廣電5G 在應急廣播建設中的應用

王 霞

（泰安市廣播電視臺技術(shù)中心，山東 泰安 271000）

0 引言

應急廣播是利用廣播電視和新媒體等方式，通過廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)和其他信息網(wǎng)絡，向公眾或特定區(qū)域、特定人群發(fā)布應急信息的傳播系統(tǒng)[1]。傳統(tǒng)的應急廣播傳輸網(wǎng)絡主要依賴廣播電視網(wǎng)，存在接收終端不便攜、信息推送不及時等問題。廣電5G 可以利用蜂窩網(wǎng)絡與廣播電視發(fā)射塔協(xié)同的方式，向特定區(qū)域或特定人群推送應急消息，實現(xiàn)單播、組播、廣播的靈活切換，提高現(xiàn)有應急廣播體系的覆蓋范圍、傳輸效率和服務質(zhì)量。

1 廣電5G 概述

5G 廣播是一種利用5G 網(wǎng)絡實現(xiàn)廣播電視信號傳輸?shù)募夹g(shù)，可以提供高清、超高清等多種媒體服務，滿足用戶的多樣化需求[2]。5G 廣播技術(shù)主要有兩種模式，一種是基于廣電機構(gòu)的長期演進（Long-Term Evolution，LTE）5G 廣播模式，另一種是基于移動運營商的5G 新空口（New Radio，NR）廣播模式。

LTE 5G 廣播模式是基于LTE 標準的第三代廣播技術(shù)，也稱為FeMBMS（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。它可以利用廣電機構(gòu) 的 特 高 頻（Ultra High Frequency，UHF）頻 段（470 ～694 MHz）或L 頻段（1 452 ～1 492 MHz），通過大功率、大塔的方式，實現(xiàn)點對多點的廣播傳輸，具有覆蓋范圍廣、傳輸效率高、節(jié)省頻譜資源、不受網(wǎng)絡擁塞影響等優(yōu)點，適合提供大規(guī)模的公共服務[3]。LTE 5G 廣播模式可以與現(xiàn)有的數(shù)字電視技術(shù)如地面數(shù)字多媒體廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）共存，也可以與移動通信技術(shù)（如5G NR）協(xié)同，實現(xiàn)廣播與通信的互補。LTE 5G 廣播模式已經(jīng)在歐洲、亞洲、非洲等地區(qū)進行了試驗和應用，展示了良好的技術(shù)性能和應用前景。

5G NR廣播模式是基于5G NR標準的廣播技術(shù)，也稱為5G 廣播，可以利用移動運營商的5G 網(wǎng)絡，通過蜂窩小塔的方式實現(xiàn)單播、組播和廣播的靈活切換，支持定向推送、按需請求和實時互動等多種業(yè)務模式，適合提供個性化的私有服務。5G NR 廣播模式可以與現(xiàn)有的移動通信技術(shù)（如4G LTE）兼容，也可以與廣電機構(gòu)的廣播技術(shù)（如LTE 5G 廣播）協(xié)作，實現(xiàn)廣播與通信的融合。5G NR 廣播模式已經(jīng)在美國、中國、印度等國家進行了試驗和應用，展示了豐富的應用場景和商業(yè)潛力。

2 廣電5G 應急廣播的建設架構(gòu)

2.1 端到端的網(wǎng)絡架構(gòu)

廣電5G 應急廣播端到端的網(wǎng)絡架構(gòu)構(gòu)建于國家廣播電視總局監(jiān)管中心應急廣播平臺的核心之上[4]。這一架構(gòu)的主要構(gòu)成部分包括國家廣播電視總局監(jiān)管中心、應急廣播平臺、應急廣播集成播控平臺、5G 核心網(wǎng)、基站、控制臺和應急廣播終端等6 個關(guān)鍵要素，如圖1 所示。

