基于5G時代廣播電視無線發射技術的創新

徐國堅

（清遠廣播電視臺，廣東 清遠 511500）

1 廣播電視無線發射技術的優勢

1.1 信號的穩定性

通常情況下，可以通過電磁波進行無線電發射的信號傳輸工作。在廣播電視無線技術應用中，為了增強廣播電視節目信號的穩定效果，提升受眾群體的欣賞滿意度，必須保證發射設備釋放一定程度的高頻電磁波。5G通信技術的應用使傳播速度大大提升，已經應用的無線發射技術可以自動統計部分相關信號傳達信息，提升整體無線發射設備運行水平的同時，強化信號輸送的穩定性[1]。

1.2 優化操作程序

傳統的廣播電視信號是工作人員手動調控操作的，使工作人員費時費力的同時承擔很大的工作強度，如果想保證廣播電視節目播出的良好效果，工作人員要付出巨大的努力。而無線發射技術智能化和自動化的普及，提升了廣播電視節目播出的穩定效果，明顯優化了操作的程序，并降低了工作人員的工作強度[2]。

1.3 降低故障率

影響廣播電視節目播出的因素很多，如人為破壞、不可抗力以及設備故障等，這些都會影響廣播電視節目正常播出及播出質量。一旦發生自然災害，廣播電視節目就可能會難以播出，因受到外力的嚴重干擾，導致廣播電視節目的播放效果難以穩定。而無線發射技術的應用可以有效應對以上的突發故障，降低這些故障對廣播電視播出質量的影響，還可以利用該技術優化配置線路，有效降低相關設備的故障率。

2 5G在廣播電視發射系統應用價值

5G技術不僅可以百倍地提升網絡信息的傳輸速度，更能顯著增加音頻和視頻的內容，必然會對傳統的廣播電視行業構成極大的挑戰[3]。盡管廣播電視的傳播形式有了很大的進步，但主體模式還是基于設備的播放和收聽，對于播放形式、播出時間以及節目內容方面都有局限性，而5G移動通信技術可以進行海量視頻和音頻的隨時隨地觀看，實現了無死角和實時性的觀賞效果。將5G技術應用到廣播電視中，完全可以打破播出的局限性，達到實效性，顯著提升信號的傳輸速度。同時以5G技術為依托的相關網絡媒體更具備信息傳播迅速的優勢，可以對熱點新聞進行實時發布和滾動播放，利用手機客戶端和便攜電子設備讓受眾者及時了解新聞信息，不僅節省了人們的時間，更提升了信息獲得的效率和數量。

在5G技術研發之初，人們需要的媒體技術是可以隨時隨地收聽和觀看到音頻及視頻，并且將與人思維類似的虛擬仿真技術融入到GPS導航中，使人們的生活和出行更便捷。目前，這些虛幻的要求通過5G技術基本得以實現，并能夠大規模地填充和增加視頻、音頻以及圖像，而增加的端口實現了大批量流量的同時流動，克服了視頻觀看中的卡頓問題，顯著提升了人們的觀看體驗。5G廣播電視無線網絡架構如圖1所示。

圖1 5G廣播電視無線網絡架構

3 5G時代廣播電視無線發射技術的創新途徑

3.1 以點帶面

5G網絡與媒體的融合在2019年初就已經開始，參加的單位包括中央廣播電視總臺、華為公司以及中國移動。這是我國首次嘗試5G網絡4K傳輸的模式，也是新媒體行業對5G技術應用的重大進展。中國移動公司為該試驗提供了雙頻試驗點，4K超清信號將通過試驗點傳輸到中央廣播電視總臺的機房，同時中央廣播電視總臺將超高清4K信號發送到深圳分會場，接收4K信號的是分會場的轉播車。這次以點帶面試驗為之后5G、4K高清播放的傳輸奠定了基礎[4]。

3.2 應用場景的融合

5G移動通信技術可以從終端層、環境層以及業務層3個層面在廣播電視系統中應用，3者構成完整的終端應用場景。分類的根據可以遵照終端尺寸與移動性，將終端分為大屏幕的固定終端和小屏幕（智能手機和平板電腦等）的移動終端，將應用環境劃分為室內和室外。另外，根據交互的能力以及數據的流向，又將終端分為視頻廣播、個性化內容、視頻點播、高解析度以及內容交互等。5G技術屬于無線信號通信技術，由廣播單向與雙向通信兩種模式構成，經過改善和優化這兩種通信模式可實現無線網絡的高效利用，同時結合局部與區域的覆蓋及室內和室外的覆蓋，發揮5G網絡的移動優勢。5G網絡傳輸的無線信號在支持雙向通信的同時，還可以融合多向、高清以及超高清的場景。此外通過優化流量，可以實現無線信號單向與雙向的自由切換。

