移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代5G廣播前景展望

蘇 洪，潘 麟

（四川廣播電視臺(tái)，四川 成都 610041）

0 引言

隨著新興媒體競爭，傳統(tǒng)廣播節(jié)目傳播渠道面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以來，作為廣播主要用戶終端的車載廣播在車內(nèi)場景不再具有壟斷優(yōu)勢，用戶更傾向于選擇多元化、定制化精準(zhǔn)推送的互聯(lián)網(wǎng)音頻節(jié)目，調(diào)頻廣播的市場占有率及影響力急劇下降。隨著技術(shù)迭代更新以及車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，汽車會(huì)越來越像不支持廣播標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端，調(diào)頻廣播在車內(nèi)的生存地位岌岌可危。

如何讓更多的聽眾依然可以選擇廣播，如何讓廣播傳播渠道依然成為主流，如何從傳播層面去支撐廣播節(jié)目制作創(chuàng)新，這是擺在廣播技術(shù)工作者面前的重要課題。在過去十年里，廣播行業(yè)緊隨時(shí)代發(fā)展，主動(dòng)探索，不管從節(jié)目制作形式還是媒體傳播途徑都進(jìn)行了很多嘗試，但受限于資金、技術(shù)體系等客觀條件，目前尚未找到一條較好的發(fā)展路線。隨著廣播與通信網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的逐步融合，高通用性、低成本、擴(kuò)展豐富的廣播業(yè)務(wù)成為可能，對于傳統(tǒng)廣播而言，在困境中可能出現(xiàn)了一絲曙光。

1 數(shù)字廣播的播出

數(shù)字廣播是繼AM、FM傳統(tǒng)模擬廣播之后的第三代廣播，它提供了接近CD質(zhì)量的廣播及附加數(shù)據(jù)服務(wù)，具有抗噪聲、抗干擾、抗電波傳播衰落、適合高速移動(dòng)接收等優(yōu)點(diǎn)。中國數(shù)字廣播（CDR）適用范圍為87～108 MHz，可與模擬調(diào)頻廣播同頻播出，在原有模擬調(diào)頻廣播的頻點(diǎn)上可以傳輸更多的音頻節(jié)目，節(jié)約頻率資源。CDR采用中國自主研發(fā)的DRA+編碼技術(shù)，輸出碼率范圍為16～384 kb/s，在較低的碼率下能夠提供較高的聲音質(zhì)量[1]。

自CDR標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來，中央臺(tái)和多家省級電臺(tái)以數(shù)模同播的方式進(jìn)行數(shù)字廣播發(fā)射播出，廣播行業(yè)也投入了大量資金進(jìn)行相關(guān)研發(fā)和測試。但CDR高開低走，發(fā)展遠(yuǎn)不如預(yù)期，目前廣播節(jié)目覆蓋播出更多還是采用調(diào)頻廣播的方式，CDR相關(guān)的業(yè)務(wù)拓展已基本處于停滯狀態(tài)。

CDR發(fā)展受阻的原因主要有：一是CDR的音質(zhì)和調(diào)頻廣播相比并沒有顯著的提升；二是CDR需要專用的芯片，主流移動(dòng)終端不能通用，不利于推廣；三是CDR專利授權(quán)費(fèi)等原因?qū)е翪DR芯片價(jià)格居高不下；四是隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，CDR雙向交互的優(yōu)勢蕩然無存。

2 融媒體探索

融媒體近年來成為廣播的熱門詞匯和發(fā)展方向，廣播行業(yè)投入了大量的人力、物力進(jìn)行探索，包括建設(shè)融媒體直播間進(jìn)行視頻直播，開發(fā)音頻應(yīng)用將廣播節(jié)目進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳播等。