圖1 廣電5G 應急廣播端到端網(wǎng)絡架構(gòu)圖

國家廣播電視總局監(jiān)管中心應急廣播平臺充當著樞紐的角色，負責整個廣電5G 應急廣播系統(tǒng)的監(jiān)管和指導。應急廣播集成播控平臺承擔著協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的任務，實現(xiàn)信息的集成與播發(fā)控制。5G 核心網(wǎng)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡架構(gòu)，提供高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸通道?；咀鳛榫W(wǎng)絡的關(guān)鍵節(jié)點，負責無線信號的傳輸與接收?？刂婆_用于監(jiān)測、管理系統(tǒng)運行，應急廣播終端是廣大用戶接收信息的終端設備。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

廣電5G 應急廣播系統(tǒng)總體建設架構(gòu)思路，以廣電5G 網(wǎng)絡、大小塔協(xié)同覆蓋、有線網(wǎng)絡的有效補充為基礎(chǔ)，遵循“平戰(zhàn)結(jié)合”原則進行統(tǒng)籌規(guī)劃建設[5]。該架構(gòu)主要由應急廣播平臺、應急廣播網(wǎng)絡和應急廣播終端三個關(guān)鍵組成部分構(gòu)建。

在這一系統(tǒng)中，應急廣播平臺是核心部分，負責應急信息的采集、制作、傳輸和播發(fā)，以及對應急廣播網(wǎng)絡和終端的管理和控制。應急廣播網(wǎng)絡是傳輸部分，分為無線接入網(wǎng)和承載網(wǎng)兩個層次[6]。無線接入網(wǎng)利用廣電5G 網(wǎng)絡和廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)的結(jié)合，實現(xiàn)對各類應急廣播終端的廣泛覆蓋。承載網(wǎng)采用光纜、衛(wèi)星、微波等多種傳輸方式，實現(xiàn)應急廣播平臺之間以及應急廣播平臺與無線接入網(wǎng)之間的高效互聯(lián)互通。應急廣播終端是接收部分，包括大喇叭、收音機、電視及手機等多種形式。這些終端在緊急情況下能夠自動喚醒并主動播發(fā)應急信息，從而提高應急信息的到達率和有效性。整個系統(tǒng)的設計目的是充分利用廣電5G 網(wǎng)絡及其他多種技術(shù)手段，構(gòu)建一個全面高效的廣電5G 應急廣播系統(tǒng)。

3 廣電5G 在應急廣播建設工程中的應用

3.1 實時、高效的廣播信息傳輸

廣電5G 利用5G NR 技術(shù)實現(xiàn)了高效、低延遲、高可靠的應急信息發(fā)布。5G NR 是5G 標準的核心技術(shù)之一，為廣電5G 網(wǎng)絡提供了優(yōu)異的通信性能。它采用更高的頻譜利用率和更低的通信時延，使得廣電5G 網(wǎng)絡能夠在緊急情況下快速傳輸海量數(shù)據(jù)。廣電5G 的廣泛用戶覆蓋包括普通手機終端，通過網(wǎng)絡切片技術(shù)實現(xiàn)了對不同服務質(zhì)量的靈活定制，進一步提升了應急信息的傳播效率和可靠性。

廣電5G 與應急廣播平臺、網(wǎng)絡、終端系統(tǒng)也實現(xiàn)了緊密的技術(shù)融合，構(gòu)建了一個上下貫通的應急廣播體系。在技術(shù)層面，廣電5G 網(wǎng)絡通過政務外網(wǎng)與國家級應急廣播平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，采用云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)應急信息的自動化制作、傳輸和播發(fā)。同時，廣電5G 網(wǎng)絡通過政務外網(wǎng)或其他專用網(wǎng)絡與各級應急廣播平臺之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，以滿足不同級別、不同地域的信息發(fā)布需求。這種技術(shù)上的整合為應急廣播系統(tǒng)提供了高度協(xié)作性，實現(xiàn)了平時建設和戰(zhàn)時應急的無縫銜接。

