5G在未來電視廣播技術的思考

王學博

（山東廣播電視臺，山東 濟南 250014）

5G作為一種全新的無線接入技術不是獨立的，這與2G、3G、4G技術有所不同，是在現有2G、3G、4G、WiFi技術的基礎上演進而來的，而且也新增了一些補充性的無線技術，多種技術集成之后形成了一個全面的解決方案。從某種角度來說，5G技術是真正意義上的融合網絡。在融合和統一的標準下，人和人、物和物、人和物之間的聯通體現出高速、安全、自由的特點。

一、5G技術的特征和應用前景分析

（一）ITU定義5G技術的三個應用場景

在目前的發展階段中，5G技術正在研究制定，5G就是第五代移動通信技術，由國際電信標準化機構3GPP起草制定，國際電信聯盟無線電通信部門發布這一消息。人與人、物與物、人與物之間的智能互聯就是5G技術的目標。5G技術的應用場景由ITU定義，共分為三種，分別是增強移動寬帶、海量機器通信、超高可靠低時延通信。在增強移動寬帶的應用場景下，5G有超高的傳輸速率，移動寬帶業務就依靠這一優勢，這會明顯增強業務性能，也會優化用戶的使用體驗。在海量機器通信場景下，5G有著強大的連接能力，能全場景覆蓋從消費到生產的全過程，也能覆蓋從人到物全場景。在超高可靠低時延時通信場景下，需要發揮超高可靠低時延通信技術的優勢，此時無人駕駛、工業自動化都能實現，而且這些業務的完成體現出低時延、高可靠的特點[1]。

（二）5G標準分兩個階段發布

3GPP已經對5G標準的實施有具體的計劃，分兩個階段實現，第一階段已經在2018年6月發布，美國圣地哥時間2018年6月13日20:18，召開的3GPP全會批準第五代移動通信技術標準獨立組網功能凍結，這代表國際5G標準正式出爐，同時這也是首個完整的真正意義上的國際5G標準。SA功能全部凍結，使得5GNR具備獨立部署能力，同時也構建了全新的端到端新構架，在未來，5G技術必定會正式被投入商用。而第二階段將會在2019年年底發布。

（三）5G網絡更加智能，融合度更高

用戶使用5G技術，體驗到最直觀的感受是網絡傳輸速度極大提升。目前4G/LTE的最大傳輸速度是每秒100M，而5G技術的傳輸速度將會達到每秒10G。比如說用4G技術下載一部電影，需要花費1分鐘的時間，而使用5G技術下載就只需要1秒鐘的時間。5G技術不僅具有超大的傳輸速度，還具備超可靠、超高容量的特點。能構建超大寬帶和超密站點，能隨時滿足接入需求。正是因為如此，通信界普遍認為5G網絡綠色節能，更加智能，融合度也更高。

二、5G技術與廣播電視技術的融合

（一）5G網絡4K電視傳輸測試獲得成功

2019年1月13日，中國深圳舉辦5G網絡4K電視傳輸測試啟動儀式，參與方有中國移動、中央廣播電視總臺、華為公司。在國內，這是5G網絡首次進行4K傳輸，這更是5G和新媒體產業融通發展的重要舉措。中國移動開通了兩個2.6+4.9GHZ5G雙頻試驗點，這兩個試驗點分別位于北京光華路辦公區、深圳市民廣場。在中國移動5G試驗網絡的支持下，央視春晚深圳分會場成功將4K超高清信號回傳至中央廣播電視總臺的北京機房。與此同時，中央廣播電視總臺的4K超高清北京景觀信號也會被傳送至深圳分會場，會場上的4K超高清轉播車就能展現實時信號。這一實驗過程為2019年春晚5G技術的正式應用奠定良好的基礎。

