5G移动通信时代的智慧广电网络建设

　　本文由《广播与电视技术》杂志独家授权。本文刊发于2019年第4期。

　　作者：马玉忠（青海省广播电视局中波台管理中心，青海 810000）

　　【摘 要】

　　快速推进智慧广电建设是广播电视体系改革和跟进时代的必然选择。本文介绍了5G 技术基本指标、网络架构及借鉴5G 技术建设智慧广电网络的基本要求和设想。

　　【关键词】

　　5G，智慧广电，网络建设，广电云，大数据

　　0 引言

　　2018年11月22日，国家广播电视总局在贵阳召开推进全国“智慧广电”建设现场会，安排部署推进全国“智慧广电”建设工作，交流“智慧广电”建设工作经验。会议上国家广播电视总局局长聂辰席强调把“智慧广电”建设作为新时代广播电视创新发展的战略选择，摆上更加重要的位置，进一步加大推进力度。同样5G时代亦即将到来，电信运营商如火如荼地建设5G网络。怎样在智慧广电建设中部署和应用5G技术，成为建设智慧广电的新机遇。

　　1 5G移动通信和智慧广电

　　1.1 5G移动通信

　　5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G移动通信的进一步发展与延伸[1]。若4G是视频时代，那么5G将迎来虚拟现实与万物互联时代，也是实现人与人、人与物、物与物之间的智能互联。eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量机器类通信）和URLLC（超可靠低时延）是3GPP会议上定义的5G三大应用场景[2]，eMBB主要面向3D／超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC主要面向大规模物联网业务，URLLC主要面向无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

　　5G使用的大规模MIMO技术提升了频谱效率；毫米波通信技术扩大了容量并提升了效率；D2D通信技术提升了用户体验以及数据传输使用质量，良好解决蜂窝网络中的数据传输造成的流量大幅消耗问题。网络技术中使用的SON技术将会节约了大量的网络维护与部署成本，该技术的使用使得5G移动通信逐渐朝向智能化方向发展；SDN（软件定义网络）技术使得设备更加简单，符合互联网高效节约的特点，使用简单，用户的操作过程大大简化。而且5G将会带来更快的速率、更低的功耗、更小的延迟、更大的带宽、更强的稳定性，可以支持更多用户。

　　从表1可知，5G在关键技术、关键能力、三大应用场景上相对于4G有着巨大的优势。5G网络带来的不仅仅是网速的变化、容量的增加和延时的缩短，更多的是生活方式的颠覆，将会在城市物联、无人驾驶、AR、交互智能、生活云端化、移动媒体虚拟和增强现实等领域中。如2019年1月22日山东省首辆无人驾驶公交车公开上路测试，车辆可自主完成减速避让、紧急刹车、绕行障碍、变道、自动按站停靠等功能。部分应用领域见图1。

　　1.2 智慧广电

　　智慧广电是广电系统全体系、多层次的智慧化升级改造来构建全方位的信息生态圈。在“智慧广电”建设现场会上聂辰席明确指出：智慧广电建设是以全面提升广播电视业务能力和服务能力为目标，以有线、无线、卫星、互联网等多种手段协同承载为依托，以云计算、大数据、物联网、IPv6、人工智能等综合数字信息技术为支撑，实现广播电视智慧化生产、智慧化传播、智慧化服务和智慧化监管，着力提供无所不在、无时不在的高质量广播电视服务，更好地肩负起广播电视在新时代的重大职责使命。

　　智慧广电的概念是比较泛指的，也包括了最新各类新技术和广播电视体系的每个环节，因此智慧广电将会是广播电视体系中实现人与万物智能互联、用户与业务智能感知的全方位信息生态系统。智慧广电在媒体、网络、生态和监管方面是重要的发力点，尤其网络建设是最基本的保障，将会为智慧城市服务，具有广阔的应用前景。

　　2 5G下的智慧广电网络

　　以制作播出、传输、覆盖为主的传统技术广播电视体系没有形成较好的融合，现有的广播电视技术及业务已无法满足新时代用户对未来美好幸福生活中广播电视业务的需求。因此，加快推进智慧广电建设十分有必要，尤其5G技术呼之欲出的新时代尤为重要。而智慧广电网络建设就得坚持全国一张网的原则，广电一直是条块分割，各自为政，没有全程全网的网络等。随着5G的加速到来，广电要想真正立足，必须高效推动全国一网，只有建成统一运营的管理体系，才能成为一张兼具宣传文化和综合信息服务特色的可管可控安全可靠的新型智慧融合网络。

　　2.1智慧广电网络建设关键

　　智慧广电建设重在节目内容创作、网络、终端、监管等方面，而网络建设是重点，不应停留在传统的管道和链路定位上，而是将有线无线卫星协同承载网建设，提高智慧业务承载能力，向天地一体、互联互通、宽带交互、智能协同方向发展，需在传输速率、带宽、功能、虚拟化、重构化、软件定义、动态调度、低延时传输方面的快速突破将是5G及未来信息网络建设的重要发展方向。

　　2.2智慧广电网络关键技术

　　运营商的5G网络架构由接入平面、控制平面和转发平面构成，采用模块化功能设计后进行功能组件组合，以满足不同应用场景所需求的专用网络[3]。要使广播电视网成为智慧城市、智慧乡村的核心承载网络，需坚持“全国一张网”的原则，而且运营商5G网络架构建设对于智慧广电网络建设具有一定借鉴意义。

