5G时代广播电视传输技术的转型与升级

刘 宇，周 羽

（云南广播电视台，云南 昆明 650000）

0 引 言

现阶段，5G技术已经在不同行业、各个领域得到了广泛应用。就广播电视行业而言，5G技术的融合应用，将显著提升广播电视传输的效率与质量，在满足用户多样化节目观看需求的基础上，还能推动应急广播、远程制播等广播电视模式的创新发展，对进一步增强广播电视媒体的市场竞争力也有积极帮助。面对新媒体带来的冲击影响，广播电视媒体必须主动适应5G时代，充分利用5G技术，在此基础上，加快完成广播电视传输技术的转型与升级。在提供优质电视节目、满足用户个性观看需求的过程中，让广播电视媒体在融媒体时代获得更好的发展。

1 5G时代广播电视传输的特点

1.1 高速率

5G技术在继承4G技术稳定架构的基础上，进一步提高了通信速率。目前下载速率已经可以达到20 Gb·s-1，是4G（1 Gb·s-1）网络的20倍。在移动连接数方面，4G全网络的移动连接数为80亿个（2016年），而5G全网络的移动连接数达到了110亿（2021年）。更快的数据速率和更多的连接数，给用户带来了更快、更便捷的网络体验。在广播电视领域，通常选择低频段（600 MHz～2.925 GHz）传输信号，其优势在于覆盖率高、运营成本低。但是缺点也比较明显，低频段连续资源频率较少，传播速率受到一定的限制。在4G时代，随着载波聚合技术的发展与应用，将多个非连续载波频率进行整合，基本上能够满足广播电视信号的传输要求。进入5G时代后，高频段（70～600 GHz）资源成为广播电视行业未来发展中需要充分开发和利用的资源。由于高频资源具有频率高、波长短的特点，因此，要想满足广播电视的通信需求，在架设天线时需要适当缩短相邻两个信号塔之间的距离，在局部形成天线阵列，以保证高速率通信，让广播电视信号以更快的速率进行传播[1]。

1.2 大容量

终端直连（Device-to-Device，D2D）是5G时代广播电视传输的一种新模式。在这种模式下，不需要通过中间基站，即可实现从一个终端到另一个终端的数据传输，在广播电视的远程制作播出等方面能够发挥重要作用。但是终端直连模式对广域物联网的节点覆盖率、通信容量等有较高的要求。增加物联网节点虽然能够提高通信容量、满足通信要求，但是也会导致物联网功耗过大。4G网络的通道带宽为20 MHz，部分适用于Cat-NB1 loT的通道带宽，可以达到200 MHz；而在5G时代，宽带物联网获得了突破性发展，其通道带宽的上限提升至100 MHz（6 GHz以下），部分情况（6 GHz以上）甚至能达到400 MHz。除此之外，5G网络可以限定物联网终端速率，降低宽带使用率和终端发射功率，在保证远距离通信需求的前提下，进一步降低物联网运行能耗[2]。

1.3 低延时

4G时代，LTE网络将网络延时控制在10 ms以内，为广播电视传输技术带来了质的飞跃。进入5G时代，电视直播等节目模式的出现，对LTE网络的实时传输提出了更高的要求。5G技术对LTE网络的帧结构作出了进一步的优化，从物理层面上降低了延时效果，使得短距离内广播电视信号传输的延时可以降低至1 ms以内，更好地满足了新时期广播电视节目的播出的需要。

2 5G时代广播电视传输技术的应用

2.1 在远程控制播放领域的应用

随着5G技术与远程控制播放融合程度的进一步加深，无线网络信号的覆盖范围得到了进一步的拓展，能够保证在偏远地区也能有较强的信号强度，从而提升了广播电视远程控制播放的质量。另外，基于5G的无线广播技术，还能使用添加信号站的方式实现扩容，为电视控制播放信号的传输提供了技术支持。相比于常规的广播电视信号传播，融合了5G技术的远程控制播放，不仅能使用中继站传输无线微波信号，还能利用有线电视完成信号传输。这样一来，在远程控制播放中就可以利用中继站、有线电视作为节点，建立起更加复杂的5G链路，并将信号传输到制作播出平台，最后再借助特定的频道、设备，将内容传递到末端用户的数字电视上，让用户可以实时观看到高质量的直播节目[3]。

