5G技術及其廣播電視應用前景的分析（下）

肖振華 杜艷紅 程宏 官健

四.廣電5G融合媒體技術與業務發展前景探討

5G是廣電行業進行技術創新、業態創新、服務創新的重要機遇，將有力推進媒體融合與智慧廣電發展，讓廣播電視行業在新時代煥發全新生命力。在高清化和融媒體迅速發展的背景下，5G可以大大增強移動端分發能力、現場制作能力與新媒體業務提供能力，更多地滿足行業與終端用戶的多元化需求。

1.廣電基于5G的多媒體制作平臺

2019年1月13日，在央視春晚深圳分會場，中央廣播電視總臺聯合中國移動和華為公司成功地開展了4K超高清電視5G傳輸測試，4K超高清電視傳輸碼率達到60Mb/s，是當前微波傳輸速率的2倍。傳輸測試中，將2個基于5G傳輸的4K超高清電視機位納入央視春晚深圳分會場4K超高清電視制作系統，應用于春晚的4K超高清電視節目制作。

2019年2月26日至28日，將北京、上海、廣州、深圳等 16個城市的4K超高清電視信號和VR信號，通過三大電信運營商的5G網絡實時傳輸到“5G媒體應用實驗室”進行評估測試。圖4是面向制作域的4K、VR集成制作平臺，在采集前端，4K超高清電視攝像機拍攝的信號通過5G CPE傳輸到5G基站，再通過三大運營商的核心網傳輸到“5G媒體應用實驗室”，來自16個城市的近20路4K超高清電視信號接入到4K切換系統進行集成制作；還可通過設在實驗室的5G無線覆蓋網，完成4K超高清電視信號的無線下載、在線編輯等移動編輯制作功能。

2019年全國“兩會”期間，為便于記者通過5G網絡開展4K超高清直播，中央廣播電視總臺聯合華為公司共同開發5G 4K傳輸背包，傳輸背包包括H.265 4K編碼器和5G無線傳輸模塊（CPE），以及對應的H.265 4K解碼器，由華為CPE組裝的第一代5G 4K傳輸背包，成功地應用于2019年“兩會”4K超高清電視直播。

2.廣電基于5G的移動分發應用平臺

2019年初，三大電信運營商在中央廣播電視總臺建設了室內和室外5G覆蓋網，“5G媒體應用實驗室”設在位于北京的總臺光華路辦公區央視新大樓頂層 ，“5G媒體應用實驗室”建設了兩個應用測試平臺，一個是面向制作域的4K超高清電視直播傳輸、移動實時切換制作和移動非實時編輯制作應用測試平臺；另一個是面向用戶服務域的基于5G手機的移動新媒體和4K電視大屏融合傳播及呈現的應用測試平臺，“5G媒體應用實驗室”于2019年2月完成初步的建設任務，后續將根據應用測試需求不斷完善。

中央廣播電視總臺所屬的移動客戶端通過公有云和內容分發網絡推送到5G基站，再由5G基站接入到用戶的家庭5G網關或手機。從中央廣播電視總臺“5G媒體應用實驗室”的研究表明，通過手機上的移動客戶端，采用投屏技術，從手機小屏便捷地切換到電視大屏，流暢地收看4K超高清電視節目；還可采用AI技術為用戶提供個性化推薦服務，可大幅度提升用戶收看電視的體驗。

目前，中央廣播電視總臺在5G媒體應用實驗室研究測試的基礎上，還為“兩會”記者會、北京世園會、北京國際電影節等開展了多場5G+4K超高清電視直播。MWC2019期間，總臺、中國移動、華為聯合完成業界首次5G+8K超高清視頻跨省傳輸測試，實現了最高320Mb/s速率的8K視頻傳輸

基于5G的媒體應用還是主要以5G的高速率技術特點開展應用實踐，在低時延和VPN專網等技術特點方面，還有待運營商技術成熟后，再開展媒體應用相關實驗。在面向用戶服務域方面，還要研究通過電視媒體機構與運營商的合作，實現用戶家庭固定寬帶和5G網絡的協同傳輸接入，并將家庭電視機頂盒的大部分功能轉移到個人手機上的移動客戶端，用戶不僅可通過手機收看低碼的視頻等新媒體內容，還可通過手機遙控電視播放4K超高清電視節目，推動電視媒體建立全媒體傳播技術體系，滿足電視媒體可迭代升級開展新業務的要求，滿足不斷提升用戶收視體驗的要求。

