5G背景下的广播电视传输技术发展

胡澄宇，王 阳，李 岩

（1.湖北广播电视台，湖北 武汉 430070；2.克拉玛依广播电视台，新疆 克拉玛依 834000；3.中国广电山东网络有限公司青岛市分公司，山东 青岛 266000）

0 引 言

移动通信技术经历了1G向5G的迭代升级。2019年6月6日，中国广电、中国电信、中国移动、中国联通同时获得5G商用牌照。截至2022年8月末，我国5G基站总数达210.2万个，占移动基站总数的19.8%。5G通信技术助力广播电视传输技术的进一步发展，有助于加速传播体系创新，重塑智慧广电新网络。对此，本文将详细介绍5G背景下的广播电视传输技术发展。

1 5G通信技术

5G即第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology）。从1G发 展至5G，每一代通信技术的迭代升级，都推动了相关产业升级和社会经济发展。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）定义了5G三大类应用场景，即增强型移动宽带（enhance Mobile Broad Band，eMBB）、超高可靠低时延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）和海量机器类通信（massive Machine Type Communication，mMTC），如图1所示。5G技术凭借高速率、低时延、大连接优势，能够满足广播电视传输需求，实现人、机、物、系统全面连接。自2019年中国正式进入5G商用元年，5G商用经过三年发展，技术标准加速落地，基础设施稳步部署，应用探索纵横深化，创新生态逐步完善。

图1 5G三大应用场景

2 广播电视传输技术

广播电视传输技术也历经多次迭代升级，主要包括微波传输技术、卫星传输技术、光纤传输技术以及无线传输技术等。

2.1 微波传输技术

微波传输是一种灵活性强、适应性强的通信技术，在移动网络、广播电视、安防视频监控传输等领域有广泛的应用。广播电视微波传输是我国广播电视传输覆盖网络的重要组成部分。我国微波传输在广播电视领域的应用经历了三个阶段。

第一个阶段是模拟微波传输。模拟微波传输将视音频信号以微波信道与天线发射至接收站点，最后通过微波收信机接收、解调视音频信号。广播电视行业发展初期，各电视台节目较少，模拟微波尚可满足节目传输需求。随着广播电视行业的发展，模拟微波传输的抗干扰能力差、设备单一、保密性差等问题日益凸显，数字微波凭借性能优势逐渐取代了模拟微波。

第二个阶段是数字微波传输。随着广播电视行业的不断发展，广播电视节目数量增长明显。数字微波传输能够有效提升频道资源利用效率，提升视音频质量。同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）是数字微波传输的工具，能够发挥SDH通信与微波通信的融合优势[1]。SDH微波通信系统的关键技术包括自动发信功率控制、多电平编码调制、交叉极化干扰抵消器技术、自适应频域和时域均衡技术以及大规模专用集成电路设计技术。

第三个阶段是IP微波传输，又称互联网络协议微波技术（Internet Protocol Microwave Technology，IPMT）。随着我国多网融合的推进，广播电视行业IP化进程加快，IP数字微波技术具有大带宽、高兼容性及强可靠性特点。

2.2 卫星传输技术

卫星传输由星载转发器、上行发射站及地面接收站三部分组成。卫星传输技术优点明显，传输范围广，传播能力强，传播速度快。卫星传输技术发展较为成熟，抗干扰能力突出，在诸多行业有广泛的应用。卫星传输技术目前也被应用于广播电视传输中，以卫星传输、卫星直播等形式呈现。《广播电视和网络视听“十四五”发展规划》明确提出推动直播卫星广播电视节目高清、超高清化进程，中央广播电视台及各省市频道高清信号直播卫星传输稳步推进。2021年10月，中星9B卫星传输南海波束19套电视节目、11套广播节目，实现了对渤海、黄海、东海海域的广播电视全覆盖[2]。卫星传输技术也被应用于应急广播中，国家级和省级应急广播调度控制平台需要建立基于卫星方式的快速传送通道，由卫星传输覆盖网将应急广播消息传送到应急广播终端。

