浅析5G环境下的智慧广电建设模式

刘 芳

随着社会经济的发展和人民生活水平的提升，人们在获得物质上的满足之后，对于精神生活也有了更高的追求。广播电视作为人们获取精神食粮的最为重要的途径，一直以来深受广大用户的喜爱。但近年来，随着科学技术的进步和互联网的兴起，新媒体逐渐成为了时下人们获取信息的一种主要途径，这给传统广播电视业务的发展带来了严重冲击，而5G技术的出现则为广播电视行业的创新发展提供了一个良好契机。如果能够将5G技术有效地应用至广播电视之中，则可以构建起一个更加完善的广播电视传输系统，进一步降低广播信号传递的延迟，为用户提供高质量的广播电视节目，提升用户的使用体验，这对于我国广播电视行业的发展至关重要。

一、5G环境下的广播电视传输模式

5G是面向我国未来移动通信需求而开发研制出的新一代移动通信系统，结合移动通信系统的发展演变规律，5G具有超高的频谱利用率和能效，在数据传输效率、资源利用率以及反应速度等方面所表现出来的优异性能，相较于4G移动通信系统来讲，提升不止一个量级，尤其是在数据传输延时、网络系统安全性能以及用户使用体验方面，提升更为显著[1]。5G移动通信技术将会与其他无线技术之间进行深度的融合，共同构建起全新一代的无线通信网络，从而满足我国社会未来10年互联网流量提高1000倍的发展需求，在此基础之上，5G移动通信系统的应用也将遍布于各个领域之内，而其对大量传感器和M2M设备的通讯支撑能力也将成为5G技术发展的一个重要方向。

从本质上来看，5G就是用更低的能量传递更多的信息，将社会发展从信息化1.0时代代入至2.0时代，实现了物与物、人与人、物与人之间的链接。5G业务在广电行业中的应用彻底改变了广播电视的传输模式，随着高清到超高清码流的逐渐变大，广播电视正在从微波、光线、卫星向着5G转变，从基带传输向着“基带+IP”传输改变，从深压缩编码向着浅压缩编码转变。由此可以看出，5G在广播电视中的应用将会向着流信号和多种分发方式转变。

二、5G场景下智慧广电建设的应用探索

我国工信部于2019年7月为5G发放了牌照，作为广电行业新技术的先驱，SMG（上海文化广播影视集团有限公司）首先将智慧广电应用在了各种大型的展会和赛事之上，例如中国国际进口博览会、中超联赛、上海国际电影节等。由此可以看出，基于5G技术的智慧广电内容探索和应用尝试是在现有通信基础之上开展的，其能够解决困扰广播电视多年的传输通路问题，使得高速率、大带宽的传输通路成为了一种成熟可靠的传输方式。得益于5G技术所拥有的超大带宽、海量通信和超低延时特征，其所带来的智慧广电建设模式也正在向着“浅压缩”传输和大屏、小屏、极小屏多维度展现的方向发展。

1.超强宽带带来的沉浸式体验

VR/AR虚拟现实技术在互联网基础之上得到了快速发展，将其和5G技术进行有机结合，并应用在广播电视行业之中，能够丰富受众的娱乐内容，提升广播电视的整体质量，并同时延展广播电视未来发展前景。在传统模式下，信息传输主要利用的是宽带和网络，数字信息传输速率相对较慢，在当今时代已经无法满足信息传输的全部要求，如果在这种传输环境下应用VR/AR技术，将会使得其价值大打折扣。5G作为一种优质的信息数据传输结构，相较于传统的宽带传输，其不仅传输延迟更短，且误差也更小，在超高密度衔接下，建立起基于5 G技术和A R/V R的传输模型，能够从整体上提升信息数据传输的效率[2]。此外，在该模型中，还可以实现不同场景的自由切换，实现影像之间的自由交互，完美解决了数据信息在传输过程中存在的能量衰减问题，进一步拓宽了广播电视行业未来的发展前景。

尤其是在现场晚会以及大型赛事活动的直播过程之中，VR制作得到了广泛的应用，在得到了5G技术的支撑之后，VR全景制播更是得到了飞速的发展，其具体的制播流程如图1所示。

图1 VR制播视频流程

由此图可以看出，VR制播视频的具体流程为：VR摄像机将采集得到的平面图像通过缝合服务器将其合成为球形画面，之后再经过编码服务器对其进行压缩，制作好编码将其转换成为符合传输协议标准的视频流，通过5G终端接到CPE设备之上，就可以实现对视频的远程制作。在导播切换中心之中，具有多路可以切换为5G信号流机位，并能够通过5G网络向着各个平台进行分发，从而在不同的电视媒体终端之中呈现出来。

2.海量通信接入的IOT

2019年，在上海举行的国际马拉松比赛中，SMG和飞利浦合作采用了5G-CPE技术，充分利用5G技术具有的海量通信业务特征，对该赛事进行了直播，实现了对现场比赛状况的实时推送。在播出端，将5G技术和HDR播出参数进行有机结合，完成了800-4000nit的IOT自适应播出，推出了IOT个性化定制播出。其整体的制作链为：

