广播电视与5G技术的融合发展研究

陈功再

【摘要】2021年，中国将全面快速的进入5G时代，新的通信信息不断的提高人们的工作效率，同时也在不断的提高人们的生活标准与质量。从当前通信的发展背景来看，5G已经是互联网的主要潮流，它在世界通信领域中占据着先进的行列。就广播电视行业而言，5G技术的实现，将广泛的、更新换代的影响着广播电视行业的拓新与发展。广电部门应充分利用5G技术高速率、大容量、低时延的突出特点，打造出全新的广播电视系统，带给广大观众更清晰、更丰富的广播电视节目，引领广播电视行业向着一个全新的领域发展。

【关键词】广播电视，5G技术，应用，构建。

中图分类号：TN92                     文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.02.005

5G技术的实现，不仅会改变人们常规的通信方式，也会对人们的生活方式构成巨大改变。新的5G技术，不再只是单纯地局限于人们之间简单的通信，而是人与人、人与物、物与物之间的互联与发展，它是移动通信发展的一个新飞跃，也是广播电视行业的一个新起点。目前，大数据、云计算已经广泛地应用在人们的生活领域中，人们的工作与生活发生了翻天覆地的变化。作为广播电视行业，如何将5G技术应用在广播电视系统中，如何利用5G技术展望广电的未来，这是广电部门的一个新课题，也是广电部门的一个新前景。

1. 5G技术的概念与特点

5G技术，是第五代中国移动通信标准，也称第五代中国移动通信技术，简称5G或5G技术。5G技术是4G系统之后的延伸，它降低了系统成本，提高了系统容量和大规模设备之间的连接，在技术上采用最新一代的蜂窝移动通信技术。

5G技术的特点：高速率、大容量、低时延。这是5G最突出的三大特点。5G网络的峰值理论传输速度可达每8秒1Gbit，接近于 100Mbit/s，远远高于以前的4G，是4G的10倍以上。它的低时延能将以前网络的20-30ms缩小至1ms。高速率的传输，十分有利于电视实况直播，提高直播的高清性与可靠性。从另一角度来看，如果把4G和 5G，从能力、技术、频率、成果四方面相比较，可以看出：在能力上，4G是VOIP移动宽带业务，5G则是移动互联网和物联网应用。在技术上，4G是OFDM、MIMO，链路自适应，全IP扁平网络，5G则是更先进和更多样的技术。在频率上，4G是450MHz至3.8GHz，5G则是更广泛的频率范围。在成果上，4G是低速移动与高速移动相结合， 5G则是多种空中接口，融合统一网络。另外，5G技术的组网，采用的是超密站点，基站布置密度高，实现了远距离传输大数据的目的，从真正意义上实现了万物互联、人物互动，带给人们生活、工作更便利的平台。

2. 5G技术对广播电视的影响

今年，将是5G技术全面展网的一年，在这样一个移动通信发展的背景下，无凝对广播电视领域造成了巨大的影响。当然，影响是一分为二的，有负面也有正面。这要看广电部门如何去跟进、如何去融合、如何去拓发展。传统型的广播电视系统，已经不能适应新的科学技术，更不能满足人们对广播电视的要求。广播电视系统不跟着时代走，不积极融合到新的科学技术，不去建立新型系统，必将被淘汰。当前的现实通信，用户多、规模大、音视频及图像业务数量飞速上升，网络流量呈爆炸式增长。在这种情况下，单靠增加带宽是无法解决问题的。传统的广播电视系统数字传输简单、带宽容量小、设备落后，更是一筹莫展。时逢此时，5G技术实现并且成熟了，广播电视领域去应用它，也是势在必行，大势所趋，5G将带给广播电视行业丰厚的收获。

3. 5G技術在广播电视中的应用

3.1 5G技术与音视频节目采编制作的融合

音视频的录音、采集、成像、显示、传输，传统型的模拟摄像机、信号编辑器和相应的设备已无法与5G匹配，再好的网络也要有高质量的音视频信号源。所以音视频的采、录、摄、编这类设备应步入全新的数字化，与5G网络同步。新闻采编、内容制作、5G不仅能够满足实时高清视频制播的需求，还能让AR、VR等对画质和时延要求较高的应用场景得到高效发挥。对于新闻的采、编、播，新闻现场的环境往往复杂多变，特别是新闻发布会、电视直播等活动现场，大量的链接、大量的高清摄像头和终端录屏的视频传输，超高清AR/VR视频，每秒容量都高达百兆以上。这样的传输要求，依靠目前的4G或Wifi网络很难同时满足。因此，5G的功能将得到充分展现，在新闻的采、编、播过程中，一是利用5G高速率、大容量、低时延的特点，辅助离线网络翻译等AI技术，实现移动状态下的实景AR翻译，提升会场同声传译和图片、视频实时翻译的准确度。二是超高清视频制播服务。4K视频信号需要60--75Mbit/s的传输带宽，这样的带宽，只有5G网络才能达到。5G是承载高清传输的最佳网络，它可以通过核心网，把视频数据传送到视频播放、视频存储及分发端，并通过多种方式发送给视频显示终端，最终实现超高清视频的采、编、播服务。早在2019年1月，中央广播电视总台和华为公司就4K高清信号的音视频采、编、播以及在5G网络中的异地传输，就制定出了战略合作方案。提出在5G技术这个框架内，广播电视数字音视频信号在各个环节要相互兼容与拓展，使得我国成功实现了4K超高清电视与5G网络传输的融合，中央广播电视总台和部分省级电视台也在全国开播了多个纯4K高清频道，相信在2021年将会有更多的4K高清频道播出。