經(jīng)過多年的發(fā)展摸索，雖然傳統(tǒng)廣播在技術(shù)體系和運(yùn)營上都在向新興媒體靠攏，但大多數(shù)廣播開展的融媒體業(yè)務(wù)都是有其形而無其神，傳播效果和產(chǎn)生的效益相當(dāng)有限。傳統(tǒng)廣播在與新興媒體競爭時(shí)存在很多劣勢：首先傳統(tǒng)廣播之間獨(dú)立發(fā)展，沒有形成體系，融媒體業(yè)務(wù)存在大量重復(fù)建設(shè)以及資金浪費(fèi)現(xiàn)象；其次傳統(tǒng)廣播在融媒體業(yè)務(wù)拓展上的資金投入相對不足，相關(guān)的軟件開發(fā)、硬件支持和市場推廣與資本支持下的新興媒體不在同一個(gè)量級；最后傳統(tǒng)廣播在內(nèi)容生產(chǎn)、活動(dòng)策劃、廣告回報(bào)等方面很難順應(yīng)平臺(tái)化、交互性、社交化的趨勢，相關(guān)投入產(chǎn)出難以形成良性循環(huán)，導(dǎo)致推廣困難，影響力有限。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)音頻應(yīng)用迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)廣播的互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)探索基本停滯不前，更多是作為第三方音頻應(yīng)用的內(nèi)容產(chǎn)出方。通過互聯(lián)網(wǎng)傳播廣播節(jié)目失去了傳播渠道的獨(dú)特性，廣播聽眾基礎(chǔ)和影響力逐漸弱化，媒體競爭形勢依然嚴(yán)峻。

3 5G廣播展望

3.1 5G廣播技術(shù)介紹

本文討論的5G廣播是指3GPP組織制定的符合移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)要求的廣播傳輸技術(shù)及其構(gòu)建的廣播電視系統(tǒng)。5G廣播利用基站和廣播電視發(fā)射塔，在單播服務(wù)和廣播服務(wù)之間動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，向各種類智能終端提供交互化視頻廣播服務(wù)和融合信息服務(wù)[2]。

3 G P P 組織為實(shí)現(xiàn)特定范圍內(nèi)點(diǎn)到多的數(shù)據(jù)傳輸，在Rel-6中提出了基于UMTS(3G)的MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Services），實(shí)現(xiàn)在單一網(wǎng)絡(luò)中提供單播、多播以及廣播服務(wù)。Rel-7定義了基于單頻網(wǎng)工作模式MBSFN（Multimedia Broadcast Single Frequency Network），用于在同一時(shí)間以相同頻率在多個(gè)小區(qū)之間進(jìn)行同步傳輸來提高效率。LTE（4G）時(shí)代，Rel-9提出了eMBMS（en hanced Multimedia Broadcast Multicast Services），具有更高速率及更靈活業(yè)務(wù)配置，增加更高分辨率的視頻編碼和幀率，引入前向糾錯(cuò)（FEC）等技術(shù)用于提高M(jìn)BMS的傳輸性能。

后續(xù)的Rel-10 ～Rel-12等版本新增了計(jì)數(shù)功能用于統(tǒng)計(jì)MBSFN區(qū)域內(nèi)對某MBMS業(yè)務(wù)感興趣的終端數(shù)量；新增接納控制功能，根據(jù)當(dāng)前無線資源情況、eMBMS業(yè)務(wù)之間的優(yōu)先級、計(jì)數(shù)結(jié)果等因素，由MCE（Multi-cell/multicast Coordination Entity）對業(yè)務(wù)資源進(jìn)行控制；采用循環(huán)前綴技術(shù)來擴(kuò)大MBSFN運(yùn)行范圍。

