5G在廣播電視技術領域的運用

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摘要：本文簡要闡釋了5g技術的優勢特征與常見應用形式，針對傳統廣播電視業務在5G環境下產生的變化進行了大體分析，圍繞網絡融合架構設計、5G+AI技術、5G+VR/AR技術、FPGA技術、5G與物聯網結合五個層面，探討了5G技術在廣播電視領域的具體應用，以期為5G時代廣播電視技術領域的發展提供參考。

關鍵詞：5G技術；廣播電視；網絡架構；物聯網

一、引言

當前5G技術與廣播電視技術的融合已成為廣電行業發展的主導方向，對此還需密切結合技術手段與業務需求為二者融合創設有效契合點，進一步提升廣電行業的資源使用效率、內容產出質量與整體技術水平，為其實現更高層次的發展打下良好基礎。

二、5G技術的優勢特征與常見應用形式分析

（一）技術優勢與特征。5G技術的全稱為第五代移動通信技術，該技術以蜂窩移動通信為核心實現對傳統4G網絡技術的升級，可將網絡延遲控制在1ms之內，促使數據傳輸速率得到大幅提升，并且適用于家庭、辦公等常規網絡環境，依托有限網絡運營商間的競爭實現價值效用，具有高速率、低延遲、大容量、低成本、大規模連接等性能優勢，能夠為用戶提供更加優質、便捷度更高的網絡服務。在技術特征層面，5G網絡的峰值速率可達Gbit/s標準，能夠滿足超高清視頻、虛擬現實等大型網絡數據傳輸需求；利用空中接口模式可實現對設備的遠程、自動化控制，為遠程醫療、遠程維修等業務的開展提供技術支持；5G技術的智能化特性還體現在能夠滿足多用戶需求，在組網條件下實現對多用戶的自動分組調整，可為5G用戶提供高達100Mbit/s的網絡服務體驗[1]。（二）常見應用形式。1.廣播融合。將5G技術應用于廣播電視技術領域，可使廣播內容、服務形式得到系統優化，為用戶提供實時訪問、非實時視聽等多種媒體內容，使得媒體信息傳輸形式更加豐富，能夠滿足海量數據、文本信息的傳播需求。同時，5G網絡有效消除了對并發用戶量的限制，可依托多個基站為用戶帶來融合組網，在多個接入網下完成媒體文本、音頻信息的傳播。2.遠程制播。引入5G技術后可借助多個數據鏈路向制播平臺傳輸節目信息，再利用直播平臺向用戶傳輸節目制作內容，在此過程中有效提升廣播電視節目的播放效果與視頻質量，更好地滿足用戶需求、提高用戶滿意度。3.應急廣播。應急廣播的傳輸內容包含文本信息、多媒體數據、音視頻等，適用于緊急情況下向外界發出預警信息，然而受制于傳統廣播電視技術的影響，其信息傳輸速度有限，難以保障將預警信息同時發送給多個用戶，并且在部分緊急情況下生成的網絡數據量較為龐大，在傳輸過程中易加大信道業務負荷，甚至造成通信癱瘓問題。通過引入5G技術既可以保障在緊急狀況發生時第一時間向多家媒體發送應急廣播，還可以利用廣播直接向用戶發送緊急信息，為用戶預留充足時間做好應急準備。4.VR與AR廣播。VR廣播是指運用虛擬仿真技術與計算機設備模擬出與真實場景高度相似的虛擬環境，使用戶在觀看節目的過程中生成更加真實、流暢的體驗，實現虛擬場景與現實世界的有效銜接，賦予用戶更具震撼力的體驗與感受。而AR廣播是指將AR技術、計算機設備進行高度集成，利用5G技術提升廣播信息的傳輸速率與傳輸質量，其傳播速度可達10Mhps，使用戶僅需穿戴專用設備即可直接獲取到多種廣播信息內容，進一步優化用戶對場景的體驗[2]。