3.2 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的高效調(diào)配

網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的高效調(diào)配是廣電5G 在應急廣播建設工程中的重要應用。按照“平戰(zhàn)結(jié)合”原則，廣電5G 網(wǎng)絡通過巧妙的網(wǎng)絡調(diào)度與技術(shù)手段，實現(xiàn)了在平時商用和緊急應急情況下的高效切換。

廣電5G 網(wǎng)絡采用了大小塔協(xié)同覆蓋的方式。通過在城市等密集區(qū)域使用小型基站（小塔）和在偏遠地區(qū)使用大型基站（大塔），廣電5G 實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源的靈活配置。在平時，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸主要依賴5G 切片模式。該模式可根據(jù)業(yè)務需求劃分出不同的虛擬網(wǎng)絡切片，以提供個性化的網(wǎng)絡服務。這種智能切片技術(shù)在商用時確保了網(wǎng)絡的高效性。

在應急情況下，廣電5G 網(wǎng)絡通過協(xié)同調(diào)度機制，將網(wǎng)絡資源調(diào)配至應急廣播服務，確保應急信息的即時傳輸。這種調(diào)度涉及對不同基站、切片以及有線網(wǎng)絡的合理分配，以滿足應急廣播的大容量、低延遲的需求。通過大小塔的協(xié)同，廣電5G 網(wǎng)絡有效覆蓋了廣大地域，保證了應急廣播信息的全面?zhèn)鞑?。廣電5G 網(wǎng)絡還通過有線網(wǎng)絡的有效補充，實現(xiàn)了對于平時數(shù)據(jù)的充分保障。有線網(wǎng)絡在廣電5G 整體網(wǎng)絡中充當了備用通道的角色，以確保平時的電視廣播節(jié)目、商業(yè)通信等正常運作，不受應急廣播服務的干擾。這種雙通道設計保證了在應急情況下，應急廣播信息得以優(yōu)先傳輸而不干擾其他正常業(yè)務。

3.3 數(shù)據(jù)交換與自動化制作

廣電5G 在應急廣播建設工程中通過數(shù)據(jù)交換與自動化制作實現(xiàn)全流程智能化處理。利用云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，確保應急信息從數(shù)據(jù)接收到信息播發(fā)高效覆蓋指定地區(qū)、家庭和用戶，提升了應急廣播的效能。在數(shù)據(jù)交換方面，廣電5G網(wǎng)絡利用高效的網(wǎng)絡通信技術(shù)，通過政務外網(wǎng)等專用網(wǎng)絡通道與應急廣播平臺進行可靠的數(shù)據(jù)交換，采用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）保障傳輸?shù)目煽啃?，并通過數(shù)據(jù)包的壓縮和加密技術(shù)保障數(shù)據(jù)的完整性和保密性。云計算技術(shù)為廣電5G 提供了彈性計算資源，通過虛擬化技術(shù)靈活配置計算資源，適應不同應急情境的數(shù)據(jù)處理需求。大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息分析階段發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過分布式計算框架對海量數(shù)據(jù)進行并行處理，從而提取有關(guān)應急廣播的關(guān)鍵信息。數(shù)據(jù)挖掘和機器學習算法幫助發(fā)現(xiàn)潛在的信息模式和趨勢。人工智能技術(shù)實現(xiàn)了應急信息的自動化制作，語音識別技術(shù)將語音信息轉(zhuǎn)化為文本，圖像識別技術(shù)通過深度學習模型解析圖像內(nèi)容，涉及神經(jīng)網(wǎng)絡、模型訓練和推理等人工智能基礎(chǔ)原理。

4 結(jié)語

廣電5G 在應急廣播建設中的應用，不僅滿足了現(xiàn)代社會對高效、精準、安全的信息傳播的需求，也為我國的應急廣播體系建設提供了可靠的技術(shù)支撐。對廣電5G 的研究和應用，將進一步推動應急廣播的現(xiàn)代化進程，為社會的安全穩(wěn)定貢獻更大的力量。