5G背景下的廣播電視傳輸技術發展

胡澄宇，王 陽，李 巖

（1.湖北廣播電視臺，湖北 武漢 430070；2.克拉瑪依廣播電視臺，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國廣電山東網絡有限公司青島市分公司，山東 青島 266000）

0 引 言

移動通信技術經歷了1G向5G的迭代升級。2019年6月6日，中國廣電、中國電信、中國移動、中國聯通同時獲得5G商用牌照。截至2022年8月末，我國5G基站總數達210.2萬個，占移動基站總數的19.8%。5G通信技術助力廣播電視傳輸技術的進一步發展，有助于加速傳播體系創新，重塑智慧廣電新網絡。對此，本文將詳細介紹5G背景下的廣播電視傳輸技術發展。

1 5G通信技術

5G即第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Communication Technology）。從1G發 展至5G，每一代通信技術的迭代升級，都推動了相關產業升級和社會經濟發展。國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）定義了5G三大類應用場景，即增強型移動寬帶（enhance Mobile Broad Band，eMBB）、超高可靠低時延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）和海量機器類通信（massive Machine Type Communication，mMTC），如圖1所示。5G技術憑借高速率、低時延、大連接優勢，能夠滿足廣播電視傳輸需求，實現人、機、物、系統全面連接。自2019年中國正式進入5G商用元年，5G商用經過三年發展，技術標準加速落地，基礎設施穩步部署，應用探索縱橫深化，創新生態逐步完善。

圖1 5G三大應用場景

2 廣播電視傳輸技術

廣播電視傳輸技術也歷經多次迭代升級，主要包括微波傳輸技術、衛星傳輸技術、光纖傳輸技術以及無線傳輸技術等。

2.1 微波傳輸技術

微波傳輸是一種靈活性強、適應性強的通信技術，在移動網絡、廣播電視、安防視頻監控傳輸等領域有廣泛的應用。廣播電視微波傳輸是我國廣播電視傳輸覆蓋網絡的重要組成部分。我國微波傳輸在廣播電視領域的應用經歷了三個階段。

第一個階段是模擬微波傳輸。模擬微波傳輸將視音頻信號以微波信道與天線發射至接收站點，最后通過微波收信機接收、解調視音頻信號。廣播電視行業發展初期，各電視臺節目較少，模擬微波尚可滿足節目傳輸需求。隨著廣播電視行業的發展，模擬微波傳輸的抗干擾能力差、設備單一、保密性差等問題日益凸顯，數字微波憑借性能優勢逐漸取代了模擬微波。

第二個階段是數字微波傳輸。隨著廣播電視行業的不斷發展，廣播電視節目數量增長明顯。數字微波傳輸能夠有效提升頻道資源利用效率，提升視音頻質量。同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）是數字微波傳輸的工具，能夠發揮SDH通信與微波通信的融合優勢[1]。SDH微波通信系統的關鍵技術包括自動發信功率控制、多電平編碼調制、交叉極化干擾抵消器技術、自適應頻域和時域均衡技術以及大規模專用集成電路設計技術。

第三個階段是IP微波傳輸，又稱互聯網絡協議微波技術（Internet Protocol Microwave Technology，IPMT）。隨著我國多網融合的推進，廣播電視行業IP化進程加快，IP數字微波技術具有大帶寬、高兼容性及強可靠性特點。

2.2 衛星傳輸技術

衛星傳輸由星載轉發器、上行發射站及地面接收站三部分組成。衛星傳輸技術優點明顯，傳輸范圍廣，傳播能力強，傳播速度快。衛星傳輸技術發展較為成熟，抗干擾能力突出，在諸多行業有廣泛的應用。衛星傳輸技術目前也被應用于廣播電視傳輸中，以衛星傳輸、衛星直播等形式呈現。《廣播電視和網絡視聽“十四五”發展規劃》明確提出推動直播衛星廣播電視節目高清、超高清化進程，中央廣播電視臺及各省市頻道高清信號直播衛星傳輸穩步推進。2021年10月，中星9B衛星傳輸南海波束19套電視節目、11套廣播節目，實現了對渤海、黃海、東海海域的廣播電視全覆蓋[2]。衛星傳輸技術也被應用于應急廣播中，國家級和省級應急廣播調度控制平臺需要建立基于衛星方式的快速傳送通道，由衛星傳輸覆蓋網將應急廣播消息傳送到應急廣播終端。

