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        5G在廣播電視技術領域的應用

        2018-04-01 16:56:38郝秀利
        數(shù)字傳媒研究 2018年5期
        關鍵詞:廣播電視廣播傳輸

        郝秀利

        內蒙古廣播電視臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

        與上世紀九十年代撥號上網(wǎng)相比,如今上網(wǎng)可以說非常便捷。幾乎所有的辦公場所都提供Wi-Fi無線網(wǎng)絡連接,在戶外或公共場所也可以享受到3G/4G網(wǎng)絡??萍紕?chuàng)新能力的快速提升,催生出了諸多新興的信息傳輸手段,使得人們從有線電視網(wǎng)絡、地面數(shù)字電視網(wǎng)絡中分流出來,如今人們已處在一個網(wǎng)絡幾乎實現(xiàn)無縫隙連接的時代,便捷的移動終端使得越來越多的人遠離了電視機。

        目前,中國移動新聞的用戶量已超過5億,占網(wǎng)絡用戶總數(shù)的70%以上。隨著5G高新技術的不斷發(fā)展,移動媒體加速發(fā)展進入到了一個新的階段。未來的5G技術將形成以用戶為中心構建的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。5G為用戶提供光纖的接入速率,“零”延時的使用體驗,承載千億設備的連接能力,超高的流量、連接數(shù)密度和超高的移動性等多重場景的快速一致服務,業(yè)務和用戶感知系統(tǒng)的智能優(yōu)化等便利,大大改變并提升了生活體驗和生活方式。如果說4G改變了我們的生活,那5G改變的是整個社會。

        1 5G技術與特點

        5G(5th-generation)指的是第五代移動通信技術,也包括對現(xiàn)有無線接入技術的演進,以及新增的補充性無線接入技術集成后解決方案的總稱。從某種意義上講,5G更像是一個真正意義上的融合,它提供了人和人、人和物以及物和物之間安全、高速、高效和自由的聯(lián)通。也就是說在大幅提升用戶使用互聯(lián)網(wǎng)應用體驗的同時,還將全面支持以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務和服務,實現(xiàn)人與人、人與物以及物與物的智能互聯(lián)。

        2015年2月,國際電信聯(lián)盟啟動5G標準研究工作,并明確分階段完成相關工作,2015年完成IMT-2020國際標準前期研究,2016年進行5G技術性能需求和評估方法研究,2017年底啟動5G候選技術方案的征集,2020年底完成技術標準制定。

        2018年4月,華為在中國信息通信研究院率先以100%通過率完成由IMT-2020(5G)推進組組織的中國5G技術研發(fā)試驗第三階段基于非獨立組網(wǎng)(NSA)的核心網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡功能與業(yè)務流程測試。此次5G非獨立組網(wǎng)(NSA)測試是我國5G技術研發(fā)試驗測試的重要組成部分,對于快速實現(xiàn)5G商用部署具有重要意義。

        5G的演進對4K傳輸、虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展都是極大的應用助力。5G可以進一步促進4K傳輸普及,加速8K傳輸?shù)难邪l(fā)。VR技術對于圖像的要求非常高,AR(增強現(xiàn)實)需要巨大的數(shù)據(jù)量,5G可以為VR/AR的應用提供流暢的體驗。未來AR/VR將變得更加有用,并被廣泛使用,并推動快速、可靠、低延遲的5G數(shù)據(jù)連接的發(fā)展。5G IoT(物聯(lián)網(wǎng))更需要5G的技術支持。

        對于普通用戶來說,5G可以帶來網(wǎng)速的極大提升。目前,4G/LTE的峰值傳輸速率達到每秒100M,而5G的峰值速率將達到每秒10G。如果用4G下載一部電影需要1分鐘,那么用5G下載的話只需要約1秒鐘。從專業(yè)的角度來講,5G除了要滿足超高速的傳輸需求外,還需要滿足超大帶寬、超密站點、超高容量、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求。因此,通信界認為,5G是一個智能化、融合化、泛在化、廣帶化的綠色節(jié)能網(wǎng)絡。

        2 5G廣播類業(yè)務

        在4GLTE時代,用戶對移動視頻業(yè)務的需求與日俱增,基于LTE的演進型多媒體廣播、多播技術規(guī)范標準也在配套持續(xù)完善中。在2017年的3GPP Release 14中,3GPP(The 3rd Generation Partnership Project是領先的3G技術規(guī)范機構)對EMBMS(Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service)作了一些改進/演進(比如擴大OFDM符號的循環(huán)前綴長度)。歐洲產業(yè)界早已經(jīng)對這種演進型的EMBMS進行現(xiàn)網(wǎng)試驗了,而且把它稱為“FeMBMS”(Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service)。

        在ITU-R(ITU-Radiocommunicationssector國際電信聯(lián)盟無線電通信組)確定的5G三大應用場景中,即增強型移動寬帶(eMBB)、大規(guī)模機器類通信(mMTC)和超可靠與低時延通信(uRLLC),這些可以用“廣播”方式進行傳輸?shù)臉I(yè)務被業(yè)界統(tǒng)稱為5G廣播類業(yè)務(5G Broadcast-like service)、5G廣播組播業(yè)務(5G BMS)等。比如,在5G系統(tǒng)中,4K/8K超高清視頻、VR(虛擬現(xiàn)實)/AR(增強現(xiàn)實)、多視角視頻、三維立體視頻等高質量多媒體業(yè)務都可以采用“廣播”方式進行分發(fā)。

