广播电视与5G技术的融合发展研究

2021-05-17 03:41陈功再
卫星电视与宽带多媒体 2021年2期
关键词:广电传输广播电视

陈功再

【摘要】2021年,中国将全面快速的进入5G时代,新的通信信息不断的提高人们的工作效率,同时也在不断的提高人们的生活标准与质量。从当前通信的发展背景来看,5G已经是互联网的主要潮流,它在世界通信领域中占据着先进的行列。就广播电视行业而言,5G技术的实现,将广泛的、更新换代的影响着广播电视行业的拓新与发展。广电部门应充分利用5G技术高速率、大容量、低时延的突出特点,打造出全新的广播电视系统,带给广大观众更清晰、更丰富的广播电视节目,引领广播电视行业向着一个全新的领域发展。

【关键词】广播电视,5G技术,应用,构建。

中图分类号:TN92                     文献标识码:A                     DOI:10.12246/j.issn.1673-0348.2021.02.005

5G技术的实现,不仅会改变人们常规的通信方式,也会对人们的生活方式构成巨大改变。新的5G技术,不再只是单纯地局限于人们之间简单的通信,而是人与人、人与物、物与物之间的互联与发展,它是移动通信发展的一个新飞跃,也是广播电视行业的一个新起点。目前,大数据、云计算已经广泛地应用在人们的生活领域中,人们的工作与生活发生了翻天覆地的变化。作为广播电视行业,如何将5G技术应用在广播电视系统中,如何利用5G技术展望广电的未来,这是广电部门的一个新课题,也是广电部门的一个新前景。

1. 5G技术的概念与特点

5G技术,是第五代中国移动通信标准,也称第五代中国移动通信技术,简称5G或5G技术。5G技术是4G系统之后的延伸,它降低了系统成本,提高了系统容量和大规模设备之间的连接,在技术上采用最新一代的蜂窝移动通信技术。

5G技术的特点:高速率、大容量、低时延。这是5G最突出的三大特点。5G网络的峰值理论传输速度可达每8秒1Gbit,接近于 100Mbit/s,远远高于以前的4G,是4G的10倍以上。它的低时延能将以前网络的20-30ms缩小至1ms。高速率的传输,十分有利于电视实况直播,提高直播的高清性与可靠性。从另一角度来看,如果把4G和 5G,从能力、技术、频率、成果四方面相比较,可以看出:在能力上,4G是VOIP移动宽带业务,5G则是移动互联网和物联网应用。在技术上,4G是OFDM、MIMO,链路自适应,全IP扁平网络,5G则是更先进和更多样的技术。在频率上,4G是450MHz至3.8GHz,5G则是更广泛的频率范围。在成果上,4G是低速移动与高速移动相结合, 5G则是多种空中接口,融合统一网络。另外,5G技术的组网,采用的是超密站点,基站布置密度高,实现了远距离传输大数据的目的,从真正意义上实现了万物互联、人物互动,带给人们生活、工作更便利的平台。

2. 5G技术对广播电视的影响

今年,将是5G技术全面展网的一年,在这样一个移动通信发展的背景下,无凝对广播电视领域造成了巨大的影响。当然,影响是一分为二的,有负面也有正面。这要看广电部门如何去跟进、如何去融合、如何去拓发展。传统型的广播电视系统,已经不能适应新的科学技术,更不能满足人们对广播电视的要求。广播电视系统不跟着时代走,不积极融合到新的科学技术,不去建立新型系统,必将被淘汰。当前的现实通信,用户多、规模大、音视频及图像业务数量飞速上升,网络流量呈爆炸式增长。在这种情况下,单靠增加带宽是无法解决问题的。传统的广播电视系统数字传输简单、带宽容量小、设备落后,更是一筹莫展。时逢此时,5G技术实现并且成熟了,广播电视领域去应用它,也是势在必行,大势所趋,5G将带给广播电视行业丰厚的收获。