Rel-14提出了FeMBMS（Forward enhanced Multimedia Broadcast Multicast Services），相較之前的eMBMS版本提供了HPHT（High Power High Tower）廣播，取消了載波資源的限制，擴(kuò)大循環(huán)前綴長度以支持采用大塔進(jìn)行更大范圍的覆蓋。同時(shí)，F(xiàn)eMBMS支持無SIM卡的單收模式，支持高清、超高清業(yè)務(wù)的傳輸，自帶系統(tǒng)信息和同步信號，同時(shí)引入了多種傳統(tǒng)的地面數(shù)字電視廣播技術(shù)，頻率使用效率進(jìn)一步提升，能夠更好滿足MBMS業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。3GPP Rel-14還基于廣播行業(yè)的場景和需求對eMBMS進(jìn)行了功能擴(kuò)展，簡化系統(tǒng)架構(gòu)和界面，新增用于車聯(lián)網(wǎng)通信的MBSFN（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network）和SC PTM（Single Cell Point To Multiploint），以及用于物聯(lián)網(wǎng)的SC PTM。Rel-16進(jìn)一步優(yōu)化FeMBMS，支持120～250 km/h高速移動(dòng)，并通過將循環(huán)前綴長度進(jìn)一步擴(kuò)大到300 μs來支持100 km覆蓋范圍。3GPP Rel-17開始立項(xiàng)研究NR MBS小塔廣播標(biāo)準(zhǔn)，目前標(biāo)準(zhǔn)尚未完成。3GPP提出的廣播技術(shù)主要有eMBMS、FeMBMS和NR MBS。

eMBMS是4G LTE框架下適用于蜂窩基站（小塔）的廣播技術(shù)。eMBMS基于LTE網(wǎng)絡(luò)通用架構(gòu)，新增BM-SC、MBMS GW、MCE三個(gè)網(wǎng)元以支持eMBMS業(yè)務(wù)。BM-SC （Broadcast Multicast Service Center）負(fù)責(zé)提供用戶管理、會(huì)話傳輸、業(yè)務(wù)聲明、安全管理和內(nèi)容同步等功能；MBMS GW（eMBMS Gateway）負(fù)責(zé)將用戶面的數(shù)據(jù)以IP組播流的形式傳送到基站，同時(shí)通過MME處理接入網(wǎng)中MBMS業(yè)務(wù)的會(huì)話控制信令；MCE負(fù)責(zé)為eMBMS分配時(shí)域和頻域資源，并確定無線信道的編碼和調(diào)制方式。

Fe M BM S是從e M BM S 演進(jìn)而來的，采用與e M BM S相似的LT E網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在高功率高站址大塔上進(jìn)行廣播業(yè)務(wù)，由3GPP LTE進(jìn)行底層承載。FeMBMS相比eMBMS其單站發(fā)送功率增大，一般可達(dá)到1000 W，覆蓋范圍增加至100 km。FeMBMS采用全新的幀結(jié)構(gòu)，可使用廣播技術(shù)的專屬頻譜，突破eMBMS只能使用60%載波資源的限制。同時(shí)，F(xiàn)eMBMS支持無SIM卡單收模式，終端無需插入SIM卡。

NR MBS是基于Rel-17 5G NR框架下的蜂窩基站（小塔）廣播技術(shù)。NR MBS在設(shè)計(jì)上盡量簡化、盡量復(fù)用現(xiàn)有NR設(shè)計(jì)，能夠低成本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。NR MBS主要技術(shù)點(diǎn)如下：①簡化核心網(wǎng)流程和設(shè)計(jì)，在5G SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，新增和改造部分網(wǎng)元，包括用于鑒權(quán)及計(jì)費(fèi)的應(yīng)用層網(wǎng)元，以及業(yè)務(wù)控制、業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)元；②NR MBS不設(shè)計(jì)專用的物理信道及幀結(jié)構(gòu)，完全復(fù)用PDCCH（Physical Downlink Control CHannel）/PDSCH（Physical Downlink Shared CHannel），與單播采用相同的動(dòng)態(tài)調(diào)度方式，提高空口資源利用效率；③廣播發(fā)送控制信號可以精準(zhǔn)到單小區(qū)范圍；④對組播業(yè)務(wù)引入反饋機(jī)制，基于上行反饋結(jié)果，支持PTM（Point To Multipoint）與PTP（Point To Point）的轉(zhuǎn)換。

