5G在未来电视广播技术的思考

王学博

（山东广播电视台，山东 济南 250014）

5G作为一种全新的无线接入技术不是独立的，这与2G、3G、4G技术有所不同，是在现有2G、3G、4G、WiFi技术的基础上演进而来的，而且也新增了一些补充性的无线技术，多种技术集成之后形成了一个全面的解决方案。从某种角度来说，5G技术是真正意义上的融合网络。在融合和统一的标准下，人和人、物和物、人和物之间的联通体现出高速、安全、自由的特点。

一、5G技术的特征和应用前景分析

（一）ITU定义5G技术的三个应用场景

在目前的发展阶段中，5G技术正在研究制定，5G就是第五代移动通信技术，由国际电信标准化机构3GPP起草制定，国际电信联盟无线电通信部门发布这一消息。人与人、物与物、人与物之间的智能互联就是5G技术的目标。5G技术的应用场景由ITU定义，共分为三种，分别是增强移动宽带、海量机器通信、超高可靠低时延通信。在增强移动宽带的应用场景下，5G有超高的传输速率，移动宽带业务就依靠这一优势，这会明显增强业务性能，也会优化用户的使用体验。在海量机器通信场景下，5G有着强大的连接能力，能全场景覆盖从消费到生产的全过程，也能覆盖从人到物全场景。在超高可靠低时延时通信场景下，需要发挥超高可靠低时延通信技术的优势，此时无人驾驶、工业自动化都能实现，而且这些业务的完成体现出低时延、高可靠的特点[1]。

（二）5G标准分两个阶段发布

3GPP已经对5G标准的实施有具体的计划，分两个阶段实现，第一阶段已经在2018年6月发布，美国圣地哥时间2018年6月13日20:18，召开的3GPP全会批准第五代移动通信技术标准独立组网功能冻结，这代表国际5G标准正式出炉，同时这也是首个完整的真正意义上的国际5G标准。SA功能全部冻结，使得5GNR具备独立部署能力，同时也构建了全新的端到端新构架，在未来，5G技术必定会正式被投入商用。而第二阶段将会在2019年年底发布。

（三）5G网络更加智能，融合度更高

用户使用5G技术，体验到最直观的感受是网络传输速度极大提升。目前4G/LTE的最大传输速度是每秒100M，而5G技术的传输速度将会达到每秒10G。比如说用4G技术下载一部电影，需要花费1分钟的时间，而使用5G技术下载就只需要1秒钟的时间。5G技术不仅具有超大的传输速度，还具备超可靠、超高容量的特点。能构建超大宽带和超密站点，能随时满足接入需求。正是因为如此，通信界普遍认为5G网络绿色节能，更加智能，融合度也更高。

二、5G技术与广播电视技术的融合

（一）5G网络4K电视传输测试获得成功

2019年1月13日，中国深圳举办5G网络4K电视传输测试启动仪式，参与方有中国移动、中央广播电视总台、华为公司。在国内，这是5G网络首次进行4K传输，这更是5G和新媒体产业融通发展的重要举措。中国移动开通了两个2.6+4.9GHZ5G双频试验点，这两个试验点分别位于北京光华路办公区、深圳市民广场。在中国移动5G试验网络的支持下，央视春晚深圳分会场成功将4K超高清信号回传至中央广播电视总台的北京机房。与此同时，中央广播电视总台的4K超高清北京景观信号也会被传送至深圳分会场，会场上的4K超高清转播车就能展现实时信号。这一实验过程为2019年春晚5G技术的正式应用奠定良好的基础。