3. 5G技術在广播电视中的应用

3.1 5G技术与音视频节目采编制作的融合

音视频的录音、采集、成像、显示、传输,传统型的模拟摄像机、信号编辑器和相应的设备已无法与5G匹配,再好的网络也要有高质量的音视频信号源。所以音视频的采、录、摄、编这类设备应步入全新的数字化,与5G网络同步。新闻采编、内容制作、5G不仅能够满足实时高清视频制播的需求,还能让AR、VR等对画质和时延要求较高的应用场景得到高效发挥。对于新闻的采、编、播,新闻现场的环境往往复杂多变,特别是新闻发布会、电视直播等活动现场,大量的链接、大量的高清摄像头和终端录屏的视频传输,超高清AR/VR视频,每秒容量都高达百兆以上。这样的传输要求,依靠目前的4G或Wifi网络很难同时满足。因此,5G的功能将得到充分展现,在新闻的采、编、播过程中,一是利用5G高速率、大容量、低时延的特点,辅助离线网络翻译等AI技术,实现移动状态下的实景AR翻译,提升会场同声传译和图片、视频实时翻译的准确度。二是超高清视频制播服务。4K视频信号需要60--75Mbit/s的传输带宽,这样的带宽,只有5G网络才能达到。5G是承载高清传输的最佳网络,它可以通过核心网,把视频数据传送到视频播放、视频存储及分发端,并通过多种方式发送给视频显示终端,最终实现超高清视频的采、编、播服务。早在2019年1月,中央广播电视总台和华为公司就4K高清信号的音视频采、编、播以及在5G网络中的异地传输,就制定出了战略合作方案。提出在5G技术这个框架内,广播电视数字音视频信号在各个环节要相互兼容与拓展,使得我国成功实现了4K超高清电视与5G网络传输的融合,中央广播电视总台和部分省级电视台也在全国开播了多个纯4K高清频道,相信在2021年将会有更多的4K高清频道播出。

3.2 5G技术与广播电视发射接收设备的融合

随着5G技术的不断成熟与发展,模拟广播电视信号在2020年已基本关闭。取而代之的是广播电视数字信号。如今,数字广播CDR已开播,但如何让听众方便收到,这是一个问题,广电部门应充分利用5G技术来解决,使广大听众能够轻松的在手机上、普通收音机上听到高清的广播节目。在电视方面,5G大容量、低时延的特点,给传输高清晰的视频信号创造了成熟条件。作为广电部门,首先要建立5G技术条件下的无线广播电视发射系统。充分结合5G特点,从发射设备到接收设备,在物理条件上改朝换代。高山无线广播电视发射台,应更换数字化、智能化、高效率的新一代数字调频广播发射机、数字电视发射机,与5G相融合。接收机方面,厂家生产的家用固定大电视机,应能方便地接收到无线发射台的数字信号,同时接收机应向小型化、移动化、便携化、智能化方向发展。比喻手机电视、平板电视等。高山无线广播电视发射台,是国家的重要战略信号资源,它不向广大听众、观众收取任何信号费用。而当前,大多数观众看电视,上互联网,要向电信商付宽带费用。在这样一个前提下,如果国家免费的广播电视信号和电信商的信号质量等同,那么人们就消费在免费与付费之间,这样的选择结果,是不言而喻的。所以,无线广播电视发射台,如何充分利用5G技术,充分利用国家免费的广播电视信号资源,这将是广播电视行业发展的一个巨大优势。

