5G技术在主动发布应急广播终端中的应用

【摘要】持续推动我国应急广播体系的建设和发展是新时代广播电视和网络视听的重要任务。当前，利用第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）赋能主动发布应急广播终端是提高我国应急广播体系建设水平的关键。本文首先总结了我国应急广播终端建设实际情况，并分析了其中存在的不足之处，在此基础上研究了将5G技术应用于主动发布应急广播终端的优势，最后总结了在主动发布应急广播建设过程中主要应用到的5G技术，本文研究旨在为加快推动我国应急广播终端体系建设步伐提供理论和实践参考。

【关键词】5G技术；主动发布；应急广播；终端

中图分类号：TN929" " " " " " " " " " " " " "文献标识码：A" " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.22.012

新时代，5G技术为应急广播的发展提供了新方向和新思路。借助5G技术搭建主动应急广播终端，能实现应急信息的自动接收和发布，有效提高应急广播信息传递的时效性。“智慧广电”建设背景下，进一步提高基层社会治理效果，确保在各种突发情况下能够及时呈现应急广播信息，这对加快我国应急广播体系建设极其重要。本文首先总结了主动发布应急广播终端的概念以及应用优势，分析了现阶段主动发布应急广播终端的应用现状；在此基础上分析了将5G技术融入主动发布应急广播终端建设的重要意义，并分析了其主要应用场景，以期进一步推动我国应急广播体系的完善与发展。

1. 主动发布应急广播终端概述

近年来随着5G技术在广播电视平台中的应用不断深入，广播终端的应用形式和应用方法也在持续优化。当前广播终端已经能实现利用5G基站传输信息内容，有效满足不同终端、不同用户的广播接收需求。应急广播终端是广播电视平台信息传播的重要内容，对维护我国社会稳定、推动我国社会文化传播与发展起着重要作用[1]。

主动发布应急广播是对应急广播终端的再次创新。该广播终端由传感器、充电电池、IOT模块、摄像头等装置组成，主要用于对日常信息以及应急信息的接收。在具体应用中，主动发布应急广播终端主要分为日常使用和“三断”（断电、断网、断路）使用两种使用场景。在日常使用场景中，用户可以利用主动发布应急广播终端接收电视或广播节目；在“三断”场景中，终端切换至应急状态，从而对突发事件进行分析、预判和示警[2]。

与传统的应急广播终端相比，主动发布应急广播终端具有以下优势：①在日常网络广播时，用户可以直接在终端设备如手机、平板、电脑上找到需要连接的网络，连接成功后即可收听相应的广播信息。并且用户收听的广播信息和“大喇叭”终端信息实时同步。②在应急阶段，平台在终端文字或语音指令下自动搜索应急广播节点，用户可以根据需要接收信息。这一模式下，为了满足不同区域、紧急事故类型的应急管理需要，不同的信息接收区域的广播频点存在差异。③在操作上，主动发布应急广播终端可以利用终端设备进行远程信息搜集和播报，在危急情况下还具备喊话和应答功能。④在应急广播管理方面，相关负责人员可以直接利用终端设备进行推送管理，同时在验证操作人员权限后，操作人员可以直接向目标区域推送匹配的信息，从而有效提高信息发布效率。

2. 主动发布应急广播终端技术创新研究

和普通应急广播终端相比，主动发布应急广播终端技术充分发挥5G技术中无线技术和网络技术的价值，实现技术上的创新。具体包括：①载波聚合。该项目利用频谱技术，将数据传输信道的汇聚扩展到一个数据传输通道内，从而有效提高网络的数据容量，创新频谱利用宽度和广度，使其适应不同的应用，有效提高网络传输速度与质量，减少网络传输延迟现象。②高阶调制，采用高阶调制方式如1024QAM，实现多个传输信息共用同一个波形的目的，和普通应急广播终端相比信息传输速率明显提升。③高阶信道编码调制，采用LDPC高阶信道编码，有效满足信号传输可靠性以及时延性要求。④使用MIMO 天线阵列部署应用，提高天线覆盖率。⑤引入云边端计算、网络切片等形式的，实现虚拟化部署，推动多项业务共同发展。

