5g在广播电视中的应用

5g在广播电视中的应用

摘　要 随着5g技术的发展，国家对此越来越重视。因此，本文从5g和广播电视的特点，分析了5g在广播电视中的应用

关键词：5G  广播概述  5g技术特点  广播业务  媒体
 娱乐应用

一．5G技术特点和融合的意义

5G技术是由5G国际电信标准化机构、国际标准、3GPP 三方共同起草规定，国际电信联盟无线电通过新部门发布的第五代移动通信标准。5G技术不是对4G的升级，它传输的速度是4G的20多倍，网络延时降低至1ms，而且终端设备多元化，访问形式也多种多样，传输覆盖广，显现内容也具有丰富化的特点。所以说，5G技术的应用意义重大，它的目标是实现人与物、物与物、人与人之间的智能化连接，让信息技术充分的发挥出了时代的作用。

而伴随5G技术的问世，广电行业也迎来了巨大的机遇与诸多的挑战，5G技术与广电传媒两者的融合也成为了整个行业发展的主流方向。3GPP项目的确立，成为了广电与 5G融合的催化剂，为物联网、车联网等新型的网络搭建更为广阔的平台。广电业务流程可用四字概况“采、编、审、播”，两者间的有效融合既能提高资源的使用效率，又能提升创新内容产出的质量水平，全方位的提升了广电网络整体的行业地位和技术水平，而且还为更高层次的发展提供了空间与基础。

二． 5G广播概述

5G 广播是广播电视行 业未来面向移动终端广播的一种实现方式，也具备演进成下一代地面电视广播技术标准的
基础。5G 广播技术在 移动终端成为 个人的主要消费和娱乐工具之后，提 供了 广播行业对 个人的全新传播手段。当前，视频
内容成为 移动终端上的 主要流量 ，但在 超高清( UHD)和虚拟现实 (
VR)等等高数据率的内容涌现 后，蜂窝网络中基于通信流量 的视频传播方 式流量 不能满足视频传 播的 需求。因此 有必要借助广播传输方式完 成用
户所需的 共性、热点内容的传播，此种方式不会造成网络传输能力的 浪费，减轻蜂窝网络的 容量 负载。基于 5G 广播技术，尤其在
和单播技术结 合以后，将能够充分满足蜂窝网络视 频 内容 传 播 的需求。

当前 5G 广播技术已成为 国内外广播行 业的研究
热点，也得 到 3GPP 及 相关技术方案提供商的 支持，该技术已经在
3GPP 得 到立项并取得 进展，在 欧洲部分地区已开 展了 外场试验。随 着 3GPP 技术标准的
演进，5G 广播技术仍将继续向更高效、更灵活、双向互动的方向演进。5G 广播技术有两
个技术实现方式:地面广播模式和混合广播模式。混合广播模式( Mixed － mode)基于5G NR 的 单播/多播/广播可以 灵活切换的 广播模式，混合广播模式是可以 动态切换单播服务和广播服务的 高效网络。地面广播模式( Terrestrial mode)是基于 LTE 空 口的 高塔高功率 ( HPHT)的 广播模式，地面广播模式是面向新一代数字电视服务的 地面广播专网。两种广播模式将满足不同场景下对 广播技术的
需求。

三．5G技术特点对广播电视的影响

新技术革命时代的来临，让移动通信网络技术速率得到了大幅的提升，它能负荷与传播更多的视频资源与音频资源，形成了巨大的信息网络传播构架。在这样的技术基础下，广播电视行业也受到了极大的冲击，在两者科学、合理的融合应用下，能助力广播电视行业的高速发展。从行业角度分析，5G技术的发展与广泛应用，能为广电及新媒体业务的拓展奠定基础，为广播电视移动接受开辟崭新的技术领域。

5G技术已经将人们带入了5G时代，技术优势也会随着 5G的应用而突显出来，它逐渐的成为了超高清视频、VR、移动视频、AR领域的结构优化提供坚实的技术保障。然而， 5G技术的发展也带来了一些严峻的问题，现阶段的视频业务、音频业务，以及图片业务出现了飞速的发展，发展过程中出现了流量爆发式的增长，而剧增的流量对移动通信网络服务带来了巨大的压力，仅仅通过增加宽带的方式不能在根本上解决问题。很多业内人士均表示，支持广播业务才是问题最好的解决办法。

