5G背景下的廣播媒體融合應用探討

文/趙軍 謝海歐

前言

2018年12月，國內三大運營商獲得全國范圍5G中低頻段試驗頻率使用許可；同月，中央廣播電視總臺與中國電信、中國移動、中國聯通及華為公司在北京共同簽署合作建設5G新媒體平臺框架協議；2019年2月，華為在全球上市首臺折疊屏5G手機……這意味著我國5G走出了小規模試驗，離正式商用更近了一步。隨著5G網絡及終端的普及應用，5G與廣播媒體的融合，除了給用戶帶來超高清4K、8K視頻服務及VR等新型場景服務體驗外，對媒體在采、編、播、傳等各個環節帶來革命性的變化。

1.當前4G移動網絡在廣播媒體應用中存在的問題

1.1 網絡速率有限

自2013年我國開始正式商用4G網絡起，經過6年的發展，目前用戶滲透率達70%。在這個過程中，4G網絡不僅促進了移動互聯網的發展，同時也改變媒體行業格局。目前，4G網絡帶寬理論下行速率為150Mbps，使用載波聚合技術的4G+網絡，其理論下行速率可達到300Mbps，但實際應用中要遠低于理論值。隨著受眾對高品質內容的追求，廣播媒體逐步提升了視頻內容的占比，視頻由高清、全高清視頻逐步升級為超高清4K視頻甚至8K。一般來說，觀看4K視頻的需求速率要求為40Mb/s～60Mb/s，而目前4G的網絡實際使用速率為8Mb/s～60Mb/s。顯然，4G網絡對這種高清視頻的支撐力不從心。

1.2 網絡傳輸時延高

廣播媒體對移動網絡實際應用的傳輸時延有著較高的要求，而4G網絡傳輸的高時延，往往使一些實時性要求較高的應用場景無法獲得較好的體驗。如:實時的視頻互動需求，目前4G網絡難以達到無感的實時互動體驗，特別是遠程的高清晰度視頻連線，對網絡速率及時延的要求更高。因此，目前的4G網絡一般只能用于單向傳輸。

1.3 網絡容量較低

4G網絡基站分布相對稀疏，網絡狀況受具體的環境影響較大，且單基站支持的網絡連接數較少，在用戶密集區域或者基站切換區域容易出現網絡擁塞或者網絡速率的不穩定，而快速移動、人流密集的環境恰恰是廣播媒體最常見的應用場景，這就容易給廣播媒體的應用造成不良的體驗，即使使用“4G背包”勉強解決了傳輸問題，但其笨重的體積及昂貴的價格也給工作帶來一定的負擔。

2.5 G將更好地滿足和拓展廣播媒體的應用場景

5G是第五代移動通信技術的簡稱，是4G 的延伸，但具備比4G網絡更高的性能。5G在4G技術的基礎上使用了眾多關鍵技術，使網絡性能得到巨大提升。通過使用大規模天線陣列(massive-mimo)技術提升了系統頻譜利用率，對5G系統容量和速率起到重要支撐作用；通過超密集組網技術改善網絡覆蓋，提升網絡容量和穩定性；采用新型多址SCMA技術引入稀疏編碼對照簿，通過實現多個用戶在碼域的多址接入實現無線頻譜資源利用效率的提升；使用超高頻段的毫米波技術提升網絡穩定性和安全性等。

這些關鍵技術的應用，使5G 支持0.1～1Gbps的用戶體驗速率，每平方千米一百萬的連接數密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數十Tbps的流量密度，每小時500Km以上的動接入以及數十Gbps的峰值速率。5G滿足了超大帶寬、超高容量、超密站點、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求。通信界普遍認為，5G將是一個真正意義上的融合網絡，以融合和統一的標準，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的聯通。

5G網絡的大帶寬、低時延、高連接數和廣播/組播技術，將更好地滿足和拓展廣播媒體的應用場景，驅動廣播媒體的轉型升級。

2.1 大帶寬

根據ITU發布的5G網絡性能參數，5G下行峰值數據速率為20 Gbit/s，上行峰值數據速率為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 的標準規范TR 22.863中，5G 移動網絡eMBB的用戶體驗速率下行為1 Gbit/s，上行為500 Mbit/s。根據中國通信標準化協會發布的關于4K、8K視頻對帶寬的需求標準，4K超高清視頻對于承載網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4K和8K視頻有著很好的承載能力，5G對普及4K、8K超高清視頻的傳播發展具有重要意義，也為廣播媒體開發沉浸式AR/VR等新型內容場景提供了構建基礎，為廣播電臺的視頻融媒發展提供了重要機會。

