王 霞

（泰安市廣播電視臺(tái)技術(shù)中心，山東 泰安 271000）

0 引言

應(yīng)急廣播是利用廣播電視和新媒體等方式，通過(guò)廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)和其他信息網(wǎng)絡(luò)，向公眾或特定區(qū)域、特定人群發(fā)布應(yīng)急信息的傳播系統(tǒng)[1]。傳統(tǒng)的應(yīng)急廣播傳輸網(wǎng)絡(luò)主要依賴廣播電視網(wǎng)，存在接收終端不便攜、信息推送不及時(shí)等問(wèn)題。廣電5G 可以利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)與廣播電視發(fā)射塔協(xié)同的方式，向特定區(qū)域或特定人群推送應(yīng)急消息，實(shí)現(xiàn)單播、組播、廣播的靈活切換，提高現(xiàn)有應(yīng)急廣播體系的覆蓋范圍、傳輸效率和服務(wù)質(zhì)量。

1 廣電5G 概述

5G 廣播是一種利用5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)廣播電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)，可以提供高清、超高清等多種媒體服務(wù)，滿足用戶的多樣化需求[2]。5G 廣播技術(shù)主要有兩種模式，一種是基于廣電機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)期演進(jìn)（Long-Term Evolution，LTE）5G 廣播模式，另一種是基于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的5G 新空口（New Radio，NR）廣播模式。

LTE 5G 廣播模式是基于LTE 標(biāo)準(zhǔn)的第三代廣播技術(shù)，也稱(chēng)為FeMBMS（Further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service）。它可以利用廣電機(jī)構(gòu) 的 特 高 頻（Ultra High Frequency，UHF）頻 段（470 ～694 MHz）或L 頻段（1 452 ～1 492 MHz），通過(guò)大功率、大塔的方式，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播傳輸，具有覆蓋范圍廣、傳輸效率高、節(jié)省頻譜資源、不受網(wǎng)絡(luò)擁塞影響等優(yōu)點(diǎn)，適合提供大規(guī)模的公共服務(wù)[3]。LTE 5G 廣播模式可以與現(xiàn)有的數(shù)字電視技術(shù)如地面數(shù)字多媒體廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）共存，也可以與移動(dòng)通信技術(shù)（如5G NR）協(xié)同，實(shí)現(xiàn)廣播與通信的互補(bǔ)。LTE 5G 廣播模式已經(jīng)在歐洲、亞洲、非洲等地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用，展示了良好的技術(shù)性能和應(yīng)用前景。

5G NR廣播模式是基于5G NR標(biāo)準(zhǔn)的廣播技術(shù)，也稱(chēng)為5G 廣播，可以利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的5G 網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)蜂窩小塔的方式實(shí)現(xiàn)單播、組播和廣播的靈活切換，支持定向推送、按需請(qǐng)求和實(shí)時(shí)互動(dòng)等多種業(yè)務(wù)模式，適合提供個(gè)性化的私有服務(wù)。5G NR 廣播模式可以與現(xiàn)有的移動(dòng)通信技術(shù)（如4G LTE）兼容，也可以與廣電機(jī)構(gòu)的廣播技術(shù)（如LTE 5G 廣播）協(xié)作，實(shí)現(xiàn)廣播與通信的融合。5G NR 廣播模式已經(jīng)在美國(guó)、中國(guó)、印度等國(guó)家進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用，展示了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)潛力。

2 廣電5G 應(yīng)急廣播的建設(shè)架構(gòu)

2.1 端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

廣電5G 應(yīng)急廣播端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)建于國(guó)家廣播電視總局監(jiān)管中心應(yīng)急廣播平臺(tái)的核心之上[4]。這一架構(gòu)的主要構(gòu)成部分包括國(guó)家廣播電視總局監(jiān)管中心、應(yīng)急廣播平臺(tái)、應(yīng)急廣播集成播控平臺(tái)、5G 核心網(wǎng)、基站、控制臺(tái)和應(yīng)急廣播終端等6 個(gè)關(guān)鍵要素，如圖1 所示。