多播技术与点到点或者点到面的广播技术的实践应用，已经积累了较大的技术优势，而将通信技术与广播技术的相互融合，成为了移动通信行业技术发展的必然。例如，在4G标准下，3GPP曾经提出过将eMBMS技术融合到广播业务中，但在4G的基础上是根本无法完成的。虽然eMBMS技术在广播业务中没有得到有效的应用，但5G的到来却又让人们对融合信心满满，3GPP也在这样的环境背景下再一次提出了高效率媒体传输业务的LTE增强技术、移动宽带媒体分发技术、广播电视业务的用户增强方案，间接的促进了广播电视与5技术的融合。

四．立足于5G技术下的广播业务

在5G环境下，广电充分的展开了广播业务，包括增强型移动宽带超可靠低时延通信、移动贷款、设备模块大规模通信等，通过无线电通信部门(ITU-R)技术实现的5G技术应用场景。该项技术的应用过程，是以广播电视为载体的信息传播，而且业务涉及面比较广，其中包含了5G组播业卫星电视与宽带多媒体

在全球范围内，各国家和组织正在积极开展 5G（第五代移动通信）的相关试验，推动 5G 的发展。5G 将呈现使用规模日益壮大、经济价值逐渐显现、应用场景层出不穷等特征。对于 5G 系统，全球移动通信业界在移动通信国际标准组织 3GPP 的范畴内发起了对于 5G 灵活广播 / 组播类业务的需求研究。与 4G 相比，5G 的广播 / 组播传输技术显著增强。

在向多个用户或设备传递相同的内容时，与点对点的（Point-to-Point， PTP）单播传输相比，点对多点（Ponitto-Multipoint，PTM）的广播传输方式是更有效的传输机制，即使在蜂窝通信网络中也存在这样的应用场景。虽然
5G 能够提供高速的用户接入速率，但是广播传输方式仍有相当的应用场景，典型的如向多个用户同时传送服务或应用程序。5G 灵活、高效融合、开放的特性使得创新业务在交通、工业等各个行业加速融合，在各垂直行业的应用更加多样化。在 5G 垂直行业应用中，PTM 广播是应用的一个基本特征，广播技术的应用主要包括媒体与娱乐、应急广播、车联网和物联网。

在媒体和娱乐应用中，广播技术便于视听媒体内容和服务的分发，特别是在进行吸引大量观众的现场活动直播时。5G 广播网络覆盖范围既可以局限于某个特定的区域，也可以扩展到更广阔的区域，甚至能实现全国范围的覆盖。近年来，新兴的高质量、沉浸式的音视频内容不断涌现，并变得越来越普及，如 UHD、3D、虚拟和增强现实（VR/
AR），在传播这些视频内容时，使用广播技术可能达到更高的效率。

五．媒体和娱乐应用

5G 广播技术将主要应用于媒体和娱乐领域，包括以下几个主要应用场景：融合广播服务和 VR/AR 广播、远程直播。

（1）融合广播服务

通过 5G，用户除了可获取广播媒体内容之外，还可以访问实时和非实时视听内容。这些内容多种多样，包括多种媒体类型，例如视频、音频、文本和数据，这些来自包括不同的内容提供者以及公众成员（用户生成的内容，UGC）。融合广播场景下，通过建立不同的业务模型、频谱部署和新监管框架，可以充分发挥融合广播的潜力。音视频内容和服务可以同时通过多个接入网络来融合传输，接入网络可以属于不同的类型，如蜂窝网和广播网的组合。

一种可行的融合方法是业务在不同传输技术和网络之间的切换。这可能是由于进行该业务的业务内容发生改变或用户数发生了变化，此时通过 PTM 和 PTP 机制之间切换将能更高的发挥网络效率。用户可在不同的接入网之间进行切换，业务内容可分别由不同的运营商网络提供。从用户的角

度来看，这个切换过程完全是无缝的，保持了用户体验的连续性，用户在业务过程中感受不到接入网络的变化和切换。

与传统广播类似，5G 对音视频的广播可支持并发用户的数量没有限制，并且 5G 广播可以通过多个基站的融合组网，覆盖一个较大区域，甚至是实现全国范围的覆盖。

融合广播服务如图 1 所示。

（2）VR/AR
广播

虚拟现实（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，能利用计算机生成一种模拟环境，给用户带来一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的沉浸式体验。虚拟现实可实现感官体验，原则上可以包括视觉、触觉、听觉和嗅觉。