2.2 低時延

當前的移動通訊系統的時延主要由空口時延、承載網時延、核心網時延、PDN網絡時延疊加而成，5G通過架構扁平、內容下沉和空口重構以及邊緣計算等方式，使網絡整體時延降低至1毫秒，而目前的4G網絡整體傳輸時延為50毫秒，5G的網絡時延比4G降低了50倍。這使以前的一些對實時性要求較高的業務和需求得以實現，如實時視頻連線、視頻直播實時互動等應用可以做到無感實時交互，豐富了節目的內容，極大地提升了廣播媒體在實時交互服務上的體驗。

2017年9月，原國家新聞出版廣電總局印發《新聞出版廣播影視“十三五”發展規劃》，到2020年數字期刊收入達到37億元；推進傳統新聞出版業在人員、理念、模式、市場和服務等更高層面全面加快數字化轉型升級步伐。在重點產業發展方面提出加快發展內容產業，充分發揮在內容方面的核心優勢，鞏固提升期刊產業。這一目標與要求將大大的促進互聯網期刊的持續快速高質量的發展并促進互聯網期刊行業的轉型升級。同時在“十三五”期間建立新聞出版單位“雙效”建設評價考核指標體系，制定實施圖書、音像電子、報紙、期刊及網絡文學出版和新華書店等出版發行企業加強社會效益評價考核辦法。

2.3 高連接數

5G采用大規模MIMO實現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，無線移動寬帶系統的容量比目前4G LTE增長1000倍，平均每平方公里地理范圍內的連接數將不小于一百萬個。以前物與物之間是無法溝通的，而5G通過使用終端直通（D2D）技術讓每個用戶節點都能接收信號并具有自動路由功能，使終端之間能直接通信，拓寬了網絡接入方式，為物聯網的發展提供了關鍵能力。未來廣播媒體通過5G的連接能力與內容受眾的智能終端進行互聯，讓媒體與終端、終端與終端之間實現信息互通，這種新型的連接方式與未來的“聰明終端”將會讓廣播融媒發展擁有更多的可能。

2.4 5G廣播/組播業務應用

ITU-R確定的未來5G的3大應用場景分別是:增強型移動寬帶（eMBB）、大規模機器類通信（mMTC）、超可靠與低時延通信（uRLLC）。其中，很多業務都可以使用5G的廣播技術進行傳輸，這些業務被業界統稱為5G廣播類業務（5G Broadcast-like service）或者5G廣播組播業務（5G BMS），其特點主要有三個:

第一，大數據包——數據碼率將可高達300 Mbps（包含15個廣播電視頻道的4K/8K超高清音視頻內容，每個頻道的碼率為20 Mbps）

第二，采取廣播/組播方式分發內容。

第三，低時延——以250 Mbps傳輸8K立體視頻內容時的往返時延為10-12毫秒。

得益于這三個特點，使廣播媒體業務與5G的融合發展空間非常大。5G的發展定位于“通用型”技術，即任何行業都可以受益于5G技術的使用，其中，歐洲、美國和我國的主要運營商都把廣播行業作為5G重要的垂直行業發展對象。對于廣播網絡，需要開展個性化和交互業務，以豐富用戶體驗，5G和廣播媒體的融合將帶來許多革命性的服務。

（1）基于5G廣播的混合電視廣播服務。混合廣播電視是全球廣播電視的重要發展方向，其中歐盟已經在研究通過5G網絡無線化的傳輸混合廣播電視，并與地面數字電視廣播網、無線寬帶網組成“無縫”融合，以更好地傳輸廣播電視內容，并提供更多形態的廣播電視新業務、新服務。用戶可在室內或戶外等環境中，在固定或移動等狀態下，通過5G廣播實現無處不在的媒體內容消費。