3.2 5G技术与广播电视发射接收设备的融合

随着5G技术的不断成熟与发展，模拟广播电视信号在2020年已基本关闭。取而代之的是广播电视数字信号。如今，数字广播CDR已开播，但如何让听众方便收到，这是一个问题，广电部门应充分利用5G技术来解决，使广大听众能够轻松的在手机上、普通收音机上听到高清的广播节目。在电视方面，5G大容量、低时延的特点，给传输高清晰的视频信号创造了成熟条件。作为广电部门，首先要建立5G技术条件下的无线广播电视发射系统。充分结合5G特点，从发射设备到接收设备，在物理条件上改朝换代。高山无线广播电视发射台，应更换数字化、智能化、高效率的新一代数字调频广播发射机、数字电视发射机，与5G相融合。接收机方面，厂家生产的家用固定大电视机，应能方便地接收到无线发射台的数字信号，同时接收机应向小型化、移动化、便携化、智能化方向发展。比喻手机电视、平板电视等。高山无线广播电视发射台，是国家的重要战略信号资源，它不向广大听众、观众收取任何信号费用。而当前，大多数观众看电视，上互联网，要向电信商付宽带费用。在这样一个前提下，如果国家免费的广播电视信号和电信商的信号质量等同，那么人们就消费在免费与付费之间，这样的选择结果，是不言而喻的。所以，无线广播电视发射台，如何充分利用5G技术，充分利用国家免费的广播电视信号资源，这将是广播电视行业发展的一个巨大优势。

3.3 5G技术与广播电视智慧台站的融合。

广播电视智慧台站，是以构建国家基础信息设施为宗旨，以云计算、大数据、物联网及 IPv6等综合技术为支撑，以无线、有线、卫星、互联网等多种协同承载为依托，以融合媒体智能传播为目标，以全面提升广播电视管理、网络、业务及服务能力为指标的广播电视系统。在物理上，它以物联网，电信网，无线宽带网组合为基础，加上其它相应设备组成。以智慧技术高度集成，智慧服务高效方便为主要特征，把台站的物理设施，信息设施，知识设施连接起来。这样一个全新的数据平台，当然离不开5G技术的支持。智慧台站可以充分与5G技术相融合，发挥大数据、云计算、覆盖面广等优势，开拓视频点播、虚拟现实、超高清传输、节目互动、互联购物，搜集多方面的、全新的广播电视信息，做到数据共享。其中智慧台站的云平台不但是一个信息传播业务平台，也是一个综合性管理平台，是一个开放性的社会服务平台。云平台将分为内容制作、监管、安播、资源管理、综合服务、运营支撑等多个部分，为 4K、8K超高清电视、智能媒体等多种融合生产提供技术支撑，构成智慧化广电网络系统前端，将数据进行分类、筛选、加工等处理，通过人工智能、大数据的引入，实现数据的智慧化。这样的平台，必将吸引众多的广播电视用户、商家来参与智慧台站，发展智慧台站，共享智慧台站。同时5G技术运营商与广播电视智慧台站也必将是互盈互利，携手未来。作为广播电视行业，这是一个新生的活力，新生的里程。

4. 5G時代下广播电视系统的硬件构建

广播电视行业要在5G时代下东山再起，必须在物理上、硬件上构建5G技术基础条件下新型的无线广播电视系统。这种系统应包括以下主要设施：

4.1 广播电视节目制作设备

电视节目制作需要采、录、编设备。传统型模拟设备不能再用，必须开发、购买新型的数字化设备。如：录音设备、录像设备、编辑设备、短距离传输设备、播出设备等，从广播电视节目信号的源点开始，融合5G技术标准。广播电视信号从传统的模拟信号发展到数字信号，这是一个质的飞跃。在广播电视节目制作中，摄像机和非线性编辑系统是电视节目制作的两项主要设备。