2.2 在应急广播领域的应用

不同于常规的广播节目，应急广播对信息传输速度、信息传输容量以及信号的稳定性等均提出了更为严格的要求。在5G技术成熟发展之前，受到设备、技术等因素的制约，应急广播无法在某个时间点集中完成大范围的信息传播，而是选择不同时间段分次播报，这样会严重削弱应急广播的实用价值。另外，在遇到突发状况时，应急广播也很容易因为短时间内涌入大量的传播信息，而造成网络堵塞甚至导致网络瘫痪，对应急指挥和远程调度等工作的开展都会造成不利影响。在5G技术普及应用后，应急广播系统的功能得到显著改善。一方面，基于5G技术的应急广播，可以在同一时间节点，分别向更大范围的网络空间发布消息。由于网络延迟低，因此可以保证应急广播消息同步发送给多个对象，这就为应急管理提供了技术支持。另一方面，5G网络的容量更大、负载能力更强，即便是面对瞬间涌入的大量信息，也能保证网络通畅，避免网络拥挤、崩溃的问题。目前，应急广播领域比较常用的是700 MHz 5G技术。在农村地区，700 MHz频段5G网络的覆盖半径是7.6 km，而相同条件下700 MHz频段4G网络的覆盖半径仅有1.3 km。由此可知，要想达到相同的覆盖效果，它们的基站数量比接近6∶1。因此，将5G技术应用到应急广播中，对节约基站建造成本也有积极帮助。

2.3 在VR/AR广播领域的应用

在5G时代，虚拟现实（Virtual Reality，VR）和增强现实（Augmented Reality，AR）技术在广播电视领域也得到了融合应用。其中，VR技术基于计算机、传感器以及仿真技术，模拟真实的外部环境，通过机器与人的实时交互，丰富人的多感官体验。在5G技术的加持下，VR广播电视得到了进一步的发展，并呈现出智能交互、多感知交互的特点[4]。相比于以往用户只能被动收看广播电视节目的情况，融合了5G技术的VR广播可以赋予用户更多的选择权。在VR环境下，用户可以随意操作并选择自己喜欢的节目，同时还能得到及时、直观、真实的反馈。这就使得用户能够获得更加良好的广播节目收看体验。AR技术也是伴随着5G时代到来而在广播电视领域广泛应用的全新技术形态。它可以将虚拟世界与现实世界无缝连接，可以在虚拟环境中展示拟真的现实世界，让用户足不出户即可通过AR广播电视了解现实世界的信息。基于5G的VR/AR广播电视，必须使用更先进、更高速的网络传输技术以及配套的网络硬件设备，才能保证将VR/AR广播电视的内容与信息更完整地呈现给用户。

3 5G时代广播电视传输技术的转型与升级策略

3.1 优化资源渠道，完善基础设施与信息设备

进入5G时代，广播电视传输技术实现了一次重大革新，同时对配套的基础设施、信息设备也提出了更高的要求。为了支撑5G时代下广播电视传输技术的转型与应用，必须进一步完善基础设施与信息设备，通过夯实硬件基础，为广播电视信号的传输与节目的稳定播放提供有利条件[5]。为此，广播电视媒体要构建长效投入机制，密切关注行业前沿的最新发展动态，基于自身业务开展的需要，积极引进新技术、新设备，实现广播电视节目制作质量和传播效率的提升，在优化用户收看体验的基础上，留下一批忠实用户，显著增强自身的市场竞争力。例如，5G时代下，语音操控、智能控制等技术日渐成熟，可以引进这些技术并与广播电视传输技术相融合，以更好地满足数字电视用户的使用需求。除此之外，像多天线技术（Massive MIMO）、网络功能的虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）、终端直连（D2D）等，也都是伴随着5G时代到来涌现出的新技术，可根据广播电视的业务需求，有选择性地引进这些技术，从而实现广播电视传输技术的转型与升级。

3.2 开发特色功能，满足观众观看节目的个性需求

短视频平台可以利用人们的碎片化时间播放节目，并且支持评论、剪辑等形式对节目进行二次创作，因此受到了广大年轻用户的喜爱。广播电视媒体要想在激烈的媒体竞争态势下提升自身的竞争力，也必须主动融合包括5G、新媒体、互联网+在内的一系列新技术，尝试开发特色功能，迎合现代用户的多样化、个性化需求，才能提高广播电视节目的收视率，增加用户黏性。例如，广播电视平台可以在节目的右下方设置一个二维码，用户在收看节目时通过扫描二维码，即可进入评论区，既可以发表观看节目的感想，也可以提出一些对于改进节目的建议。这种线上的互动交流，一方面为节目制作人和节目观看者搭建了沟通的桥梁，有利于节目制作人更加及时地了解观众的真实想法，为下一步节目的优化提供方向和思路；另一方面则丰富了观众的节目参与感、体验感，对提升节目的吸引力也有积极帮助。不断进行技术创新、尝试开发特色功能，也成为5G时代广播电视节目提高收视率和增强竞争力的一种有效手段。

4 结 语

相比于4G技术，5G技术具有速度更快、效率更高、全面覆盖的优势。将该技术应用到广播电视领域，可以连接多个基站构成更加复杂的5G数据链路，从而使节目信息以更快速度、更高质量传递给不同的制播平台，再经由制播平台将节目信息传递到用户终端，让用户可以同步观看高质量的节目。同时，基于5G的远程制作播出技术、AR/VR广播电视技术等，还能给予用户更多的选择权，使其可以挑选喜欢的节目并提出反馈意见，这对于提升广播电视节目的制作水平大有裨益。5G技术的加持，实现了用户与广播电视媒体的“双赢”，对广播电视行业的发展提供了积极帮助。