　　云技术，参考运营商的5G架构思想，坚持一省一云的原则建设“广电云”，智慧广电云平台应该按照中央一级云平台和省二级云平台进行建设。本质上讲云就是提供各类服务和资源的资源共享池，云网一体的建设思路不仅是当代信息技术发展的趋势，更是智慧广电进一步推进的必要保证。广电云建议采用IaaS、CaaS、PaaS、FaaS和SaaS五个层次构建云平台，用于汇聚、存储、分析、挖掘广电业务数据，提供各类智慧广电服务所需软硬件资源，为智慧广电业务的开展提供平台保障。

　　应用SDN(软件定义网络)/NFV（网络功能虚拟化）技术，网络切片的主要思想是在网络上创建和划分不同的业务, 使运营商能够为这些业务提供最佳的支持，而SDN和NFV作为网络切片的基础，在网络切片中扮演另一种方式涉及无线接入网络（RAN），使用开放协议将软件与硬件分离，管理网络行为将各个切片的网络组件虚拟化以满足特定的需求，允许虚拟资源为不同的用户提供不同类型的服务。使用SDN)/NFV技术就是讲网络机房性质有原来的设备机房变为数据机房，降低时延和骨干网络流量，以解决传统网络的复杂性。

　　广电物联网，不但实现万物互联，更重要的是和感知世界。采用软件无线电技术实现广电物联网[4]，用广电应用的保护边带实现通信，利用感知无线电有效消除干扰，通过软件无线电实现灵活通信。最主要解决连接互联网与物联网的问题。

　　实时全双工通信，随着信息技术发展，目前的半双工通信已不再满足用户需求，因此在建设智慧广电网络时需实现全双工通信，满足智慧广电所有业务的实时通信的需求。通过实现全双工智慧广电网络促进形成以视频业务和数据业务为龙头的跨产业、跨行业、跨地域的多元化产业集群。

　　大数据技术，大数据是时代发展的需要，更是数据挖掘和数据提取的需要。智慧广电网络需要大数据技术，以进行数据处理、数据分析、数据挖掘和数据提取工作，为智慧广电的数据分析和处理、精准化用户推送服务和挖掘广电大数据价值提供技术支持。通过用户直播、回看、点播等行为，构建广电大数据，以实现个性化电视和其他个性化服务。

　　人工智能、IPv6技术、网络融合等技术也是智慧广电网络建设的关键而前沿技术，这些新型技术的应用，使智慧广电网络满足5G通信时代的用户需求，以更好地为智慧乡村和智慧城市建设服务。

　　2.3 网络功能

　　智慧广电网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态。网络功能不单单是支持一般设备简单通信，而作为新一代通信发展方向，将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。在用户体验速率、端到端时延、连接数密度、移动带宽、可靠性等方面需要达到前所未有的性能指标（见图3） 。

　　2.4 网络安全机制

　　智慧广电网络将会应用到社会的各个领域，涉及不同类型终端、各类接入方式、不同时延要求、各等级的保密要求等，因此智慧广电网络安全机制要求高。

　　网络接入方面注重控制面和用户面的安全，需要统一的认证架构，保证各类终端安全接网；提供安全保和隐私保护满足各种应用场景中安全使用、保护隐私和符合法律法规的要求；移动网络中接入、虚拟技术、软件、数据、各类网络隔离等网络域方面的安全；网络开放的安全，保证使用方能够安全地使用网络。

　　2.5 智慧广电网络优势

　　广播电视具有覆盖广、传播快、点对面传输等自己独特的优势，智慧广电是以进一步做好传播主业的基础上，按用户所求增加增值业务，因此在政府宣传、政务信息、社会治理、社会公共服务等基本业务中具有很大优势。当然随着智慧广电网络建设，将会成为智慧广电家庭、各项信息服务、生活娱乐服务等智能终端的中心枢纽，实现万物互联和感知世界远景的智能化、安全化方面具有很大的应用前景。

　　3 智慧广电网络建设面临的问题

　　3.1政策支撑、观念认识、规范和标准的局限

　　一是智慧广电建设中相关政策法规保障需进一步完善，广电5G运营商牌照未下发，广电700M频率资源实施方案一直未落实：二是广电人的思维还停留在内容为王的单一思维，而且从内容为王的思维转变为流量为王乃至数据为王，需一定的时间；三是缺少智慧广电建设的分类指导意见，相关规范和标准不统一，目前各省各自为政的广电有线网的标准千差万别，需要不断体制改革，制定全国一张网建设标准和智慧广电统一的标注规范。四是相对于已经投入大量人力、物力、财力并运行多年的三大运营商网络，广电网络仍有不小的差距，在建网、运维、业务推广、服务上都将给广电带来不少挑战。

　　3.2 技术研发和技术体系局限

　　虽然广电有着自己的支撑网络、技术体系和频谱资源，但是没有形成自己特有的新型网络架构体系，而且在技术研发方面投入明显不足，因此进行相关5G、智慧广电网络的技术及标准化研究十分有必要。

　　3.3 专业人才局限

　　智慧广电的建设对广电从业者的工作内容和技能需求将产生极大变革，同时也产生较大的人才缺口[5]。主要由于：一是现有从业人员专业多以传统广播电视领域为主，能力和知识体系不适应智慧广电的发展；二是学校人才培养体系与行业需求的不匹配；三是人才引进视野不够开阔，引进与选拔的方式和渠道依然有限，特别是熟悉新媒体经营和技术管理的专业人才难以引进。

　　4 结束语

　　智慧广电既是顺应社会发展趋势的必然选择，又是广播影视技术发展的必然趋势。5G技术下发展建设智慧广电网络是在广播电视传输、播出、智慧应用方面实现智能化和智慧化的基本保障；也是广电业深入融入政治、经济和社会生活的基本通信载体。因此抓好5G时代机遇，积极建设“全国一张网”的智慧广电网络是赢得智慧广电推进的先机。