5G在廣播電視技術領域的應用分析

鄭建穎

（云南廣播電視臺，云南 昆明 650000）

0 引 言

縱觀廣播電視行業發展歷程可以發現，科學技術始終貫穿其中，為行業的發展提供著源源不竭的動力。從20世紀50年代開始，我國成立首家電視臺，以黑白色彩為特征的電視節目走入民眾生活，至20世紀90年代，衛星技術迅猛發展，電視臺數量激增，衛星頻道逐步開設。到21世紀，有線數字電視、智能電視等技術不斷涌現，與互聯網、大數據的結合日益緊密。5G技術也登上時代舞臺，為廣播電視技術的發展、智慧廣電的建成提供了新的思路與方向。

1 5G基本特征概述

伴隨現代通信理念的發展，光纖、互聯網等載體的通信功能逐漸被發掘，3G、4G技術持續更新，第五代移動通信技術也初見雛形，成為改善生活品質，推動社會變革的重要推手。從國際視角來看，5G被置于全人類財富層面，國際標準化組織還為5G技術定義了三大應用場景。首先是大規模物聯網業務（Massive Machine Type Communication，mMTC），在人機關聯基礎之上增添物物關聯，為遠程監控、消防建設等提供了新思路；其次是高可靠低時延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC），可見于無人駕駛、工業自動化等領域，主要意義在于提升響應速度，促進自動化控制；最后是增強型移動寬帶（Enhance Mobile Broadband，eMBB）[1]，傳輸速率最高可達 10 Gb·s-1，能夠滿足超高分辨率畫面的傳輸需求，攻克當前數據傳送難題，對廣播電視領域的發展進步有非凡意義。在提升速率、改善畫面質量的同時，5G技術還具有以下特征，可以為廣播電視技術的發展提供動力和支撐。

（1）泛在網。與傳統網絡相比，5G的覆蓋廣度、深度都有所提升，基于弗里斯傳輸方程分析，功率、天線等因素之間是存在一定關聯的，5G技術改變了傳統中高頻段信號傳輸的方式，在相關因素的選擇上更加優質，因此即使在基站建設較少的地區，也能滿足數據往來需求，在地下室、地下車庫等場景中也有較高的適用性，不會有明顯的區域限制，有助于提升移動廣播電視的使用體驗。

（2）低延時。延時是網絡電視、廣播中較難克服的問題，諸如網絡波動、信號干擾等因素，均會使信號傳輸出現延時情況，降低觀看、使用體驗。而5G技術充分挖掘了低頻譜資源，通道占用率較低，采用雙重雙工模式，可根據實際情況對頻分、時分雙工進行選用，信號通達性大為提升，其繞射能力也緩解了信息損耗問題，最佳狀態下，網絡延時可降至1 ms，適用性極高。

2 5G在廣播電視技術領域的具體應用

2.1 人工智能+5G技術

人工智能是近年來廣受關注的熱點話題，主要通過編程、網絡等技術，賦予機器以人的行為模式，增強人機交互性。在廣播電視領域，該技術主要體現為“智慧廣電”理念的發展，比如語音播報、電視語音控制、新聞智能采編等[2]。伴隨著5G技術的進步，人工智能與網絡結合愈發緊密，擴展應用渠道也愈發多樣，當前主要有以下幾種表現。

（1）應用人工智能技術，可以根據實際情況構造出虛擬化的人物，再與虛擬動畫實現融合，便可以為廣大觀眾提供各種虛擬化的網絡角色和虛擬的主持人，為觀眾呈現出生動、形象、充滿活力的視覺效果。

（2）人工智能技術可以完善智能化媒資管理系統，利用環境背景、圖像及語音等基本內容，實現語音和視頻朝向文字化和標簽化的方向發展，在一定程度上提高了編目工作的質量和效率，有效減少人力資源和物力資源的消耗。

（3）人工智能技術還能增強電視廣播與用戶的互動性，改變過去單向觀看、聆聽的模式，通過對話機器人、虛擬小助手等的設計，讓交流、溝通變為可能，同時也為廣大用戶提供多方位、動態化、實時性的信息查詢、獲取服務。