5G網絡面向垂直行業的基本能力是網絡增強的兩個能力：網絡切片能力、邊緣計算能力，5G網絡從系統上必須具備這兩個能力。移動視頻更多是屬于5G消費性應用，但電視現場直播這類應用更多屬于垂直應用，特別需要網絡切片和邊緣計算技術。目前5G處在標準進一步完善和技術研發深度推進階段，尤其是5G網絡切片、邊緣計算方面的標準化工作、技術研發有待加強；同時，5G在垂直領域的示范應用有待產業各方的深度協作。

3.5G電視廣播技術標準與應用

為配合5G技術的發展，國家廣電總局無線交互廣播電視工作組于2018年4月成立，工作組是推動無線交互廣播電視技術研究工作、制定與5G融合的新一代無線廣播標準并引領行業發展的一個工作組平臺。總局科技司許家奇司長講到，中央提出了推進媒體深度融合、移動優先的戰略要求，廣播電視網與移動通信網的協同、融合是支撐廣播電視業務發展的客觀要求。無線交互廣播電視工作組將秉承開放、包容的原則，充分學習、借鑒國際先進標準組織的成功經驗，研究5G背景下的無線廣播電視技術。

在前一階段工作中，無線交互廣播電視工作組加入了3GPP國際通信標準化組織。在國內，廣播行業的單位加入3GPP這還是首次。完成了5G標準現階段增強廣播電視（EnTV）的標準立項工作。2019年將進行實驗室測試和外場測試，做評估試驗與測試。2019年底，完成全世界矚目與領先的5G新一代無線廣播標準的制定。

5G背景下的廣播電視技術是結合3GPP的5G標準，充分利用廣電自身優勢，盤活行業資源，加強技術創新，構建5G廣播與通信融合、有線無線協同的智能交互廣播電視網絡，實現“內容+技術+網絡”的融合發展，形成智能協同覆蓋、共建共享高效、綠色安全、可管可控的現代傳播新格局的一項重要的基礎性技術。利用廣電5G無線網絡承載4K/8K、VR/AR等高新視頻內容以及融媒體、應急廣播等公共業務，做大做實智慧廣電業務，更好滿足人民群眾對多樣個性、優質便捷視聽生活的新需要，更好服務數字經濟和智能化社會的發展。

在5G環境下的實際應用方面，5G廣電將提供更加靈活的移動廣播和組播服務，實現廣播電視內容的多網分發、多終端覆蓋。并在強大網絡承載的支持下，提供4K甚至8K的超高清電視、虛擬現實、增強現實等高質量業務。建立5G移動多媒體交互廣播電視技術體系，使老百姓隨時隨地看電視將不再是高端的增值服務，而是普遍、均等的基礎服務（如圖6所示）。

2014年，德國慕尼黑進行了全球首個大型的增強型多媒體廣播多播業務（eMBMS）4G電視廣播單頻試驗網絡，目的在于向業界證明4G LTE網絡可作為傳統/經典地面數字電視廣播網絡的補充。該試驗所采取的是UHF頻段中進行數字電視廣播的“黃金”頻段——700MHz頻段，即3GPP的Band28，并采用APT700方案。試驗網絡覆蓋了高達400平方公里的地域。

歐洲產業界進一步對演進型的eMBMS進行了試驗，把它稱為“FeMBMS”（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。試驗場正在德國巴伐利亞奧伯蘭設立，這是巴伐利亞研究項目“5G Today”的一部分，該項目采用FeMBMS的5G廣播模式。

在德國巴伐利亞設立的5G廣播試驗場，是巴伐利亞研究項目“5G Today”的一部分。在著名的廣播技術研究所（IRT）的領導下，項目合作伙伴Kathrein公司和羅德與施瓦茨公司在研究5G網絡上進一步演進的多媒體廣播多播服務（FeMBMS）模式的大規模電視廣播。此項目得到關聯合作伙伴西班牙電信（德國）和德國巴伐利亞廣播公司的支持。該項目主要采用5G廣播模式FeMBMS。巴伐利亞高山地區新的大面積5G現場試驗由BR發射站兩臺高性能發射機覆蓋，一臺位于慕尼黑附近的伊斯曼寧，一臺位于文德爾泰因山頂。兩臺試驗發射機在56/57信道（750-760MHz）上以一個單頻網（SFN）運行。凱士林集團提供天線系統，羅德施瓦茨公司提供用于5G傳輸的HPHT發射機。西班牙電信（德國）公司貢獻頻率。

