5G在广播电视技术领域的运用

摘要：本文简要阐释了5G技术的优势特征与常见应用形式，针对传统广播电视业务在5G环境下产生的变化进行了大体分析，围绕网络融合架构设计、5G+AI技术、5G+VR/AR技术、FPGA技术、5G与物联网结合五个层面，探讨了5G技术在广播电视领域的具体应用，以期为5G时代广播电视技术领域的发展提供参考。

关键词：5G技术；广播电视；网络架构；物联网

一、引言

当前5G技术与广播电视技术的融合已成为广电行业发展的主导方向，对此还需密切结合技术手段与业务需求为二者融合创设有效契合点，进一步提升广电行业的资源使用效率、内容产出质量与整体技术水平，为其实现更高层次的发展打下良好基础。

二、5G技术的优势特征与常见应用形式分析

（一）技术优势与特征。5G技术的全称为第五代移动通信技术，该技术以蜂窝移动通信为核心实现对传统4G网络技术的升级，可将网络延迟控制在1ms之内，促使数据传输速率得到大幅提升，并且适用于家庭、办公等常规网络环境，依托有限网络运营商间的竞争实现价值效用，具有高速率、低延迟、大容量、低成本、大规模连接等性能优势，能够为用户提供更加优质、便捷度更高的网络服务。在技术特征层面，5G网络的峰值速率可达Gbit/s标准，能够满足超高清视频、虚拟现实等大型网络数据传输需求；利用空中接口模式可实现对设备的远程、自动化控制，为远程医疗、远程维修等业务的开展提供技术支持；5G技术的智能化特性还体现在能够满足多用户需求，在组网条件下实现对多用户的自动分组调整，可为5G用户提供高达100Mbit/s的网络服务体验[1]。（二）常见应用形式。1.广播融合。将5G技术应用于广播电视技术领域，可使广播内容、服务形式得到系统优化，为用户提供实时访问、非实时视听等多种媒体内容，使得媒体信息传输形式更加丰富，能够满足海量数据、文本信息的传播需求。同时，5G网络有效消除了对并发用户量的限制，可依托多个基站为用户带来融合组网，在多个接入网下完成媒体文本、音频信息的传播。2.远程制播。引入5G技术后可借助多个数据链路向制播平台传输节目信息，再利用直播平台向用户传输节目制作内容，在此过程中有效提升广播电视节目的播放效果与视频质量，更好地满足用户需求、提高用户满意度。3.应急广播。应急广播的传输内容包含文本信息、多媒体数据、音视频等，适用于紧急情况下向外界发出预警信息，然而受制于传统广播电视技术的影响，其信息传输速度有限，难以保障将预警信息同时发送给多个用户，并且在部分紧急情况下生成的网络数据量较为庞大，在传输过程中易加大信道业务负荷，甚至造成通信瘫痪问题。通过引入5G技术既可以保障在紧急状况发生时第一时间向多家媒体发送应急广播，还可以利用广播直接向用户发送紧急信息，为用户预留充足时间做好应急准备。4.VR与AR广播。VR广播是指运用虚拟仿真技术与计算机设备模拟出与真实场景高度相似的虚拟环境，使用户在观看节目的过程中生成更加真实、流畅的体验，实现虚拟场景与现实世界的有效衔接，赋予用户更具震撼力的体验与感受。而AR广播是指将AR技术、计算机设备进行高度集成，利用5G技术提升广播信息的传输速率与传输质量，其传播速度可达10Mhps，使用户仅需穿戴专用设备即可直接获取到多种广播信息内容，进一步优化用户对场景的体验[2]。