2.3 光纖傳輸技術

光纖傳輸是通過纖芯折射完成信號傳導。當前，光纖主要有單模光纖與多模光纖。光纖傳輸技術的發展，改善了信號傳輸的質量，提升了信號傳輸的穩定性。光纖傳輸具備安全性、高寬帶、低損耗等優勢。光纖傳輸技術的主要類型包括光交換技術、光纖接入技術、波分復用技術。光纖傳輸技術被廣泛應用于計算機通信、廣播電視網絡、工業智能化控制以及通信網絡等領域。以廣播電視傳輸為例，光纖傳輸由光纖發射設備、光纖接收設備、光纖輸送設備、光纖連接設備以及光纖中繼器等組成。光纖傳輸技術在廣播電視傳輸中的應用有壓縮傳輸與非壓縮傳輸、壓縮傳輸與非壓縮傳輸融合、SDH傳輸技術、光信號調制系統以及HFC寬帶數據網絡連接等傳輸方式。北京2022年冬奧會開幕式期間，中國聯通保障各類專線471條，綜合布線3 032條，對冬奧會傳輸光纜實施重點保障[3]。

2.4 無線傳輸技術

無線傳輸技術是公共通信服務的主要傳輸方式，服務范圍十分廣泛，多以發射天線方式開展，信號傳輸范圍受基站、發射臺因素影響。無線傳輸技術是廣播電視傳輸的重要組成部分。無線傳輸覆蓋網包括廣播電視發射臺、轉播臺、差轉臺、收轉臺（站）、微波站、節目傳送臺（站）、廣播電視衛星、衛星地球站以及監測臺（站）等部分。利用無線傳輸覆蓋網，能夠傳送廣播電視節目信號、應急廣播信息[4]。

3 5G通信技術背景下的廣播電視傳輸技術發展

3.1 千兆光網

千兆光網具備高帶寬、低時延、穩定性好等特點。隨著5G商用的持續推進，5G網絡和千兆光網建設相關政策逐漸出臺。2020年，國務院常務會議明確提出“建設千兆城市”。2021年3月，政府工作報告提出“加大5G網絡和千兆光網建設力度，豐富應用場景”要求，國家“十四五”規劃明確“加快建設新型基礎設施，推廣升級千兆光纖網絡”[5]。千兆光網具備基礎支撐、融合賦能、集成創新三大特征，具有超大帶寬、超低時延、先進可靠等優勢，能夠為5G、數據中心、物聯網等新型基礎設施提供基礎支撐。千兆光網與5G網絡協同發展，以固移融合的“雙千兆”網絡賦能千兆百業的新應用，千兆光網與5G、VR/AR、大數據、云計算、人工智能、衛星網絡等技術深度集成，加速了信息技術的高效融合[6]。截至2022年第一季度，我國千兆及以上接入速率的固定互聯網寬帶接入用戶已達到4 596萬戶，用戶規模全球第一。千兆光網保障廣播電視超高清視頻傳輸品質，助力超高清視頻、4K/8K直播、VR/AR、賽事直播等發展。例如，2021年，中央廣播電視總臺春節聯歡晚會啟動了千兆光網8K全鏈路直播試驗。

3.2 5G移動網絡

5G通信技術的發展，推動了廣播電視傳輸網絡的升級迭代。5G商用至今已三年多時間，網絡基礎設施優化升級，網絡切片和多接入邊緣計算（MEC）發展迅速。5G移動網絡憑借高速率、低時延、大連接等優勢，有效解決了廣播電視超高清視頻信號的實時傳輸問題[7]。5G移動網絡目前被廣泛應用于廣播電視直播、電視劇、新聞等領域。2020年5月，中央廣播電視總臺運用5G+8K移動直播技術，開展全國兩會“5G+8K+衛星”直播；2021年，中央廣播電視總臺對2021年春晚進行了8K直播，將春晚8K超高清電視信號傳送到十個城市的公共場所。

4 結 語

5G通信技術具備高速率、低時延、大連接等優點，實現人、機、物、系統全面連接，能夠滿足廣播電視傳輸需求，改變傳統廣播電視傳輸格局。千兆光網、5G移動網絡的發展，催生了廣播電視行業大量新場景、新應用、新模式，推動“雙千兆”網絡協同發展，能夠保障廣播電視傳輸品質。