2.2 VR+5G技術

VR技術是在計算機科技基礎上衍生而來的，交互性特征較為明顯，能夠增強使用者的三維沉浸體驗。與VR技術相比，3D技術在廣播電視領域的知名度似乎更高，但二者有著本質上的區別。3D技術主要借助偏振片使光線發生特定路線的折射，從而讓畫面看起來更加立體和直觀。當前，盡管3D電視技術已經初具成果，但應用效果仍舊有待考量。VR技術則更傾向于互動，通過佩戴VR設備，主體可以在真實場景中，將搖擺、旋轉等動作實時轉化到虛擬世界，提升二者的匹配度，VR體驗一般是全封閉的，使用期間無法看到外界情況。VR技術具有如此優質的性能，當前卻無法在廣播電視領域得到大面積推廣，這與網絡限制有很大關聯。用戶在應用VR技術時，往往需要通過設備與云端建立聯系，但當前使用的4G網絡理論速率可達10～100 Mb·s-1，平均實際測速卻只有75 Mb·s-1，連接效果難以保障，而5G網絡速率可達10 Gb·s-1，能夠滿足實時性、大體量數據信息的交互，能夠為VR技術在廣播電視領域的融合、推廣提供保障。

2.3 開發廣播業務

廣播是較為傳統的信息傳送方式，具有傳播快、范圍廣的特征，無線電波、導線等是其主要信號傳送介質，車載廣播、網絡廣播等都是當前較為常見的應用形式。廣播與5G技術結合，可以在保障經濟性能的前提下，實現傳輸網絡無縫覆蓋，推動廣播業務面的擴展。廣播與5G技術結合主要有以下擴展方向。

（1）應急廣播。應急廣播的播報對象主要為突發公共事件，該類事件通常具有突發性、破壞性特征，自然災害、流行疾病等都是較為常見的類型。當前的應急廣播傳輸方式具有一定局限，即使手機、電視、互聯網等方式多管齊下，也很難保證面面俱到。部分信息閉塞、經濟發展落后地區，或者留守老人等群體，很難及時、主動獲取相關資訊[3]，同時災害發生的過程中，還有可能出現中斷信號的情況。此時就可以借助5G廣播進行宣傳，告知民眾防護、撤離要點，降低突發公共事件造成的人員傷亡和財產損失。

（2）鄉村教育。教育資源均等化是民生建設的重要任務，也是智慧廣電發展進程中必須承擔的社會使命。廣播作為低成本傳輸方式，與5G技術結合，可以提升信息傳輸速率，為教育資源匱乏地區帶去優質課程、先進理念，從而促進我國平均教育水平的提升。

（3）社區服務。在社會公共服務層面，社區扮演著重要的主體角色，通過5G+廣播的模式，可以為通知下達、活動組織提供有益渠道，從而提升社區治理水平，優化服務質量。

2.4 提升制播效率

從廣播電視運營角度來看，節目的制作和播出是兩個關鍵環節。現階段對制播業務的討論還集中在制播分離理念上，但不管是獨立制片還是欄目承包，都存在一定弊端，制播效果很難保障。在5G技術背景下，素材的采集、編制乃至播放、傳輸，都將迎來跨越式的變革。“高新視頻”概念的衍生就極具代表意義。其中“高”主要是指高格式，融合4K/8K、VR等技術的視頻格式，可以有效提升視頻幀率，賦予其更佳的動態效果；“新”則主要指新概念，既包含新穎的影像、語言，也包含創新式的應用場景。通過5G渠道，電視臺可以擴大素材收集范圍，并結合大數據技術，挖掘信息與受眾興趣之間的關聯度，實現視頻內容的優化編排，再借助5G技術完成轉播，為多屏多視角直播、多路直播回傳[4]等應用的實現創造條件。同時，由于5G技術具有空中接口、高傳輸速率等特征，還可以用于建設輕量級演播室，減少傳統演播中復雜的設施配備，實現自由畫面轉換，增強制播靈活性，現場連線也會更加穩定、安全，內容制作人甚至可以將移動終端作為基點，完成超高清素材的編排。在內容審核方面，5G技術同樣可以打破時空限制，以高幀率、低延遲的優勢，支撐起遠程審核工作，縮減審核流程，實現效率優化。