圖1 廣電5G 應(yīng)急廣播端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

國(guó)家廣播電視總局監(jiān)管中心應(yīng)急廣播平臺(tái)充當(dāng)著樞紐的角色，負(fù)責(zé)整個(gè)廣電5G 應(yīng)急廣播系統(tǒng)的監(jiān)管和指導(dǎo)。應(yīng)急廣播集成播控平臺(tái)承擔(dān)著協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息的集成與播發(fā)控制。5G 核心網(wǎng)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸通道。基站作為網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的傳輸與接收?？刂婆_(tái)用于監(jiān)測(cè)、管理系統(tǒng)運(yùn)行，應(yīng)急廣播終端是廣大用戶接收信息的終端設(shè)備。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

廣電5G 應(yīng)急廣播系統(tǒng)總體建設(shè)架構(gòu)思路，以廣電5G 網(wǎng)絡(luò)、大小塔協(xié)同覆蓋、有線網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充為基礎(chǔ)，遵循“平戰(zhàn)結(jié)合”原則進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)[5]。該架構(gòu)主要由應(yīng)急廣播平臺(tái)、應(yīng)急廣播網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)急廣播終端三個(gè)關(guān)鍵組成部分構(gòu)建。

在這一系統(tǒng)中，應(yīng)急廣播平臺(tái)是核心部分，負(fù)責(zé)應(yīng)急信息的采集、制作、傳輸和播發(fā)，以及對(duì)應(yīng)急廣播網(wǎng)絡(luò)和終端的管理和控制。應(yīng)急廣播網(wǎng)絡(luò)是傳輸部分，分為無(wú)線接入網(wǎng)和承載網(wǎng)兩個(gè)層次[6]。無(wú)線接入網(wǎng)利用廣電5G 網(wǎng)絡(luò)和廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)應(yīng)急廣播終端的廣泛覆蓋。承載網(wǎng)采用光纜、衛(wèi)星、微波等多種傳輸方式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播平臺(tái)之間以及應(yīng)急廣播平臺(tái)與無(wú)線接入網(wǎng)之間的高效互聯(lián)互通。應(yīng)急廣播終端是接收部分，包括大喇叭、收音機(jī)、電視及手機(jī)等多種形式。這些終端在緊急情況下能夠自動(dòng)喚醒并主動(dòng)播發(fā)應(yīng)急信息，從而提高應(yīng)急信息的到達(dá)率和有效性。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是充分利用廣電5G 網(wǎng)絡(luò)及其他多種技術(shù)手段，構(gòu)建一個(gè)全面高效的廣電5G 應(yīng)急廣播系統(tǒng)。

3 廣電5G 在應(yīng)急廣播建設(shè)工程中的應(yīng)用

3.1 實(shí)時(shí)、高效的廣播信息傳輸

廣電5G 利用5G NR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高效、低延遲、高可靠的應(yīng)急信息發(fā)布。5G NR 是5G 標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一，為廣電5G 網(wǎng)絡(luò)提供了優(yōu)異的通信性能。它采用更高的頻譜利用率和更低的通信時(shí)延，使得廣電5G 網(wǎng)絡(luò)能夠在緊急情況下快速傳輸海量數(shù)據(jù)。廣電5G 的廣泛用戶覆蓋包括普通手機(jī)終端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同服務(wù)質(zhì)量的靈活定制，進(jìn)一步提升了應(yīng)急信息的傳播效率和可靠性。

廣電5G 與應(yīng)急廣播平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了緊密的技術(shù)融合，構(gòu)建了一個(gè)上下貫通的應(yīng)急廣播體系。在技術(shù)層面，廣電5G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)與國(guó)家級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息的自動(dòng)化制作、傳輸和播發(fā)。同時(shí)，廣電5G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)或其他專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)與各級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，以滿足不同級(jí)別、不同地域的信息發(fā)布需求。這種技術(shù)上的整合為應(yīng)急廣播系統(tǒng)提供了高度協(xié)作性，實(shí)現(xiàn)了平時(shí)建設(shè)和戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急的無(wú)縫銜接。

