关于移动通信技术对广电领域影响

关于移动通信技术对广电领域影响

程腾

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摘要：我国经济社会的发展带动了科技技术水平持续提升，目前4G时代已经给人类生产生活提供更优质的服务，而5G技术的推出更将使广电得到更大的发展空间。本文结合移动通信技术的发展，探讨其对广电领域的影响，并做出相应的预测。

关键词：5G；技术优势；广电

一、引言

人类自发明了移动通信技术以来，一直希冀凭借技术的变革将更海量、更多元化的信息，即时地发送到世界的角角落落，试图通过技术将世界联通。2G技术虽然作为初代数字技术的使用，较1G模拟时代在通话质量上有了大幅提升，然而却仅限于语音与文字的传输与处理。3G时代的数据传输速度有所提升，使得能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。目前，4G技术已成为移动通信市场的主流，可以100Mbps的速度下载，可利用移动终端流畅的收看在线视频。此外终端之间的通信响应速度大幅提升，整个社会的沟通障碍进一步得到消除。而日前随着5G技术的逐步商用，通信技术将再一次重构这个世界。

二、4G移动通信技术及特点

1、正交频分复用与多址接入

正交频分复用（OFDM）是一种在无线通信环境下的高速数据传输技术。它将信道在频域内划分成许多相互正交的子信道，且每个子信道传输一个子载波，各子载波之间可以并行工作，进而可以采用多址方式进行接入。这种多信道传输模式最大限度的降低了传输码的相互干扰，且子信道带宽较窄，更加有利于信道之间的均衡。但是多子信道的划分也降低了信道整体的传输效率。

2、高效编码及调制技术

2G以语音传输技术为核心，只能提供文字类的短信息进行数据传递，3G以蜂窝移动通讯技术为核心可支持高速数据通信，而4G通讯技术将通信速度提升了几个数量级，能够满足更多数据（如视频）的流畅、高速传输。在调制技术上分为正交频分复用和自适应均衡调制等。

3、MIMO技术

MINO（Multiple-InputMultiple-Output）即多输入多输出技术。指在发射端和接收端使用多个天线传送和接收信号，采用空时处理技术进行信号处理，在空间上采取多收多发的天线分集；在时间上把不同信号在不同时隙内使用同一根天线发射，在不增加带宽的情况下成倍提升通信系统容量和频谱利用率，提升了通讯效率，同时也是数据高速率传送的一个技术前提。

三、基于4G移动通信的直播系统

1、系统架构

4G全媒体直播系统主要包括采集设备、编码设备、传输网络、解码设备、播出发布设备等环节。采集设备包括手机、摄像机与等常用拍摄设备；编码设备主要有移动电脑编码系统、聚合硬件编码器、手机软件编码系统；传输网络主要由中国电信、中国移动、中国联通3家4G移动网络承载；解码由一台接入公网的解码服务器完成，网络发布也可直接调用解码服务器的IP流，无需额外网络编码器。

2、工作原理

4G移动直播系统从结构上可划分为发送系统、传输系统以及接收系统三部分，发送系统把手机、摄像机等采集设备输出的信号编码成H.264的IP流，传输系统通过中国电信、中国移动、中国联通3家的4G公共网络，传输到接收服务器系统和云平台。接收系统接收到4G网络传输过来的IP流通过软件解码成SDI基带信号供电视直播使用。网站、微信与App客户端一般直接调用接收服务器或云平台的IP流，通过转码、发布服务器转换成各自需要的码流发布。接收系统根据4G网络环境可设定不同的时延的量，延时参数设置越长，信号越流畅；也可设定不同的编码码流，码流越低，信号越流畅。

