關(guān)于移動通信技術(shù)發(fā)展對廣電領(lǐng)域影響的思考

【摘要】 我國經(jīng)濟社會的發(fā)展帶動了科技技術(shù)水平持續(xù)提升，目前4G時代已經(jīng)給人類生產(chǎn)生活提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，而5G技術(shù)的推出，廣電將得到更大的發(fā)展空間。本文將結(jié)合移動通信技術(shù)的發(fā)展，談一談其對廣電領(lǐng)域的影響，并做出相應(yīng)的預(yù)測。

一.引言

人類自發(fā)明了移動通信技術(shù)以來，一直希冀憑借技術(shù)的變革將更海量、更多元化的信息，即時的發(fā)送到世界的角角落落，試圖通過技術(shù)將世界聯(lián)通。2G技術(shù)雖然作為初代數(shù)字技術(shù)的使用，較1G模擬時代在通話質(zhì)量上有了大幅提升，然而卻僅限于語音與文字的傳輸與處理。3G時代的數(shù)據(jù)傳輸速度有所提升，使得能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式。目前，4G技術(shù)已成為移動通信市場的主流，可以100Mb/s的速度下載，可利用移動終端流暢的收看在線視頻。此外終端之間的通信響應(yīng)速度大幅提升，整個社會的溝通障礙進一步得到消除。而日前隨著5G技術(shù)的逐步商用，通信技術(shù)將再一次重構(gòu)這個世界。

二. 4G移動通信技術(shù)及特點

4G為第四代移動通信技術(shù)的簡稱，主要包括 TD-LTE 和FDD-LTE 兩種制式。通信速度的提高有利的支持了圖像、聲音、視頻和動畫多媒體產(chǎn)品在移動端的應(yīng)用，為用戶提供了更加全面和方便的移動端體驗。它的主要關(guān)鍵技術(shù)包括：

1.正交頻分復(fù)用與多址接入

正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種在無線通信環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。它將信道在頻域內(nèi)劃分成許多相互正交的子信道，且每個子信道傳輸一個子載波，各子載波之間可以并行工作，進而可以采用多址方式進行接入。這種多信道傳輸模式最大限度的降低了傳輸碼的相互干擾，且子信道帶寬較窄，更加有利于信道之間的均衡。但是多子信道的劃分也降低了信道整體的傳輸效率。

2.高效編碼及調(diào)制技術(shù)

2G以語音傳輸技術(shù)為核心，只能提供文字類的短信息進行數(shù)據(jù)傳遞，3G以蜂窩移動通訊技術(shù)為核心可支持高速數(shù)據(jù)通信，而 4G 通訊技術(shù)將通信速度提升了幾個數(shù)量級，能夠滿足更多數(shù)據(jù)（如視頻）的流暢、高速傳輸 。在調(diào)制技術(shù)上分為正交頻分復(fù)用和自適應(yīng)均衡調(diào)制等。

3.MIMO技術(shù)

MINO（Multiple-Input Multiple-Output）即多輸入多輸出技術(shù)。指在發(fā)射端和接收端使用多個天線傳送和接收信號，采用空時處理技術(shù)進行信號處理，在空間上采取多收多發(fā)的天線分集；在時間上把不同信號在不同時隙內(nèi)使用同一根天線發(fā)射，在不增加帶寬的情況下成倍提升通信系統(tǒng)容量和頻譜利用率，提升了通訊效率，同時也是數(shù)據(jù)高速率傳送的一個技術(shù)前提。

三.基于4G移動通信的直播系統(tǒng)

1.系統(tǒng)架構(gòu)

4G 全媒體直播系統(tǒng)主要包括采集設(shè)備、編碼設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、解碼設(shè)備、播出發(fā)布設(shè)備等環(huán)節(jié)。采集設(shè)備包括手機、攝像機與等常用拍攝設(shè)備；編碼設(shè)備主要有移動電腦編碼系統(tǒng)、聚合硬件編碼器、手機軟件編碼系統(tǒng) ；傳輸網(wǎng)絡(luò)主要由中國電信、中國移動、中國聯(lián)通3家4G移動網(wǎng)絡(luò)承載；解碼由一臺接入公網(wǎng)的解碼服務(wù)器完成 ，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布也可直接調(diào)用解碼服務(wù)器的 IP 流，無需額外網(wǎng)絡(luò)編碼器。

