5G在广播电视技术领域的应用

郝秀利

内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

与上世纪九十年代拨号上网相比，如今上网可以说非常便捷。几乎所有的办公场所都提供Wi-Fi无线网络连接，在户外或公共场所也可以享受到3G/4G网络。科技创新能力的快速提升，催生出了诸多新兴的信息传输手段，使得人们从有线电视网络、地面数字电视网络中分流出来，如今人们已处在一个网络几乎实现无缝隙连接的时代，便捷的移动终端使得越来越多的人远离了电视机。

目前，中国移动新闻的用户量已超过5亿，占网络用户总数的70%以上。随着5G高新技术的不断发展，移动媒体加速发展进入到了一个新的阶段。未来的5G技术将形成以用户为中心构建的全方位信息生态系统。5G为用户提供光纤的接入速率，“零”延时的使用体验，承载千亿设备的连接能力，超高的流量、连接数密度和超高的移动性等多重场景的快速一致服务，业务和用户感知系统的智能优化等便利，大大改变并提升了生活体验和生活方式。如果说4G改变了我们的生活，那5G改变的是整个社会。

1 5G技术与特点

5G（5th-generation）指的是第五代移动通信技术，也包括对现有无线接入技术的演进，以及新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称。从某种意义上讲，5G更像是一个真正意义上的融合，它提供了人和人、人和物以及物和物之间安全、高速、高效和自由的联通。也就是说在大幅提升用户使用互联网应用体验的同时，还将全面支持以物为中心的物联网业务和服务，实现人与人、人与物以及物与物的智能互联。

2015年2月，国际电信联盟启动5G标准研究工作，并明确分阶段完成相关工作，2015年完成IMT-2020国际标准前期研究，2016年进行5G技术性能需求和评估方法研究，2017年底启动5G候选技术方案的征集，2020年底完成技术标准制定。

2018年4月，华为在中国信息通信研究院率先以100%通过率完成由IMT-2020（5G）推进组组织的中国5G技术研发试验第三阶段基于非独立组网（NSA）的核心网系统网络功能与业务流程测试。此次5G非独立组网（NSA）测试是我国5G技术研发试验测试的重要组成部分，对于快速实现5G商用部署具有重要意义。

5G的演进对4K传输、虚拟现实(VR)、增强现实（AR）、物联网等的发展都是极大的应用助力。5G可以进一步促进4K传输普及，加速8K传输的研发。VR技术对于图像的要求非常高，AR（增强现实）需要巨大的数据量，5G可以为VR/AR的应用提供流畅的体验。未来AR/VR将变得更加有用，并被广泛使用，并推动快速、可靠、低延迟的5G数据连接的发展。5G IoT（物联网）更需要5G的技术支持。

对于普通用户来说，5G可以带来网速的极大提升。目前，4G/LTE的峰值传输速率达到每秒100M，而5G的峰值速率将达到每秒10G。如果用4G下载一部电影需要1分钟，那么用5G下载的话只需要约1秒钟。从专业的角度来讲，5G除了要满足超高速的传输需求外，还需要满足超大带宽、超密站点、超高容量、超可靠性、随时随地可接入性等要求。因此，通信界认为，5G是一个智能化、融合化、泛在化、广带化的绿色节能网络。

2 5G广播类业务

在4GLTE时代，用户对移动视频业务的需求与日俱增，基于LTE的演进型多媒体广播、多播技术规范标准也在配套持续完善中。在2017年的3GPP Release 14中，3GPP（The 3rd Generation Partnership Project是领先的3G技术规范机构）对EMBMS（Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）作了一些改进/演进（比如扩大OFDM符号的循环前缀长度）。欧洲产业界早已经对这种演进型的EMBMS进行现网试验了，而且把它称为“FeMBMS”（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。

在ITU-R（ITU-Radiocommunicationssector国际电信联盟无线电通信组）确定的5G三大应用场景中，即增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）和超可靠与低时延通信（uRLLC），这些可以用“广播”方式进行传输的业务被业界统称为5G广播类业务（5G Broadcast-like service）、5G广播组播业务（5G BMS）等。比如，在5G系统中，4K/8K超高清视频、VR（虚拟现实）/AR（增强现实）、多视角视频、三维立体视频等高质量多媒体业务都可以采用“广播”方式进行分发。