增强现实（AR）是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体

现实技术（MR）是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，增强了用户体验的真实感。

VR/AR/MR 应用通常通过头戴式显示器来体验。用户体验的质量受到许多参数的影响，例如视场、视觉敏锐度、立体图像或平面图像、图像质量（分辨率、对比度、颜色范信息（视觉信息、声音、味道、触觉等），
帧速率、自由度或头部跟踪延迟，如通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界， 在传输连接性要求方面，VR/AR/
被人类感官所感知，达到超越现实的 MR 要求较高的可持续的吞吐量、低感官体验。 延迟和高可靠性。在满足这些需求情况下，用户可通过 5G 广播以无线方式接收获取高质量的内容。为了满足高质量的 VR 体验，目前的最新技术（可以称为前 VR）需要 5G 空口提供超过
10Mbps 的速率，未来完全沉浸式 VR 内容传输将需要超过
5Gbps 的速率。

在广电产业未来发展过程中，增强现实（AR）、混合现实（MR）以及虚拟现实（VR）等技术的全面应用，将会给广电行业带来巨大的经济收益和发展前景。过去受宽带与网络传输速度的技术限制，给VR/AR技术的发展设置了阻力，随着5G技术的发展和新技术的应用，搭建了全新的网络结构，可以提供ms级时延、超高密度衔接以及峰值＞ 100Gb的带宽，大幅提升了网络性能，为VR/AR提供了创造和发展空间。在VR/AR技术应用中充分融合5G技术，可以实现模拟逼真化、高分辨率、影像交互等技术，不但为广电行业的发展迎来了机遇，还为其提供了技术优势与研发项目，大幅缩小了信息传输过程中的衰减现象。

（3）远程制播

为了在典型的制播环境中支持工作流，通常需要不同的人同时访问相同的视频内容。考虑到超高清节目需要非常高的数据率，对每个用户单播内容是不可行的。正确的方式是，来自诸如摄像机和麦克风等多个摄制录制设备的内容通过单播的上行链路（可采用 5G 的多个链路）传输到制播平台，平台上的内容通过广播传输分发到多个用户同时进行节目制作处理。

（4）人工智能+5G技术

人工智能＋5G技术是实现智慧广电的技术支撑。广电始终坚持着应用、导入人工智能技术来实现智慧广电的发展目标。现如今，人工智能和广电电视有了较为完整的融合，无论在语音播报、电视语音指令控制，还是新闻采编等领域，都有着深层次的扩展。而5G时代的来临，也促进了人工智能技术的发展，使得人工智能技术更加深入。也正因如此，广电行业在运营期间大力支持人工智能的部署，笔者相信，在新科技时代的带领下，人工智能技术将实现飞跃式的发展路径。

在广电领域中，人工智能+5G技术具体有3方面的应用，首先，在人工智能技术的大力支持下，可塑造虚拟人物，再通过与虚拟动画的结合，为观众展示虚拟网红人或虚拟主持人等，开创生动形象的感官享受。其次，人工智能技术实现了智能化媒资管理系统，通过辨识语音、场景、图像等基础媒体要素，让语音、视频等内容的标签化、文字化，进而实现提升编目工作的效率，减少大量人力资源的投放情况。最后，内容分发阶段，人工智能技术可开发出虚拟智能助手、会话机器人等，以对话沟通为基础，让用户享受到全方面的信息咨询服务。

（5）FPGA技术

随着科技时代的大迈步，广电行业也迎来了高清化、数字化立体化的发展机遇，FPGA技术能为广电行业业务运营提供技术保障。FPGA技术是5G时代的新技术，它的本质是现场可编程阵列，在编程控制器和逻辑单元阵列技术的双重支持下，使得电路结构整体性规划变成了现实，使其功能性充分发挥出来。其工作原理是：加载编程数据到内部静态存储单元，不同模块之间的衔接形式和逻辑单元内逻辑功能，将受到存储器单元内指标变动的影响，进而决定了FPGA功能的完成情况。FPGA技术在广电行业的应用，能顺利完成高清播放的视频资料，实现了高要求的传输质量。

参考文献：《5G广播技术需求》李继龙  国家广播电视总局广播科学研究院

《 5G在未来电视广播技术的思考
》王学博

《5g广播技术趋势分析》 李继龙 邹峰 施玉海

《5G在广播电视技术领域的应用 》 张成良