3.2 5G廣播推動(dòng)情況

2020年7月，廣科院牽頭成立了5G廣播與視頻工作組，主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議棧設(shè)計(jì)，以滿足面向5G+廣播的云網(wǎng)融合架構(gòu)、廣播單播融合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成、用例驗(yàn)證等研究。在世界5G大會(huì)上，工作組發(fā)布了“5G廣播技術(shù)方案”及“5G廣播技術(shù)應(yīng)用”兩份白皮書。

在標(biāo)準(zhǔn)方面，中國廣電注重于Rel-17 5G NR廣播技術(shù)架構(gòu)，牽頭推動(dòng)5G NR廣播標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及5G NR廣播商用。中國廣電已加入了3GPP、ITU等國際標(biāo)準(zhǔn)組織，以及工信部互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)工作組、中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)等國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織，為5G NR廣播的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)提供支持。

3.3 5G廣播相關(guān)測試

2019年，廣科院在北京市中央塔、京廣、名人等三座發(fā)射站安裝了由德國羅德與施瓦茨（RS）公司提供的5G廣播發(fā)射機(jī)，構(gòu)建形成“品”字形覆蓋區(qū)域的5G廣播試驗(yàn)網(wǎng)，采用軟件無線電定義的接收機(jī)來模擬移動(dòng)終端，成功進(jìn)行了5G廣播發(fā)射和接收測試，驗(yàn)證了5G廣播傳輸?shù)挠行浴?/p>

2020年，在中國廣電的指導(dǎo)下，華為基于Rel-17 5G NR廣播標(biāo)準(zhǔn)，在700 MHz網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了5G NR廣播高清視頻數(shù)據(jù)流通信基站傳輸覆蓋和實(shí)時(shí)播放測試，實(shí)現(xiàn)了5G NR廣播的端到端視頻服務(wù)，有效驗(yàn)證了5G NR廣播技術(shù)的可行性、通用性和高效性。

2021年10月26日，德國公共廣播公司NDR與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商Media Broadcast在漢堡進(jìn)行了5G廣播網(wǎng)絡(luò)測試。測試通過兩座發(fā)射塔，成功將直播和測試內(nèi)容在漢堡-洛克斯泰特的播出中心頻道K34頻道（578 MHz）上進(jìn)行了播出，對5G廣播的發(fā)射和接收條件進(jìn)行分析，同時(shí)對測試內(nèi)容產(chǎn)品并進(jìn)行相應(yīng)場景用例的開發(fā)。

3.4 5G廣播應(yīng)用探討

相較于調(diào)頻廣播、數(shù)字廣播等傳統(tǒng)廣播傳播渠道，5G廣播最大的優(yōu)勢是通用性。廣播和通信網(wǎng)第一次采用相同標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了融合，可以利用通用的芯片、終端及應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目的傳播。現(xiàn)有5G終端、5G基站的硬件和現(xiàn)有的核心網(wǎng)，可通過軟件升級來適配5G廣播。高通用性不但意味著更低的建設(shè)成本、推廣成本和用戶成本，也意味著廣播能夠在主流終端占有一席之地，為后續(xù)的廣播技術(shù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)拓展提供基礎(chǔ)條件。

圖1 廣播與通信標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

5G廣播采用廣播網(wǎng)和通信網(wǎng)優(yōu)勢互補(bǔ)聯(lián)合覆蓋的方式，廣播節(jié)目通過移動(dòng)通信基站和廣播電視大塔以協(xié)同混搭傳輸方式傳送到移動(dòng)終端，單播和廣播多播之間可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換并且保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。大小塔聯(lián)合模式充分利用大塔的廣域覆蓋能力和小塔的小區(qū)覆蓋增強(qiáng)能力，同時(shí)還能利用通信網(wǎng)小塔的雙向交互能力來拓展廣播節(jié)目制作形式，開展公共服務(wù)等業(yè)務(wù)。