利用H.265，HEVC编码传输至5G CPE；然后5G CPE通过主干网链接到SMG总控；SMG总控控制多个IOT进行播出。

大屏采用的是4K HDR PQ模式；小屏采用的是PAD、HDR PQ模式，可以实现对HDR播出效果的灵活调节；极小屏采用的是手机HDR模式。

在该应用案例之中，多个IOT直接连接到了CPE之上，实现了IOT的交互传输。在这种情况下，CPE不仅仅作为信号的接收设备，同时也是一个广播设备。站在广义的角度来看，电视和移动智能终端上的自定义直播，完成了将赛事现场的每一个体验场景应用5G完全连接了起来[3]。而站在狭义的角度来看，IOT在广播电视中的应用为观众提供了一个“上帝视角”来观看比赛，将观众置于比赛现场，并可以通过全局作战地图来制定观看目标，获得更好的观看体验。

3.超低时延的8K电视高清直播

2 0 2 0 年，新华社率先使用5G+8k移动直播技术对两会进行了联动直播报道，实现了对8k、5G和卫星广播电视传输技术的融合应用。新华社所采用的5G+8k移动直播系统主要是由前端采集、网络传输、终端呈现三大板块构成[3]。其中，前端8K信号源能够实现对信号源的实时采集编码，主要是由8k摄像机、5G+8k背包等设备完成信号的采集与节目编辑工作[4]。网络传输部分则是基于“5G+8k”的传输技术，实现了8k视频编码传输直播。终端呈现则采用了OLED 8k电视，以确保画面清晰流畅、色彩鲜艳。8 K超高清制播视频的网络架构如图2所示。

图2 8K超高清制播视频网络架构

在该应用案例中，超低延时、超高清的现场直播让5 G进行8 K新闻直播和大事件报道成为了可能。尤其是在普通民众无法进入的场所，5G的部署将会给观众带来更大的信息价值。可靠低延时是利用5 G技术所具有的时分、波分和光分复用实现的，结合不同的IOT应用，5G带宽限制将会被逐渐取消，这将使得在5 G技术加持下，广播电视应用中将会出现更多的未来科技。

通过上述“智慧广电”应用案例的分析可以看出，5G技术从本质上来讲是一个有着更大带宽、更低延迟和更多IOT的通信技术，在将其应用至广播电视行业之中时，我们还需要进一步深入挖掘更加智能和及时的信号搜集模式，以便将更多的正能量信息传递给观众，在新媒体时代下实现媒体所具有的真正价值。

三、智慧广电的未来发展趋势

5G技术在广播电视中的应用还处于初期阶段，其所拥有的优势也并未完全展示出来，未来随着5G技术的不断发展，其在广播电视领域之内必将得到更为广泛的应用，并对智慧广电的发展趋势产生直接的影响。

1.由“拓扑结构”转变为“星空结构”

未来随着5G技术的深入发展，在广播电视领域内，以5G为基础的远程控制和传输将进一步提升人的价值，OTT将会成为未来的主要形态，为大屏和小屏服务，而IOT则会将广播电视节目的制作打造成为一个“星空”网络结构，从而给不同的用户群体带来更佳的消费体验[5]。例如，在进行体育赛事直播时，通过对每一名观众的虹膜扫描，并结合AI的情绪价值判断，系统就可以了解到该名观众的具体需求，并据此来向用户推送相关的产品信息，促进用户达成购买，完成虹膜支付，这将是未来电商行业发展的一个新趋势。在此过程中，平台之间的结合也会更加的紧密，这也使得广电行业的内容属性更加丰富，在5G技术加持下，人人都将成为自媒体，逐渐地链接成为一个“星空结构”，为用户带来更强的参与感和沉浸感。

2.构建起万物互联的IOT世界

从广播电视行业的发展趋势来看，低耗能高信息量是信息数据未来发展的主要趋势[6]。当前5G技术环境下的IOT设备还无法实现和手机、智能手表、电脑以及智能家居的连接，但在未来这将是IOT发展的关键步骤，同时也是实现万物互联的基础。因此，随着5G技术的不断发展，人与人、人与物、物与物之间将会实现彼此连接，而此时的IOT世界便就此构成，人类社会的发展将会迈入一个崭新的阶段。

结语

5G网络作为一种新兴的通信技术，其在未来将有着良好的应用前景，也会在未来相当长的一段时间内成为物联网技术的核心，推动着我国通信行业不断向前发展。鉴于5G技术在信息数据传输方面所表现出来的优势，其不仅能够提升信号传输的稳定性和安全性，同时也能够大幅度提升信号传输质量，将其应用于广播电视行业之中，可以打破传统广播电视技术的局限性，实现对数据信息传输渠道的优化整合，进而建立起智慧广电模式，为为广大受众带来更为个性化和高质量的观看体验。