2.工作原理

4G 移動直播系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可劃分為發(fā)送系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)三部分 ，發(fā)送系統(tǒng)把手機、攝像機等采集設(shè)備輸出的信號編碼成 H.264 的IP 流 ，傳輸系統(tǒng)通過中國電信、中國移動、中國聯(lián)通 3 家的4G 公共網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)浇邮辗?wù)器系統(tǒng)和云平臺 。接收系統(tǒng)接收到 4G 網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的IP 流通過軟件解碼成SDI基帶信號供電視直播使用 。網(wǎng)站、微信與App 客戶端一般直接調(diào)用接收服務(wù)器或云平臺的 IP流 ，通過轉(zhuǎn)碼、發(fā)布服務(wù)器轉(zhuǎn)換成各自需要的碼流發(fā)布。接收系統(tǒng)根據(jù) 4G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可設(shè)定不同的時延的量 ，延時參數(shù)設(shè)置越長，信號越流暢；也可設(shè)定不同的編碼碼流，碼流越低，信號越流暢 。

3.實踐應(yīng)用

4G技術(shù)將小型現(xiàn)場節(jié)目的采、編、播變得輕量而簡單化，每個單機只需掛載4G視音頻編碼器，于是多機位信號可以實時推流至云服務(wù)器，并且云平臺提供云導(dǎo)播，轉(zhuǎn)碼，存儲，審核，推流，拉流直播以及評論互動等服務(wù)，廣電新媒體節(jié)目的制播變得低成本而輕量化。面對突發(fā)的新聞事件，采編人員無需再利用衛(wèi)星車來傳輸現(xiàn)場信號至電視臺內(nèi)，在最短的時間內(nèi)即可將重大新聞事件向公眾播報，提高了媒體人的傳播效率。4G通信也可廣泛運用于體育賽事。馬拉松以及自行車賽這種賽程較長且需要跟拍途中選手的體育節(jié)目，受益于4G技術(shù)，比賽沿途不用再依靠架設(shè)大量的微波基站接收信號，再通過光纜專線回傳電視臺演播室或者現(xiàn)場的電視轉(zhuǎn)播車，各移動跟拍系統(tǒng)僅需攜帶裝有電池供電的4G編碼器，插入中國移動，中國電信，中國聯(lián)通三家移動通信運營商的4G SIM卡，利用H.264視頻編碼技術(shù)、流量池管理技術(shù)以及CDN加速，將原始的基帶信號壓縮編碼后以最高10Mb/ s的速度，延時最低0.3秒上傳至云服務(wù)端，服務(wù)器端再解碼IP流，將視音頻信號完美還原成SDI基帶信號供直播使用。

四.5G移動通信時代

1.5G的優(yōu)勢特點

5G作為3G、4G的延伸，可從多個方面來分析：①傳輸速度。當前4G網(wǎng)絡(luò)速度已經(jīng)能夠滿足用戶大部分日常應(yīng)用，但是對于影視資料畫面清晰度的要求有的時候仍不那么完美，而5G則能夠以超出4G數(shù)百倍的傳輸速度為人們提供服務(wù)，根據(jù)理論來看，可達到20GB/s，一部兩個小時的超清畫質(zhì)電影能夠在1秒鐘內(nèi)下載完成；②低時延。移動終端的通信時延構(gòu)成大致是手機終端->基站->基站回傳核心網(wǎng)光纜鏈路->核心網(wǎng)信息處理->核心網(wǎng)回傳互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器鏈路->互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，每一個環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的時延。據(jù)第三方網(wǎng)絡(luò)測試機構(gòu)測試結(jié)果表明，2G網(wǎng)絡(luò)的通信時延為629毫秒；3G網(wǎng)絡(luò)時延為212毫秒；WIFI網(wǎng)絡(luò)時延為151毫秒；4G LTE技術(shù)時延為98毫秒。而5G的網(wǎng)絡(luò)標準希望將時延控制在1毫秒以內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，當痛覺從指尖傳導(dǎo)到腦干，也就是相當于痛覺傳導(dǎo)距離1米左右，需要花費29到200毫秒。這只是信息傳導(dǎo)到了腦干，而人體要作出反應(yīng)，還需要一點時延，這個時延大概是幾十毫秒。那么5G網(wǎng)絡(luò)將比人類反應(yīng)速度還快。③帶寬性能良好。5G毫米波使得基站中可安放更多的天線，當頻率處于30Ghz時，基站最多可使用256個天線同時收發(fā)信號，5G可以將移動網(wǎng)絡(luò)的帶寬容量提升數(shù)十倍乃至更大；④信號的精準投放。波束賦形又叫波束成型、空域濾波，是一種使用傳感器陣列定向發(fā)送和接收信號的信號處理技術(shù)。波束賦形技術(shù)通過調(diào)整相位陣列的基本單元的參數(shù)，使得某些角度的信號獲得相長干涉，而另一些角度的信號獲得相消干涉。波束賦形既可以用于信號發(fā)射端，又可以用于信號接收端。⑤終端點對點通信，5G另一項領(lǐng)先技術(shù)就是可以實現(xiàn)基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的D2D通信，也被稱為鄰近服務(wù)，通過此技術(shù)，用戶的數(shù)據(jù)可以不經(jīng)基站中轉(zhuǎn)就可以直接在兩個終端之間進行傳輸，提高了通信效率。