        5G時代將產生更大數(shù)量的移動用戶,需要更為強大的終端能力和更高容量網(wǎng)絡部署,對于廣播電視新興技術的研究及應用將帶來很大的挑戰(zhàn)?!?G廣播”未來的發(fā)展是要實現(xiàn)新興的廣播、單播混合型業(yè)務,同時還要讓傳統(tǒng)廣播的傳播方式具有更強的交互性。

        3 4G和5G在廣播電視中的實踐

        隨著移動通信技術的不斷迭代,媒體融合也在不斷發(fā)展中。1G主要采用模擬通訊技術和頻分多地址通訊(FDMA)技術。受帶寬的制約,它只是一種區(qū)域性的通信系統(tǒng),不能長途漫游。記者手拿大哥大進行現(xiàn)場報道,是留給我們最深刻的記憶。2G是以數(shù)字傳輸為核心,在可通話的基礎上還具有短信功能,可以實現(xiàn)文字傳輸,為記者發(fā)稿提供了方便。3G技術是將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)通信相結合。大大加快了視音頻業(yè)務和移動互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務的發(fā)展,使得傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務與新媒體業(yè)務進一步融合。2014年,德國慕尼黑進行了全球首個大型4G廣播電視單頻試驗網(wǎng)絡,證明了4G LTE網(wǎng)絡可作為傳統(tǒng)數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡的補充和替代,試驗網(wǎng)絡覆蓋了高達400平方公里的范圍。為了獲得最佳的4G電視廣播效率,項目組對SFN(Single Frequency Network單頻網(wǎng))進行了優(yōu)化,使得各基站實現(xiàn)嚴格同步,增強了對單頻干擾的抵抗力。試驗過程中,LTE網(wǎng)絡設備部署于巴伐利亞廣播公司的4個電視發(fā)射臺,各站點以高速光傳輸網(wǎng)絡進行快速連接。

        此次網(wǎng)絡試驗實現(xiàn)了將傳統(tǒng)的線性廣播電視節(jié)目延伸高質量傳輸至便攜式的移動智能終端設備,相關設備系統(tǒng)具備了融合傳輸和分發(fā)線性廣播電視內容、非線性廣播電視內容以及點播電視與交互式電視的能力。試驗中部署了LTE機頂盒,實現(xiàn)了基于廣播/寬帶網(wǎng)絡融合(以單一頻段、單一技術),可替代傳統(tǒng)數(shù)字廣播電視的4G廣播電視。還對人們通過智能手機觀看電視內容的體驗進行了重大改進,用戶通過智能手機可以輕松地切換電視服務、點播和網(wǎng)絡服務。試驗中還實現(xiàn)了通過智能手機把從4G廣播電視網(wǎng)絡所接收到的內容“投射”至大屏幕電視機。這樣,用戶可以不用更換電視機,而是通過智能手機進行投屏連接(screencast connection)隨時隨地觀看電視節(jié)目。

        2018年1月,德國設立了一個5G廣播試驗場,并應用于“5G—Today”項目。在IRT(著名廣播技術研究所)的領導下,項目合作方Kathrein公司和羅德與施瓦茨公司共同研究,在新移動網(wǎng)絡標準5G下FeMBMS(進一步演進的多媒體廣播多播服務)廣播模式的大規(guī)模廣播電視的傳輸程度。該研究項目為期28個月,首批傳輸計劃于2018年底開始。

        隨著5G的推出,將出現(xiàn)一個全球覆蓋市場。無數(shù)的智能手機和平板電腦成為電視接收設備,人們通過5G網(wǎng)絡使用直播電視、回看服務、社交網(wǎng)絡及其它豐富多彩的媒體服務。

        4 未來5G技術的發(fā)展

        5G是集多種技術和多種業(yè)務融合的網(wǎng)絡系統(tǒng)。它不僅能夠面向更多業(yè)務應用和更好用戶體驗,而且是終端多樣化、傳輸覆蓋方式多樣化、訪問方式多樣化和內容多樣化等具有多種應用場景的智能化網(wǎng)絡。未來的廣電網(wǎng)絡必定要依靠第五代移動通訊技術的傳輸優(yōu)勢,根據(jù)用戶的需求,協(xié)調調動內容、網(wǎng)絡、終端資源,進行智能分析和挖掘預測用戶行為。5G時代的廣電網(wǎng)絡不僅僅是音視頻的傳輸網(wǎng)絡,更是一個支持多種業(yè)務傳輸?shù)腎P化網(wǎng)絡。

        在2018MWC(世界移動通信大會)展會上,中國移動正式宣布將建立世界最大規(guī)模的5G試驗網(wǎng),計劃今年在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展5G外場測試,每個城市將建設超過100個5G基站。還將在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業(yè)務和應用示范。不久的將來,5G高速網(wǎng)絡也將催生萬物互聯(lián)網(wǎng)時代的到來。

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