5G背景下地面數(shù)字電視廣播的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展

李青林

（湖北省興山縣仙侶山發(fā)射臺(tái)，湖北 宜昌 443700）

0 引 言

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）是在2G、3G、4G和WiFi等技術(shù)的基礎(chǔ)上升級(jí)發(fā)展而來(lái)，不是脫離原有技術(shù)的存在。隨著5G基站的順利開通，5G帶來(lái)了新的融合網(wǎng)絡(luò)。隨著工業(yè)與信息化部批準(zhǔn)將 700 MHz頻段用于移動(dòng)通信，5G技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域得以深入應(yīng)用，廣播電視的5G時(shí)代必將產(chǎn)生新的發(fā)展。5G技術(shù)與各行各業(yè)將會(huì)有更加緊密的聯(lián)系，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)邁向新的發(fā)展階段[1]。在通信、廣播等領(lǐng)域，5G帶來(lái)的改變也比較直觀。對(duì)用戶而言，5G最為明顯的變化就是網(wǎng)速的提升。對(duì)傳媒行業(yè)而言，5G所帶來(lái)的大帶寬、大容量、高品質(zhì)、低成本等優(yōu)勢(shì)，也必將推動(dòng)廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展。

1 5G技術(shù)與地面數(shù)字電視廣播概述

1.1 5G技術(shù)簡(jiǎn)介

2018年4月，華為技術(shù)有限公司完成了基于非獨(dú)立組網(wǎng)（Non-Standalone，NSA）的核心網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能與業(yè)務(wù)流程測(cè)試，代表著5G技術(shù)研發(fā)第三階段以100%通過(guò)率完成，對(duì)運(yùn)營(yíng)商推動(dòng)5G的商用部署有十分現(xiàn)實(shí)的意義[2]。5G比3G、4G的技術(shù)水平有較大的提升。3G、4G時(shí)代是多媒體移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，5G時(shí)代是萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。5G帶來(lái)的高速率、高容量、低延時(shí)給用戶帶來(lái)了更加舒適的體驗(yàn)，同時(shí)也能夠提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。有了5G技術(shù)的支持，4K傳輸、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）等得以進(jìn)一步普及。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也必將邁向新的階段。

1.2 地面數(shù)字電視廣播的概念

地面數(shù)字電視廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）是移動(dòng)和固定終端的數(shù)字無(wú)線電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前在中國(guó)、古巴、澳大利亞等地區(qū)應(yīng)用。我國(guó)的地面數(shù)字電視廣播以公益性、基本性、均等性、便利性為原則，提供免費(fèi)和公益的廣播電視服務(wù)[3]。我國(guó)地面數(shù)字電視廣播的標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善和發(fā)展，逐漸成為世界范圍內(nèi)第四個(gè)數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持32.486 Mb·s-1凈載荷數(shù)據(jù)傳輸率、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（Standard Definition Television，SDTV）及高清晰度電視（High Definition Television，HDTV）傳輸，同時(shí)也支持固定接收和移動(dòng)接收，單頻組網(wǎng)和多頻組網(wǎng)。

2 5G技術(shù)對(duì)地面數(shù)字電視廣播的影響

2.1 5G移動(dòng)通信對(duì)移動(dòng)廣播電視的影響

5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)廣播電視產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。無(wú)論是內(nèi)容方面的豐富還是技術(shù)方面的支持，5G通信技術(shù)提供了更加豐富的業(yè)務(wù)選擇，如虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清、移動(dòng)視頻等方面，這也極大提升了移動(dòng)廣播電視的用戶數(shù)量。對(duì)移動(dòng)廣播電視而言，5G技術(shù)是一次新的突破，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源使用的最大化，使得移動(dòng)廣播電視有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。當(dāng)前，5G技術(shù)與移動(dòng)廣播電視的融合還處在初級(jí)階段，真正的融合發(fā)展還有很大的空間。