5G时代将产生更大数量的移动用户，需要更为强大的终端能力和更高容量网络部署，对于广播电视新兴技术的研究及应用将带来很大的挑战。“5G广播”未来的发展是要实现新兴的广播、单播混合型业务，同时还要让传统广播的传播方式具有更强的交互性。

3 4G和5G在广播电视中的实践

随着移动通信技术的不断迭代，媒体融合也在不断发展中。1G主要采用模拟通讯技术和频分多地址通讯（FDMA）技术。受带宽的制约，它只是一种区域性的通信系统，不能长途漫游。记者手拿大哥大进行现场报道，是留给我们最深刻的记忆。2G是以数字传输为核心，在可通话的基础上还具有短信功能，可以实现文字传输，为记者发稿提供了方便。3G技术是将无线通信与互联网通信相结合。大大加快了视音频业务和移动互联网等业务的发展，使得传统广播电视业务与新媒体业务进一步融合。2014年，德国慕尼黑进行了全球首个大型4G广播电视单频试验网络，证明了4G LTE网络可作为传统数字广播电视网络的补充和替代，试验网络覆盖了高达400平方公里的范围。为了获得最佳的4G电视广播效率，项目组对SFN（Single Frequency Network单频网）进行了优化，使得各基站实现严格同步，增强了对单频干扰的抵抗力。试验过程中，LTE网络设备部署于巴伐利亚广播公司的4个电视发射台，各站点以高速光传输网络进行快速连接。

此次网络试验实现了将传统的线性广播电视节目延伸高质量传输至便携式的移动智能终端设备，相关设备系统具备了融合传输和分发线性广播电视内容、非线性广播电视内容以及点播电视与交互式电视的能力。试验中部署了LTE机顶盒，实现了基于广播/宽带网络融合（以单一频段、单一技术），可替代传统数字广播电视的4G广播电视。还对人们通过智能手机观看电视内容的体验进行了重大改进，用户通过智能手机可以轻松地切换电视服务、点播和网络服务。试验中还实现了通过智能手机把从4G广播电视网络所接收到的内容“投射”至大屏幕电视机。这样，用户可以不用更换电视机，而是通过智能手机进行投屏连接（screencast connection）随时随地观看电视节目。

2018年1月，德国设立了一个5G广播试验场，并应用于“5G—Today”项目。在IRT（著名广播技术研究所）的领导下，项目合作方Kathrein公司和罗德与施瓦茨公司共同研究，在新移动网络标准5G下FeMBMS（进一步演进的多媒体广播多播服务）广播模式的大规模广播电视的传输程度。该研究项目为期28个月，首批传输计划于2018年底开始。

随着5G的推出，将出现一个全球覆盖市场。无数的智能手机和平板电脑成为电视接收设备，人们通过5G网络使用直播电视、回看服务、社交网络及其它丰富多彩的媒体服务。

4 未来5G技术的发展

5G是集多种技术和多种业务融合的网络系统。它不仅能够面向更多业务应用和更好用户体验，而且是终端多样化、传输覆盖方式多样化、访问方式多样化和内容多样化等具有多种应用场景的智能化网络。未来的广电网络必定要依靠第五代移动通讯技术的传输优势，根据用户的需求，协调调动内容、网络、终端资源，进行智能分析和挖掘预测用户行为。5G时代的广电网络不仅仅是音视频的传输网络，更是一个支持多种业务传输的IP化网络。

在2018MWC（世界移动通信大会）展会上，中国移动正式宣布将建立世界最大规模的5G试验网，计划今年在杭州、上海、广州、苏州、武汉五个城市开展5G外场测试，每个城市将建设超过100个5G基站。还将在北京、成都、深圳等12个城市进行5G业务和应用示范。不久的将来，5G高速网络也将催生万物互联网时代的到来。