5G 在未來廣播電視技術(shù)中的應(yīng)用探討

田 蕾

（安徽省安慶市新聞傳媒中心，安徽 安慶 246000）

0 引 言

5G 技術(shù)在近幾年已經(jīng)逐步發(fā)展開來，在各行各業(yè)中的應(yīng)用逐步形成了一系列配套發(fā)展技術(shù)支撐，特別是在廣播電視行業(yè)的發(fā)展過程中，5G 技術(shù)的一系列優(yōu)點(diǎn)可以大大拓展廣播電視技術(shù)自身的發(fā)展能力。為此，構(gòu)建基于未來的5G 廣播電視發(fā)展融合開發(fā)模式，將會(huì)確保廣播電視在未來的發(fā)展轉(zhuǎn)型中取得先機(jī)，更好地服務(wù)客戶，提升自我發(fā)展能力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

1 5G 技術(shù)簡述

5G 是基于新一代移動(dòng)蜂窩信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而形成的無線化、集成化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。5G 通信技術(shù)的開發(fā)是集合多維輸出系統(tǒng)（Multiple Input Multiple Output，MIMO）、非 正 交 多 址 接 入 系 統(tǒng)（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）、濾波器組多載波（Filter Bank Multi-Carrier，F(xiàn)BMC）等多種系統(tǒng)為一體的、面向群服務(wù)架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）的新一代移動(dòng)通信技術(shù)[1]。

5G 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的融合，大大拓展網(wǎng)絡(luò)信號傳輸流量，在廣域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號傳輸與智能開發(fā)的融合。由于5G 通信技術(shù)嵌入了多維輸出系統(tǒng)（MIMO）、編碼調(diào)用系統(tǒng)、新型濾波器（FBMC），輸出功率比4G 高出100 倍以上，最高傳輸速率高達(dá)10 ～15 Gb·s-1[2]。由于5G 技術(shù)的高傳輸速率特征，應(yīng)用5G 通信技術(shù)之后，網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸時(shí)間大幅縮減，5G 通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低延時(shí)、低損耗、高通量的信息數(shù)據(jù)可以全面快速傳輸。此外，5G 網(wǎng)絡(luò)體系以光纖傳輸為基礎(chǔ)，保證了5G信息傳輸過程的安全性，所以新一代5G 通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域產(chǎn)生了一輪新的變革，智能化、聯(lián)網(wǎng)化、場景融合化的多業(yè)態(tài)開發(fā)技術(shù)，紛紛利用5G 通信網(wǎng)絡(luò)，完善自身的系統(tǒng)架構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了自身效能的提升[3]。

5G 技術(shù)通過促進(jìn)用戶終端與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通設(shè)備之間的融合，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通設(shè)備與智能應(yīng)用設(shè)備之間的融合，智能應(yīng)用設(shè)備與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的融合，從而達(dá)到萬物互聯(lián)，形成了低延時(shí)信號處理、廣覆蓋信號分布、大通量信號傳輸?shù)募夹g(shù)開發(fā)應(yīng)用模式[4]。5G技術(shù)的發(fā)展繼承于4G 技術(shù)，但是其流量的及時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)信號的廣覆蓋性和網(wǎng)絡(luò)信號敏感率均大幅度優(yōu)于4G 信號，能夠使社會(huì)生產(chǎn)和生活中的各類智能終端實(shí)現(xiàn)信號的瞬時(shí)連接和低延時(shí)應(yīng)用，對于推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、促進(jìn)技術(shù)升級、實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”，均能產(chǎn)生巨大的效益。