2.2 5G技術(shù)對(duì)地面數(shù)字電視廣播的影響

從當(dāng)前全國(guó)地面數(shù)字電視廣播的現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)地面數(shù)字電視廣播建設(shè)取得了良好的發(fā)展成績(jī)，全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋網(wǎng)基本建成，地面數(shù)字電視接收機(jī)也基本普及，這也是響應(yīng)公益性、基本性、均等性、便利性等要求的體現(xiàn)。5G技術(shù)與地面數(shù)字電視廣播的融合，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字廣播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播的多媒體廣播優(yōu)勢(shì)；700 MHz的黃金頻段，憑借其信號(hào)強(qiáng)度、穿透力、覆蓋面積等方面的優(yōu)勢(shì)，極大地降低了地面數(shù)字電視廣播的運(yùn)營(yíng)成本。5G技術(shù)與地面數(shù)字電視廣播的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)廣播電視信號(hào)對(duì)5G手機(jī)的全面覆蓋，實(shí)現(xiàn)固定端、移動(dòng)端等多終端領(lǐng)域的覆蓋，建立5G時(shí)代的傳播新格局。

3 5G背景下地面數(shù)字電視廣播的應(yīng)用

3.1 地面數(shù)字電視廣播為媒體融合提供渠道

5G背景下，地面數(shù)字電視廣播為媒體的融合提供可供選擇的渠道。在立足傳統(tǒng)廣播電視媒體的前提下，媒體行業(yè)拓展互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字廣播的應(yīng)用方向，實(shí)現(xiàn)電視向互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展。以歐洲數(shù)字電視HbbTV業(yè)務(wù)模式為例，其采用傳統(tǒng)電視廣播兼容互聯(lián)網(wǎng)的模式，這種雙模式終端，實(shí)現(xiàn)了廣播電視連接與互聯(lián)網(wǎng)端的連接，除了一些傳統(tǒng)的電視節(jié)目外，一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)目如體育賽事直播、微博等，也可以融入到地面數(shù)字電視廣播中。正是5G技術(shù)的應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)地面廣播電視的限制，為媒體融合提供了技術(shù)支持[4]。

3.2 地面數(shù)字電視廣播與多媒體應(yīng)用的融合

我國(guó)的地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)在2011年被國(guó)際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）確立為地面數(shù)字電視D系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地面數(shù)字電視廣播向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，地面數(shù)字電視廣播能夠?qū)崿F(xiàn)8 MHz帶寬內(nèi)32.486 Mb·s-1的凈載荷數(shù)據(jù)傳輸率，實(shí)現(xiàn)固定接收和移動(dòng)接收。自2011年地面數(shù)字電視廣播發(fā)展至今已經(jīng)有11年的歷史，行業(yè)積累了豐富的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)。在5G背景下，互聯(lián)網(wǎng)與地面數(shù)字電視廣播的融合傳播平臺(tái)構(gòu)建有足夠的技術(shù)支持。發(fā)揮地面數(shù)字電視廣播的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，以音頻廣播為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、數(shù)據(jù)等具有互聯(lián)網(wǎng)模式的融合媒體平臺(tái)，再結(jié)合移動(dòng)媒體的便捷性、傳播范圍廣、受眾多等優(yōu)勢(shì)，利用手機(jī)、平板電腦、車載設(shè)備等終端，行業(yè)能夠在較短時(shí)間內(nèi)建立完整的生態(tài)體系。

4 5G背景下地面數(shù)字電視廣播發(fā)展趨勢(shì)

4.1 地面數(shù)字電視廣播發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)地面數(shù)字廣播發(fā)展經(jīng)歷了持續(xù)發(fā)展的過(guò)程。2011年，確立第四個(gè)數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；2015年，數(shù)字電視地面廣播傳輸演進(jìn)系統(tǒng)DTMB-A；2018年，實(shí)現(xiàn)單頻道單點(diǎn)發(fā)射超高清電視無(wú)線覆蓋，4K超高清電視地面廣播技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化成為發(fā)展趨勢(shì)。2018年，華為5G技術(shù)測(cè)試的通過(guò)，使得5G技術(shù)在我國(guó)廣播電視業(yè)務(wù)中有了更多的融合發(fā)展可能。歐洲第二代地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-T2提出了時(shí)間頻率切片這種可提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜利用效率的新技術(shù)。美國(guó)采用的層分復(fù)用技術(shù)，又稱為云廣播，也是運(yùn)用了5G無(wú)線接入技術(shù)。我國(guó)地面數(shù)字電視廣播未來(lái)也會(huì)廣泛地應(yīng)用5G時(shí)代的相關(guān)新技術(shù)，如音視頻編碼技術(shù)、高動(dòng)態(tài)HDR技術(shù)、全息音頻3D Audio技術(shù)、HTML5呈現(xiàn)技術(shù)、智能操作系統(tǒng)、人工智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)以及音視頻大數(shù)據(jù)分析推薦技術(shù)等。5G技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的確立，使未來(lái)地面數(shù)字電視廣播逐漸應(yīng)用單載波頻分復(fù)用技術(shù)以及海量用戶的MAC層接入技術(shù)。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)地面數(shù)字電視廣播的發(fā)展會(huì)呈現(xiàn)出交互性、移動(dòng)性、應(yīng)急能力、可管可控等特點(diǎn)。

