基于5G在电视直播传输中的应用

曹勇

【摘要】本文介绍了5G在广播电视直播中的应用，以目前5G网络的组网模式对信号传输的影响做分析，同时与4G网络做比较，探讨其对信号传输的优点，但受限于当前网络模式的局限，5G网络所处发展阶段，在无外界因素影响下5G网络提现出优异性能，5G网络必将成为今后广播电视信号传输的一大助力。

【关键词】电视直播;5G;CPE;信号传输;SA;NSA;核心网;低时延

中图分类号：TN94                 文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）012-127-03

Abstract：This paper introduces the application of 5G in live broadcast of radio and television， analyzes the influence of the current networking mode of 5G network on signal transmission， and compares it with 4G network to discuss its advantages in signal transmission. However， due to the limitations of the current network mode， 5G network is in the development stage， and it shows excellent performance without external factors， so 5G network will surely become a major boost for future radio and television signal transmission.

Keywords：Live TV; 5G; CPE; Signal transmission; SA; NSA; Core network; Low delay

電视直播具有实时性、互动性、不确定性是电视收视的一大亮点;但是，现场直播同样受其场地及资源的限制，在其可操作性上受限极多、如：地形复杂、车辆通行受限、卫星信号遮挡、光缆资源等诸多因素导致直播信号传输受限，从而导致直播信号传输受限，导致现场直播因此而取消，为此，利用无线网络对信号进行传输可以作为直播手段的有效补充。

5G网络环境，满足电视信号传输的高带宽、低时延、高稳定的需求，但是，5G网络还处于初建时期，信号覆盖率低，各地基站建设存在极大差异，目前5G技术应用还处于建设初期阶段，采用NSA技术，前期可利用5G基站和4G共用4G核心网络，可以减少前期投资成本，但是，同时也受限于4G核心网络的限制;不过，5G的高速率稳定传输是毋容置疑的。目前，初建阶段5G网络模式如图1所示。在最终5G网络会采用SA组网模式如图2所示。

5G网络最终会建设自己独立核心网，而且，其频谱带宽提升至100M，5G核心网的计算能力远远超越4G核心网计算能力，5G网络对信号的处理模式不同于4G网络，尤其对大数据、低延时远超4G网络，具有更加高效及更高稳定性，其采用切片技术，合理分配网络资源，加上5G核心网强大的数据处理能力，会给用户提供高速、稳定的应用体验。

由于以往有过利用4G网络传输信号的经验，同时基于对5G网络的期待和是否可以利用4G传输设备利用5G网络进行电视信号传输心存探索，而且，仿佛5G网络可以解决在4G网络应用中的弊端，如：4G网络传输电视信号时，传输设备需要配备多张4G网卡;4G网络信号网速受周边环境影响较大，网速不稳定;信号传输需要秒级延时等等。

首次利用5G网络做电视直播测试是在卫星直播中，搭建了一套5G信号传输路由，此次直播是在市内一处校园中，5G信号覆盖良好（5G还没有应用，运营商对5G基站还处于测试结束未投入运营阶段，还没有对用户开放，我们联系运营商做好5G信号保障，运营商同时也需要对基站的运行进行测试，我们两家联和同时测试），目前，我们当地的5G网络采用的是NSA网络结构，由于直播现场是在校园内，周边网络环境相对良好，4G用户不会聚集（5G NSA网络结构与4G网络共用核心网，因此也需要考虑4G用户的多少，核心网的处理能力也会影响到信号传输质量）;我们没有专用的5G信号传输设备，因此，我们采用CPE（华为设备，接收5G网络信号，提供有线网络接口和WiFi信号，为不能直连5G网络的设备提供可用网络资源）连接5G网络，由CPE提供WiFi信号，利用4G无线传输设备连接WiFi信号，通过CPE实现5G网络的信号传输;5G基站的建设还不足以全面覆盖，而且，用户量比较少，所以就造成5G网络的应用地点受限，但是具备5G信号覆盖的地点5G网络环境优异;首先测试各台CPE性能，选择最佳放置点位（不同点位5G信号强度稍有差异），测试5G信号网速，连接传输设备（如图3所示），信号流程图（如图4所示）。

每台CPE插入1张5G卡，现场5G信号为NSA组网模式，地点是校园内，周边4G用户比较少，利用计算机测试网速上传速率可达到422Mbps左右，利用网线将CPE和无线4G传输设备连接，或直接利用CPE的WiFi信号即可;在直播前信号测试阶段，我们调低信号传输延时至2秒，信号传输至台内利用TEK WVR 7120对视频信号进行检测，信号质量良好;受无线传输设备性能限制，延时没有再下降;同样的无线传输设备利用4G网络传输需要7张不同运营商SIM卡，上传速率才能达到传输安全要求。为直播信号安全起见，在直播过程中无线传输设备延时设置为5秒;这是由以往利用无线传输设备总结的经验，不具备科学依据。在后续是直播过程中，我们单纯采用5G无线网络传输信号，直播很成功。