2 5G 技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合應(yīng)用

2.1 5G 技術(shù)與廣播電視傳輸技術(shù)的融合

5G 時(shí)代，5G 技術(shù)與廣播電視傳輸技術(shù)全面融合。在5G 技術(shù)中，廣播電視聲音信號、圖像信號等，經(jīng)由編碼器進(jìn)行信號編碼，完成信號編碼之后形成無線信號，這些信號被壓縮之后成為源碼，源碼被導(dǎo)入廣播電視傳輸系統(tǒng)中[5]。隨后，在廣播電視傳輸系統(tǒng)中的源碼會(huì)被重新解碼，形成全新的數(shù)字化信號。這些數(shù)字化信號在廣播電視傳輸系統(tǒng)的信道中進(jìn)行快速的傳遞。當(dāng)這些信號到達(dá)廣播電視信號接收終端時(shí)，經(jīng)由解碼系統(tǒng)重新將數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，最終把數(shù)字信號重新轉(zhuǎn)換為聲音信號、圖像信號。這一過程被稱為信號的轉(zhuǎn)制。經(jīng)過轉(zhuǎn)制之后的聲音信號、圖像信號等，通過終端無線信號接收器接收信號，最終呈現(xiàn)出清晰的聲音、圖像。

在5G 信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，廣播電視傳輸系統(tǒng)采用5G 高通量、高速度的信號傳播模式，使廣播電視傳輸系統(tǒng)的前端信號壓縮、中端信號傳輸、后端信號轉(zhuǎn)制等過程的效率大幅度提升，信號的清晰度、精準(zhǔn)度全面改善，信號的流通量大大擴(kuò)展。正是由于5G 通信技術(shù)的應(yīng)用，才使廣播電視傳輸技術(shù)向大通量、廣覆蓋、高速度、低延遲的方向進(jìn)行全面轉(zhuǎn)型。由于5G 通信傳輸過程采用了新型的非正交多址接入技術(shù)（NOMA）、多載波調(diào)制技術(shù)（FBMC），因此5G 通信技術(shù)傳輸信號的速度最高峰值可以達(dá)到15 Gb·s-1，實(shí)現(xiàn)毫秒級的傳輸速度[6]。同時(shí)，由于5G 信息傳播載體是以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)而形成的，因此它又利用了光纖網(wǎng)絡(luò)信號無損耗的特征，極大地提高了信息傳送過程的穩(wěn)定性、效率性。

2.2 各類數(shù)字信號的合成與呈現(xiàn)

5G 技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了各類數(shù)字信號的合成與實(shí)現(xiàn)。這種合成與實(shí)現(xiàn)在可預(yù)計(jì)的未來主要集中于3D 立體環(huán)繞信號的構(gòu)造與合成、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信號的信號模擬、合成高清數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)換過程的混合合成、多視角360 度立體式數(shù)字視頻信號的全方位合成，這4個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是當(dāng)前階段及未來可能的階段內(nèi)數(shù)字信號合成發(fā)展的主流方向，同時(shí)也是廣播電視技術(shù)依托于5G 技術(shù)而實(shí)施的技術(shù)改造與提升[7]。正是通過這種以5G 技術(shù)為基準(zhǔn)支持架構(gòu)的技術(shù)流的應(yīng)用，才使得低延時(shí)網(wǎng)絡(luò)信號得以快速傳播，同時(shí)也通過5G 技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)，使得廣播電視信號實(shí)現(xiàn)了虛擬信號的組播加單播合成模式開發(fā)，大大拓展了廣播電視信號的多元應(yīng)用能力[8]。而且這種混合式多通路的主播技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對不同移動(dòng)應(yīng)用終端的信號傳輸。

2.3 廣播技術(shù)架構(gòu)的重整

5G 技術(shù)與廣播電視技術(shù)的融合，還可以大大促進(jìn)廣播電視技術(shù)架構(gòu)的重整。原來4G 時(shí)代的廣播電視技術(shù)架構(gòu)是基于集成式的信號處理系統(tǒng)而搭建的分層次的廣播信號架構(gòu)。這種傳統(tǒng)的分層次式的廣播電視信號技術(shù)傳輸架構(gòu)，具有信號集合約束性強(qiáng)、信號傳播穩(wěn)定性高、信號傳播受干擾程度小等優(yōu)點(diǎn)。但是，也存在著信號分層過多，信號傳輸過程損耗嚴(yán)重，信號傳輸過程中的延時(shí)相對較長，信號接收系統(tǒng)經(jīng)常受到其他信號的干擾等問題。此外，這種廣播電視信號傳輸架構(gòu)所傳輸?shù)男盘柾肯鄬^小，集合發(fā)出的信號信息內(nèi)容承載模式單一化。這些都大大阻礙了在信息化時(shí)代廣播電視信號多元化、多模式和多城市發(fā)展的趨勢。而應(yīng)用融合了5G 技術(shù)的廣播電視系統(tǒng)，可以很好地克服上述問題[9]。