三、将5G技术应用于广播电视技术领域的具体体现探讨

（一）传统广播电视业务在5G环境下产生的变化。1.业务种类得到丰富。5G环境下广电行业创新推出了多种广播业务，例如增强型移动宽带、超可靠低延时通信、移动带宽、短距离无线通信模块等，在无线电通信部门的配合下进一步扩大了5G技术的应用场景。同时，通过将5G技术与广播电视技术融合，还创设了涵盖5G组播业务、5G广播类业务在内的多项新型业务种类，均以广播电视为载体实行信息传播，配合多角度视频、4K/8K超高清视频、立体视频等业务项目的推出，更好地满足了广播电视业务领域的多种诉求。2.建立数字化电视广播系统。在5G环境下新型数字化电视广播系统应运而生，当前广播电视领域已采用点到点的内容分发机制，利用蜂窝移动通信网络实现移动端视频内容的分发，而伴随5G技术的引入，新型数字化电视广播系统着力推出一种点对多点的内容分发模式，围绕更多固定终端、移动终端间实现视频内容的分发与传输，利用网络运营商完成大规模宽带信息的分发与传输，同时有效满足大规模视频终端获取、观看视频的需求，进一步缓解了大规模网络信息传输所带来的传输压力[3]。3.实现发展目标重构。当前广播电视领域针对其业务发展方向做出了明确规划，基于自身业务优势进行发展目标的重新定位，致力于加大对电视混合业务的开发投入力度，在现有基础上进一步增强广播电视业务的交互性，针对广播电视业务的资源渠道与功能性进行有效丰富，借此更好地满足多元用户群体对于广播电视业务的需求，为广播电视领域的长效发展指引明确方向。4.增强技术融合趋势。将5G技术引入广播电视技术领域进一步增强了技术融合趋势，诸如反向信道技术、信道复用技术的研发与应用为广电业务中的用户资源调配创设了有力支持，当前反向信道技18传媒观察第3卷第05期术已在商务系统中得到广泛应用，未来广电领域还将引入智能操作、语音控制等多元技术手段，供用户通过语音指示即可完成网络资源调拨，满足以办公为代表的多种应用场景需求。（二）5G技术在广播电视领域的具体应用。1.网络融合架构设计。5G技术与广播电视技术融合的主要目标是满足用户的实际业务需求，例如实现无线通信领域的局部与区域覆盖，实现公共广播服务的开放接入；为双向通信传输网络的构建与实现提供技术支持，并实现流量优化；推进局部广播与区域广播业务的协调发展，实现协同控制等。为有效满足上述业务需求，还需结合5G技术与广播电视技术的实际特征进行网络架构方案的优化设计，以无漫游网络作为网络架构建立的基础，基于5G标准与LPLT、HPHT进行无线网络部署，在有限网络中实现用户面、控制面的有效分离，使用户面与5G网络共用传输网络，控制面基于5G服务架构实现认证计费、资源调度、用户管理等功能模块的共享，并且以传统广播电视前端系统作为内容/数据源，实现系统控制功能的有效分离，完成5G核心网架构的设计。在网络融合架构的功能模块设计上，主要涵盖内容分发控制、广播宽带切换、用户画像生成、媒体控制等多种类型，致力于在双向传输模式下实现对传输效果的系统优化，并结合实际情况切换成新的虚拟网络。其中UPCF模块主要利用大数据技术进行用户行为分析、推荐具有针对性的内容、实现广告精准投放等；MCF模块用于结合网络情况、用户终端能力、内容分发模式等具体信息，调整封装协议及内容编码，为媒体内容、时间的同步化提供支持；CDCF模块从时间、空间两个层面出发，针对内容访问情况实行动态监测，可在双向通信模式下为用户提供点播服务，并且及时调整内容分发方式；BBSF模块主要用于控制用户的数据流量，实现双向覆盖区域与广播间的切换，保障用户能够连续获取到相应媒体内容，并且当某内容在某时间、区域内成为热点时，其热点内容极有可能被CDCF切换成广播方式实现内容分发，在此情况下需依靠BBSF模块完成无线传输层面上的切换。例如将5G技术运用于汽车广播领域，可利用点对多点的广播形式向多个车辆发送广播内容与信息。其具体功能包括提供交通预警信息，例如在驾驶员驾驶车辆的过程中提醒其前方路段拥堵情况；提供路标数据，例如为驾驶员提供车辆行驶路线沿途的限速情况；提供地图信息，例如依据驾驶员的行车路线与GPS信息进行地图的动态化呈现；提供物体位置信息，例如为驾驶员提供某一街道上的车辆、行人位置等。