肖振華 杜艷紅 程宏 官健

【摘要】 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，目前世界上的科技積累深厚的國家，都已經(jīng)開始研究5G技術(shù)，期望在各類傳媒渠道中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率?；趯?G技術(shù)原理和優(yōu)勢的分析，本文提出了該項(xiàng)技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用方式，并在此基礎(chǔ)上提出今后的廣播電視發(fā)展模式，讓5G技術(shù)在廣播電視中發(fā)揮應(yīng)有優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】 5G 媒體融合 頻譜

2019年1月25日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第十二次集體學(xué)習(xí)時，深刻詮釋了“全媒體”的概念：“全媒體不斷發(fā)展，出現(xiàn)了全程媒體、全息媒體、全員媒體、全效媒體”?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，重塑著媒體的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，再造著用戶的心理和習(xí)慣，也重構(gòu)著新聞的生產(chǎn)與風(fēng)格。媒體界限此消彼融，時空覆蓋之全，受眾涵蓋之廣，生產(chǎn)主體之多樣，傳播渠道之多元，比以往任何一個時代的媒體圖景都更復(fù)雜。從傳播的角度看，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明是繼文字、印刷術(shù)、電信技術(shù)之后的又一次革命，各種有形介質(zhì)都數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)了多種媒體技術(shù)的整合。

“全程”，突破了時空尺度，零時差、“五加二”、“白加黑”，傳播隨時隨地都可以發(fā)生；“全息”，突破了物理尺度，所有信息都可以變成數(shù)據(jù)，用一個手機(jī)就可以獲得；“全員”，突破了主體尺度，從“我說你聽”的一對多傳播，變成了多對多傳播，互動性也大大增強(qiáng)；“全效”，突破了功能尺度，集成了內(nèi)容、信息、社交、服務(wù)等各種功能，成為“信息一條街”。這樣的全媒體，讓信息無處不在、無所不及、無人不用，導(dǎo)致輿論生態(tài)、媒體格局、傳播方式發(fā)生深刻變化。

中宣部強(qiáng)調(diào)要深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記系列重要講話精神，堅(jiān)定不移推進(jìn)傳統(tǒng)媒體和新興媒體深度融合，不斷提高新聞輿論傳播力引導(dǎo)力影響力公信力。目前，我國移動新聞用戶已超過5億，占網(wǎng)民總數(shù)的70%以上。隨著5G、人工智能等技術(shù)的不斷演進(jìn)，移動媒體必將進(jìn)入加速發(fā)展的新階段。推動媒體融合發(fā)展，必須順應(yīng)移動化大趨勢，強(qiáng)化移動優(yōu)先意識，實(shí)施移動優(yōu)先戰(zhàn)略。堅(jiān)持移動優(yōu)先戰(zhàn)略，打造融合發(fā)展生態(tài)圈。

一.5G的定義與技術(shù)特點(diǎn)

5G（5th-generation）是第五代移動通信技術(shù)的簡稱，但與4G、3G、2G不同的是，5G并不是獨(dú)立的、全新的無線接入技術(shù)，而是對現(xiàn)有無線接入技術(shù)（包括2G、3G、4G和WiFi）的技術(shù)演進(jìn)，以及一些新增的補(bǔ)充性無線接入技術(shù)集成后解決方案的總稱。從某種程度上講，5G將是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。以融合和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的聯(lián)通。

5G對社會經(jīng)濟(jì)的拉動也不容小覷。中國信息通信研究院在2017年IMT—2020（5G）峰會上發(fā)布的《5G經(jīng)濟(jì)社會影響白皮書》中預(yù)測，到2030年，在直接貢獻(xiàn)方面，5G將帶動的總產(chǎn)出、經(jīng)濟(jì)增加值、就業(yè)機(jī)會分別為6.3萬億元、2.9萬億元和800萬個；在間接貢獻(xiàn)方面，5G將帶動的總產(chǎn)出、經(jīng)濟(jì)增加值、就業(yè)機(jī)會分別為10.6萬億元、3.6萬億元和1150萬個。5G將全面構(gòu)筑經(jīng)濟(jì)社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，從線上到線下、從消費(fèi)到生產(chǎn)，從平臺到生態(tài)，推動我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁上一個新的高度。