（二）5G和廣播電視技術融合的應用場景

廣播電視應用5G技術使用的應用場景涵蓋終端、環境、業務三個要素。三個要素構成有實際意義的組合，形成完整的終端用戶應用場景。以屏幕的尺寸和移動性為依據，可以將終端劃分為兩種類型，一種是小屏的可移動終端，比如智能手機、車載終端、便攜式電腦[2]。另外一種是大屏的固定終端。應用環境分為兩種，分別是室內和室外，移動速度分為三種，分別是步行、車輛和高速車輛。以數據流向、內容解析度、交互能力劃分業務，可分為五種類型，分別是線性視頻廣播、視頻點播、內容交互、高解析度內容、個性化內容。就業務需求展開分析，5G網絡屬無線通信，包括單項廣播和雙向通信。優化兩種通信方式，實現對無線網絡的高效利用。室外覆蓋和室內覆蓋相結合，局部覆蓋區域覆蓋相結合。高速移動也包含在5G網絡的移動性特點中。就傳輸網絡問題展開分析，不僅支持雙向通信，而且支持多路、并發、高清、超高清視頻流。流量得到優化，支持網絡流量在單向廣播和雙向通信方式之間無縫切換。

（三）移動通信網絡和單項廣播

雙向通信是移動通信網絡的一大優勢，在此條件下單向廣播也能獲得更好發展。通信資源能夠按照相應需求在兩種通信模式之間靈活調度，從而實現移動廣播的深度融合。在目前的發展階段中，單向廣播的性能還受到發射頻率和發射塔高度的限制，因此建設的單向廣播基站間距要控制在10km以內。地面數字電視使用的是高功率、高塔發射技術，單向廣播與之相比性能方面還有很大差距，覆蓋面積也有10倍到20倍的差距。雖然廣播網絡覆蓋的面積比較大，相應的回傳能力也受到一定限制，最新一代回傳技術的上行通信能力，無法與移動通信技術相媲美。5G移動與廣播電視媒體技術融合，要實現的目標是支持移動接收、為用戶提供個性化服務、覆蓋更加寬泛的范圍。設計的構架方案應當以移動通信網和廣播網絡的技術特點為依據，在深度融合的過程中注重取長補短。

（四）系統功能模塊設計

移動通信網絡和廣播共用有線網絡，網絡用戶平面和控制平面相互之間是分離的狀態。其中用戶平面能夠用軟件定義網絡，同時也支持網絡資源虛擬化。控制層面支持網絡資源虛擬化，全面考量業務需求，適當增加一些虛擬網絡的功能模塊，在此基礎上以滿足業務需求為目標，有效整合各種服務。設計的網絡構架將5G系統架構技術規范作為基礎依據，其中不包括漫游網絡參考構架。二者融合使用的無線網絡是HPHT和LPLT的聯合部署。在核心網絡和有線網絡中，控制面和用戶面是相互分離的狀態。控制面提供的服務依靠5G技術來實現，設計的功能模塊包括用戶權限、接入控制、資源調配、計費認證。用戶面和5G網絡使用的是同一個傳輸網絡。傳統模式下網絡的前端系統能為用戶提供數據源和內容源。在前端系統中，控制功能是獨立的，核心網架構以服務為基礎，融入5G技術。

（五）未來5G技術將深刻影響廣播電視行業的發展

對傳統數字地廣播技術來說，5G技術的出現也是一項巨大的挑戰，積極迎接挑戰，廣播電視移動接收技術就能獲得新的發展機遇。5G愿景的需求報告指明5G支持移動視頻、虛擬現實、增強現實業務。從當前的情況來看，網絡世界產生的音頻、視頻、圖像業務正在快速增長，與此同時網絡流量也呈爆炸式增長。這意味著用戶訪問移動通信量會受到一定影響。單純地增加寬帶的數量不能有效解決這一問題[3]，業內人士認為支持廣播業務是解決這一問題的最佳途徑，不管是點到面的廣播技術，還是一點對多點的廣播技術都有一定優勢。一直以來，通信領域都想把廣播技術應用在通信技術中。比如3GPP就在4G標準中提出將eMBMS技術應用在廣播業務中，但是由于受到實際條件的限制，這一計劃始終沒有實現，無法完成實際部署，也不能真正投入使用。而在5G工作中，3GPP已經構建了“用于廣播電視業務的用戶增強方案”，目的在于預先研究現有的廣播電視業務，并希望在外來取得更有價值的突破。

綜上所述，在未來，網絡通信將會進入5G時代，移動通信網絡傳輸速度更高，能承載更為豐富的音頻和視頻內容。5G技術會對媒體信息傳播網絡產生較大的影響作用。廣播電視的發展將會在5G技術的支持下獲得更好發展。從理論上來說，5G技術與廣播電視技術的合理配置能支持視頻廣播，也能實現視頻點播。多種多樣的創新媒體業務都有可能在5G技術的支持下獲得突破性進展。