（3）基于5G廣播的車聯網和物聯網服務。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廣播技術的車聯網，除了可提供用于道路安全與交通服務、導航服務、自動駕駛服務外，還將對汽車場景的伴隨式廣播收聽帶來新的變革。廣播媒體可以推出針對不同車主的個性化定制內容，甚至可以根據不同時間、不同地點或不同天氣自動匹配廣播節目內容，實現節目內容分發的“千人千面”。另外，物聯網使信息的傳播拓展出更為廣闊的疆界，每個智能設備都可以成為信息的收集端和輸出端，每個智能設備都可能被媒體化，這就意味著未來“萬物皆媒體，一切皆平臺”。通過5G物聯技術，智能媒體終端與廣播媒體形成雙向智能化連接，媒體與用戶之間的所有交互數據都將成為改善用戶體驗的寶貴資源，廣播媒體依靠5G技術將使內容消費體驗得到前所未有的提升。

（4）基于5G廣播的應急廣播服務。5G廣播/組播業務將為目前的應急廣播服務提供新的生命力，用戶可以在各種大屏電視、各類移動智能終端、各類交通工具上的終端等獲得“無處不在”的應急廣播內容，這些內容形式包括文字、音頻甚至視頻等，覆蓋范圍包括視力障礙、聽力障礙的人群，讓應急廣播內容發揮更大的價值。

3.目前廣播媒體行業的5G應用案例

截至目前，5G的小范圍測試應用已經拉開序幕，從已完成的廣播媒體行業的應用案例來看，目前主要作為一種傳輸手段使用，想要發揮5G與廣播媒體融合的巨大潛能仍需要一定的時間進行探索和發展。

3.1 我國首個國家級“5G新媒體平臺”在中央廣播電視總臺開建

2018年12月28日，中央廣播電視總臺宣布聯合中國電信、中國移動、中國聯通、華為公司，合作建設中國第一個基于5G技術的國家級新媒體平臺。通過聯合建設“5G媒體應用實驗室”積極開展5G環境下的視頻應用和產品創新。“5G媒體應用實驗室”將在國內選取10個5G試點城市和相應的測試點，建立端到端的應用試驗系統。

3.2 中央廣播電視總臺首用5G技術實現“兩會”4K直播

在2019年兩會報道中，中央廣播電視總臺在國際上首次實現5G技術持續傳輸4K超高清信號，并在總臺4K超高清頻道現場直播了“兩會”記者會。通過總臺5G新媒體平臺，還采用大數據和人工智能技術，將多路4K和VR視頻信號進行集成制作和分發。本次高科技的應用展示，體現了5G網絡傳輸環境下4K節目制作的創新性與便利性，給觀眾帶來超高清的視覺享受。

3.3 青海臺實現5G網絡+4K高清技術漢藏同步直播

青海臺對大型電視紀錄片《格薩爾的英雄草原》首播儀式進行網絡直播。此次網絡直播運用了5G網絡+4K高清技術，借助網絡直播聚集優勢，實現了融媒體直播矩陣的全平臺5G漢藏同步直播，標志著青海臺在打造新型主流媒體、大膽運用新技術、加快融合發展上邁出了重要一步，也為5G技術在融媒體領域的應用發揮了示范引領作用。

4. 5G技術普及和應用過程中需解決的問題

目前，5G網絡仍處于小范圍的測試階段，離正式商用和普及仍有一段很長的路要走，5G技術的廣播媒體應用，更不可能一蹴而就。回顧4G網絡從2013年開始商用到目前滲透率超過70%，已走過了6年時間。因此，作為一個前沿新技術，5G技術的普及應用將面臨許多亟待解決的問題。

（1）5G技術作為前沿的新興技術，前期付出了巨大的研發成本，在初始階段，設備和網絡成本將非常高昂，想獲得優先使用5G技術的機會，需要考慮投入高額的成本。

（2）5G技術雖然可以獲得非常高的傳輸性能，但想真正利用5G技術提升業務運營效率，仍需要改造和升級相關業務流程、配套設備、內容形態等，以達到業務與5G技術的融合。

（3）5G技術將使視頻內容形成爆發式增長，視頻制作的門檻越來越低，傳播速度越來越快，互動性也不斷加強，因此，視頻審核監管難度也變得越來越大，這將給知識產權和個人隱私等問題帶來更大的挑戰。

結語

5G時代相對于4G時代，不僅僅是數據上的量化提升，5G技術與產業的融合，將激發各個行業的巨大潛能。而5G技術與廣播媒體的融合將重塑整個媒體行業，驅動媒體業務變革，改變內容消費方式，提升廣播媒體受眾體驗，5G技術的應用將為廣播媒體行業重新煥發生命力提供更多的可能性和機遇。