3 5G 技術(shù)在未來電視廣播技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 推動(dòng)5G 信號應(yīng)用下的移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)發(fā)展

未來，基于5G 技術(shù)開發(fā)模式下的廣播電視技術(shù)應(yīng)用，必然加速推動(dòng)廣播電視向著移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展。由于新的以5G 為基礎(chǔ)的廣播電視信號傳播架構(gòu)改變了原來的廣播技術(shù)架構(gòu)組成，實(shí)現(xiàn)了由集合式廣播電視信號傳輸向扁平化廣播電視信號傳播的架構(gòu)重整。在這種情況下，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和交互化的模擬信號處理都能夠依托5G 信號的低延時(shí)性、大容量性和全覆蓋性等特點(diǎn)得以在這種情況下發(fā)揮有效功能[10]。廣播電視5G 信號依托下的信號傳輸過程能夠智能化、自動(dòng)化地集合不同客戶的信號處理需求，從而推動(dòng)5G 廣播信號的移動(dòng)視頻開發(fā)模式效能提升，依據(jù)多通路的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)模擬信號，在更大信號通量上實(shí)現(xiàn)高頻譜的信號接收和信號轉(zhuǎn)制，讓更多的廣播電視信號以移動(dòng)視頻信號的轉(zhuǎn)制結(jié)果呈現(xiàn)在移動(dòng)終端上。

3.2 加強(qiáng)5G 信號應(yīng)用下的廣播電視制播功能提升

5G 技術(shù)在未來廣播電視應(yīng)用中還進(jìn)一步加強(qiáng)了廣播電視制播能力的提升。由于隨著5G 技術(shù)發(fā)展起來的交互信號應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信號開發(fā)、3D 環(huán)繞信號的拓展與超清4K、8K 等廣播電視信號的集合能力提升，使得廣播電視的采、編、播等環(huán)節(jié)產(chǎn)生了變革性的發(fā)展，最終使得直播信號得以提前通過遠(yuǎn)程控制、多視角聯(lián)動(dòng)、多信號回路組合和低延時(shí)、實(shí)時(shí)化信號傳輸，達(dá)到了對廣播電視信號的提前直播。此外，由于5G 信號能夠以更高的頻譜實(shí)施信號的傳輸和信號的收集，所以對于不同輕量級的演播室，能夠在節(jié)目播出時(shí)實(shí)現(xiàn)直接的信號互動(dòng)和實(shí)時(shí)連線，減少了信號之間的連線延時(shí)程度，拓展了計(jì)算傳播設(shè)備的存儲(chǔ)管理能力，大大增強(qiáng)了視頻信號編制、管理、存儲(chǔ)、播放的效能，從而使得廣播電視信號的制作與利用能夠極簡化，隨時(shí)隨地依據(jù)存儲(chǔ)的邏輯素材，達(dá)到對廣播電視信號編排的直接生成和應(yīng)用。

4 結(jié) 語

5G 技術(shù)在未來的廣播電視技術(shù)應(yīng)用開發(fā)中扮演著至關(guān)重要的角色。無論是移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，還是直播功能提升或者多通路信號的接收，5G 技術(shù)都對未來廣播電視技術(shù)的發(fā)展壯大、創(chuàng)新開發(fā)起著至關(guān)重要的作用。5G 技術(shù)是推動(dòng)廣播電視實(shí)現(xiàn)客戶拓展，提高服務(wù)水平，強(qiáng)化全面服務(wù)效能提升的重要手段。