除此之外，将5G技术与广播电视技术结合还能够为驾驶员提供娱乐信息，结合驾驶员喜好与需求进行娱乐信息的针对性推送，实现服务功能的完善化设计。2.5G+人工智能技术。在智慧广电建设背景下，应积极推进5G技术与人工智能技术（AI）的结合，围绕信息语音播报、电视语音指令控制、智能化新闻采编等领域推出多种业务服务，强化人工智能技术的部署。在人工智能技术与5G技术的具体应用实践上，主要体现在以下三个方面：其一是利用人工智能技术创造虚拟人物，配合虚拟动画展示效果向电视观众呈现出虚拟网络红人、虚拟主持人等形象，赋予观众更具新鲜感、创意性的视觉感官享受；其二是引入人工智能技术进行媒资管理系统的开发，通过辨识语音、图像等媒体要素实现语音、视频内容的标签化、文字化设计，减少以往在编目工作中的人力投入与成本支出，系统提高编目工作效率；其三是将人工智能技术应用于内容分发层面，利用智能语音助手、会话机器人等产品与用户进行会话沟通，更好地满足用户的信息咨询需求、提高用户服务质量。3.5G+VR/AR技术。当前增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等技术已在各行业得到陆续使用，引领人工智能时代的到来，将AR、VR等技术联合5G技术应用于广电行业中，能够创造极为显著的经济效益、进一步拓宽广电行业的发展前景。以往在宽带传输、网络传输速度等技术条件的影响下，AR、VR等技术难以在广电行业中发挥有效利用价值，而伴随5G技术的发展与逐步商用化，为AR、VR技术的应用建立起更加优质的网络传输架构，可提供毫秒级时延、超高密度衔接以及峰值大于100GB的带宽，促使网络整体性能得到显著提升。通过将VR、AR技术与5G技术相结合，能够生成诸如模拟逼真化、影像交互等新型技术手段，有效克服以往信息传输过程中的衰减问题，使得广电行业的发展空间得以进一步拓宽[4]。4.FPGA技术。FPGA技术的引入主要为广电业务运营层面提供技术保障，提供高清化、数字化、立体化业务。FPGA技术的本质为现场可编程阵列，综合运用编程控制器、逻辑单元阵列技术，将编程数据加载至内部静态存储单元中，优化各模块间的衔接形式与逻辑单元的逻辑功能，可为整体电路结构规划提供技术支持，实现视频资料的高清播放与高质量传输，进一步提升业务质量。5.5G与物联网结合5G环境下削弱了广播电视技术实际应用过程中受到的局限性因素，有助于进一步扩大广播数据的传输范围，当前智慧广电物联体系的建设已成为信息网络发展的主流趋势，在智慧城市建设、智慧广电网建设等领域具有较强的应用价值。在推进5G技术与物联网融合的过程中，需注重结合广电业务类型选取合理的组网方式，例如在自建组网模式下，主要由广电网络企业借助LPWAN技术组建网关，完成局域物联网的部署，利用广电网络进行物联网信息的传输，使其原有业务流程得到优化再造；再如在合作组网模式下，需由广电企业与通信运营商建立协作关系，由运营商利用NB-loT技术实行网络覆盖设计，由广电企业利用LoRa技术进行覆盖补点，将数据接入至统一的物联网平台中，更好地优化其业务流程、提升实用价值。

四、结论

“互联网+”时代的到来与移动通信技术的创新，为媒体传播体系的变革与广播电视技术体系的拓展提供了可操作性保障。未来5G技术与广播电视网络的融合已成为必然趋势，对此还需密切结合用户需求进行终端、网络、内容等资源的协调，运用智能技术分析用户行为、做出合理预判，推动广播电视技术与互联网的多维度融合，进一步推动广播电视技术领域在5G时代实现转型升级目标。

参考文献：

[1]张松磊,陈小倩,陈功伯.5G移动通信发展趋势与若干关键技术探究[J].数字通信世界,2018,No.159,(03):68.

[2]蒋荷花.SDN和NFV在5G移动通信网络架构中的应用研究[J].科技展望,2017,(11):8.

[3]温洋洋.探究5G网络在在线教育领域的应用及影响[J].数码世界,2019,(9):24.

[4]朱小伟.基于5G传输技术高清电视直播系统地研究与设计[J].西部广播电视,2019,(9):209-210.

作者:王勇 单位:上海文广新闻传媒集团