5G三大應(yīng)用場景：eMBB：增強(qiáng)移動寬帶，顧名思義針對的是大流量移動寬帶業(yè)務(wù)；URLLC：超高可靠超低時延通信，例如無人駕駛等業(yè)務(wù)；mMTC：大連接物聯(lián)網(wǎng)，針對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（見圖1）。

從專業(yè)角度講，除了要滿足超高速的傳輸需求外，5G還需滿足超大帶寬、超高容量、超密站點(diǎn)、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求。因此，通信界普遍認(rèn)為，5G是一個廣帶化、泛在化、智能化、融合化、綠色節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)。2G的是短信的時代，3G、4G是多媒體移動互聯(lián)網(wǎng)的時代，而5G會給萬物互聯(lián)帶來很多的機(jī)會。5G有高速率高容量低延時的特點(diǎn)，5G將會在未來隨著傳感、大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展，有力地推動工業(yè)級應(yīng)用和消費(fèi)級體驗(yàn)的應(yīng)用。5G具備比4G更高的性能，支持0.1～1Gb/s的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數(shù)十Tb/s的流量密度，每小時500Km以上的移動性和數(shù)十Gb/s的峰值速率。圖1所示為5G與4G技術(shù)在一些技術(shù)指標(biāo)的對比情況，而其中用戶體驗(yàn)速率、時延和連接數(shù)密度為5G最基本的三個性能指標(biāo)。

（1）高速率

據(jù)中國通信研究院發(fā)布的《5G經(jīng)濟(jì)社會影響白皮書》指出，5G可以達(dá)到100Mb/s至1Gb/s的用戶體驗(yàn)速率，是4G的10倍以上。而現(xiàn)實(shí)中，北京已經(jīng)落成了國內(nèi)首條5G精品參觀線路，全程約3.5公里，網(wǎng)絡(luò)帶寬約為200Mb/s。

（2）低時延

時延即數(shù)據(jù)傳輸時端到端的所需時間，傳統(tǒng)的3G技術(shù)時延是100ms，4G則是20～30ms，而5G的空口時延水平將降至1ms，相當(dāng)于人眨眼時間的百分之一，膝跳反射所需時間的五十分之一。也就是說，理論上5G的數(shù)據(jù)傳輸水平甚至優(yōu)于人的生理反應(yīng)時間，幾乎可以做到實(shí)時反映。超低時延能夠極大改善傳播過程中人的體驗(yàn)。

（3）大連接

據(jù)白皮書介紹，5G的連接數(shù)密度可達(dá)到100萬連接/平方公里，在同等頻譜資源條件下達(dá)到4G的50倍以上。3G和4G的使用場景中，常常出現(xiàn)因區(qū)域內(nèi)連接人數(shù)過多而降低網(wǎng)速的情形，而5G的超大連接容量則可以在人員密度大、使用需求高的區(qū)域依然實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