3. 5G技术应用于主动发布应急广播终端建设的必要性

3.1 应急广播终端建设现状

据我国国家广播电视总局《2023年全国广播电视行业统计公报》统计，截至2023年，我国已建成各级应急广播平台共1995个，主动发布应急广播终端352个。然而在具体的应用中，部分应急广播平台包括主动发布应急广播终端并未充分发挥其作用。本文对应急广播平台以及主动发布应急广播终端建设以及应用现状进行了综合分析，发现其主要问题为以下几点：①单向传输依旧是应急广播终端的主要形式，甚至部分新建应急广播终端同样保留以地面数字广播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB）的信息接收方案和分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS） 或第四代移动通信技术（the 4th generation mobile communication technology，4G）回传方案。主动发布应急广播终端建设应充分利用新技术优势，建立双向应急传输模式，提高信号传送质量，加强对信息内容、终端参数的监控。②基层终端安全管理问题。基层终端包括村级、镇级所部署的设备，目前对于基层终端安全管理而言，使用培训、设备维护、设备管理以及安全监控依旧存在条件限制，在一定程度上阻碍了我国应急系统的完善。③对应急广播的使用不够合理。首先，部分应急广播线路设备被损坏，影响了信息传播覆盖面积；其次，广播播放内容同质性、重复性严重，影响居民日常生活；最后，部分广播播放音质不佳，传播技术有待升级。④城区广播建设中的传统“大喇叭”方式在平时存在噪声过大，并且无法覆盖城市重点运营及防控区域。因此无法满足“平时宣传，战时应急”的要求，亟需丰富应急广播传播途径[3]。

3.2 5G技术在主动发布应急广播终端应用的必要性

5G技术是通信领域的重大突破，其传输效率、时效性、设备适应性以及网络容量都具有明显的优势，极大地推动了多个领域如智能通信、物联网、虚拟现实等技术的发展和变革。5G的网络架构主要由用户设备（User Equipment，UE）、无线接入网络（Radio Access Network，RAN）、核心网络（Core Network，CN）三部分组成，其中用户设备是指使用5G网络的用户终端设备如手机、物联网用户端等；无线接入网络是指5G网络架构的连接通道；核心网络则用于对网络中各类数据的处理。

基于5G技术的主动发布应急广播终端立足于新时代应急服务需要，为公众提供新闻、科普和应急信息接收的有效终端。将5G技术应用于主动发布应急广播终端具有明显优势，一旦发生重大应急事件，5G技术可以将应急广播中的信息快速传输至终端，以电脑、手机等作为终端承载，将传统的应急大喇叭和终端设备相结合，打破传统应急信息传播的地点、时间和技术限制，使公众能在更短的时间内接收到相关的紧急通知，从而保证应急时期舆论的正向性，维护特殊时期社会秩序。在平时，主动发布应急广播终端还能起到文化宣传和教育的作用，通过播放相关教育内容，强化公众的应急常识、健康素养、公共卫生知识等，助力推动党建宣传、社区服务、民生日常管理的高效开展[4]。

4. 5G技术在主动发布应急广播终端中的主要应用形式

4.1 长期演进5G广播技术

长期演进（Long Term Evolution，LTE）5G广播技术是指利用大塔基站进行应急广播的操作技术。为了进一步提高5G技术在广播传输领域的应用效率，第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）在FeMBMS的基础上开展研究并提出了基于LTE的地面广播形式。这一技术主要利用MBSFN的技术路线以及LTE空口传输实现，在实际应用中，LTE 5G 广播技术能满足地面100公里范围站点与站点之间的业务传输，并且支持每小时250公里的飞速移动情境。与传统的广播传输技术相比，LTE5G广播技术能充分利用大塔提高传输稳定性、传输质量和传输效率。

我国早在2019年就组织开展了关于LTE5G广播技术应用于大塔基站广播的尝试。2023年，我国广播电视总局与四川广播电视局共同推出了第一张“5G广播电视试验网”主要利用广播电视大塔发射LTE5G广播信号，通过应急广播终端包括电视和手机接收信息，并支持移动电视、固定电视、数据传输、应急广播等多项公共服务操作。这一技术充分利用5G技术构建了新时代无线广播格局，优化了信息传播、功能服务以及终端接收模式，实现了人与人之间、终端和终端之间的有效传播，能进一步提高社会文化和应急信息在终端的传播效率和传播质量[5]。

4.2 5G新空口广播技术

3GPP利用正交频分复用（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM）研究出了5G新空口（New Radio，NR）广播技术，并制定了相关的应用标准。这一技术在原有5G移动通信网络的基础上融入了多种广播方式，以此实现广播、组播、单播等功能。5G NR技术的信息传输的特点包括[6]：①利用广播电视发射塔和蜂窝移动基站传输交互广播信息和融合广播信息；②利用无线信息共享实现一对多的信息传输模式，提高广播业务传播服务的受众范围；③进一步优化信息传输模式，从而提高网络资源传输效率，避免资源堵塞，优化传输终端的使用体验。