3.3 5G技术与广播电视智慧台站的融合。

广播电视智慧台站,是以构建国家基础信息设施为宗旨,以云计算、大数据、物联网及 IPv6等综合技术为支撑,以无线、有线、卫星、互联网等多种协同承载为依托,以融合媒体智能传播为目标,以全面提升广播电视管理、网络、业务及服务能力为指标的广播电视系统。在物理上,它以物联网,电信网,无线宽带网组合为基础,加上其它相应设备组成。以智慧技术高度集成,智慧服务高效方便为主要特征,把台站的物理设施,信息设施,知识设施连接起来。这样一个全新的数据平台,当然离不开5G技术的支持。智慧台站可以充分与5G技术相融合,发挥大数据、云计算、覆盖面广等优势,开拓视频点播、虚拟现实、超高清传输、节目互动、互联购物,搜集多方面的、全新的广播电视信息,做到数据共享。其中智慧台站的云平台不但是一个信息传播业务平台,也是一个综合性管理平台,是一个开放性的社会服务平台。云平台将分为内容制作、监管、安播、资源管理、综合服务、运营支撑等多个部分,为 4K、8K超高清电视、智能媒体等多种融合生产提供技术支撑,构成智慧化广电网络系统前端,将数据进行分类、筛选、加工等处理,通过人工智能、大数据的引入,实现数据的智慧化。这样的平台,必将吸引众多的广播电视用户、商家来参与智慧台站,发展智慧台站,共享智慧台站。同时5G技术运营商与广播电视智慧台站也必将是互盈互利,携手未来。作为广播电视行业,这是一个新生的活力,新生的里程。

4. 5G時代下广播电视系统的硬件构建

广播电视行业要在5G时代下东山再起,必须在物理上、硬件上构建5G技术基础条件下新型的无线广播电视系统。这种系统应包括以下主要设施:

4.1 广播电视节目制作设备

电视节目制作需要采、录、编设备。传统型模拟设备不能再用,必须开发、购买新型的数字化设备。如:录音设备、录像设备、编辑设备、短距离传输设备、播出设备等,从广播电视节目信号的源点开始,融合5G技术标准。广播电视信号从传统的模拟信号发展到数字信号,这是一个质的飞跃。在广播电视节目制作中,摄像机和非线性编辑系统是电视节目制作的两项主要设备。

4.1.1 摄像机:

大家知道,不管是模拟信号还是数字信号,视频信号的捕捉,主要是摄像机。目前,常用的摄像机是模拟摄像机和数字摄像机。模拟摄像机输出的是模拟视频信号,通过编码器将模拟视频信号转换成数字信号。其像素是30-40万。它的缺点是:清晰度不高,走带机构不稳定,信号传输损耗大,拍摄环境要求高,电源质量要求高,信号制式多,易造成不兼容。数字摄像机输出的是数字信号,将光信号直接转化为数字信号进行传输,其像素是200-300万。它的优点是:清晰度高,分辨率高,色彩鲜艳,逐行扫描技术,布线简单,故障率更低。两者对比,自然而然,数字摄像机是捕捉视频信号源,制作广播电视节目的最佳选择。

4.1.2 非线性编辑系统:

非线性编辑系统是以计算机作平台,配置高性能的CPU、视频处理卡、码率压缩卡、数字特技卡、声效卡以及高速数据硬盘,专用视频编辑软件来完成电视节目制作任务的。它的最大特点是,用计算机硬盘编辑方式取代传统的磁带记录电视信号的编辑方式。它用软件对硬盘中的数字化信号进行剪辑、编辑、配音、字幕、特技等工作,最后再将完成的节目转录到磁带上。广播电视节目的制作,从线性向非线性转变,也就是从模拟设备向数字化设备转变的更新。

4.2 广播电视发射台发射设备。

广播电视台发射中心、无线广播电视高山发射台,必须淘汰模拟广播电视发射机,与发射机厂家共同协商、研究、开发新型的广播电视数字发射机。不能考虑经济支出,在被淘汰的模拟发射机上小改小换,导致发射效率、信号质量得不到一个质的飞跃。所以,无线发射设备一定要实时与5G技术相融合,以5G为标准,开发生产数字化无线广播电视发射设备。目前,中央广播电视节目无线数字化覆盖工程正在不断地推进,多数地面、高山发射台已开始使用数字发射机。一部发射机,激励器、功放模块是其核心部分。数字激励器一般有两个接口:SPI和ASI,同时其还能够支持多层信号输出。它的主要作用是外侧信道编码、上变频和预失真。处理所输入的TS数字码流,并确保数字信号在信号编码调制上实现变频。功放模块采用LDMOS技术,这也目前国内使用最多的模块。天线是数字发射机的最终输出端。数字广播电视节目套数多、发射覆盖广,一副天线往往要发射数十套节目,所以,选择一款性能好的发射天线,也是关系到节目信号质量不可忽视的部分。除此之外,地面数字广播电视发射系统还有信号前端系统、短距离传输系统、接地设置等,这些都是地面发射台的组成部分。建立一个地面数字广播电视发射台,都要考虑到,技术、经济、收看效果,特别是要能融合到5G网络中,高质量的服务于广大观众。

