5G通信技术与广播电视技术的融合发展

摘要：近年来，随着我国移动通信市场蓬勃发展，广播电视传播方式也在不断创新，并逐渐向移动化与网络化发展。那么，在信息高速发展的今天，5G通信技术与广播电视技术该如何融合发展，这是新一代广电人所需要面对的问题之一。本文首先介绍了5G通信技术与其优势，说明了广播电视技术的特点，随后讨论了5G通信技术与广播电视技术融合发展。

关键词：5G通信；广播电视技术；4K超高清；C波段

1引言

由于5G采用了比前几代通信技术更高的通信频率，所以具有高速度、低时延、高可靠的特点。可以说，它是当今民用通信行业中最为先进的技术。目前，工信部已向我国三大通信运营商与中国广电颁发了5G商用牌照，我国5G商用市场正在大规模建设中。近年来，广播电视行业积极响应“要加强传播手段和话语方式创新”的号召，与时俱进地推动以移动优先为核心概念的融媒体的发展。当5G通信技术大范围应用时，传统的广播电视技术应如何与其更好地融合发展，才能使得党的主旋律更响，正能量更加壮大，这正是我们广电技术人员需要思考的问题。

25G通信技术简介

5G是第五代通信网络的简称，其中的“G”代表的是英文“Generation”，中文意思为“代”，而不是指5G通信技术的带宽或速率。当然，它的传输速率比之前任何一代移动通信技术要高出很多，其理论峰值可达到每秒10Gb以上。举个例子，我们下载一段4K超高清视频，使用5G可能只需几秒种，但是使用4G则需要几分钟，甚至更长时间。这得益于5G网络的传输使用了高频段频率。与2G、3G、4G频段相比，5G的频段更高、带宽更宽，越高的频率代表着可以使用的频率资源越为丰富，所能实现的传输速率自然也就越快。随着数字时代的信息量呈爆炸式扩张状态，更高的数据量代表着需要使用更多的移动带宽。目前，我国三大通信运营商所分配到的5G实验频段主要为中低频段，分别为中国电信获得3400MHz~3500MHz频段，中国移动获得2515MHz~2575MHz与4800MHz~4900MHz频段，中国联通则获得3500MHz~3600MHz频段。此外，中国广电也获得5G商用牌照，拥有号称“黄金频段”的700MHz使用权。

35G通信的关键技术与其优势

5G通信技术采用较高的频率资源，因此拥有很高的传输速率。5G的关键技术与其优势还有如下几个。首先，5G网络采用了切片技术。这就好比一个车道，5G不仅把车道拓宽了，能让更多的车在同一时间通过，还把一个宽车道，按类别分成不同属性的片层，供不同用途的“车”在特定的片层“行驶”，这既提高了速度又防止了因接入过多的设备而带来的拥堵。至于前几代通信技术只是单一地把“道路”拓宽，并没有对“车辆”进行有效地规划分流。5G通过该技术提高了信道的利用率，真正做到快速。第二，由于5G所使用的频段很高，频率越高，其波长越短，电波就越容易损耗。根据我国颁发给三大通信运营商的5G频谱资源来看，它们的波长都属于毫米波。因此，5G基站大多采用微基站、多布局的形式。第三，5G通信还使用了波束赋形的概念。即把向四处发射的无线电波只向用户一个方向固定，并且该电波方向能根据该用户的方向改变而改变。因此，5G通信凭借微基站、多布局、波束赋形等技术，大大提高了网络通信的稳定性与质量。最后，5G通信还使用了D2D技术，即两个用户之间通信不再像前几代通信技术，需要通过基站第三方中转信号，这不仅大大提高了通信的效率，还降低了延时。综上所述，5G通信技术，不仅具备频段高、速率快的特点，还具有延时低、通信质量佳、能海量物联等优势。因此，它是新时代下物联网、人工智能、融合媒体发展的基础。

45G通信与广播电视技术的融合发展

广播电视技术发展较早，是技术密集型行业，也是典型的单向通信技术。广播电视技术在早前已完成了模拟化向数字化的改革。随着双向通信的迅速发展，广播电视也注重与受众的互动，并逐渐向移动化与网络化发展。网络支撑也已深入渗透到广播电视技术的各个领域，如采编系统，播出系统，发射覆盖系统、监管监测系统等。目前，广播电视技术系统正在逐步往外开放，并朝着多元化方向演变。因此，5G建设是广播电视发展的重大契机。2020年，5G通信技术将正式商用，成为通信市场上的主流。那么，当新一代的通信技术与传统的广播电视技术相融合，会给广播电视行业带来哪些机遇与挑战呢？

4.15G+4K超高清在电视中的应用

2019年全国两会期间，广西广播电视台与中国联通合作，首次使用5G+4K超高清技术进行了新闻直播。目前，北京联通在天安门和金融街一带实现了5G无线覆盖，下行最高传输速率1966Mbps，平均传输速率1975.8Mbps。5G+4K超高清直播的链路结构如图1所示。4K摄像机方面，我们采用的是松下AG-DVX200，这是一部具有固定镜头的13倍光学变焦专业手持摄像机，最大的特色就是拥有4K的60p拍摄性能，以及内置V-logL伽玛曲线（具有12档动态范围）。4K和108050i相比，前者能够提供非常高的图像质量和清晰度。当摄像机捕捉到的画面形成4K视频流后，经由编码器输出，形成IP视频流后，便送往可支持5G的CPE。在这里，我们要特别说明下这次使用的CPE。与其他中继器不同的是，该款CPE不仅能够对无线路由器的Wi-Fi信号进行中继，还能对基站信号进行中继。如果用户所在的地方没有4G、5G信号，就可以通过CPE来进行信号中继，它能扩大基站信号覆盖面积，使得更多的设备能够连接5G信号上网。在5G覆盖初期，它可以很灵活地扩大5G网络的覆盖范围。此外，5GCPE还具有提供5G的Wi-Fi热点覆盖或有线连接的功能。所以，我们使用CPE来模拟5G移动终端，使用它和5G基站对接。在这次直播中，我们体会到新技术的确带来了更清晰的画质、更流畅的网络质量。因此，我们相信未来高带宽、低延时的5G网络环境，必将推动广电技术和相关设备不断变革与进步。