圖2 大小塔聯(lián)合模式

如何低成本、高效率地提供大范圍音視頻數(shù)據(jù)服務(wù)是移動(dòng)通信的痛點(diǎn)，小塔小功率基站的覆蓋范圍本就相當(dāng)有限，5G通信站間距進(jìn)一步減小，5G廣域覆蓋的成本較上代通信技術(shù)直線上升。對于偏遠(yuǎn)地區(qū)，更需要考慮這種高投入的效益問題。在這點(diǎn)上，傳統(tǒng)廣播開展5G廣播業(yè)務(wù)具備先天優(yōu)勢，5G廣播采用大塔大功率，發(fā)射功率可達(dá)1 000 W，站間距可以達(dá)到100 km以上，能夠最大限度地利用現(xiàn)有廣播電視無線發(fā)射大塔資源，通過對目前調(diào)頻廣播使用的發(fā)射臺(tái)站和調(diào)頻覆蓋點(diǎn)進(jìn)行改造，以較低的建設(shè)成本實(shí)現(xiàn)廣播信號及視頻服務(wù)的全覆蓋，完成從調(diào)頻廣播到5G廣播的平滑升級。

當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)十分成熟，可以方便快捷地提供數(shù)據(jù)服務(wù)，但這并不意味著廣播就沒有存在的必要。通信網(wǎng)的帶寬不是無限的，通信基站的用戶群之間信道競爭和碰撞不可避免，隨著用戶應(yīng)用帶寬需求的增加，通信網(wǎng)帶寬的壓力會(huì)越來越大。廣播則不存在這個(gè)問題，廣播可在相同頻率資源條件下不受用戶數(shù)量限制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且5G廣播的頻譜利用率極高，能夠以較小帶寬傳輸2K、4K視頻流甚至開展VR/AR等業(yè)務(wù)。采用5G廣播的方式，實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營商無須流量費(fèi)的數(shù)據(jù)傳輸，不管是對于緩解信道擁堵，釋放頻譜資源，降低用戶流量成本，還是在未來擴(kuò)展VR/AR等高數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)，都是完全可行且高效的一種技術(shù)方案。從這個(gè)角度來說，廣播并不是過時(shí)的技術(shù)，完全可以在主流終端上發(fā)揮自身優(yōu)勢，和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行差異化競爭，成為傳播音視頻數(shù)據(jù)和開展社會(huì)公共服務(wù)的重要渠道。

5G廣播在廣播業(yè)務(wù)拓展方面也具備很大的優(yōu)勢，其可通過開展視頻相關(guān)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)2K、4K、AR、VR高清視頻、高保真音質(zhì)沉浸式的多媒體視頻流傳播，拓展廣播傳播模式和受眾群體。5G廣播帶來的體驗(yàn)視頻化、節(jié)目社交化、場景移動(dòng)化非常契合未來受眾切實(shí)需求以及市場環(huán)境的發(fā)展趨勢。借助5G廣播，廣播能從內(nèi)容、互動(dòng)、渠道、商業(yè)化等多維度創(chuàng)新，豐富節(jié)目形式，深化聽眾互動(dòng)，擴(kuò)充傳播渠道，實(shí)現(xiàn)廣播的媒體價(jià)值，有力推動(dòng)廣播在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的融合發(fā)展。

4 結(jié)束語

5G廣播結(jié)合了廣播和移動(dòng)通信的部分優(yōu)勢，其通用性、低成本、多擴(kuò)展業(yè)務(wù)等技術(shù)特點(diǎn)帶來的應(yīng)用前景值得期待。同時(shí)，鑒于目前整個(gè)廣電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激烈的媒體競爭環(huán)境，5G廣播的應(yīng)用及相關(guān)業(yè)務(wù)拓展仍然困難重重，要讓5G廣播成為傳統(tǒng)廣播突破困境的重要手段，成為主流媒體傳播正能量和權(quán)威聲音的有力支撐，以及國家思想文化宣傳的戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施，還需要大量的政策、資金支持，以及廣電技術(shù)工作者們不懈的探索。■