2018年6月14日，3GPP在美國舉行全體會議，正式批準(zhǔn)凍結(jié)第五代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（5G NR）獨(dú)立組網(wǎng)（SA）功能，即Rel-15標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)。3GPP TSG RAN主席、諾基亞資深技術(shù)專家巴拉斯·伯尼（Balázs Bertényi）代表3GPP宣布，第五代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（5G NR）獨(dú)立組網(wǎng)（SA）功能凍結(jié)。至此第一階段全功能完整版5G標(biāo)準(zhǔn)正式出臺，5G商用進(jìn)入全面沖刺階段。來自全球的主要電信運(yùn)營商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商、終端和芯片廠商、互聯(lián)網(wǎng)公司和其它垂直行業(yè)公司等各方的數(shù)百名代表共同見證了這一歷史時刻。 按照3GPP規(guī)劃，5G標(biāo)準(zhǔn)分為NSA和SA（Standalone獨(dú)立組網(wǎng)）兩種。其中5G NSA組網(wǎng)是一種過渡方案，主要以提升熱點(diǎn)區(qū)域帶寬為主要目標(biāo)，沒有獨(dú)立信令面，依托4G基站和核心網(wǎng)工作。Rel-15標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)只是5G發(fā)展的第一步，3GPP將繼續(xù)努力對其進(jìn)行完善，使其可以更好地滿足客戶和工業(yè)界的需求。中國企業(yè)在5G首個國際標(biāo)準(zhǔn)中作出了重要貢獻(xiàn)，其在大規(guī)模天線與波束賦形、新型多址技術(shù)、超密集組網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、信道編碼新型移動性管理、TDD動態(tài)幀結(jié)構(gòu)、5G核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、5G CU/DU架構(gòu)設(shè)計(jì)等5G標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平，多項(xiàng)技術(shù)方案進(jìn)入國際核心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。3GPP還會陸續(xù)完成并發(fā)布后續(xù)版本的5G標(biāo)準(zhǔn)：R16、R17、R18等。巴拉斯·伯尼指出，R16的重點(diǎn)是確保滿足IMT-2020的所有需求，并不斷擴(kuò)展5G的生態(tài)系統(tǒng)?！拔磥淼?-10年，我們將致力于提升移動寬帶網(wǎng)絡(luò)效率，并且努力將更多的垂直行業(yè)納入5G生態(tài)系統(tǒng)”。

二.4G改變了生活，那么5G將改變社會

與4G時期相比，5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具備更貼近用戶需求、定制化能力進(jìn)一步提升、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合以及服務(wù)更友好等特征，其中代表性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力包括：網(wǎng)絡(luò)切片、移動邊緣計(jì)算、按需重構(gòu)的移動網(wǎng)絡(luò)、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)能力開放等。網(wǎng)絡(luò)切片是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）應(yīng)用于5G階段的關(guān)鍵特征。一個網(wǎng)絡(luò)切片將構(gòu)成一個端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。移動邊緣計(jì)算（MEC，Mobile Edge Computing）改變4G系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離的狀態(tài)，將業(yè)務(wù)平臺下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，為移動用戶就近提供業(yè)務(wù)計(jì)算和數(shù)據(jù)緩存能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從接入管道向信息化服務(wù)使能平臺的關(guān)鍵跨越，是5G的代表性能力。

作為5G標(biāo)準(zhǔn)中的兩種組網(wǎng)方式，NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）和SA（獨(dú)立組網(wǎng)）。NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）是5G與4G LTE聯(lián)合組網(wǎng)，利用現(xiàn)有的4G設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的部署；SA（獨(dú)立組網(wǎng)）則是新建5G網(wǎng)絡(luò)。目前看來運(yùn)用現(xiàn)有的4G技術(shù)與5G聯(lián)合組網(wǎng)NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）可以更快的、更經(jīng)濟(jì)的構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)。但因?yàn)镾A（獨(dú)立組網(wǎng)）憑借其業(yè)務(wù)能力更強(qiáng)的特點(diǎn)還是會成為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)方案，成為物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和支撐，進(jìn)而推動整個社會經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級。

5G技術(shù)距離正式大范圍推廣應(yīng)用變得越來越近，不斷有支持5G技術(shù)的終端設(shè)備陸續(xù)上市。2019年7月23日，中興天機(jī)Axon 10 Pro 5G版預(yù)售通道正式開啟，并公布售價：4999元。這是國內(nèi)首款公布價格并開啟預(yù)售的5G旗艦，有望成為國人的第一部5G手機(jī)。Axon 10 Pro 5G版搭載高通X50，支持中國移動n41頻段、中國電信和中國聯(lián)通n78頻段。Axon 10 Pro 5G版在中興通訊架構(gòu)的5G NSA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)下，采用EN-DC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4G、5G頻段的數(shù)據(jù)聚合，可實(shí)現(xiàn)2Gb/s速率。

