5G 通信技術在廣播電視領域的應用研究

李 杭

（遼寧廣播電視集團（臺），遼寧 沈陽 110000）

0 引言

隨著5G 通信技術的迅猛發展，其高速度、低延遲、大容量的特性為廣播電視領域帶來了革命性的變化。文章將深入探討5G 在廣播電視中的多重應用，包括4K/8K 視頻傳輸、慢直播、虛擬現實/增強現實（Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）直播以及應急廣播。通過翔實案例和技術分析，揭示5G 如何改善觀眾體驗、拓展廣播業務，為行業創新注入新動力。

1 5G 通信技術概述

1.1 5G 通信技術的主要特點

5G 即第五代移動通信技術，它不僅是4G 的升級和延續，更是全新的技術創新與應用平臺[1]。5G通信具有5 個特點。第一，高速。5G 速度在正常情況下可達到10 Gb·s-1，大大超越了4G 的性能，這使得大量數據的實時傳輸成為可能，包括高清視頻、VR 等。第二，低延遲。5G 的延遲低于1 ms，基本達到實時反饋的水平，使得實時通信、VR/AR 和自動駕駛等應用成為可能，對于實時通信和自動控制等領域有著重大的意義。第三，大連接數。5G 可以支持每平方千米內數十萬個設備同時在線，對于物聯網的發展非常重要。第四，高效能。5G 的性能提升了100 倍，但其能耗卻降低了90%，更加環保和經濟。第五，高可靠性。5G 網絡的可靠性極高，無線連接的成功率接近100%，基本可以滿足所有的應用需求。這些特點使得5G 在許多領域有著廣泛的應用，如智慧城市、智慧廣電、自動駕駛和工業4.0 等[2]。

1.2 5G 產業的發展現狀

自2019 年以來，我國5G 通信產業發展迅速，在網絡建設、用戶增長、產業發展、應用創新等領域取得突出成績。截至2023 年8 月，我國各省市出臺的各類5G 扶持政策超過980 個，2023 年10 月累計建設開通5G 基站321.5 萬個。當前，標準研制進入5G-Advanced 階段，包括R18、R19、R20 共3 個版本。2023 年1 月—10 月，5G 手機出貨量達1.88 億部，在國內占比超過81.9%。5G 行業應用融入97 個國民經濟大類的67 個，應用案例超過9.4 萬個，其在工業、采礦、電力、醫療、建筑、農業、文旅等行業的融合應用正持續深化[3]。

2 5G 通信技術在廣播電視領域的應用

2.1 基于5G 通信技術的4K/8K 超高清視頻的實時傳輸

4K 和8K 超高清視頻具有極高的像素密度，相較于傳統的高清視頻傳輸需要更大的帶寬和更高的傳輸速率。5G 的峰值速率可達10 Gb·s-1，具備傳輸4K/8K 超高清視頻的底層網絡條件。實時傳輸4K/8K 視頻的應用場景十分廣泛，包括在線視頻服務、遠程教育、遠程醫療和虛擬現實等領域。特別是在電視直播、體育賽事轉播等應用中，通過5G 網絡實現4K/8K 視頻的實時傳輸，可以提供更為生動、逼真的觀看體驗。5G 通信技術運用先進的網絡切片、邊緣計算等技術，以適應高帶寬、低延遲的應用需求。

以2022 年北京冬奧會為例，打造了京張高鐵冬奧專列5G 超高清移動演播室，基于5G+4K 動態碼率調整、多通道智能切片傳輸技術，實現350 km·h-1速度下冬奧會超高清信號的穩定傳輸。5G 超高清移動演播室采用車載5G 傳輸系統、輕量化與全網際互連協議（Internet Protocol，IP）技術，為冬奧會期間各傳統廣播電視單位及新媒體平臺提供全媒體內容制作服務[4]。

以咪咕視訊科技有限公司8K 超高清多城同步直播新模式為例，基于5G+8K+云直播技術舉辦第十四屆咪咕匯，首次實現5G+8K 超高清直播大型商用。在活動現場配備了全球首輛8K+5G 超高清視頻全業務轉播車，布設8K 8 訊道，實現同時輸出8K、4K、高清（HIGH DEFINITION，HD）規格的PGM 信號。依托咪咕匯最前沿5G+4K/8K 端到端制作與多機位直播，通過多臺8K 攝像機、4K 攝像機、自由視角攝像機、8K VR 攝像機完成現場畫面的多角度、多視角采集，依托5G 網絡完成超高清直播信號的實時傳輸，帶給觀眾一場沉浸式、超高清的視覺盛宴[5]。

2.2 基于5G 通信技術的慢直播

基于5G 通信技術的慢直播是一項新興的技術應用。與傳統直播不同，它允許觀眾在主播發布直播內容后一段時間內進行互動，如點贊、評論等。這是由于5G 技術具有高速度和低延遲特性，使得數據傳輸和處理速度極快，進而實現真正意義上的實時互動。慢直播主要在體育賽事、新聞事件、音樂會、旅游景觀直播等實時活動中得到應用。5G 能夠支持大量設備的同時在線，使得數以百萬計的用戶在同一時間采用慢直播方式觀看同一場活動。

