5G時代廣播電視傳輸技術的轉型與升級

劉 宇，周 羽

（云南廣播電視臺，云南 昆明 650000）

0 引 言

現階段，5G技術已經在不同行業、各個領域得到了廣泛應用。就廣播電視行業而言，5G技術的融合應用，將顯著提升廣播電視傳輸的效率與質量，在滿足用戶多樣化節目觀看需求的基礎上，還能推動應急廣播、遠程制播等廣播電視模式的創新發展，對進一步增強廣播電視媒體的市場競爭力也有積極幫助。面對新媒體帶來的沖擊影響，廣播電視媒體必須主動適應5G時代，充分利用5G技術，在此基礎上，加快完成廣播電視傳輸技術的轉型與升級。在提供優質電視節目、滿足用戶個性觀看需求的過程中，讓廣播電視媒體在融媒體時代獲得更好的發展。

1 5G時代廣播電視傳輸的特點

1.1 高速率

5G技術在繼承4G技術穩定架構的基礎上，進一步提高了通信速率。目前下載速率已經可以達到20 Gb·s-1，是4G（1 Gb·s-1）網絡的20倍。在移動連接數方面，4G全網絡的移動連接數為80億個（2016年），而5G全網絡的移動連接數達到了110億（2021年）。更快的數據速率和更多的連接數，給用戶帶來了更快、更便捷的網絡體驗。在廣播電視領域，通常選擇低頻段（600 MHz～2.925 GHz）傳輸信號，其優勢在于覆蓋率高、運營成本低。但是缺點也比較明顯，低頻段連續資源頻率較少，傳播速率受到一定的限制。在4G時代，隨著載波聚合技術的發展與應用，將多個非連續載波頻率進行整合，基本上能夠滿足廣播電視信號的傳輸要求。進入5G時代后，高頻段（70～600 GHz）資源成為廣播電視行業未來發展中需要充分開發和利用的資源。由于高頻資源具有頻率高、波長短的特點，因此，要想滿足廣播電視的通信需求，在架設天線時需要適當縮短相鄰兩個信號塔之間的距離，在局部形成天線陣列，以保證高速率通信，讓廣播電視信號以更快的速率進行傳播[1]。

1.2 大容量

終端直連（Device-to-Device，D2D）是5G時代廣播電視傳輸的一種新模式。在這種模式下，不需要通過中間基站，即可實現從一個終端到另一個終端的數據傳輸，在廣播電視的遠程制作播出等方面能夠發揮重要作用。但是終端直連模式對廣域物聯網的節點覆蓋率、通信容量等有較高的要求。增加物聯網節點雖然能夠提高通信容量、滿足通信要求，但是也會導致物聯網功耗過大。4G網絡的通道帶寬為20 MHz，部分適用于Cat-NB1 loT的通道帶寬，可以達到200 MHz；而在5G時代，寬帶物聯網獲得了突破性發展，其通道帶寬的上限提升至100 MHz（6 GHz以下），部分情況（6 GHz以上）甚至能達到400 MHz。除此之外，5G網絡可以限定物聯網終端速率，降低寬帶使用率和終端發射功率，在保證遠距離通信需求的前提下，進一步降低物聯網運行能耗[2]。

1.3 低延時

4G時代，LTE網絡將網絡延時控制在10 ms以內，為廣播電視傳輸技術帶來了質的飛躍。進入5G時代，電視直播等節目模式的出現，對LTE網絡的實時傳輸提出了更高的要求。5G技術對LTE網絡的幀結構作出了進一步的優化，從物理層面上降低了延時效果，使得短距離內廣播電視信號傳輸的延時可以降低至1 ms以內，更好地滿足了新時期廣播電視節目的播出的需要。

2 5G時代廣播電視傳輸技術的應用

2.1 在遠程控制播放領域的應用

隨著5G技術與遠程控制播放融合程度的進一步加深，無線網絡信號的覆蓋范圍得到了進一步的拓展，能夠保證在偏遠地區也能有較強的信號強度，從而提升了廣播電視遠程控制播放的質量。另外，基于5G的無線廣播技術，還能使用添加信號站的方式實現擴容，為電視控制播放信號的傳輸提供了技術支持。相比于常規的廣播電視信號傳播，融合了5G技術的遠程控制播放，不僅能使用中繼站傳輸無線微波信號，還能利用有線電視完成信號傳輸。這樣一來，在遠程控制播放中就可以利用中繼站、有線電視作為節點，建立起更加復雜的5G鏈路，并將信號傳輸到制作播出平臺，最后再借助特定的頻道、設備，將內容傳遞到末端用戶的數字電視上，讓用戶可以實時觀看到高質量的直播節目[3]。

