周嘉煒

（作者單位：江西省七〇七電視臺(tái)）

信息產(chǎn)業(yè)對(duì)世界的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用，就目前來說，第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）已經(jīng)成為全面建設(shè)信息化社會(huì)的基本技術(shù)手段，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。同時(shí)，5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新有助于推動(dòng)國家信息化社會(huì)建設(shè)，為廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的更新?lián)Q代提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。目前，我國的5G通信技術(shù)已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步，在一些領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平，這為優(yōu)化廣播電視無線發(fā)射技術(shù)提供了重要的技術(shù)保障，為我國廣播電視產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)[1]。

1 基于5G技術(shù)的廣播電視無線發(fā)射體系技術(shù)架構(gòu)

基于5G技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)廣播電視無線發(fā)射體系技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其在性能和功能上得到更大提升，并實(shí)現(xiàn)對(duì)單項(xiàng)廣播、功能設(shè)計(jì)、應(yīng)用場(chǎng)景分析等的優(yōu)化與完善。我國廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的一個(gè)重要拓展方向，就是針對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行節(jié)目?jī)?nèi)容的傳輸。通過將5G技術(shù)引入廣播電視無線發(fā)射體系，集成整合多種通信技術(shù)，形成綜合優(yōu)化方案，隨著相關(guān)測(cè)試的成功，5G技術(shù)的應(yīng)用也成為廣播電視無線發(fā)射體系重要的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向，得到業(yè)界的高度重視[2]。

1.1 基于5G技術(shù)的廣播電視技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)?G技術(shù)在通信中體現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢(shì)，所以在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域引入5G技術(shù)是必然的選擇。本文對(duì)5G廣播電視系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行具體分析，為達(dá)到應(yīng)用要求，在技術(shù)設(shè)計(jì)中選擇在通用網(wǎng)元中增加3個(gè)網(wǎng)元，即組播協(xié)調(diào)實(shí)體（Multicast coordination entity，MCE）、廣播組播業(yè)務(wù)中心（Broadcast Multicast Business Center，BM-SC）、多媒體廣播組播業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)（Multimedia broadcast and multicast service gateway，MBMS GW）。上述設(shè)計(jì)的目的是為增強(qiáng)多媒體廣播多播業(yè)務(wù)（Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS）提供更有效的支持，具體作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，MCE負(fù)責(zé)向增強(qiáng)多媒體廣播多播業(yè)務(wù)（Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Service，E-MBMA）完成時(shí)域和頻域資源的分配，還要針對(duì)無線信道確定其調(diào)制方法和編碼方式，MCE一方面屬于獨(dú)立實(shí)體，可以完成設(shè)定功能；另一方面作為基站邏輯實(shí)體發(fā)揮其邏輯處理功能。

第二，BM-SC可以負(fù)責(zé)系統(tǒng)與用戶相關(guān)的多項(xiàng)管理功能，具體包括用戶管理、安全管理、業(yè)務(wù)聲明、會(huì)話傳輸、內(nèi)容同步等內(nèi)容。

第三，MBMS GW負(fù)責(zé)基于網(wǎng)際互連協(xié)議組播流形式將用戶面數(shù)據(jù)向基站進(jìn)行傳輸，同時(shí)利用移動(dòng)管理節(jié)點(diǎn)（Mobile management node）處理一些控制信息和指令，這些信息和指令與接入網(wǎng)內(nèi)的MBMS會(huì)話直接相關(guān)。MBMS-GW不但支持單頻網(wǎng)組網(wǎng)方式，也支持小區(qū)廣播組網(wǎng)模式，這使得5G廣播電視技術(shù)架構(gòu)得以充分實(shí)現(xiàn)（見圖1）。

圖1 5G廣播電視技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

1.2 廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)功能分析

在應(yīng)用5G技術(shù)對(duì)廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)用戶及其控制體系間不存在直接聯(lián)系，二者相對(duì)處于分離狀態(tài)。因此，在具體設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于用戶平面的設(shè)計(jì)主要基于網(wǎng)絡(luò)定義程序軟件來實(shí)現(xiàn)，這些用戶所需功能從本質(zhì)上來說還是要借助網(wǎng)絡(luò)資源，通過虛擬化方式將其進(jìn)行平面化處理。對(duì)于系統(tǒng)控制功能的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于將虛擬化的網(wǎng)絡(luò)資源與實(shí)際發(fā)射業(yè)務(wù)相結(jié)合，提供包括數(shù)字化媒體信息內(nèi)容發(fā)射相關(guān)的解碼功能。具體功能模塊設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分（見圖2）：

