5G與廣播電視工程的融合應用

楊春麗

（蘭陵縣融媒體中心，山東 臨沂 277700）

0 引言

5G是新一代的無線移動通信技術，具有高速率、低延時、高可靠性、大連接等特點，能夠支持多種業務場景和用戶需求[1]。5G對廣播電視事業的發展具有重要的作用，可以提升廣播電視的傳播效率、內容質量、用戶體驗和融合能力[2]。基于此，探討5G在廣播電視工程中的應用。

1 5G概述

1.1 5G的概念

5G是第五代移動通信技術，是2020年之后推出的新一代移動通信系統[3]。與之前的通信技術不同，5G并非單一的無線接入技術，而是對新舊無線接入技術進行了高度融合。其目標是滿足各種業務需求和用戶體驗，包括增強移動寬帶（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超高可靠低時延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）和大規模機器類通信（massive Machine Type Communication，mMTC）這3大類應用場景。增強移動寬帶主要應對移動互聯網流量激增的挑戰，旨在為移動互聯網用戶提供更卓越的應用體驗，如虛擬現實、增強現實和超高清視頻等。超高可靠低時延通信主要服務于對時延和可靠性有極高要求的行業應用，包括工業控制、遠程醫療和自動駕駛等[4]。這要求網絡能夠提供毫秒級的時延和極高的可靠性。機器類通信主要應用于智慧城市、智能家居和環境監測等需要傳感和數據采集的領域。網絡需支持大規模設備連接和低功耗的數據傳輸。

1.2 關鍵技術和特性

5G的關鍵技術和特性涵蓋了多個創新領域，旨在滿足物聯網多樣化的需求。在基礎技術方面，5G在正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）和多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）的基礎上進行全新的系統設計，以支持3大主要應用場景[5]。與4G相比，5G在頻段利用上更加靈活，同時支持中低頻和高頻頻段。中低頻用于滿足覆蓋和容量需求，高頻則用于提升熱點區域的容量。為了統一中低頻和高頻的技術方案，并確保支持百兆基礎帶寬，5G采用了創新的系統設計。為了實現高速率傳輸和更優的覆蓋，5G引入新型信道編碼方案，如低密度奇偶校驗（Low-Density Parity-Check，LDPC）和極化碼（Polar Code），以及性能更強大的大規模天線技術[6]。這些技術的融合旨在提供卓越的網絡性能。為了滿足低時延和高可靠性的需求，5G采用了短幀、快速反饋以及多層/多站數據重傳等先進技術，確保網絡能夠在各種復雜環境下提供可靠的連接。

1.3 5G發展現狀

目前，世界上70多個國家的169個運營商都推出了5G業務，加上正在投資5G的運營商，總數已突破400個。歐洲、亞太和北美是5G最早發展的區域，5G網絡已基本實現商業運營。隨后，南亞、東歐、北非、中南美洲也相繼開始5G的應用，并開始了預商業化。在非洲、撒哈拉南部，5G仍然處于一片空白狀態。目前，我國已建成全球規模最大、技術領先的5G網絡，迎來5G規模化應用關鍵期。截至2023年9月底，我國累計建成開通5G基站318.9萬個，超90%的5G基站實現共建共享，5G網絡加快向集約高效、綠色低碳發展。5G移動電話用戶達7.14億戶，比上年末凈增1.54億戶，占移動電話用戶的41.7%。5G行業虛擬專網超過2萬個。5G應用已廣泛融入97個國民經濟大類中的67個，對各行各業5G賦能作用日益深入。

2 5G在廣播電視工程中的應用

2.1 超高清傳輸

超高清視頻是指分辨率高于或等于4K（3 840×2 160）的視頻。相比于傳統的高清視頻，超高清視頻具有更高的畫質、更細膩的細節、更豐富的色彩，能夠給觀眾帶來更真實、更震撼的視覺體驗。然而，傳統的廣播電視傳輸網絡如有線電視網絡、衛星電視網絡、地面無線電視網絡等，由于受到頻譜資源、傳輸設備、傳輸協議等的限制，難以滿足超高清視頻的傳輸需求。因此，基于5G的廣播電視超高清傳輸成為一種新的解決方案。

基于5G的廣播電視超高清傳輸具有以下優勢。第一，5G網絡的峰值速率可達10 Gb·s-1，遠高于傳統的廣播電視傳輸網絡，能夠支持超高清視頻的實時傳輸，無須進行壓縮或轉碼，保證了視頻的原始質量和完整性。第二，5G網絡的部署和運維成本相對較低，無須鋪設專用的傳輸線路或設備，也無須申請專用的頻譜資源，可以利用現有的5G基站和終端設備，實現快速的覆蓋和接入。第三，5G網絡的時延可達1 ms，遠低于傳統的廣播電視傳輸網絡，能夠保證超高清視頻的實時性和連貫性，避免出現卡頓、延遲等現象。2020年12月5日，中國移動咪咕公司聯合中國移動廣東公司、北京公司、研究院，在中國移動集團技術部、網絡部指導下，首次將5G應用于商用大型8K超高清直播，也是業內首次在5G手機上實現基于切片技術的超高清直播業務演示。