三、將5G技術應用于廣播電視技術領域的具體體現探討

（一）傳統廣播電視業務在5G環境下產生的變化。1.業務種類得到豐富。5G環境下廣電行業創新推出了多種廣播業務，例如增強型移動寬帶、超可靠低延時通信、移動帶寬、短距離無線通信模塊等，在無線電通信部門的配合下進一步擴大了5G技術的應用場景。同時，通過將5G技術與廣播電視技術融合，還創設了涵蓋5G組播業務、5G廣播類業務在內的多項新型業務種類，均以廣播電視為載體實行信息傳播，配合多角度視頻、4K/8K超高清視頻、立體視頻等業務項目的推出，更好地滿足了廣播電視業務領域的多種訴求。2.建立數字化電視廣播系統。在5G環境下新型數字化電視廣播系統應運而生，當前廣播電視領域已采用點到點的內容分發機制，利用蜂窩移動通信網絡實現移動端視頻內容的分發，而伴隨5G技術的引入，新型數字化電視廣播系統著力推出一種點對多點的內容分發模式，圍繞更多固定終端、移動終端間實現視頻內容的分發與傳輸，利用網絡運營商完成大規模寬帶信息的分發與傳輸，同時有效滿足大規模視頻終端獲取、觀看視頻的需求，進一步緩解了大規模網絡信息傳輸所帶來的傳輸壓力[3]。3.實現發展目標重構。當前廣播電視領域針對其業務發展方向做出了明確規劃，基于自身業務優勢進行發展目標的重新定位，致力于加大對電視混合業務的開發投入力度，在現有基礎上進一步增強廣播電視業務的交互性，針對廣播電視業務的資源渠道與功能性進行有效豐富，借此更好地滿足多元用戶群體對于廣播電視業務的需求，為廣播電視領域的長效發展指引明確方向。4.增強技術融合趨勢。將5G技術引入廣播電視技術領域進一步增強了技術融合趨勢，諸如反向信道技術、信道復用技術的研發與應用為廣電業務中的用戶資源調配創設了有力支持，當前反向信道技18傳媒觀察第3卷第05期術已在商務系統中得到廣泛應用，未來廣電領域還將引入智能操作、語音控制等多元技術手段，供用戶通過語音指示即可完成網絡資源調撥，滿足以辦公為代表的多種應用場景需求。（二）5G技術在廣播電視領域的具體應用。1.網絡融合架構設計。5G技術與廣播電視技術融合的主要目標是滿足用戶的實際業務需求，例如實現無線通信領域的局部與區域覆蓋，實現公共廣播服務的開放接入；為雙向通信傳輸網絡的構建與實現提供技術支持，并實現流量優化；推進局部廣播與區域廣播業務的協調發展，實現協同控制等。為有效滿足上述業務需求，還需結合5G技術與廣播電視技術的實際特征進行網絡架構方案的優化設計，以無漫游網絡作為網絡架構建立的基礎，基于5G標準與LPLT、HPHT進行無線網絡部署，在有限網絡中實現用戶面、控制面的有效分離，使用戶面與5G網絡共用傳輸網絡，控制面基于5G服務架構實現認證計費、資源調度、用戶管理等功能模塊的共享，并且以傳統廣播電視前端系統作為內容/數據源，實現系統控制功能的有效分離，完成5G核心網架構的設計。在網絡融合架構的功能模塊設計上，主要涵蓋內容分發控制、廣播寬帶切換、用戶畫像生成、媒體控制等多種類型，致力于在雙向傳輸模式下實現對傳輸效果的系統優化，并結合實際情況切換成新的虛擬網絡。其中UPCF模塊主要利用大數據技術進行用戶行為分析、推薦具有針對性的內容、實現廣告精準投放等；MCF模塊用于結合網絡情況、用戶終端能力、內容分發模式等具體信息，調整封裝協議及內容編碼，為媒體內容、時間的同步化提供支持；CDCF模塊從時間、空間兩個層面出發，針對內容訪問情況實行動態監測，可在雙向通信模式下為用戶提供點播服務，并且及時調整內容分發方式；BBSF模塊主要用于控制用戶的數據流量，實現雙向覆蓋區域與廣播間的切換，保障用戶能夠連續獲取到相應媒體內容，并且當某內容在某時間、區域內成為熱點時，其熱點內容極有可能被CDCF切換成廣播方式實現內容分發，在此情況下需依靠BBSF模塊完成無線傳輸層面上的切換。例如將5G技術運用于汽車廣播領域，可利用點對多點的廣播形式向多個車輛發送廣播內容與信息。其具體功能包括提供交通預警信息，例如在駕駛員駕駛車輛的過程中提醒其前方路段擁堵情況；提供路標數據，例如為駕駛員提供車輛行駛路線沿途的限速情況；提供地圖信息，例如依據駕駛員的行車路線與GPS信息進行地圖的動態化呈現；提供物體位置信息，例如為駕駛員提供某一街道上的車輛、行人位置等。