圖2 5G技術(shù)的廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)功能模塊

一是設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊。設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊包括采集發(fā)射設(shè)備的天線角度、播出頻率、發(fā)射和反射功率、主備切換狀態(tài)等內(nèi)容。在廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)中，采用5G技術(shù)的設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊主要是對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為完成設(shè)定監(jiān)測(cè)功能，該模塊會(huì)連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以獲取各設(shè)備工作參數(shù)，將相關(guān)信息直接傳輸給控制模塊，并對(duì)比數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中正常閾值范圍內(nèi)的工作參數(shù)。如果所采集的數(shù)據(jù)不在設(shè)定值范圍，設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊會(huì)以畫面形式進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)記錄相關(guān)信息。設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊還可以對(duì)系統(tǒng)的固態(tài)功率放大器工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集，所采集信息內(nèi)容包括輸入/輸出功率和系統(tǒng)增益等信息內(nèi)容。設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊按照規(guī)定數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)增益進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以對(duì)無線發(fā)射系統(tǒng)的輸出功率及其輸出頻率等指標(biāo)進(jìn)行有效控制。

二是設(shè)備控制模塊。設(shè)備控制模塊是完成對(duì)所有無線發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備管理控制的功能單元，具體實(shí)施各種控制指令的發(fā)送和對(duì)接收的狀態(tài)信息進(jìn)行處理等任務(wù)，同時(shí)還要執(zhí)行設(shè)備監(jiān)控畫面和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示功能。當(dāng)5G無線發(fā)射系統(tǒng)某設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，設(shè)備控制模塊要將相關(guān)故障信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確顯示，使值班人員和技術(shù)人員第一時(shí)間了解故障信息。如果這些故障問題能夠通過軟件自動(dòng)處理，則由設(shè)備控制模塊自動(dòng)對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，有效處理此類故障，同時(shí)通過調(diào)節(jié)參數(shù)將故障范圍限定在一定設(shè)備單元內(nèi)，避免產(chǎn)生更大的損壞。

三是日常管理模塊。廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)日常管理模塊的主要功能是對(duì)獲取的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的管理，包括對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，利用監(jiān)控系統(tǒng)將匯總表信息輸出打印，整理完成后生成相應(yīng)的報(bào)表。這些報(bào)表能夠顯示系統(tǒng)整體工作情況，可以長期存檔，為系統(tǒng)的檢修維護(hù)和設(shè)備管理提供依據(jù)。日常管理模塊還可以提供檢索功能，用戶可以按時(shí)間或其他條件信息對(duì)所有設(shè)備不同時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢，了解相關(guān)情況。為了讓系統(tǒng)應(yīng)用管理更加便捷高效，日常管理模塊設(shè)計(jì)了很多輔助功能，包括系統(tǒng)設(shè)置和操作日志管理等，這對(duì)用戶使用系統(tǒng)有很大的幫助。

相比4G等通信技術(shù)在廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用，5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景有更充分的拓展，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：業(yè)務(wù)、終端及環(huán)境。這三個(gè)要素可以建構(gòu)比較全面的用戶應(yīng)用場(chǎng)景。用戶終端設(shè)備對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)置需要考慮的因素主要有兩個(gè)方面：一是屏幕的大??；二是移動(dòng)能力?；诖耍脩艚K端設(shè)備可以描述為小屏移動(dòng)終端設(shè)備和大屏固定終端設(shè)備，小屏移動(dòng)終端設(shè)備以智能手機(jī)、車載移動(dòng)終端設(shè)備、便攜式電腦等類型設(shè)備為主；而大屏固定終端設(shè)備則主要是家庭等室內(nèi)使用的電視、電腦等設(shè)備。室內(nèi)、室外應(yīng)用環(huán)境的差異、移動(dòng)速度、平穩(wěn)度的變化，都會(huì)對(duì)5G廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)的工作狀態(tài)造成影響，如系統(tǒng)交互能力、對(duì)數(shù)據(jù)流向的控制、信息內(nèi)容的解析度等，因此，具體應(yīng)用場(chǎng)景的業(yè)務(wù)內(nèi)容也要有相應(yīng)的設(shè)計(jì)。5G技術(shù)對(duì)廣播電視系統(tǒng)的服務(wù)功能可以起到強(qiáng)化和完善的作用，其服務(wù)質(zhì)量的提升體現(xiàn)在五個(gè)方面：內(nèi)容交互、視頻點(diǎn)播、個(gè)性化內(nèi)容、線性視頻廣播、高解析度內(nèi)容。5G網(wǎng)絡(luò)在單向廣播和雙向通信方式都實(shí)現(xiàn)了充分優(yōu)化，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用達(dá)到了前所未有的高效性，通過網(wǎng)絡(luò)流量能夠?qū)崿F(xiàn)廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)容的無縫切換[3]。