3.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效調(diào)配

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效調(diào)配是廣電5G 在應(yīng)急廣播建設(shè)工程中的重要應(yīng)用。按照“平戰(zhàn)結(jié)合”原則，廣電5G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)巧妙的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了在平時(shí)商用和緊急應(yīng)急情況下的高效切換。

廣電5G 網(wǎng)絡(luò)采用了大小塔協(xié)同覆蓋的方式。通過(guò)在城市等密集區(qū)域使用小型基站（小塔）和在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用大型基站（大塔），廣電5G 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的靈活配置。在平時(shí)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸主要依賴5G 切片模式。該模式可根據(jù)業(yè)務(wù)需求劃分出不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)切片，以提供個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這種智能切片技術(shù)在商用時(shí)確保了網(wǎng)絡(luò)的高效性。

在應(yīng)急情況下，廣電5G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)協(xié)同調(diào)度機(jī)制，將網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配至應(yīng)急廣播服務(wù)，確保應(yīng)急信息的即時(shí)傳輸。這種調(diào)度涉及對(duì)不同基站、切片以及有線網(wǎng)絡(luò)的合理分配，以滿足應(yīng)急廣播的大容量、低延遲的需求。通過(guò)大小塔的協(xié)同，廣電5G 網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋了廣大地域，保證了應(yīng)急廣播信息的全面?zhèn)鞑?。廣電5G 網(wǎng)絡(luò)還通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于平時(shí)數(shù)據(jù)的充分保障。有線網(wǎng)絡(luò)在廣電5G 整體網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)了備用通道的角色，以確保平時(shí)的電視廣播節(jié)目、商業(yè)通信等正常運(yùn)作，不受應(yīng)急廣播服務(wù)的干擾。這種雙通道設(shè)計(jì)保證了在應(yīng)急情況下，應(yīng)急廣播信息得以優(yōu)先傳輸而不干擾其他正常業(yè)務(wù)。

3.3 數(shù)據(jù)交換與自動(dòng)化制作

廣電5G 在應(yīng)急廣播建設(shè)工程中通過(guò)數(shù)據(jù)交換與自動(dòng)化制作實(shí)現(xiàn)全流程智能化處理。利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，確保應(yīng)急信息從數(shù)據(jù)接收到信息播發(fā)高效覆蓋指定地區(qū)、家庭和用戶，提升了應(yīng)急廣播的效能。在數(shù)據(jù)交換方面，廣電5G網(wǎng)絡(luò)利用高效的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)等專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)通道與應(yīng)急廣播平臺(tái)進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)交換，采用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）保障傳輸?shù)目煽啃?，并通過(guò)數(shù)據(jù)包的壓縮和加密技術(shù)保障數(shù)據(jù)的完整性和保密性。云計(jì)算技術(shù)為廣電5G 提供了彈性計(jì)算資源，通過(guò)虛擬化技術(shù)靈活配置計(jì)算資源，適應(yīng)不同應(yīng)急情境的數(shù)據(jù)處理需求。大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息分析階段發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過(guò)分布式計(jì)算框架對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，從而提取有關(guān)應(yīng)急廣播的關(guān)鍵信息。數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)算法幫助發(fā)現(xiàn)潛在的信息模式和趨勢(shì)。人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急信息的自動(dòng)化制作，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)將語(yǔ)音信息轉(zhuǎn)化為文本，圖像識(shí)別技術(shù)通過(guò)深度學(xué)習(xí)模型解析圖像內(nèi)容，涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模型訓(xùn)練和推理等人工智能基礎(chǔ)原理。

4 結(jié)語(yǔ)

廣電5G 在應(yīng)急廣播建設(shè)中的應(yīng)用，不僅滿足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高效、精準(zhǔn)、安全的信息傳播的需求，也為我國(guó)的應(yīng)急廣播體系建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支撐。對(duì)廣電5G 的研究和應(yīng)用，將進(jìn)一步推動(dòng)應(yīng)急廣播的現(xiàn)代化進(jìn)程，為社會(huì)的安全穩(wěn)定貢獻(xiàn)更大的力量。