除此之外，將5G技術與廣播電視技術結合還能夠為駕駛員提供娛樂信息，結合駕駛員喜好與需求進行娛樂信息的針對性推送，實現服務功能的完善化設計。2.5G+人工智能技術。在智慧廣電建設背景下，應積極推進5G技術與人工智能技術（AI）的結合，圍繞信息語音播報、電視語音指令控制、智能化新聞采編等領域推出多種業務服務，強化人工智能技術的部署。在人工智能技術與5G技術的具體應用實踐上，主要體現在以下三個方面：其一是利用人工智能技術創造虛擬人物，配合虛擬動畫展示效果向電視觀眾呈現出虛擬網絡紅人、虛擬主持人等形象，賦予觀眾更具新鮮感、創意性的視覺感官享受；其二是引入人工智能技術進行媒資管理系統的開發，通過辨識語音、圖像等媒體要素實現語音、視頻內容的標簽化、文字化設計，減少以往在編目工作中的人力投入與成本支出，系統提高編目工作效率；其三是將人工智能技術應用于內容分發層面，利用智能語音助手、會話機器人等產品與用戶進行會話溝通，更好地滿足用戶的信息咨詢需求、提高用戶服務質量。3.5G+VR/AR技術。當前增強現實（AR）、虛擬現實（VR）等技術已在各行業得到陸續使用，引領人工智能時代的到來，將AR、VR等技術聯合5G技術應用于廣電行業中，能夠創造極為顯著的經濟效益、進一步拓寬廣電行業的發展前景。以往在寬帶傳輸、網絡傳輸速度等技術條件的影響下，AR、VR等技術難以在廣電行業中發揮有效利用價值，而伴隨5G技術的發展與逐步商用化，為AR、VR技術的應用建立起更加優質的網絡傳輸架構，可提供毫秒級時延、超高密度銜接以及峰值大于100GB的帶寬，促使網絡整體性能得到顯著提升。通過將VR、AR技術與5G技術相結合，能夠生成諸如模擬逼真化、影像交互等新型技術手段，有效克服以往信息傳輸過程中的衰減問題，使得廣電行業的發展空間得以進一步拓寬[4]。4.FPGA技術。FPGA技術的引入主要為廣電業務運營層面提供技術保障，提供高清化、數字化、立體化業務。FPGA技術的本質為現場可編程陣列，綜合運用編程控制器、邏輯單元陣列技術，將編程數據加載至內部靜態存儲單元中，優化各模塊間的銜接形式與邏輯單元的邏輯功能，可為整體電路結構規劃提供技術支持，實現視頻資料的高清播放與高質量傳輸，進一步提升業務質量。5.5G與物聯網結合5G環境下削弱了廣播電視技術實際應用過程中受到的局限性因素，有助于進一步擴大廣播數據的傳輸范圍，當前智慧廣電物聯體系的建設已成為信息網絡發展的主流趨勢，在智慧城市建設、智慧廣電網建設等領域具有較強的應用價值。在推進5G技術與物聯網融合的過程中，需注重結合廣電業務類型選取合理的組網方式，例如在自建組網模式下，主要由廣電網絡企業借助LPWAN技術組建網關，完成局域物聯網的部署，利用廣電網絡進行物聯網信息的傳輸，使其原有業務流程得到優化再造；再如在合作組網模式下，需由廣電企業與通信運營商建立協作關系，由運營商利用NB-loT技術實行網絡覆蓋設計，由廣電企業利用LoRa技術進行覆蓋補點，將數據接入至統一的物聯網平臺中，更好地優化其業務流程、提升實用價值。

四、結論

“互聯網+”時代的到來與移動通信技術的創新，為媒體傳播體系的變革與廣播電視技術體系的拓展提供了可操作性保障。未來5G技術與廣播電視網絡的融合已成為必然趨勢，對此還需密切結合用戶需求進行終端、網絡、內容等資源的協調，運用智能技術分析用戶行為、做出合理預判，推動廣播電視技術與互聯網的多維度融合，進一步推動廣播電視技術領域在5G時代實現轉型升級目標。

參考文獻：

[1]張松磊,陳小倩,陳功伯.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術探究[J].數字通信世界,2018,No.159,(03):68.

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[3]溫洋洋.探究5G網絡在在線教育領域的應用及影響[J].數碼世界,2019,(9):24.

[4]朱小偉.基于5G傳輸技術高清電視直播系統地研究與設計[J].西部廣播電視,2019,(9):209-210.

作者:王勇 單位:上海文廣新聞傳媒集團