2 我國5G通信技術(shù)在廣播電視產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)對(duì)無線通信技術(shù)有非常高的標(biāo)準(zhǔn)要求，就目前的通信技術(shù)發(fā)展水平而言，5G技術(shù)在我國的廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)中有著巨大的應(yīng)用發(fā)展空間。

2.1 技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

近些年來，關(guān)于5G通信技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)最重要的通信技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，而我國華為公司在5G技術(shù)領(lǐng)域的重要突破，更是為我國信息產(chǎn)業(yè)提高全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力提供巨大契機(jī)。5G技術(shù)不僅是一種技術(shù)，更是一整套技術(shù)運(yùn)用體系，能夠?qū)ο嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生無法估量的巨大動(dòng)力。就廣播電視無線發(fā)射技術(shù)而言，5G技術(shù)具有極大的優(yōu)勢(shì)。相比4G通信技術(shù)，5G通信在廣播/組播傳輸方面可以實(shí)現(xiàn)非常大的拓展，將相同信息內(nèi)容提供給多用戶設(shè)備，其傳輸機(jī)制更加高效。5G技術(shù)可以保障用戶實(shí)現(xiàn)高速接入速率，在廣播傳輸方式中也能夠表現(xiàn)出良好的應(yīng)用適應(yīng)性，同時(shí)可以支持向多用戶提供信息服務(wù)或程序下載及使用[4]。

總的來說，5G技術(shù)的運(yùn)用更加靈活、開放，其創(chuàng)新發(fā)展可以體現(xiàn)在多個(gè)領(lǐng)域，充分保障了垂直行業(yè)的多樣化應(yīng)用需求。從廣播電視技術(shù)具體應(yīng)用領(lǐng)域來看，5G技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：媒體娛樂、應(yīng)急廣播、車聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)[5]。

運(yùn)用5G技術(shù)，廣播電視技術(shù)的視聽內(nèi)容和服務(wù)分發(fā)方面得到顯著加強(qiáng)，尤其是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)直播等活動(dòng)的支持，采用多種高質(zhì)量的互動(dòng)模式，可以達(dá)到前所未有的流暢程度。5G廣播電視網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋更廣闊區(qū)域，甚至擴(kuò)大到全國，推動(dòng)了廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在廣播電視射頻技術(shù)方面，要實(shí)現(xiàn)各種高質(zhì)量、沉浸式的音視頻內(nèi)容的推出和普及，如超高清（Ultra High Definition，UHD）、三維圖形（Three Dimensional，3D）、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）等服務(wù)內(nèi)容，只有充分利用5G技術(shù)才可以高質(zhì)量傳輸這些視頻內(nèi)容，保證廣播電視發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量和效率。

2.2 我國5G技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀

5G技術(shù)在其技術(shù)范疇內(nèi)也涵蓋了無線接入技術(shù)等內(nèi)容，同時(shí)還有屬于新增補(bǔ)充性的無線接入技術(shù)。從實(shí)際應(yīng)用角度看，5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了真正的融合，將人與物之間的聯(lián)系變得更加充分、安全、高速、高效和自由。借助5G技術(shù)，用戶能夠更加高效利用互聯(lián)網(wǎng)資源，同時(shí)還可以獲得物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)提供的服務(wù)。智能互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)，極大地提升了5G技術(shù)的利用質(zhì)量，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。

在5G技術(shù)研究過程中，我國華為公司率先完成核心網(wǎng)功能與業(yè)務(wù)流程測(cè)試，實(shí)際通過率高達(dá)100%。這一測(cè)試對(duì)于我國5G技術(shù)的研發(fā)具有非常重要的意義，對(duì)5G技術(shù)應(yīng)用部署有著非常關(guān)鍵的作用。對(duì)比4G技術(shù)和5G技術(shù)，4G的主要技術(shù)內(nèi)容為4G/LTE，其峰值傳輸速率約100 Mbps，該速率在5G網(wǎng)絡(luò)中可以達(dá)到10 Gbps。5G不但在超高速傳輸方面表現(xiàn)優(yōu)異，同時(shí)在超大帶寬、超密站點(diǎn)、超高容量、超可靠性、隨時(shí)隨地可接入性等方面更有突出表現(xiàn)。5G技術(shù)可以用于4K通信、VR/AR、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，對(duì)促進(jìn)4K高速傳輸?shù)娜嫫占昂脱邪l(fā)8K通信傳輸而言是極為關(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ)。這些技術(shù)應(yīng)用對(duì)于圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)量和流暢度的提升有著非常重要的作用。