2.2 5G提供的新型服務

5G為廣播電視工程帶來了革命性的變化，不僅極大地提高了傳輸效率和質量，還催生了多種創新的服務，包括智慧編排以及大小屏協同等。這些服務充分展示了5G的技術優勢，如高速率、低時延、大連接數等，為用戶提供了更豐富、更個性化、更互動的視聽體驗。5G與人工智能技術結合，使得智慧編排成為可能。智慧編排是一種利用5G和人工智能技術，從海量的視頻資源中智能篩選、編排和推送適合用戶內容的服務。通過智慧編排，用戶可以根據自己的喜好、興趣、場景等，設計想要觀看的視頻內容，而不需要被動接受統一的節目安排。大小屏協同是一種利用5G的低時延和高可靠性，實現5G頻道在不同屏幕之間互動的服務。通過大小屏協同，用戶可以在家中通過大屏（如電視機）觀看5G頻道節目的同時，通過小屏（如手機、平板電腦等移動端）進行互動、評論和投票等，增加用戶的參與感和沉浸感。

2.3 優化廣播電視的資源分配

5G中的網絡切片技術是一種將物理網絡按需劃分為多個邏輯網絡的技術。每個邏輯網絡可以根據不同的服務需求進行優化，從而更有效地分配和利用網絡資源。在廣播電視工程中，這意味著能夠為不同的內容提供定制化的網絡服務，滿足不同的質量要求和用戶體驗。例如，直播體育賽事可能需要更大的帶寬和更低的延遲，以保證畫面的清晰度和實時性，而其他類型的內容，如點播電影或電視劇，則可能需要更高的可靠性和安全性，以防止數據丟失或被篡改。通過5G的網絡切片技術，廣播電視行業可以更靈活地滿足不同內容類型的需求，提供更優質的服務。例如，華為公司和中國聯通聯合開展了5G網絡切片在廣播電視領域的創新應用，實現了4K超高清視頻的實時傳輸和播放。通過5G網絡切片技術，為4K視頻提供了專用的網絡資源，保證了視頻的高清晰度和低延遲，同時節省了網絡的總體資源消耗，提高了網絡的效率和性能。這種技術的應用，為廣播電視行業帶來新的商業機會和用戶價值，也為5G網絡切片技術的推廣和發展奠定了基礎。

2.4 多角度體驗

5G網絡的迅速普及和發展為廣播電視行業帶來了全新的機遇和挑戰。其高速數據傳輸和低延遲的特性為廣播電視公司提供了獨特的優勢。通過充分利用5G網絡的高帶寬，廣播電視公司能夠在現場采用多攝像頭布局，以捕捉多樣的畫面和角度，從而為觀眾提供更為豐富的視角和觀看選項。這種技術使得觀眾能夠根據個人興趣和需求，靈活選擇最適合自己的觀看方式，為觀看體驗增添了靈活性。例如，在體育賽事等領域，多攝像頭和多視角的技術展現了其卓越的實用性，觀眾可以自主選擇所關注的視角，如追隨某位運動員、聚焦某一關鍵動作或事件。這種個性化的選擇權使得觀眾更深度地參與到比賽過程中，從而提升了他們的觀賞樂趣和互動感。

2.5 5G智慧廣電平臺

5G智慧廣電平臺是5G在廣播電視工程中的重要應用。借助5G、云計算、大數據和人工智能等技術，該平臺構建了智慧化的生產、傳播、服務和監管體系。通過該平臺，廣播電視媒體能夠實現對傳播效果的實時分析、熱點事件的快速發現、內容創作的智能輔助以及輿情監測的智能預警等功能。這一平臺不僅提高了廣播電視媒體的傳播力、引導力、影響力和公信力，而且推動了傳統媒體與新媒體的深度融合。以中國移動云南分公司與昆明廣播電視臺合作建設的“5G+智慧廣電”聯合實驗室為例，該實驗室采用“連接+算力+能力”的模式，打造了“5G媒體資源聚合平臺”“5G融播平臺”和“云南數字企業服務平臺”等三大平臺，以及多個5G應用場景，如“5G大型賽事直播”“5G互動演播室”等。這些應用場景充分展示了5G智慧廣電平臺在廣播電視工程中的重要作用，為廣播電視行業的發展帶來了新的機遇和挑戰。

3 結語

文章深入探討了5G在廣播電視工程中的應用。通過深度整合5G，廣播電視行業將在更廣泛的領域展現其多元魅力，為觀眾提供更豐富、更沉浸式的視聽享受，同時助力行業的創新與升級。