海思5G芯片支持NSA和SA組網(wǎng)方式，雙模的華為5G雙模手機(jī)Mate 20X 5G版拿到中國第一張編號為001的5G終端電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證。7月26日華為正式發(fā)布5G智能手機(jī)中唯一一款支持SA/NSA的5G雙模手機(jī)，同時向下兼容4G。中國聯(lián)通上海公司8月16日舉行華為Mate 20 X 5G版手機(jī)首銷儀式，購機(jī)可獲贈100GB 5G流量。此次開售的Mate 20 X5G搭載了業(yè)界首款7nm 5G雙模全網(wǎng)通芯片巴龍5000，于6月25日獲得國內(nèi)首張5G終端電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證，同時還獲得了首張?zhí)?G通信能力五星證書、首張GCF 5G能力認(rèn)證證書。

正是因?yàn)?G技術(shù)擁有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，使得人們從它身上看到了一些需求得以解決的可能。

（1）云業(yè)務(wù)的需求

目前云計(jì)算已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)的信息架構(gòu)，基于云計(jì)算的業(yè)務(wù)也層出不窮，包括桌面云、游戲云、云存儲、云備份、云加速、云下載和云同步等，未來移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)就是云計(jì)算。不同于傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)模式，云計(jì)算的業(yè)務(wù)部署在云端，終端和云之間大量采用信令交互，信令的時延、海量的信令數(shù)據(jù)等，都對5G提出了巨大的挑戰(zhàn)。云業(yè)務(wù)要求5G需求端到端時延小于5ms，數(shù)據(jù)速率大于1Gb/s。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的需求

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是利用計(jì)算機(jī)模擬合成三維視覺、聽覺、嗅覺等感覺的技術(shù)，產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，讓使用者擁有身臨其境的感受。要滿足虛擬現(xiàn)實(shí)和浸入式體驗(yàn)，相應(yīng)的視頻分辨率需要達(dá)到人眼的分辨率，網(wǎng)絡(luò)速度必須達(dá)到300Mb/s以上，端到端時延要小于5ms，移動小區(qū)吞吐量要大于10Gb/s，VR作為5G的殺手業(yè)務(wù)，要求5G網(wǎng)絡(luò)必須滿足這些業(yè)務(wù)指標(biāo)需求。

（3）高清視頻的需求

現(xiàn)在高清視頻已經(jīng)成為人們的基本需求，4K視頻或?qū)⒊蔀?G網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)配業(yè)務(wù)。不僅如此，保證用戶在任何地方都可以欣賞到高清視頻，即移動用戶隨時隨地就能在線獲得超高速的、端到端的通信速率，是5G面臨的更大挑戰(zhàn)。

（4）物聯(lián)網(wǎng)的需求

5G之前的移動通信是一種以人為中心的通信；而5G將圍繞人和周圍的事物，是一種萬物互聯(lián)的通信。5G需要考慮IoT（Internet of Thing）業(yè)務(wù)，IoT帶來海量的數(shù)據(jù)連接，5G對海量傳感設(shè)備及機(jī)器與機(jī)器通信（Machine to Machine，M2M；Machine Type Communication，MTC）的支撐能力將成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。

M2M的5G需求被劃分為Massive MTC和Critical MTC兩類，其中前者定位于滿足海量數(shù)據(jù)連接，后者定位于高可靠、低時延的M2M業(yè)務(wù)的通信。低時延是電子醫(yī)療、自動駕駛等遠(yuǎn)程精確控制類應(yīng)用成功的關(guān)鍵。在5G網(wǎng)絡(luò)中，時延將從4G的50ms縮短到1ms。以自動駕駛汽車為例，速度為60km/h的汽車在50ms時延內(nèi)將開出約1m遠(yuǎn)；如果為1ms，則車輛移動距離僅為1.6cm，安全性將大大提高。

5G不是簡單的4G演進(jìn)范疇，而是萬物互聯(lián)網(wǎng)背景下，移動通信網(wǎng)絡(luò)（CT）與移動互聯(lián)網(wǎng)（IT）及物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)和業(yè)務(wù)層面的深入融合。除了增強(qiáng)移動寬帶之外，5G在物聯(lián)網(wǎng)等增強(qiáng)場景有著廣泛的空間（如圖2所示）。但在具體應(yīng)用推進(jìn)上，5G將與4G長期共存，與WIFI及有線寬帶更多是互補(bǔ)關(guān)系。