当然，校园内的网络环境相较优异，在其操场周边空阔，无人员聚集，没有大量的4G用户和5G网络抢占核心网资源;由于现在5G网络采用NSA组网模式，与4G网络共用核心网，会不会在4G用户较多以及环境比较复杂的情况下5G网络能否继续保持优异、高速、稳定特性还有待验证！

再次的5G网络电视直播地点是在某一广场附近，其中还有一个传输点位不固定（在行进的游船上利用无线传输设备传输信号），地理环境复杂，广场周边聚集了大量的游客，4G用户非常多，以此，正好验证5G信号是否会受到4G用户干扰，以及，复杂地理环境下5G信号是否会受到干扰。

在此次直播中，5G网络信号应用以测试为主，不承担直播信号传输应用;本次直播信号依旧利用5G网络作为无线信号的传输手段，由于在直播开始前测试阶段，广场附近还没有人员聚集，测试的5G网络环境非常优异，但是，在游船上的无线测试设备到达某一点位时，传输信号会有轻微马赛克现象（设备跨越5G基站覆盖范围造成基站之间切换引起）;随着直播活动的即将开始，大量热心游客开始聚集，5G的网络环境开始劣化，传输出现大量马赛克、信号卡顿、静帧。由此可见：

首先，5G（NSA组网模式）网络与4G网络共用核心网，因此其数据处理能力受限于4G核心网，当4G网络用户大量使用4G网络会直接影响5G网络信号，造成5G信号的传输受限。

其次，5G信号在超出使用基站覆盖范围切换到其他基站时，5G信号会出现短暂影响（游船上无线传输设备在5G网络环境优异情况下，移动到某一点位时，信号传输出现马赛克），这可能和基站建设数量或核心网处理能力有关系，毕竟5G网络还处于初建阶段。

再次，毕竟5G网络建设还处于初始阶段，其基站建设还没有达到覆盖各区域，而且，5G基站的运行还没有实现统调统测，没有实现全面组网，所以，在5G网络信号的应用中还没能实现如4G网络一样可以随处使用，即使在网络信号相对较差的区域，可以采用应急通讯车等手段解决问题;目前5G网络信号还不具备相应手段，仅仅处于初建试用阶段。

最后，目前的5G组网模式采用NSA网络结构，与4G网络共用核心网，还不能体现出其对数据的超强处理能力，对数据的处理还是沿用以往的4G数据处理模式，为此，5G网络对数据的超强处理能力还不能体现出来，当前的5G网络只是初始阶段，还不能称为真正的5G网络，只有在5G核心网建成并正式投入使用才能算得上是5G网络，才能真正享受到5G的高速与稳定。

总之，5G网络信号在实际电视直播应用过程中，体现出其高速率、低时延、高稳定优势，当然，这是在5G网络环境优异的条件下，同时，没有4G用户与其争夺网络资源条件下;5G的最终组网模式为SA网，采用5G自己核心网，会抛开4G核心网独立运行，真正实现5G网络独立，5G用户独享5G网络;随着5G基站的建设，5G网络信号覆盖范围的更加广泛，全区域提供5G网络覆盖，用户应用体验会更加快捷，同时，随着5G核心网的建设并投入使用，5G网络的低延时、高速率、高稳定性才能为用户提供更好、更加快捷的应用体验，这还是非常让人期待的。

当然，在5G网络最终为用户提供应用的条件下，5G的用户可能会如同现在的4G用户一样多、一样复杂，会有各种不同的需求，例如：我们在地理环境复杂、人员密集、现场条件受限等条件下，利用无线网络作为信号传输媒介是最经济便捷的，但是，5G网络能不能解决这些问题还有待验证;又比如：5G网络信号的频率范围要高于4G网络信号频率范围，这就要求5G网络基站的建设就要更加密集，以满足5G网络的无缝覆盖，投资成本明显提高;又比如：在5G网络信号覆盖不好的区域我们需要传送信号，是否会有相应的保障手段，会不会提高使用成本，其可操作性又有什么特别要求等等……总之，利用5G网络做电视直播体验还是非常让人期待的，毕竟在电视直播信号传输领域我们有了更多选择，具备了又一个便捷可行的技术手段！而且5G网络信号的高速、低延时、高稳定性对电视直播来说还是非常具有诱惑力！

参考文献：

[1]李玲.5G技术在媒体融合发展中的应用[J].传媒论坛.2020（12）.

[2]林曉琳.5G技术与我国传媒业的发展[J].艺术科技.2019（09）.

[3]白岩.5G技术在传媒领域的应用探析[J].传媒论坛.2019（20）.