4.2 5G電視廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用

5G背景下，廣播電視網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)融合成為重要的趨勢(shì)。2020年12月，歐洲廣播聯(lián)盟（European Broadcasting Union，EBU）發(fā)布了技術(shù)規(guī)范《用于線性電視和廣播服務(wù)的5G廣播系統(tǒng)：基于LTE的5G地面廣播系統(tǒng)》（ETSI TS 103 720）。2018年，國(guó)家廣播電視總局無(wú)線交互廣播電視工作組成立。該工作組是針對(duì)5G技術(shù)發(fā)展而設(shè)立的專門從事無(wú)線交互廣播電視技術(shù)研究工作的平臺(tái)，負(fù)責(zé)制定5G背景下的無(wú)線廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其下轄的專題組名稱與職責(zé)如表1所示。

表1 無(wú)線交互廣播電視工作組技術(shù)組下轄專題組名稱與職責(zé)

2020年8月，無(wú)線交互廣播電視工作組累計(jì)召開了十余次會(huì)議，圍繞多項(xiàng)關(guān)于5G廣播的標(biāo)準(zhǔn)制定工作進(jìn)行了協(xié)商。5G廣播總體技術(shù)要求對(duì)5G廣播總體架構(gòu)、架構(gòu)內(nèi)各子平臺(tái)的組成模塊及功能、各子平臺(tái)相互之間的接口及功能等進(jìn)行定義，如《5G廣播視音頻業(yè)務(wù)安全技術(shù)要求》《5G廣播大塔與終端接口技術(shù)要求》《5G廣播融合智能終端技術(shù)要求和測(cè)量方法》等一系列標(biāo)準(zhǔn)。其中，《5G廣播核心網(wǎng)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)組由22家單位組成，主要內(nèi)容涉及對(duì)5G廣播核心網(wǎng)功能單元、接口和處理流程（包括傳輸資源配置、鑒權(quán)認(rèn)證、內(nèi)容保護(hù)及播控管理等）的規(guī)定。5G背景下，地面數(shù)字電視廣播可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)廣播與通信網(wǎng)絡(luò)的融合，將有線與無(wú)線的各自優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于地面數(shù)字電視廣播，達(dá)到內(nèi)容、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)相融合的智能化地面數(shù)字電視廣播[5-6]。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，人們消費(fèi)水平的不斷升級(jí)，傳統(tǒng)的地面數(shù)字電視廣播已經(jīng)難以滿足廣大用戶的現(xiàn)實(shí)需求。5G時(shí)代的到來(lái)，極大提升了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的速度，能夠?yàn)榈孛鏀?shù)字電視廣播提供更加豐富的音頻內(nèi)容，也為地面數(shù)字電視廣播提供了更加便捷的傳播渠道。2020年，河北廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)和中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司在北京冬奧會(huì)核心區(qū)部署、開通河北省省首張700 MHz 5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，并啟用10個(gè)基站，率先打通首個(gè)5G VoNR高清通話，成功實(shí)現(xiàn)5G高清AI攝像頭端到端業(yè)務(wù)測(cè)試。5G、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器視覺等技術(shù)得以融合應(yīng)用，也體現(xiàn)出了廣電700 MHz 5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性能。在未來(lái)，5G技術(shù)與地面數(shù)字電視廣播的融合，會(huì)在安防、環(huán)境監(jiān)控、賽事轉(zhuǎn)播、智慧旅游等更為廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用。