我国于2022年正式开展关于5G NR广播技术标准化和商业化的研究，确定了将5G NR广播技术应用于应急广播终端的研究方向，积极打造多类5G NR广播技术的应用场景，进一步丰富主动发布应急终端在各种应急场景下的应用功能。其中，5G NR广播技术最为明显的应用优势是其能够为实现5G天地一体化提供充足的数据，并能在一定程度上优化应急状态信息传输时出现的通信不稳定现象，从而提高应急广播效率。目前，我国广电在北京、江苏等地积极尝试利用5G NR广播技术部署广播终端试点，并通过方案验证、实验验证、覆盖测试和交互测试证明了该方案的推广价值。如“北京冬奥会”利用5G NR广播技术进行文字、视频、图像等信息的发布，为主动发布应急广播终端与国家应急广播平台的实时对接和交互提供技术支撑。

4.3 独立DNN应急广播专网

基于5G技术的独立深度神经网络（Deep Neural Network，DNN）应急广播专网建设是国家广播电视总局监管中心利用端到端的网络架构打造的智能化、现代化应急广播体系，涵盖了广播平台、集成控制中心、5G核心网、控制台、信号基站、广播终端等核心架构[7]。在具体应用中，5G应急广播专网可以对突然发生应急事件的区域进行筛选和分类，并利用5G应急广播专网将应急信息或部署方案等传输信号传输至5G基站，再由基站对信息进行处理，后以多种形式如文字、视频、图像等传输至大喇叭、机顶盒、移动终端等终端设备中，达到对应急事件进行及时、准确、高效预警的效果。

根据相关资料分析，现阶段我国的主动发布应急广播系统已经初步建成了独立的应急广播专网。在实际应用中，广播专网通过主动应急发布终端能实现以下功能：①由应急管理部门发送的应急信息、应急部署和应急通知可以通过广播、互联网以及电视机进行传播，将信息快速、准确地传播给公众，为开展应急救援和管理工作提供有效保障。②通过建立专网能对5G信号进行分流，缓解基站信息传输负载，提高信息传输及时性、清晰性和全面性。③通过专网提高信息传输的抗干扰能力，营造安全的传输环境，避免传输过程中受到外界信号或网络的干扰。

4.4 边缘计算和5G技术的协同

在实际应用中，边缘计算与5G技术的协同能达到以下效果[8]：①利用分布式边缘计算方式对位于边缘节点的终端进行统一的部署和调度，由5G技术进行户数和资料的传输，进而保障边缘终端的信息、数据资料准确性、实时性、充分性，打造终端与终端、终端与边缘节点之间的高效交互模式。②基于5G技术建立多渠道业务适配分布式边缘计算模式，有效应对在断电、断网、断路环境下对分布在各个节点的应急终端信号的传输和管理，通过对终端传感器采集的相关信息进行计算，识别并主动发布应急信息。③利用人工智能物联网（Artificial Intelligence amp; Internet of Things，AIoT）技术提高终端智能化水平。它是指融合了人工智能技术和物联网技术，将人工智能赋能于边缘节点，以5G技术作为主要信息传输方式，能实现设备之间的智能互联、数据的智能分析和处理，从而为用户提供更加智能、高效、便捷的应急服务方案。

将其与5G技术相结合，打造断电、断网、断路环境下的无线自组网模式，在“三断”情况下实现数据的有效整合、处理，并根据数据预测发布相应的应急信息，提高防灾减灾效率。

目前，部分省市已经初步尝试开展边缘计算与5G技术的协同应用，进一步提高主动发布应急广播终端的智能化、数字化水平。例如为了响应《四川省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》关于健全应急传输体系、制度、保障和处理机制的要求，四川遂宁大英电视台已经初步建立基于边缘计算和5G技术的主动发布应急广播终端体系，系统性融入云计算、人工智能，实现了应急广播终端在应急状态下精准预测与实时监测、科学分析并发布应急信息，为提高当地的应急管理水平，为当地在应急状态下的生命和财产安全提供有效保障。

5. 结束语

我国地理地形较为复杂，自然灾害频发并且呈分布广、影响大、类型多等特征。建立应急广播体系的目的是在发生灾难前通过宣传预警加强培养公众的危机意识和应急素养，在灾难发生后提高救援及时性、维护社会秩序、引导社会舆论。5G技术和主动发布应急广播终端的建设，对促进我国应急广播体系的现代化发展有着重要意义。以5G技术为主导，融入多元化的信息技术和智能技术，建立智能化、现代化主动发布应急广播终端，已经成为大势所趋。在开发和建设主动发布应急广播终端时，必须重视终端的时效性、及时性以及公共服务能力，从而推动我国应急管理活动的智能化、信息化、高效化、长远化发展。

参考文献：

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