广播电视5G+4K/8K/VR系统方案设计

龚翠平

【摘要】本文主要介绍如何将广播电视直播系统与5G网络建设相结合，实现超高清视频播放，满足用户需求同时体现广电产品优势。

【关键词】5G网络;采编播系统

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.07.023

1. 项目介绍

1.1 项目建设背景

作为继数字化、高清化媒体之后的新一代革新技术，超高清视频被业界认为将是5G网络最早实现商用的核心场景之一。超高清视频的典型特征就是大数据、高速率，按照产业主流标准，4K/8K视频传输速率至少为12-40Mbps、48-160Mbps，4G网络己无法完全满足其网络流量、存储空间和回传时延等技术指标要求，而5G网络良好的承载力将成为解决该场景需求的有效手段。当前4K/8K/VR超高清视频与5G技术结合的场景不断出现，广泛应用于大型赛事/活动/事件直播、视频监控、商业性远程现场实时展示等领域。

根据“工信部、广电总局、中央广播电台《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》部署，按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用”的发文内容，可见无论在国际还是国内市场层面以及国家5G战略强国、超高清视频产业等政策方面，5G+超高清视频直播+VR直播及其应用将成为市场前景广阔的基础应用。

我司作为珠海市广播电视传输经营服务的主要运营单位，拥有覆盖全市的广播电视传输网络，我司的4K超高清家庭网关终端支持4K节目的接收和解码，已为全市的家庭用户提供4K电视服务。在国家广电网络公司已经获取5G运营牌照，5G网络、4K超高清视频采集、编解码、传输和播发等技术和产业链已经成熟、8K和VR技术和产业链也渐趋成熟，可以支撑规模商用的大背景下，我司提出建设广播电视5G+4K/8K/VR直播应用项目。

1.2  项目建设目标

本项目预期目标是要集成和建设一套5G+4K/8K/VR直播系统，以珠海两大著名旅游景点为重点试点区域，依托自建或租用的5G网络，实现4K/8K/VR视频的实时采集、编码、5G网络传输及多渠道视频分发功能。通过实现大型灯光和烟花汇演活动、大型表演节目的VR超高清视频直播，为珠海家庭用户（乃至全省广电网络家庭用户）带来沉浸式的临场感，同时预留知名互联网视频平台的推流接口，使得全国互联网VR视频用户能足不出户即可全新体验珠海特色活动，这将成为我市在5G网络超高清视频领域极具创新的应用，并将在一定程度上促进本市在5G+4K/8K超高清广播电视直播、5G+VR直播等的下一代以超高清视频为驱动的重点领域的应用发展。

2 总体规划

广播电视5G+4K/8K/VR直播应用项目主要包含两个建设部分：5G网络、采编播系统。

5G网络系统主要用于超高清视频采集系统、编转码导播系统和超高清视频分发播出系统之间的通信，为IP视频流提供大带宽、低延时、高可靠的传输通道。

采编播系统主要包含4K超高清视频的“采”、“编”、“播”等符合安全播出体系的设备平台系统，提供端到端的综合性超高清视频播出解决方案。整体网络拓扑图如图1。

3. 建设实施方案

3.1  5G網络建设方案

根据中国移动与中国广电在北京签署的“5G战略”合作协议，700MHz 5G网络新建、扩容、更新改造由双方按1：1比例共同投资，由于还未公布合作细节，可能存在租用移动5G网络或自建5G网络两种情况。自建5G网络按照3个规划点位进行规划，方案如图2。

3.1.1 承载网建设方案（若自建5G基站）

若采用自建5G网络方式，项目涉及的基站节点光缆采用“双路由”接入方式，即采取两路光缆链路归属到所属的前端机房，降低各节点因“单点故障”或光缆中断造成的业务中断，提高基站节点接入的稳定性、可靠性。