3.3 拓展覆蓋面

通過以上的介紹不難看出，雙向通信的實現是移動通信網絡的最大優勢，以此為依托才可以快速發展單向廣播，才能進行通信資源中單向廣播與雙向通信的自由切換，從而加大移動廣播融合創新的深度和廣度。從當前的技術狀況分析，會有諸多因素約束單向廣播的傳輸，其中最直接的因素為發射塔的高度及發射頻率的限制，所以單向廣播基站的構建間距不能超過10 km，同時必須利用高功率的高發射塔服務于地面數字電視。目前，單向廣播性能的缺陷是局限性大和覆蓋面小，雖然廣播網絡的覆蓋面在逐漸擴展，但回傳能力還難以匹配，最新的上行通信能力遠遠落后于移動通信技術。廣播電視行業對5G技術的應用，務必要達到移動接收的能力滿足個性化的需求，有效拓展覆蓋范圍，在進行構架方案設計過程中，必須依托于廣播和移動通信網絡，進行深度融合的時候注重取長補短[5]。

3.4 完善系統功能模塊設計

無論是移動通信網絡還是公用的有線網絡，通常都會是用戶平面與控制平面分離的狀態，用戶平面只是借助軟件實施網絡界定，以謀求網絡虛擬化的實現[6]。而控制層面不僅對網絡資源虛擬化支持，而且還能夠全面考量業務需求，以判斷功能模塊增加與否，謀求業務需求的滿足，有效整合服務框架。該系統模塊功能的設計，所依托的技術規范必須結合5G系統框架進行，5G技術服務的范圍涵蓋核心網絡和有線網絡中的控制板面，設計模塊包括計費認證、權限設置、資源合理調配以及接入控制。傳輸網絡的用戶板面必須與5G網絡相同，基于傳統網絡前端的系統功能是提供給用戶數據源和內容源，所以完全可以將5G相關技術融入系統前端，構建服務性質的核心構架網絡[7]。5G移動通信網絡整體框架如圖2所示。

圖2 5G移動通信網絡整體框架

3.5 完善現有監控系統

在5G技術迅速發展的今天，數字化將成為廣播電視無線發射技術的發展方向。無論是現在還是未來，新技術的核心都會是數字信息化技術，而5G時代的到來必將沖擊廣播電視產業。因此，廣播電視產業必須在面對挑戰的同時尋找發展的機遇，對自身陳舊的技術體系進行改革創新，不斷完善無線發射系統的監控系統，加強相關發射設備的管控力度，建立起一套科學合理的無線發射設備監管機制，并在實踐中真正落實，實現無線發射監控系統的全面化和智能化，促進廣播電視行業與5G網絡的有機結合[8]。

3.6 感知性技術的研發

綜合應用音頻資源是廣播電視無線發射機技術的重點所在，是實現信號資源轉播高清需求的前提基礎。分析目前的廣播電視發展狀況，最大的困難是收集無線頻譜，這也是導致廣播電視節目播放過程中傳輸信息丟失的主要原因，嚴重降低了受眾群體的滿意度[9]。5G技術的大容量和穩定性為解決這一應用問題提供了寬泛的途徑，借助5G技術的平臺優勢，加大無線感知技術的研發力度，不斷探索研究存在的應用問題，查詢分析廣播電視系統的相關數據，深度研究無線電對應的頻譜，找出高效率的關鍵連接，真正發揮無線頻譜資料的應用價值，給廣播電視的受眾群體帶來新穎且良好的觀感體驗[10]。

4 結 論

當前，5G移動通信技術在我國的研發基本完成了兩個階段，開始進一步地創新和商業部署，產業生產應用正在有序展開。在5G時代，廣播電視無線發射系統迎來了新的發展契機。5G技術在廣播電視行業的應用路徑和范圍都在顯著拓展，同時真正實現了傳輸模式由被動接收向主動接收的轉變。但由于新技術的發展日新月異，因此廣播電視無線發射技術的發展和創新勢在必行，必須努力實現與5G技術的有效連接，從而逐步滿足廣大人民群眾不斷增加的信息需求。