2.3 光纤传输技术

光纤传输是通过纤芯折射完成信号传导。当前，光纤主要有单模光纤与多模光纤。光纤传输技术的发展，改善了信号传输的质量，提升了信号传输的稳定性。光纤传输具备安全性、高宽带、低损耗等优势。光纤传输技术的主要类型包括光交换技术、光纤接入技术、波分复用技术。光纤传输技术被广泛应用于计算机通信、广播电视网络、工业智能化控制以及通信网络等领域。以广播电视传输为例，光纤传输由光纤发射设备、光纤接收设备、光纤输送设备、光纤连接设备以及光纤中继器等组成。光纤传输技术在广播电视传输中的应用有压缩传输与非压缩传输、压缩传输与非压缩传输融合、SDH传输技术、光信号调制系统以及HFC宽带数据网络连接等传输方式。北京2022年冬奥会开幕式期间，中国联通保障各类专线471条，综合布线3 032条，对冬奥会传输光缆实施重点保障[3]。

2.4 无线传输技术

无线传输技术是公共通信服务的主要传输方式，服务范围十分广泛，多以发射天线方式开展，信号传输范围受基站、发射台因素影响。无线传输技术是广播电视传输的重要组成部分。无线传输覆盖网包括广播电视发射台、转播台、差转台、收转台（站）、微波站、节目传送台（站）、广播电视卫星、卫星地球站以及监测台（站）等部分。利用无线传输覆盖网，能够传送广播电视节目信号、应急广播信息[4]。

3 5G通信技术背景下的广播电视传输技术发展

3.1 千兆光网

千兆光网具备高带宽、低时延、稳定性好等特点。随着5G商用的持续推进，5G网络和千兆光网建设相关政策逐渐出台。2020年，国务院常务会议明确提出“建设千兆城市”。2021年3月，政府工作报告提出“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”要求，国家“十四五”规划明确“加快建设新型基础设施，推广升级千兆光纤网络”[5]。千兆光网具备基础支撑、融合赋能、集成创新三大特征，具有超大带宽、超低时延、先进可靠等优势，能够为5G、数据中心、物联网等新型基础设施提供基础支撑。千兆光网与5G网络协同发展，以固移融合的“双千兆”网络赋能千兆百业的新应用，千兆光网与5G、VR/AR、大数据、云计算、人工智能、卫星网络等技术深度集成，加速了信息技术的高效融合[6]。截至2022年第一季度，我国千兆及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户已达到4 596万户，用户规模全球第一。千兆光网保障广播电视超高清视频传输品质，助力超高清视频、4K/8K直播、VR/AR、赛事直播等发展。例如，2021年，中央广播电视总台春节联欢晚会启动了千兆光网8K全链路直播试验。

3.2 5G移动网络

5G通信技术的发展，推动了广播电视传输网络的升级迭代。5G商用至今已三年多时间，网络基础设施优化升级，网络切片和多接入边缘计算（MEC）发展迅速。5G移动网络凭借高速率、低时延、大连接等优势，有效解决了广播电视超高清视频信号的实时传输问题[7]。5G移动网络目前被广泛应用于广播电视直播、电视剧、新闻等领域。2020年5月，中央广播电视总台运用5G+8K移动直播技术，开展全国两会“5G+8K+卫星”直播；2021年，中央广播电视总台对2021年春晚进行了8K直播，将春晚8K超高清电视信号传送到十个城市的公共场所。

4 结 语

5G通信技术具备高速率、低时延、大连接等优点，实现人、机、物、系统全面连接，能够满足广播电视传输需求，改变传统广播电视传输格局。千兆光网、5G移动网络的发展，催生了广播电视行业大量新场景、新应用、新模式，推动“双千兆”网络协同发展，能够保障广播电视传输品质。