四、5G移动通信时代

1、5G的优势特点5G作为3G、4G的延伸，可从多个方面来分析：1）传输速度。当前4G网络速度已经能够满足用户大部分日常应用，但是对于影视资料画面清晰度的要求有的时候仍不那么完美，而5G则能够以超出4G数百倍的传输速度为人们提供服务，根据理论来看，可达到20GB/s，一部两个小时的超清画质电影能够在1秒钟内下载完成；2）低时延。移动终端的通信时延构成大致是手机终端->基站->基站回传核心网光缆链路->核心网信息处理->核心网回传互联网服务器链路->互联网服务器，每一个环节都有相应的时延。据第三方网络测试机构测试结果表明，2G网络的通信时延为629毫秒；3G网络时延为212毫秒；WIFI网络时延为151毫秒；4GLTE技术时延为98毫秒。而5G的网络标准希望将时延控制在1毫秒以内。研究发现，当痛觉从指尖传导到脑干，也就是相当于痛觉传导距离1米左右，需要花费29到200毫秒。这只是信息传导到了脑干，而人体要作出反应，还需要一点时延，这个时延大概是几十毫秒。那么5G网络将比人类反应速度还快。3）带宽性能良好。5G毫米波使得基站中可安放更多的天线，当频率处于30GHz时，基站最多可使用256个天线同时收发信号，5G可以将移动网络的带宽容量提升数十倍乃至更大；4）信号的精准投放。波束赋形又叫波束成型、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。波束赋形技术通过调整相位阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉。波束赋形既可以用于信号发射端，又可以用于信号接收端。5）终端点对点通信。5G另一项领先技术就是可以实现基于蜂窝网络的D2D通信，也被称为邻近服务，通过此技术，用户的数据可以不经基站中转就可以直接在两个终端之间进行传输，提高了通信效率。2、5G需克服的挑战5G技术有两种方案。一种是sub-6GHz频段，它在4GLTE的基础上略有改进；另一种则使用了2.4GHz以上的频率，最终形式是毫米波技术。一般而言，随着频率的提升，数据传输速度和以更快速度传输更多数据的能力也会提高。另一方面，随着频率的提高，信号传播距离也在降低；结果就是，需要部署更多中继器和基站，意味着5G网络的建设成本大幅度提升。面对海量的基站，解决5G基站以及手机终端功耗问题也应势在必行。

五、5G与未来

从以上对5G技术的介绍可以大胆推测，5G通讯将对社会上众多领域产生重大，甚至是颠覆性的影响。5G技术的高带宽通讯以及低延时特性结合人工智将催生可靠自动驾驶、编队驾驶、远控驾驶的场景诞生。此外，云、VR/AR、在线高清8K视频、云游戏、联网无人机、智能能源、无线医疗、智能制造、个人AI辅助等都随着5G的崛起而将纷纷成为现实。那么从广电的层面来说，受众在线观看高质量VR/AR，超高清视频的需求将对广播电视技术架构提出新的理念，而节目内容创意及生产也伴随着5G技术出现更多的形式。2019年3月的全国两会新华社记者佩戴的一副AR智能直播眼镜，借助于5G技术可快速人脸识别，并将所见场景做实时直播回传，轰动一时，使得大众对将来5G时代下的广电内容的制作充满期待。假设未来在足球比赛中让主裁判以及边裁佩戴上这样的装备，并将几个超高清现场视频信号实时回传至云端，供屏幕前的观众自由切换观看，那么观众们的临场感将大幅提升，看球乐趣势必也相应提高。5G技术让移动终端不再成为超高清视频的禁区，那么广电领域在开拓超高清视频节目内容方面将不遗余力，全面加速对于4KHDR甚至是8K超高清的追求。个人认为，未来广电的节目制作一定是倾向于沉浸式的、超高清的、极具互动意义的智慧广电内容。

结语

人类对技术极限的追求从未停歇，4G已经改变了人们的生活方式，5G很可能将改变这个社会的各个领域。就广电领域而言，5G将不仅仅改变传播通路和传播方式，还将很大程度上改变广电内容的生产方式。因此借助于5G网络，传统广电可以将触角更高效的、更迅速的、覆盖范围更广地深入到大众的生活之中，将党和政府的政策、思想宣传到位；将时事新闻、社会动态及时、准确的发布；更好地把控舆论导向，帮助提升整个社会的运转效率。因此，5G的到来，可以说是广电重新崛起的强心剂。

参考文献：

[1]孟光，罗瑞福，曲娜.光纤通信技术的新发展[J].科技创新导报，2017，14（25）：135-136