2.2 在應急廣播領域的應用

不同于常規的廣播節目，應急廣播對信息傳輸速度、信息傳輸容量以及信號的穩定性等均提出了更為嚴格的要求。在5G技術成熟發展之前，受到設備、技術等因素的制約，應急廣播無法在某個時間點集中完成大范圍的信息傳播，而是選擇不同時間段分次播報，這樣會嚴重削弱應急廣播的實用價值。另外，在遇到突發狀況時，應急廣播也很容易因為短時間內涌入大量的傳播信息，而造成網絡堵塞甚至導致網絡癱瘓，對應急指揮和遠程調度等工作的開展都會造成不利影響。在5G技術普及應用后，應急廣播系統的功能得到顯著改善。一方面，基于5G技術的應急廣播，可以在同一時間節點，分別向更大范圍的網絡空間發布消息。由于網絡延遲低，因此可以保證應急廣播消息同步發送給多個對象，這就為應急管理提供了技術支持。另一方面，5G網絡的容量更大、負載能力更強，即便是面對瞬間涌入的大量信息，也能保證網絡通暢，避免網絡擁擠、崩潰的問題。目前，應急廣播領域比較常用的是700 MHz 5G技術。在農村地區，700 MHz頻段5G網絡的覆蓋半徑是7.6 km，而相同條件下700 MHz頻段4G網絡的覆蓋半徑僅有1.3 km。由此可知，要想達到相同的覆蓋效果，它們的基站數量比接近6∶1。因此，將5G技術應用到應急廣播中，對節約基站建造成本也有積極幫助。

2.3 在VR/AR廣播領域的應用

在5G時代，虛擬現實（Virtual Reality，VR）和增強現實（Augmented Reality，AR）技術在廣播電視領域也得到了融合應用。其中，VR技術基于計算機、傳感器以及仿真技術，模擬真實的外部環境，通過機器與人的實時交互，豐富人的多感官體驗。在5G技術的加持下，VR廣播電視得到了進一步的發展，并呈現出智能交互、多感知交互的特點[4]。相比于以往用戶只能被動收看廣播電視節目的情況，融合了5G技術的VR廣播可以賦予用戶更多的選擇權。在VR環境下，用戶可以隨意操作并選擇自己喜歡的節目，同時還能得到及時、直觀、真實的反饋。這就使得用戶能夠獲得更加良好的廣播節目收看體驗。AR技術也是伴隨著5G時代到來而在廣播電視領域廣泛應用的全新技術形態。它可以將虛擬世界與現實世界無縫連接，可以在虛擬環境中展示擬真的現實世界，讓用戶足不出戶即可通過AR廣播電視了解現實世界的信息。基于5G的VR/AR廣播電視，必須使用更先進、更高速的網絡傳輸技術以及配套的網絡硬件設備，才能保證將VR/AR廣播電視的內容與信息更完整地呈現給用戶。

3 5G時代廣播電視傳輸技術的轉型與升級策略

3.1 優化資源渠道，完善基礎設施與信息設備

進入5G時代，廣播電視傳輸技術實現了一次重大革新，同時對配套的基礎設施、信息設備也提出了更高的要求。為了支撐5G時代下廣播電視傳輸技術的轉型與應用，必須進一步完善基礎設施與信息設備，通過夯實硬件基礎，為廣播電視信號的傳輸與節目的穩定播放提供有利條件[5]。為此，廣播電視媒體要構建長效投入機制，密切關注行業前沿的最新發展動態，基于自身業務開展的需要，積極引進新技術、新設備，實現廣播電視節目制作質量和傳播效率的提升，在優化用戶收看體驗的基礎上，留下一批忠實用戶，顯著增強自身的市場競爭力。例如，5G時代下，語音操控、智能控制等技術日漸成熟，可以引進這些技術并與廣播電視傳輸技術相融合，以更好地滿足數字電視用戶的使用需求。除此之外，像多天線技術（Massive MIMO）、網絡功能的虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）、終端直連（D2D）等，也都是伴隨著5G時代到來涌現出的新技術，可根據廣播電視的業務需求，有選擇性地引進這些技術，從而實現廣播電視傳輸技術的轉型與升級。

3.2 開發特色功能，滿足觀眾觀看節目的個性需求

短視頻平臺可以利用人們的碎片化時間播放節目，并且支持評論、剪輯等形式對節目進行二次創作，因此受到了廣大年輕用戶的喜愛。廣播電視媒體要想在激烈的媒體競爭態勢下提升自身的競爭力，也必須主動融合包括5G、新媒體、互聯網+在內的一系列新技術，嘗試開發特色功能，迎合現代用戶的多樣化、個性化需求，才能提高廣播電視節目的收視率，增加用戶黏性。例如，廣播電視平臺可以在節目的右下方設置一個二維碼，用戶在收看節目時通過掃描二維碼，即可進入評論區，既可以發表觀看節目的感想，也可以提出一些對于改進節目的建議。這種線上的互動交流，一方面為節目制作人和節目觀看者搭建了溝通的橋梁，有利于節目制作人更加及時地了解觀眾的真實想法，為下一步節目的優化提供方向和思路；另一方面則豐富了觀眾的節目參與感、體驗感，對提升節目的吸引力也有積極幫助。不斷進行技術創新、嘗試開發特色功能，也成為5G時代廣播電視節目提高收視率和增強競爭力的一種有效手段。

4 結 語

相比于4G技術，5G技術具有速度更快、效率更高、全面覆蓋的優勢。將該技術應用到廣播電視領域，可以連接多個基站構成更加復雜的5G數據鏈路，從而使節目信息以更快速度、更高質量傳遞給不同的制播平臺，再經由制播平臺將節目信息傳遞到用戶終端，讓用戶可以同步觀看高質量的節目。同時，基于5G的遠程制作播出技術、AR/VR廣播電視技術等，還能給予用戶更多的選擇權，使其可以挑選喜歡的節目并提出反饋意見，這對于提升廣播電視節目的制作水平大有裨益。5G技術的加持，實現了用戶與廣播電視媒體的“雙贏”，對廣播電視行業的發展提供了積極幫助。