2.5 開發電視業務

基于5G技術的優勢，廣播電視不同項目和業務都可以在應用ITU-R技術的基礎上融入5G技術。5G技術與廣播電視技術的融合，可以開發出各種各樣以5G技術為標準的相關工作形態，并構建出以5G技術為主體的廣播業務和組播業務。比如網聯無人機直播，在航拍器上裝設全景攝像頭，通過5G網絡將全景視頻傳輸至服務器，再通過服務器實現信息下發，有助于擴展傳統電視視野，提供全新服務體驗。

2.6 FPGA技術

FPGA全稱為現場可編程邏輯門陣列，簡單來講就是一種半定制的集成電路，當前主要用于電子通信、航空航天等領域。與傳統芯片不同，FPGA電路設計并不是既定、刻板的，企業主體可根據使用需求對芯片進行二次編程，使之更加符合運行實際。在現有數字電視系統中，TS流是主要的圖像、視頻傳輸載體，運行過程中以信源編碼端為基點發送TS碼流，完整呈現電視節目，因此解碼端性能、帶寬都是較為關鍵的優化因素，比如在720P技術中，逐行掃描格式對HD串行數字接口的速率要求已經達到1.5 Gb·s-1，解碼量非常之大。而5G技術的出現使得低頻段頻譜資源得到有效利用，帶寬大幅提升，為大體量數據的傳輸提供了渠道，FPGA的引入也使得靈活、高效的解碼成為可能。在兩者深入融合、協同進步的基礎上，3D電視將不再遙遠，1 080 P超廣播模式也將更加成熟和完備[5]，有助于推動廣播電視技術的跨越式發展。

2.7 移動視頻

廣播電視在現階段的發展方向主要是移動視頻。保障移動視頻技術的靈活使用，就可以實現移動視頻的各項性能。將移動視頻與5G技術有效融合在一起，可以在一定程度上提升信息數據的傳播速度，避免出現信號不佳、視頻卡頓等不良狀況，為用戶提供更優質的技術服務。

3 5G在廣播電視技術領域的應用趨勢

3.1 開發新功能

現階段，很多用戶在觀看節目的過程中會針對節目進行二次加工，比如截圖、截取視頻或制作動態圖片等。由于廣播電視還沒有突出這方面的功能，導致很多觀眾會通過手機或電腦等設備進行視頻的加工[5]。因此需要考慮其他功能的開發，為用戶提供視頻方面的多方面功能，讓用戶可以根據自己的意愿選擇視頻下載或截取等，并將想要儲存的視頻資源上傳至個人設備或云盤中，借此吸引更多的觀眾。

3.2 優化資源渠道

5G技術利用信息和數據傳播效率的有效提升，為廣播電視信號的正常輸送提供一定的技術支持，并讓觀眾能夠觀看高清晰度的電視節目。需要加強資源渠道優化，根據節目類型的具體要求選擇實用性的設備，滿足觀眾的需求。

3.3 加強技術融合

在5G快速發展的時代背景下，需要構建出科學完善的工作融合體系，利用信道技術和反信道技術，讓用戶可以在自主選擇的時間內針對網絡資源進行配置和整理，用戶也可以通過語音指令控制調配信息資源，從而滿足用戶的多方面需求。

4 結 語

在5G技術逐漸成熟的新時代背景下，實現廣播電視技術和5G技術的有效結合，可以拓寬廣播電視體系技術的應用范圍和發展空間。在5G技術迅猛發展過程中，廣播電視行業需要結合自身的發展趨勢，堅持研究、分析、加強與5G技術的融合，實現5G技術和廣播電視協同發展的目標。