2.5G需克服的挑戰(zhàn)

5G技術(shù)有兩種方案。一種是sub-6GHz頻段，它在4GLTE的基礎(chǔ)上略有改進，另一種則使用了2.4GHz以上的頻率，最終形式是毫米波技術(shù)。一般而言，隨著頻率的提升，數(shù)據(jù)傳輸速度和以更快速度傳輸更多數(shù)據(jù)的能力也會提高。另一方面，隨著頻率的提高，信號傳播距離也在降低，結(jié)果就是，需要部署更多中繼器和基站，意味著5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本的大幅度提升。面對海量的基站，解決5G基站以及手機終端功耗問題也應(yīng)勢在必行。

五.5G與未來

從以上對5G技術(shù)的介紹可以大膽推測，5G通訊將對社會上眾多領(lǐng)域產(chǎn)生重大，甚至是顛覆性的影響。5G技術(shù)的高帶寬通訊以及低延時特性結(jié)合人工智能將催生可靠自動駕駛、編隊駕駛、遠控駕駛的場景誕生。此外，云VR/AR、在線高清8K視頻、云游戲、聯(lián)網(wǎng)無人機、智能能源、無線醫(yī)療、智能制造、個人AI輔助等都隨著5G的崛起而將紛紛成為現(xiàn)實。那么從廣電的層面來說，受眾在線觀看高質(zhì)量VR/AR，超高清視頻的需求將對廣播電視技術(shù)架構(gòu)提出新的理念，而節(jié)目內(nèi)容創(chuàng)意及生產(chǎn)也伴隨著5G技術(shù)出現(xiàn)更多的形式。2019年的3月的全國兩會新華社記者佩戴的一副AR智能直播眼鏡借助于5G技術(shù)可快速人臉識別，并將所見場景做實時直播回傳，轟動一時，使得大眾對將來5G時代下的廣電內(nèi)容的制作充滿期待。假設(shè)未來在足球比賽中讓主裁判以及邊裁佩戴上這樣的裝備，并將幾個超高清現(xiàn)場視頻信號實時回傳至云端，供屏幕前的觀眾自由切換觀看，那么觀眾們的臨場感將大幅提升，看球樂趣勢必也相應(yīng)提高。5G技術(shù)讓移動終端不再成為超高清視頻的禁區(qū)，那么廣電領(lǐng)域在開拓超高清視頻節(jié)目內(nèi)容方面將不遺余力，全面加速對于4K HDR甚至是8K超高清的追求。個人認為，未來廣電的節(jié)目制作一定是傾向于沉浸式的，超高清的、極具互動意義的智慧廣電內(nèi)容。

六.5G對廣電的影響

①廣電網(wǎng)絡(luò)的新布局。5G的強大技術(shù)使得廣電網(wǎng)也加入5G牌照的爭奪，最終拿下4.9GHz頻段50MHz頻譜。②內(nèi)容分發(fā)的多元化。在5G時代，廣電網(wǎng)絡(luò)必須為用戶提供足夠的速率和容量。對許多用戶來說，速率要提升到100兆以上，并實現(xiàn)多屏分享、多屏互動、多屏同看和多屏續(xù)看。③內(nèi)容承載的多樣性。在內(nèi)容方面，要能承載電視節(jié)目、OTT內(nèi)容、社交媒體、互動游戲、數(shù)字音頻、應(yīng)急廣播等內(nèi)容。④傳輸與覆蓋。用戶可使用廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、數(shù)字地面廣播網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等訪問方式，實現(xiàn)覆蓋無處不在、通信質(zhì)量穩(wěn)定。⑤未來的廣電網(wǎng)絡(luò)。能支持智能調(diào)度和傳輸，即根據(jù)用戶需求，協(xié)調(diào)調(diào)動內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)資源；要能進行智能分析和預(yù)測，即挖掘、預(yù)測用戶行為。

七.結(jié)語

人類對技術(shù)極限的追求從未停歇，4G已經(jīng)改變了人們的生活方式，5G很可能將改變這個社會的各個領(lǐng)域。就廣電領(lǐng)域而言，5G將不僅僅改變傳播通路和傳播方式，還將很大程度上改變廣電內(nèi)容的生產(chǎn)方式。因此借助于5G網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)廣電可以將觸角更高效的、更迅速的、覆蓋范圍更廣的深入到大眾的生活之中，將黨和政府的政策、思想宣傳到位；將時事新聞，社會動態(tài)及時、準確的發(fā)布。更好地把控了輿論導(dǎo)向，幫助提升了整個社會的運轉(zhuǎn)效率。因此，5G的到來，可以說是廣電重新崛起的強心劑。BP