3.1.2 核心网连接方案（若自建5G基站）

若采用自建5G网络方式，将统一接入到省公司中心机房5G核心网，由省公司统一部署。

3.2 采编播系统建设方案

为配合项目实施，我司将建设一套基于4K超高清的5G频道，用以探索5G场景应用，增加行业竞争力，支撑未来业务快速发展。项目主要需要覆盖4K轮播系统、4K快速内容生产、多终端播放等应用，系统架构图如图3。

考虑安全播出需要，主要系统平台设备按主备冗余部署。

3.2.1 系统主要构成

采集部分：VR外景高空摄像机、5G手机及4K摄像机等多种采集设备提供信号给4K直导播台使用，同时可以本地节目编单或接收第三方互联网信号。

轮播播出系统：轮播播出系统支持：1路4K/50帧/H.265和4路高清/25帧/H.264带图文包装的轮播频道输出，或支持2路4K 25帧H.265带图文包装的轮播频道输出或支持1路8K信源的透传输出。轮播播出端提供1+1主备架构，提高播出安全。

轮播中心系统：素材上载、素材入库、素材管理、直播源管理、内容管理、频道编单、播单审核、播表下发、播出管理、频道管理、播出控制、播出预览等功能;

存储系统：存储系统用于历史素材文件存储;

快编系统：提供4K快速内容生产系统，满足4K内容的快速剪辑上线，支持4K源码收录和转码功能。

终端呈现：在电视门户和手机微网站同时呈现（具体功能要求见3.3.2和3.2.3）。

3.2.2 电视门户功能

电视门户界面包括频道直播轮播、点播类专题栏目、短视频版块等功能。为有效提高门户的流量，以打造与群众息息相关的的吃住行内容：

（1） 直播轮播：慢直播类节目;中小学入学、沙滩音乐节等民生类热点活动，如电视教育，大型音乐活动，带货直播等各类直播活动;4K及8K节目体验及技术科普类视频等。

（2） 点播专区：部分直播类节目播出后，可移至本版块进行点播收看;全景看房，结合手机小屏端进行VR看房。

（3） 短视频专区：与当地自媒体平台进行合作，挖掘本地短视频内容进行精细化运营。

3.2.3 手机端开发功能

手机小屏端主要为解决大屏端的功能局限性，以支持我司微信公众号或者APP内嵌H5网页的形式实现大屏端的内容同步，并增加实时内容上传及发布分享等功能：①直播轮播：同步收看电视门户直播轮播频道;②短视频专区：需提供实时上传及审核发布的功能，可实现分享、点赞、评论、弹幕等基础功能。③后台功能：提供栏目页面点击统计、节目收视统计、行为分析等。

4. 社会效益

4.1 打造城市宣传窗口，丰富市民文化生活

本项目建设的5G+4K电视直播频道，可以作为珠海的城市文化宣传窗口，为政府和各行各业提供超高清视频直播服务，也为珠海人民的文化生活增添色彩。

4.2 推动超高清产业发展，撬动巨大的行业应用市场

本项目的实施很好地把握超高清视频产业发展的战略机遇期，大力促进超高清视频在广播电视、文教娱乐、医疗健康、安防健康、智能交通、工业制造等行业领域的应用，驱动以视频为核心的行业数字化转型，撬动巨大的行业应用市场。

4.3 为消费升级，带动上下游产业发展

在可预期的未来，超高清视频、云VR/AR、车联网、智能制造、无线医疗、无线家庭娱乐、个人AI助手、智慧城市等5G应用场景，都将显现出良好的市场空间。

5. 结语

4K、8K等超高清视频技术以其更强的信息承载能力和更具潜力的普及应用价值，正在为消费升级、行业创新、社会治理提供新场景、新要素、新工具，发展超高清视频产业将有效带动终端产品替代升级以及制作播出设备的更新，带动上游芯片、面板等产业发展，促进宽带网络投资建设、5G网络商用和业务发展。本项目的成功建设亦能建立广电的全国品牌形象，顺应5G发展的潮流，紧跟技术革新的脚步，向社會展现广电的技术与实力。