4.1.1 摄像机：

大家知道，不管是模拟信号还是数字信号，视频信号的捕捉，主要是摄像机。目前，常用的摄像机是模拟摄像机和数字摄像机。模拟摄像机输出的是模拟视频信号，通过编码器将模拟视频信号转换成数字信号。其像素是30-40万。它的缺点是：清晰度不高，走带机构不稳定，信号传输损耗大，拍摄环境要求高，电源质量要求高，信号制式多，易造成不兼容。数字摄像机输出的是数字信号，将光信号直接转化为数字信号进行传输，其像素是200-300万。它的优点是：清晰度高，分辨率高，色彩鲜艳，逐行扫描技术，布线简单，故障率更低。两者对比，自然而然，数字摄像机是捕捉视频信号源，制作广播电视节目的最佳选择。

4.1.2 非线性编辑系统：

非线性编辑系统是以计算机作平台，配置高性能的CPU、视频处理卡、码率压缩卡、数字特技卡、声效卡以及高速数据硬盘，专用视频编辑软件来完成电视节目制作任务的。它的最大特点是，用计算机硬盘编辑方式取代传统的磁带记录电视信号的编辑方式。它用软件对硬盘中的数字化信号进行剪辑、编辑、配音、字幕、特技等工作，最后再将完成的节目转录到磁带上。广播电视节目的制作，从线性向非线性转变，也就是从模拟设备向数字化设备转变的更新。

4.2 广播电视发射台发射设备。

广播电视台发射中心、无线广播电视高山发射台，必须淘汰模拟广播电视发射机，与发射机厂家共同协商、研究、开发新型的广播电视数字发射机。不能考虑经济支出，在被淘汰的模拟发射机上小改小换，导致发射效率、信号质量得不到一个质的飞跃。所以，无线发射设备一定要实时与5G技术相融合，以5G为标准，开发生产数字化无线广播电视发射设备。目前，中央广播电视节目无线数字化覆盖工程正在不断地推进，多数地面、高山发射台已开始使用数字发射机。一部发射机，激励器、功放模块是其核心部分。数字激励器一般有两个接口：SPI和ASI，同时其还能够支持多层信号输出。它的主要作用是外侧信道编码、上变频和预失真。处理所输入的TS数字码流，并确保数字信号在信号编码调制上实现变频。功放模块采用LDMOS技术，这也目前国内使用最多的模块。天线是数字发射机的最终输出端。数字广播电视节目套数多、发射覆盖广，一副天线往往要发射数十套节目，所以，选择一款性能好的发射天线，也是关系到节目信号质量不可忽视的部分。除此之外，地面数字广播电视发射系统还有信号前端系统、短距离传输系统、接地设置等，这些都是地面发射台的组成部分。建立一个地面数字广播电视发射台，都要考虑到，技术、经济、收看效果，特别是要能融合到5G网络中，高质量的服务于广大观众。

4.3 广播电视信号接收设备。

广播电视的节目制作，节目发射设备融合到5G后，剩下的就是节目接收。高质量的音频广播、高清晰度的视频信号，最终需要接收设备。广播方面，中国之声数字广播CDR已开播，音频质量相当高，但老式的普通收音机当前听众还是收不到，这是接收设备的问题。目前市场上CDR收音机，在价格上还是相当昂贵，德生牌一台需要800元左右，档次再好点的上千元。这样的价格，对于普通的听众是不能接受的。所以，如何让收音机大众化、普遍化，这是一个广播接收机问题。在5G技术条件下，我们可以偿式让5G手机也能收听，让新一代的收音机尽快生产，普及接收设备。电视方面，数字频道44CH、45CH在2020年已经开播，中央电视频道除3CH、5CH、8CH外，已全部播出，地方省级台也有不少频道播出。这些高清频道节目，需要新的电视接收机接收。除了家用固定大电视外，广电部门应充分融合5G网络，向移动型、智能型、5G手机、平板电脑等多种类型的接收设备开发。目前，5G通信交互工作组和国家5G通信工作组已建立了合作关系。用3GPP、ITU作为输出端，保障广播电视在5G技术标准中的传输。在国家的支持下，广电部门要与5G网络互融互合，统一发展，制定相应的国家级、地方性技术方案、标准，生产更多的接收设备。

5. 5G时代下广播电视行业的发展前景

近年来，广播电视行业持续走下坡路，观众越来越少。其实，不是观众越来越少，人们不喜欢看电视，只不过是观看方式、观看的平台不一样，大家都手机上、电脑上看，观众的生活、工作、需求依然离不开广播电视，未来社会的发展，也离不开广播电视。广电部门应针对5G技术在广播电视领域中的应用，制定更加科学的引导策略，坚持实用为导向，更好地服务广大听众、观众。充分利用高山无线广播电视发射台，把数字广播电视信号传送到千家万户，传送到众多的听众、观众的手机上，让他们离不开无线广播电视，让他们能够在5G技术下的电视荧屏上满足各种需要， 这是广电部门开拓、展望广播电视行业的美好前景。

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