我國目前廣播電視無線通信網(wǎng)絡(luò)中，主要采取雙向通信模式，這也是5G技術(shù)得到充分應(yīng)用的一個(gè)重要條件，使其可以在單向廣播體系中發(fā)揮應(yīng)有的作用。在雙向通信模式中，信道資源能夠根據(jù)實(shí)際需求情況合理調(diào)度使用，借助這一特點(diǎn)，5G技術(shù)可以和廣播電視的無線發(fā)射系統(tǒng)形成深度的融合。從目前我國廣電系統(tǒng)建設(shè)情況來看，發(fā)射塔高度和發(fā)射頻率的選擇會(huì)對(duì)單向廣播發(fā)射性能產(chǎn)生一些影響。為最大限度降低這些負(fù)面影響，單向廣播基站間距一般都設(shè)置在10 km范圍內(nèi)。

近些年來，我國加大廣播電視網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)所覆蓋的面積已經(jīng)達(dá)到非常高的水平，但某種程度上也會(huì)對(duì)無線信號(hào)的回傳能力產(chǎn)生一定的影響，這就對(duì)系統(tǒng)的處理能力提出了更高的要求。5G技術(shù)不但能夠提高無線信號(hào)的傳輸速率，而且能夠增強(qiáng)信號(hào)的失真度和穩(wěn)定性。這為廣播電視無線發(fā)射技術(shù)提供了更加完善和高效的個(gè)性化服務(wù)。在廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的構(gòu)架設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為廣播電視信號(hào)的傳播質(zhì)量提供有力保障。

3 我國廣播電視無線發(fā)射5G技術(shù)的發(fā)展展望

5G技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用是我國廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的巨大發(fā)展契機(jī)。隨著5G技術(shù)在該系統(tǒng)中應(yīng)用程度的深入，其技術(shù)應(yīng)用水平也得到較大程度提升，基于5G技術(shù)的各種系統(tǒng)服務(wù)能夠獲得全面優(yōu)化和完善。就目前可預(yù)見的創(chuàng)新發(fā)展藍(lán)圖而言，包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、移動(dòng)視頻技術(shù)等，都可以成為廣播電視系統(tǒng)的新業(yè)務(wù)范疇，推動(dòng)廣播電視網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。而傳統(tǒng)的廣電業(yè)務(wù)，包括視頻、音頻等媒體資源業(yè)務(wù)，可以借助5G強(qiáng)化服務(wù)后的網(wǎng)絡(luò)支持獲得快速發(fā)展，尤其是與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的共享兼容，為廣播電視網(wǎng)絡(luò)提供了更大的發(fā)展空間。如果不使用5G技術(shù)，只依靠增加帶寬來完成這些業(yè)務(wù)的拓展，是很難成功的。因此，最有效的方式還是將廣播傳輸模式通過5G技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，從而解決上述問題[6]。

近年來，我國加大了5G廣播電視發(fā)射系統(tǒng)建設(shè)，相關(guān)業(yè)務(wù)領(lǐng)域取得較為快速的發(fā)展，廣播電視業(yè)務(wù)用戶大量增加?；谝?guī)模效應(yīng)帶來的成本控制優(yōu)勢(shì)，使得廣播電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)獲得更大的發(fā)展。5G技術(shù)將多種信息技術(shù)與實(shí)際廣播電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行充分融合，形成更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在用戶的多樣化終端和全方位傳輸覆蓋方式上，并能夠使訪問方式更靈活，服務(wù)內(nèi)容更豐富，同時(shí)還可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的變化對(duì)業(yè)務(wù)模式進(jìn)行調(diào)整，形成具有一定智能化功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。我國廣播電視網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展要充分利用5G技術(shù)，對(duì)內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)、終端資源的潛力進(jìn)行挖掘，結(jié)合大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等科技手段，完成智能分析和對(duì)用戶喜好與行為的預(yù)測(cè)，為用戶提供個(gè)性化服務(wù)。5G時(shí)代的廣播電視網(wǎng)絡(luò)，不僅僅是對(duì)各種音視頻進(jìn)行簡(jiǎn)單傳輸?shù)那溃鼞?yīng)該成為可支持全方位業(yè)務(wù)傳輸?shù)腎P化運(yùn)營服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系。

4 結(jié)語

5G技術(shù)對(duì)于信息時(shí)代的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用，在各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域，都產(chǎn)生了極大的影響。對(duì)于廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)來說，引入5G技術(shù)對(duì)無線發(fā)射技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，能夠有效提高信號(hào)的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。相比之前的各種無線傳輸技術(shù)，5G技術(shù)在廣播電視無線發(fā)射技術(shù)應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)顯而易見。采用5G技術(shù)對(duì)廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改造，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能進(jìn)行強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的廣播電視系統(tǒng)服務(wù)功能。