（二）5G和广播电视技术融合的应用场景

广播电视应用5G技术使用的应用场景涵盖终端、环境、业务三个要素。三个要素构成有实际意义的组合，形成完整的终端用户应用场景。以屏幕的尺寸和移动性为依据，可以将终端划分为两种类型，一种是小屏的可移动终端，比如智能手机、车载终端、便携式电脑[2]。另外一种是大屏的固定终端。应用环境分为两种，分别是室内和室外，移动速度分为三种，分别是步行、车辆和高速车辆。以数据流向、内容解析度、交互能力划分业务，可分为五种类型，分别是线性视频广播、视频点播、内容交互、高解析度内容、个性化内容。就业务需求展开分析，5G网络属无线通信，包括单项广播和双向通信。优化两种通信方式，实现对无线网络的高效利用。室外覆盖和室内覆盖相结合，局部覆盖区域覆盖相结合。高速移动也包含在5G网络的移动性特点中。就传输网络问题展开分析，不仅支持双向通信，而且支持多路、并发、高清、超高清视频流。流量得到优化，支持网络流量在单向广播和双向通信方式之间无缝切换。

（三）移动通信网络和单项广播

双向通信是移动通信网络的一大优势，在此条件下单向广播也能获得更好发展。通信资源能够按照相应需求在两种通信模式之间灵活调度，从而实现移动广播的深度融合。在目前的发展阶段中，单向广播的性能还受到发射频率和发射塔高度的限制，因此建设的单向广播基站间距要控制在10km以内。地面数字电视使用的是高功率、高塔发射技术，单向广播与之相比性能方面还有很大差距，覆盖面积也有10倍到20倍的差距。虽然广播网络覆盖的面积比较大，相应的回传能力也受到一定限制，最新一代回传技术的上行通信能力，无法与移动通信技术相媲美。5G移动与广播电视媒体技术融合，要实现的目标是支持移动接收、为用户提供个性化服务、覆盖更加宽泛的范围。设计的构架方案应当以移动通信网和广播网络的技术特点为依据，在深度融合的过程中注重取长补短。

（四）系统功能模块设计

移动通信网络和广播共用有线网络，网络用户平面和控制平面相互之间是分离的状态。其中用户平面能够用软件定义网络，同时也支持网络资源虚拟化。控制层面支持网络资源虚拟化，全面考量业务需求，适当增加一些虚拟网络的功能模块，在此基础上以满足业务需求为目标，有效整合各种服务。设计的网络构架将5G系统架构技术规范作为基础依据，其中不包括漫游网络参考构架。二者融合使用的无线网络是HPHT和LPLT的联合部署。在核心网络和有线网络中，控制面和用户面是相互分离的状态。控制面提供的服务依靠5G技术来实现，设计的功能模块包括用户权限、接入控制、资源调配、计费认证。用户面和5G网络使用的是同一个传输网络。传统模式下网络的前端系统能为用户提供数据源和内容源。在前端系统中，控制功能是独立的，核心网架构以服务为基础，融入5G技术。

（五）未来5G技术将深刻影响广播电视行业的发展

对传统数字地广播技术来说，5G技术的出现也是一项巨大的挑战，积极迎接挑战，广播电视移动接收技术就能获得新的发展机遇。5G愿景的需求报告指明5G支持移动视频、虚拟现实、增强现实业务。从当前的情况来看，网络世界产生的音频、视频、图像业务正在快速增长，与此同时网络流量也呈爆炸式增长。这意味着用户访问移动通信量会受到一定影响。单纯地增加宽带的数量不能有效解决这一问题[3]，业内人士认为支持广播业务是解决这一问题的最佳途径，不管是点到面的广播技术，还是一点对多点的广播技术都有一定优势。一直以来，通信领域都想把广播技术应用在通信技术中。比如3GPP就在4G标准中提出将eMBMS技术应用在广播业务中，但是由于受到实际条件的限制，这一计划始终没有实现，无法完成实际部署，也不能真正投入使用。而在5G工作中，3GPP已经构建了“用于广播电视业务的用户增强方案”，目的在于预先研究现有的广播电视业务，并希望在外来取得更有价值的突破。

综上所述，在未来，网络通信将会进入5G时代，移动通信网络传输速度更高，能承载更为丰富的音频和视频内容。5G技术会对媒体信息传播网络产生较大的影响作用。广播电视的发展将会在5G技术的支持下获得更好发展。从理论上来说，5G技术与广播电视技术的合理配置能支持视频广播，也能实现视频点播。多种多样的创新媒体业务都有可能在5G技术的支持下获得突破性进展。