三.5G頻譜

在目前3GPP定義的頻率范圍分為FR1和FR2。FR1和FR2的具體范圍如表1所示。

FR1就是通常說的sub 6GHz，這部分將是5G當(dāng)前的主流應(yīng)用范圍。頻率越低，覆蓋能力越強(qiáng)，穿透能力越好，但目前很多頻段已經(jīng)在之前的網(wǎng)絡(luò)中使用，各國使用狀況不同，目前3.5GHz是5G應(yīng)用較廣泛的頻譜。FR2范圍主要是高頻，就是通常說的毫米波，穿透能力較弱，但帶寬十分充足，且沒有什么干擾源，頻譜干凈，未來的應(yīng)用也十分廣泛。因此如何統(tǒng)籌分配利用好各頻段的頻譜就變得十分重要。

了解5G技術(shù)的頻譜，可以先從一個公式入手——c=λν。C是光速，是個固定值，真空中光速理論值是每秒3*10^8米/秒，λ是波長，ν是頻率。無線通信就是利用電磁波進(jìn)行通信，電波和光波都屬于電磁波，而電磁波的功能特性是由它的頻率決定的，不同頻率的電磁波有不同的屬性特點(diǎn)，利用它們各自的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)不同的用途。例如高頻的γ射線，具有很大的殺傷力，可以用來治療腫瘤。當(dāng)前通信所用的頻段主要在3GHz以下，頻譜資源十分擁擠，可用帶寬有限，而高頻段可用頻譜資源豐富（在3～300GHz約有252GHz可用頻段），能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，當(dāng)頻段在30GHz到300GHz時用上述公式換算可知此時的波長范圍已在1mm到10mm之間，稱之為毫米波。

此前，美國已經(jīng)釋放了可以以技術(shù)中立基礎(chǔ)進(jìn)行使用的頻譜（2018年底T-Mobile和諾基亞合作，在華盛頓州完成了世界上第一個600MHz頻譜的5G數(shù)據(jù)傳輸，證明低頻電波可在單個塔內(nèi)提供數(shù)百平方英里的5G覆蓋），確定了可以使用2.5GHz頻段，28GHz（27.5-28.35GHz）和39GHz（37-40 GHz）頻段用于5G服務(wù)。巴西、哥倫比亞、薩爾瓦多、墨西哥都在計(jì)劃拍賣、分配適用于5G服務(wù)的頻譜。歐洲地區(qū)大部分都使用3.5GHz頻段，以及700MHz、26GHz。其中一些歐洲國家已經(jīng)完成了頻譜的拍賣和分配，其余國家也處于正在籌備的過程之中。

在亞太地區(qū)已經(jīng)確定了5G頻譜拍賣、分配的國家有澳大利亞、中國、香港地區(qū)、馬來西亞、日本和韓國。2018年6月，韓國完成了3.42-3.7GHz和26.5-28.9GHz頻段的5G拍賣，并已在3.5G頻段商用。

在國內(nèi)，2019年6月6日，已明確分配了給三大運(yùn)營商的5G頻譜：中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G頻率資源；中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的共260MHz帶寬5G頻率資源，其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz頻段為新增頻段，2575-2635MHz頻段為中國移動現(xiàn)有的TD-LTE（4G）頻段；中國聯(lián)通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G頻率資源。中國廣電，手握700MHz 5G頻率資源，在4.9GHz也獲得頻譜。中國廣電手握700MHz頻段一直以來被看做是發(fā)展移動通信的黃金頻段，其具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強(qiáng)、組網(wǎng)成本低等優(yōu)勢特性，作為5G的底層網(wǎng)絡(luò)，用作廣覆蓋是非常合適的。

中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國廣電這4家運(yùn)營商的發(fā)證日期為2019年6月5日，中國廣電的有效期截止時間為2026年4月12日，但另外3家運(yùn)營商的有效期截止時間均為2029年1月6日（在注冊資本方面，三大電信運(yùn)營商都是千億級別，中國廣電為45億元，差距確實(shí)比較大）。

（未完待續(xù)）