央視頻5G 新媒體平臺聯合中國電信開啟5G慢直播，共設置珠峰VR、珠穆朗瑪峰、珠峰大本營、珠峰絨布寺4 個視角，以滿足觀眾多元化的觀看需求。利用5G 帶來的大帶寬和低延遲，央視頻5G 新媒體平臺和中國電信聯合為人們提供了一次獨特的觀看珠峰的體驗。觀眾不僅可以選擇不同的視角來觀看珠峰，還可以通過VR 得到身臨其境的體驗，仿佛真正站在珠峰之巔?！霸啤钡琼斖黄屏说乩砭窒?，讓觀眾在家中就可以欣賞到珠峰的壯美景觀，360°全景呈現珠穆朗瑪峰24 h 的自然變化。

以河北廣播電視臺《美麗河北》慢直播特別節目《“十一”去哪兒》為例，觀眾可以實時觀看河北的各個風景名勝，同時進行實時互動，向主播提問或分享自己的旅游計劃。主播根據觀眾的要求來調整行程或所介紹的內容。5G 的大帶寬讓節目在保證高分辨率的同時保持流暢，給觀眾帶來臨場感十足的視覺體驗。大量的在線觀眾同時參與到直播中，分享自己的觀點和感受，形成一個大型的在線社區?！丁笆弧比ツ膬骸?G 慢直播節目，不僅擴大傳統媒體的受眾群，也為觀眾帶來全新的媒體消費體驗。

2.3 基于5G 通信技術的VR/AR 直播

基于5G 通信技術的VR/AR 直播，借助5G 的高帶寬、低延遲特性，開創了一種全新的觀看體驗。VR 和AR 技術通過疊加虛擬元素，使用戶能夠深度互動，身臨其境般地享受直播內容。例如：在體育賽事直播中，觀眾通過VR 設備以現場觀眾視角享受比賽，甚至進行出場球員的360°全景查看；音樂會直播中，觀眾可以體驗仿佛坐在音樂廳中央的聽覺享受。這種沉浸式的體驗，對于傳輸速度和延遲的要求非常高，5G 提供的超高網速支持大量的圖像數據實時傳輸。低延遲保證了圖像數據無卡頓，能夠提供流暢的觀看體驗。

以2021年央視春晚為例，依托5G技術部署3套超高清VR 攝像機，為觀眾營造出一種全新的觀看體驗。通過3 套超高清VR 攝像機，觀眾可以欣賞到場景和表演的每一個細節，視覺效果極為清晰生動。在節目的舞蹈、魔術、雜技等環節，觀眾更真實、更完整地感受到演員們精湛的技藝和舞臺效果的炫酷。VR 攝像機提供了全方位的視角切換，觀眾可以根據自己的喜好隨時切換視角，仿佛親臨現場一般。依托5G 技術部署的VR 攝像機進行實時互動，觀眾可以在直播過程中發表自己的評論和感想，增強了虛擬與現實世界的連接。

2.4 基于5G 通信技術的5G 應急廣播

5G 應急廣播是基于5G 通信技術構建的一種新型廣播服務，主要在緊急情況下（如自然災害、突發事件等）提供實時、有效的信息發布服務。在發生自然災害或突發事件時，傳統的電視、電臺或網絡等通信工具可能會受到破壞或中斷，而5G 技術的高可靠性和廣覆蓋性使得應急廣播可以持續穩定的工作，及時發布救援信息，為公眾和救援組織提供關鍵的信息支持。5G 應急廣播還可以通過5G網絡的大帶寬特性發布包括高清圖片、視頻等豐富的多媒體信息，如災情、救援路線、避難場所等。與傳統的應急廣播相比，5G 應急廣播所能覆蓋的范圍更廣，信息更為豐富，傳播更快速，實時性更高，對于應對救援任務具有重要的價值。在未來，5G應急廣播會成為關鍵的應急救援工具，為防災減災工作提供服務。

以江蘇有線“5G+應急廣播”建設為例，其承建中國廣電5G 新通話平臺，基于人工智能、AR/VR等新技術，利用5G 的大帶寬和低延遲特性，實現豐富多樣的多媒體實時通信，包括文字、圖片、音頻和視頻等。同時，采用廣電1064 物聯網卡構建“5G+應急廣播”網絡，并融合了人工智能、AR/VR 等新技術，為人們提供更加人性化、更加直觀的信息服務。例如，AR/VR 技術提供3D 模擬的現場環境，觀眾通過這種方式可以更直觀地了解現場的實際情況。物聯網卡具有低功耗、長通信距離、設備連接數多等特點，能夠在復雜和惡劣的環境下保持穩定的通信。

以中國廣電5G NR 廣播為例，目前已完成預商用測試，涉及廣播基本業務、廣播與單播并發、無卡廣播接收、應急廣播等功能，其應急廣播能力將突發事件和公共安全的通信支持提升到一個新的高度。在突發事件或公共安全危機時，如自然災害、公共衛生事件，應急廣播能夠有效、及時地向公眾提供最新的官方信息，包括災情介紹、安全提醒和救援信息等。

3 結語

隨著4K/8K 視頻實時傳輸、慢直播和VR/AR技術的融合，廣播電視迎來前所未有的發展機遇。5G 的高速、低延遲、大容量特性為觀眾提供了更豐富的體驗，推動了行業的數字化轉型。同時，5G 應急廣播在災害時刻的實時信息傳遞方面表現出色。文章全面探討了5G 通信技術在廣播電視領域的創新應用，旨在為廣播電視業未來的創新和發展提供參考。