利用高功率發射機和高發射塔（HPHT），可基于新廣播模式FeMBMS測試覆蓋大區域的電視頻道廣播。與傳統的蜂窩單播服務相比，FeMBMS服務提供比視頻點播更好的系統頻譜效率。FeMBMS可在半徑高達60km的大覆蓋區域內廣泛地分發內容。5G Today項目旨在為在5G網絡中高效傳輸廣播內容打下基礎（自2017年以來，該項目一直得到巴伐利亞研究基金會的支持）。IRT正在協調該項目，并正在開發一個基于軟件定義無線電（SDR）解決方案的原型FeMBMS接收機。未來，這項技術可以集成到智能手機、平板電腦和電視機中，接收5G實時和線性內容。啟動儀式的試驗接收機由布倫瑞克工業大學通信技術研究所提供。5G Today的測試運行將持續到2019年秋季，之后將對結果和對結果的進一步利用進行評估。

2019年6月，韓國cellco SK Telecom與Sinclair Broadcast Group和Harman International Industries合作，通過將基于ATSC 3.0的廣播網絡與SK Telecom的5G網絡相結合，成功展示了下一代電視廣播。

ATSC 3.0是一套新的廣播電視傳輸標準，不僅可以提供超高清視頻和改進的音頻，還可以實現有針對性的廣告和高級緊急警報。通過無線方式工作的ATSC 3.0也可以與移動網絡融合，以創建廣播寬帶混合流。由于廣播電視是單向信號，廣播公司將能夠通過將ATSC 3.0與支持雙向數據通信的移動網絡相結合來增強客戶體驗。

SK Telecom通過將5G網絡和ATSC 3.0廣播網絡首次與車載信息娛樂系統互連，展示了雙向媒體服務。該公司在汽車運行時，在三個車載屏幕的每一個上都展示了不同類型的廣告。5G網絡是這種高度針對性廣告的推動者，因為它可以識別每個屏幕的用戶。迄今為止，地面電視觀眾被提供相同的廣告。然而，隨著該解決方案的采用，美國廣播業將能夠擴展廣播廣告市場并提高觀眾的便利性和收益。此外，在進入特定區域后，車輛通過ATSC 3.0網絡自動接收實時交通和受歡迎的餐館信息更新。同時，SK Telecom展示了其多視圖服務，使用戶可以同時從多個角度觀看地面體育廣播。在這里，ATSC 3.0網絡傳輸主攝像頭拍攝的視頻，而5G網絡傳輸來自其他攝像頭的實時饋送，用于多視圖顯示。

SK Telecom和Sinclair Broadcast Group之間的合資公司現在希望在美國的ATSC 3.0市場創造更多機會。為了向辛克萊廣播集團的191個廣播電臺提供ATSC 3.0解決方案，該合資公司將首先在2020年之前為32個辛克萊廣播電臺提供解決方案。

2019年8月，國家廣電總局廣科院在北京開展5G廣播現場試驗（由羅德與施瓦茨公司為實驗網提供發射機和核心網絡組件）。3GPP版本14中規定的進一步發展的多媒體廣播多播服務和相關的高塔高功率（HTHP）概念比較符合廣電的要求。此次北京試驗網絡包含三個以單頻網絡（SFN）運行的發射臺。中央廣播電視塔（如圖8）、京廣中心和名人廣場，中間相距約10公里。Rohde&Schwarz的輸出功率為1kW的發射器將工作在754MHz的中心頻率，帶寬為5MHz（后來的頻率為10MHz）。由德國Technuche Universitaet Braunschweig開發的軟件定義無線電接收器和Kathrein信號分析儀包含在同一試驗包中。通過這種端到端的實施，廣電總局廣科院和中國廣電計劃進行各種測試，例如場強傳播、網絡覆蓋、移動接收、應用可能性以及與LTE單播網絡的互通。隨著北京5G試驗網的啟動，該項目對芯片組和手機制造商產生都將產生重要影響，可以成為未來廣播技術的商業端到端實現的進一步推動力。

自從中國廣電獲得5G商用牌照后，5G商用方案就倍受業界關注，在三大運營商紛紛亮出手機5G商用標志時，中國廣電在北京國際廣播電影電視展覽會BIRTV2019國家廣播電視總局展臺“全國一張網”展區看到中國廣電移動終端APP真容，如圖9。標識外觀像一朵盛開的八瓣藍色蓮花，取名“中國廣電涌泉”，目前正在測試階段。打開APP，可看到設置了點播、直播、隨時看、視頻圈、等板塊，里邊整合了許多影視內容和直播頻道。