4.3 广播电视信号接收设备。

广播电视的节目制作,节目发射设备融合到5G后,剩下的就是节目接收。高质量的音频广播、高清晰度的视频信号,最终需要接收设备。广播方面,中国之声数字广播CDR已开播,音频质量相当高,但老式的普通收音机当前听众还是收不到,这是接收设备的问题。目前市场上CDR收音机,在价格上还是相当昂贵,德生牌一台需要800元左右,档次再好点的上千元。这样的价格,对于普通的听众是不能接受的。所以,如何让收音机大众化、普遍化,这是一个广播接收机问题。在5G技术条件下,我们可以偿式让5G手机也能收听,让新一代的收音机尽快生产,普及接收设备。电视方面,数字频道44CH、45CH在2020年已经开播,中央电视频道除3CH、5CH、8CH外,已全部播出,地方省级台也有不少频道播出。这些高清频道节目,需要新的电视接收机接收。除了家用固定大电视外,广电部门应充分融合5G网络,向移动型、智能型、5G手机、平板电脑等多种类型的接收设备开发。目前,5G通信交互工作组和国家5G通信工作组已建立了合作关系。用3GPP、ITU作为输出端,保障广播电视在5G技术标准中的传输。在国家的支持下,广电部门要与5G网络互融互合,统一发展,制定相应的国家级、地方性技术方案、标准,生产更多的接收设备。

5. 5G时代下广播电视行业的发展前景

近年来,广播电视行业持续走下坡路,观众越来越少。其实,不是观众越来越少,人们不喜欢看电视,只不过是观看方式、观看的平台不一样,大家都手机上、电脑上看,观众的生活、工作、需求依然离不开广播电视,未来社会的发展,也离不开广播电视。广电部门应针对5G技术在广播电视领域中的应用,制定更加科学的引导策略,坚持实用为导向,更好地服务广大听众、观众。充分利用高山无线广播电视发射台,把数字广播电视信号传送到千家万户,传送到众多的听众、观众的手机上,让他们离不开无线广播电视,让他们能够在5G技术下的电视荧屏上满足各种需要, 这是广电部门开拓、展望广播电视行业的美好前景。

参考文献:

[1]苏瑜.5G实现移动通信与电视广播的无缝融合[J].通讯世界.2017(7):31-32.

[2]郝秀利.5G在广播电视技术领域的应用[J].数字传媒研究.2018,35(05):56-58.

[3]尹建国.5G移动通信时代的智慧广电网络建设新思考[J].广电技术.2096-3866(2020)12-0187-02

[4]唐锋.四川网络电视台新媒体生产管理系统设计与实现[D].成都:电子科技大学,2013.

[5]数字电视国家工程实验室.地在数字电视发射系统与覆盖网络[M].北京:科学出版社2012.

[6]胡晓东.我国广播电视产业的发展现状与工作思路[J].广播电视信息.2011.(03).

猜你喜欢
广电传输广播电视
同心守“沪”上海广电人在战“疫”一线
地铁SDH、OTN传输组网分析
广电5G网络股权结构尘埃落定,“全国一网”整合在即
广播电视信号传输的技术分析
浅谈垂直极化天线在地面数字电视传输中的应用
4K传输
广电车盒子全国首发广电车联网项目同期启动
周六广播电视
周日广播电视
周五广播电视