其中，5G NR廣播技術(shù)最為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢是其能夠為實(shí)現(xiàn)5G天地一體化提供充足的數(shù)據(jù)，并能在一定程度上優(yōu)化應(yīng)急狀態(tài)信息傳輸時出現(xiàn)的通信不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而提高應(yīng)急廣播效率。目前，我國廣電在北京、江蘇等地積極嘗試?yán)?G NR廣播技術(shù)部署廣播終端試點(diǎn)，并通過方案驗證、實(shí)驗驗證、覆蓋測試和交互測試證明了該方案的推廣價值。如“北京冬奧會”利用5G NR廣播技術(shù)進(jìn)行文字、視頻、圖像等信息的發(fā)布，為主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端與國家應(yīng)急廣播平臺的實(shí)時對接和交互提供技術(shù)支撐。

4.3 獨(dú)立DNN應(yīng)急廣播專網(wǎng)

基于5G技術(shù)的獨(dú)立深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Deep Neural Network，DNN）應(yīng)急廣播專網(wǎng)建設(shè)是國家廣播電視總局監(jiān)管中心利用端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)打造的智能化、現(xiàn)代化應(yīng)急廣播體系，涵蓋了廣播平臺、集成控制中心、5G核心網(wǎng)、控制臺、信號基站、廣播終端等核心架構(gòu)[7]。在具體應(yīng)用中，5G應(yīng)急廣播專網(wǎng)可以對突然發(fā)生應(yīng)急事件的區(qū)域進(jìn)行篩選和分類，并利用5G應(yīng)急廣播專網(wǎng)將應(yīng)急信息或部署方案等傳輸信號傳輸至5G基站，再由基站對信息進(jìn)行處理，后以多種形式如文字、視頻、圖像等傳輸至大喇叭、機(jī)頂盒、移動終端等終端設(shè)備中，達(dá)到對應(yīng)急事件進(jìn)行及時、準(zhǔn)確、高效預(yù)警的效果。

根據(jù)相關(guān)資料分析，現(xiàn)階段我國的主動發(fā)布應(yīng)急廣播系統(tǒng)已經(jīng)初步建成了獨(dú)立的應(yīng)急廣播專網(wǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，廣播專網(wǎng)通過主動應(yīng)急發(fā)布終端能實(shí)現(xiàn)以下功能：①由應(yīng)急管理部門發(fā)送的應(yīng)急信息、應(yīng)急部署和應(yīng)急通知可以通過廣播、互聯(lián)網(wǎng)以及電視機(jī)進(jìn)行傳播，將信息快速、準(zhǔn)確地傳播給公眾，為開展應(yīng)急救援和管理工作提供有效保障。②通過建立專網(wǎng)能對5G信號進(jìn)行分流，緩解基站信息傳輸負(fù)載，提高信息傳輸及時性、清晰性和全面性。③通過專網(wǎng)提高信息傳輸?shù)目垢蓴_能力，營造安全的傳輸環(huán)境，避免傳輸過程中受到外界信號或網(wǎng)絡(luò)的干擾。

4.4 邊緣計算和5G技術(shù)的協(xié)同

在實(shí)際應(yīng)用中，邊緣計算與5G技術(shù)的協(xié)同能達(dá)到以下效果[8]：①利用分布式邊緣計算方式對位于邊緣節(jié)點(diǎn)的終端進(jìn)行統(tǒng)一的部署和調(diào)度，由5G技術(shù)進(jìn)行戶數(shù)和資料的傳輸，進(jìn)而保障邊緣終端的信息、數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)確性、實(shí)時性、充分性，打造終端與終端、終端與邊緣節(jié)點(diǎn)之間的高效交互模式。②基于5G技術(shù)建立多渠道業(yè)務(wù)適配分布式邊緣計算模式，有效應(yīng)對在斷電、斷網(wǎng)、斷路環(huán)境下對分布在各個節(jié)點(diǎn)的應(yīng)急終端信號的傳輸和管理，通過對終端傳感器采集的相關(guān)信息進(jìn)行計算，識別并主動發(fā)布應(yīng)急信息。③利用人工智能物聯(lián)網(wǎng)（Artificial Intelligence amp; Internet of Things，AIoT）技術(shù)提高終端智能化水平。它是指融合了人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將人工智能賦能于邊緣節(jié)點(diǎn)，以5G技術(shù)作為主要信息傳輸方式，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能互聯(lián)、數(shù)據(jù)的智能分析和處理，從而為用戶提供更加智能、高效、便捷的應(yīng)急服務(wù)方案。

將其與5G技術(shù)相結(jié)合，打造斷電、斷網(wǎng)、斷路環(huán)境下的無線自組網(wǎng)模式，在“三斷”情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效整合、處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測發(fā)布相應(yīng)的應(yīng)急信息，提高防災(zāi)減災(zāi)效率。

目前，部分省市已經(jīng)初步嘗試開展邊緣計算與5G技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，進(jìn)一步提高主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端的智能化、數(shù)字化水平。例如為了響應(yīng)《四川省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》關(guān)于健全應(yīng)急傳輸體系、制度、保障和處理機(jī)制的要求，四川遂寧大英電視臺已經(jīng)初步建立基于邊緣計算和5G技術(shù)的主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端體系，系統(tǒng)性融入云計算、人工智能，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急廣播終端在應(yīng)急狀態(tài)下精準(zhǔn)預(yù)測與實(shí)時監(jiān)測、科學(xué)分析并發(fā)布應(yīng)急信息，為提高當(dāng)?shù)氐膽?yīng)急管理水平，為當(dāng)?shù)卦趹?yīng)急狀態(tài)下的生命和財產(chǎn)安全提供有效保障。

5. 結(jié)束語

我國地理地形較為復(fù)雜，自然災(zāi)害頻發(fā)并且呈分布廣、影響大、類型多等特征。建立應(yīng)急廣播體系的目的是在發(fā)生災(zāi)難前通過宣傳預(yù)警加強(qiáng)培養(yǎng)公眾的危機(jī)意識和應(yīng)急素養(yǎng)，在災(zāi)難發(fā)生后提高救援及時性、維護(hù)社會秩序、引導(dǎo)社會輿論。5G技術(shù)和主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端的建設(shè)，對促進(jìn)我國應(yīng)急廣播體系的現(xiàn)代化發(fā)展有著重要意義。以5G技術(shù)為主導(dǎo)，融入多元化的信息技術(shù)和智能技術(shù)，建立智能化、現(xiàn)代化主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端，已經(jīng)成為大勢所趨。在開發(fā)和建設(shè)主動發(fā)布應(yīng)急廣播終端時，必須重視終端的時效性、及時性以及公共服務(wù)能力，從而推動我國應(yīng)急管理活動的智能化、信息化、高效化、長遠(yuǎn)化發(fā)展。

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