目前中國廣電已經逐步在北京、上海、廣州、深圳、武漢、貴州等16個城市開始5G商用測試，據現場工作人員介紹，由于目前全球5G的3GPP規范第16代版本還沒有定版，所以目前包括三大運營商在內，采用的是3GPP規范第15代版本，5G設備跟真正的5G標準并不匹配，5G整體的性能并不能發揮出來，包括聯通、移動只是在4G核心網的基礎上加入5G基站，5G的相應特性遠遠沒能實現。

廣電5G建設與“全國一網”整合旨在以融合電視激活廣播電視變革潛能，引領廣電媒體優化升級，更好滿足人民群眾對美好視聽生活的新需要，更好服務黨和國家工作大局。廣電5G將充分發揮5G技術優勢，賦能有線電視網絡轉型升級，努力建成廣播電視特色鮮明，集融合媒體傳播、移動通信運營、智慧廣電承載、智能萬物互聯、國家公共服務于一體，能與有線電視網絡交互協同的新型廣電媒體服務網和國家信息化基礎新網絡。

5G是廣播電視“新一代信息通信技術+超高清視頻+人工智能”技術發展戰略的重要組成部分。如果在應用過程中缺乏駕馭能力，就將被技術發展帶來的業務形態演變所拋棄。5G對于廣電行業而言，初始階段的應用主要還是將其作為傳統信號傳輸方式的補充。而在行業之外，人類社會卻將隨著新一代通信技術的成熟而改變獲取信息特別是視音頻內容的主流途徑。從這個角度看，挑戰未必小于機遇。要加強5G技術應用的實驗力度和廣度，迅速將零散的技術實驗推向常態的業務實踐，并在實踐過程中挖掘業務價值、反過來繼續新的實驗、形成應用閉環，讓新技術、新產品真正為組織發展提供助力。隨著5G技術標準的發展與演進，以及媒體應用切片、邊緣計算節點以及組網方式的成熟，臺內資源密集型的節目制作模式將無縫延展到家庭和移動場景，5G給電視行業帶來的不僅是傳輸手段和方式的豐富，而且是內容生產和傳播形態的變革。

由于國內已經基本建立了基于DTMB的地面數字電視覆蓋網絡，如何利用好全國六千多座發射塔，也是廣電機構尤為關心的問題。可重點研究5G背景下的無線廣播電視技術，基于廣播網與移動通信網融合發展的理念，構建新一代以智能、融合為核心的無線交互廣播電視網。5G時代廣播技術的發展，將給通信行業和廣電行業帶來深刻變革，通過技術手段做到大塔小塔的協同覆蓋，通過內容、網絡、終端實現廣播電視網與移動通信網的深度融合，將成為新的研究方向和熱點。

五.總結

全媒體時代，媒體融合發展是大勢所趨，正如2019年1月，習近平同志在中央政治局第十二次集體學習時的講話指出：推動媒體融合發展、建設全媒體成為我們面臨的一項緊迫課題。要堅持一體化發展方向，通過流程優化、平臺再造，實現各種媒介資源、生產要素有效整合，實現信息內容、技術應用、平臺終端、管理手段共融互通，催化融合質變，放大一體化效能，打造一批具有強大影響力、競爭力的新型主流媒體。要堅持移動優先策略，讓主流媒體借助移動傳播，牢牢占據輿論引導、思想引領、文化傳承、服務人民的傳播制高點。要探索將人工智能運用在新聞采集、生產、分發、接收、反饋中，全面提高輿論引導能力。而5G技術的出現與成熟恰逢其時，但有了好的技術還不夠，還需要人們有好的應用，如何用好5G，讓它為廣電行業在媒體融合的浪潮中充分發揮應有的作用，這還需要人們多加思考。B&P

（全文完）

【參考文獻】

[1] www.imt-2020.cn/zh（IMT-2020（5G）推進組官方網站 ）

[2]《走向5G時代》何宗就

[3] www.3gpp.org（第三代合作伙伴計劃3GPP）

[4] www.lieku.tv（國家新聞出版廣電總局廣播電視規劃院）

[5] 《電視媒體5G+4K+AI應用實踐》姜文波

[6] http：//www.ccps.gov.cn（中共中央黨校）

[7]《基于LTE的5G地面廣播技術的發展與研究 》于堅 ，何大治，徐胤，張奕

[8] www.birtv.com.cn（北京國際廣播電影電視展覽會）