4.25G技术与广播可视化直播

2019年7月，MDSK音乐节在广西南宁举行，为了给广大受众带来高质量的视听觉盛宴，我台决定与中国移动联合，运用5G网络在我台旅游广播频率进行音乐节的可视化直播。这次可视化直播，我们共使用了4个摄像头，其中两个摄像头，是还未正式面世的5G移动终端，这也是本次直播中一大亮点。剩下的两个摄像头由于并不支持5G，我们先将这两个摄像头拍摄到的信号送往相关设备输出视频流后，再用一台支持5G的CPE设备进行5G信号的传输。值得一提的是，因中国移动掌握着2515MHz~2575MHz、4800MHz~4900MHz这两段5G频谱资源，所以，在本次直播活动中，我们也分别使用了这两个5G频段进行传输，为视频直播提供了备份保障。无论是在测试还是实际直播过程中，我们都做了4G与5G的比对试验。第一，在开场两小时，随着现场观众不断增多，4G信号出现异常，5G信号仍然处在正常工作范围。第二，使用5G的视频流，其整体延迟时间要比4G少2~3s。使用5G，从现场实况拍摄到受众终端，可在4~7s内实现流畅性观看。在本次直播中，我们也发现了问题。本次直播活动持续了9个小时，时间跨度非常大。目前发现的问题有两个，一是当5G设备长时间工作，其耗电量、发热量非常大；二是因为使用CPE，4G基站负荷量太大，会导致5G基站发热，从而影响了4G转换5G信号这条链路传输速率与连线的稳定性。长时间、高效能与大规模地使用5G设备，无疑是对这项新技术的重大考验。但不可否认，使用5G为我们广播电视带来了视听觉上的惊喜。

4.3C波段广播电视卫星接收与5G干扰

中国电信与中国联通分配到的5G频谱，和我们的C波段广播电视卫星接收的工作频率，三者频率相近，会产生邻频干扰。而用于C波段接收的低噪声变频器LNB的工作频段通常为3400MHz~4200MHz，这就意味着上述频段的5G信号，可进入LNB。当5G干扰信号达到-60dBm时，依据国际电联报告，变频后的干扰信号达到接收机时过高，将会形成饱和干扰。这对卫星接收机产生的干扰主要表现为解调出的广播电视信号无音频输出，出现画面马赛克与花频以及信号无法锁定等现象。虽然目前5G终端较少，但是各运营商都在积极地布局5G建设。目前有不少的5G基站在空载试运行中，虽然空载基站的总功率较低，但由于5G信号的波束赋形的特性，使得其瞬时功率较高，这确实对我们C波段的广播电视卫星接收产生了干扰。目前，中星6A与中星6B卫星主要使用C波段进行广播电视的传输，也是各省级广播电视台（站）重要的转播来源。因此，5G基站发射的信号对我们干扰较大，不利于安全播出。面对5G信号的干扰，最有效的解决方法就是在卫星接收设备加装C波段滤波器，其性能指标要求能抑制大于等于55dB的，且工作频率在3400MHz~3500MHz、500MHz~3600MHz的干扰信号。图2、图3为我台安装C波段滤波器前后，广播电视卫星接收机信号的频谱比对图。从图2和图3可以看出，未加装滤波器前，图2频谱的末端部分存在5G干扰信号。加装滤波器后，在接收强度不变的情况下，从图3的频谱图可以看出，后端已经没有干扰信号。如果使用C波段滤波器抗5G信号的效果不理想，我们还可结合采用加装屏蔽网，替换有滤波功能的LNA/B，与5G运营商协调基站发射功率、最大辐射角、安装位置等措施。

4.45G通信技术在广电行业的其他应用

近年来，传统媒体行业正在发生深刻变革，广播电视不仅在传播方式上产生了变化，采编方面也逐渐向以移动优先为核心概念的融合媒体方向发展。我台目前完成了全媒体移动采编系统的建设，这使采编人员能在新闻第一现场，依托外网，通过移动终端，即时完成全媒体稿件的生产流程。如5G通信技术全面应用，可使稿件生产效率更加高效，表现形式更加丰富。除此之外，5G还会在智慧广电、移动交互广播电视网、高清视频上有着重要的应用。同时，随着5G技术的高速发展，应该怎样建设面向5G的广播电视安全保障体系与监管监测平台，也是我们需要思考的方向。

5结束语

科学技术发展到今天，广播电视作为传统的主流媒体，作为意识形态的主要落实方式，其技术必然不能落后。未来，广播电视的发展离不开5G，5G也使广播电视主流媒体更加壮大。让我们期待5G通信技术与广播电视技术更深层次的融合与发展。

参考文献

[1]国家广播电视总局.C波段广播电视卫星接收站与5G基站干扰协调实施办法（试行）[EB/OL].

[2]中华人民共和国工业和信息化部关于印发《3000-5000MHz频段第五代移动通信基站与卫星地球站等无线电台（站）干扰协调管理办法》的通知[EB/OL].

作者：周冲 陈冠霖 苏绍熙 单位：广西广播电视台