丁海煜 曠婧華 劉瀟蔓 曹景陽 張永麗

中國移動通信有限公司研究院 北京 100053

1 移動通信融合廣播電視系統(tǒng)發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

移動通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)都是現(xiàn)代信息社會信息傳播的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在既往發(fā)展過程中較為獨立。但隨著移動互聯(lián)網(wǎng)中直播、廣播、賽事轉(zhuǎn)播等視頻類業(yè)務(wù)持續(xù)增多，對無線資源的有效利用成為移動通信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)融合發(fā)展的基礎(chǔ)需求，5G網(wǎng)絡(luò)亟需一種更高效的廣播業(yè)務(wù)承載技術(shù)，業(yè)務(wù)層面也存在一定融合訴求；同時廣播電視網(wǎng)也希望將移動終端作為業(yè)務(wù)訪問入口，便于用戶訪問廣播電視業(yè)務(wù)。因此，移動通信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)具備明確的融合發(fā)展趨勢和強烈的融合發(fā)展訴求。5G移動通信網(wǎng)的架構(gòu)和技術(shù)體系較為開放，產(chǎn)業(yè)鏈和應(yīng)用形態(tài)富有活力，具備融合廣播電視網(wǎng)的優(yōu)勢，但也存在諸多挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一：5G移動通信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)的技術(shù)體系、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、核心技術(shù)差異巨大，如何在保證融合系統(tǒng)性能的前提下最大程度復(fù)用5G移動通信網(wǎng)，降低廣播電視網(wǎng)帶來的非通信標(biāo)準(zhǔn)需求。

挑戰(zhàn)二：移動通信融合廣播電視系統(tǒng)面臨長期帶內(nèi)頻譜共享、帶外頻譜共存的局面，5G移動通信與廣播電視共同面臨頻譜資源高效共享，融合創(chuàng)新發(fā)展等問題。

挑戰(zhàn)三：5G移動通信首次融合廣播電視業(yè)務(wù)，首次承載廣播、組播類業(yè)務(wù)，該類業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、建網(wǎng)成本和資源利用率都要有一定要求，對運營商組網(wǎng)、建設(shè)和運營等方面提出了新的要求。

圍繞這三個挑戰(zhàn)，本文從中國移動、中國廣電聯(lián)合產(chǎn)業(yè)在移動通信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)的融合發(fā)展領(lǐng)域所開展的技術(shù)融合、頻譜共享、網(wǎng)絡(luò)共建三個方面出發(fā)，結(jié)合移動通信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)的融合發(fā)展將產(chǎn)生的新業(yè)務(wù)前景，介紹移動通信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)的融合發(fā)展趨勢、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實踐。

2 通信廣播技術(shù)共融

融合發(fā)展的首要前提，是技術(shù)層面的融合設(shè)計。為了使移動通信網(wǎng)更好地承載廣播電視業(yè)務(wù)，從第三代移動通信開始，便有了對多播廣播技術(shù)，即MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service，多媒體多播廣播業(yè)務(wù))的研究及標(biāo)準(zhǔn)化，通過對3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新增網(wǎng)元實現(xiàn)對該技術(shù)的支持，后續(xù)包含LTE在內(nèi)的其他標(biāo)準(zhǔn)化版本均是以此為基礎(chǔ)進(jìn)行功能的增強。這里，多播廣播更多指向其業(yè)務(wù)特性，即是否在業(yè)務(wù)層面存在“分組”的概念，而在空口傳輸機制設(shè)計上不區(qū)分具體為多播還是廣播，其支持的業(yè)務(wù)主要為公共安全及廣播電視業(yè)務(wù)。

由于3G/4G MBMS技術(shù)的設(shè)計中，多播廣播與單播從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程到物理信道設(shè)計都相對獨立，共性設(shè)計較少，因而導(dǎo)致要支持MBMS技術(shù)所帶來的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本過高，且終端硬件復(fù)雜度過大等問題，進(jìn)而造成了產(chǎn)業(yè)支持動力不足的結(jié)果，最終導(dǎo)致MBMS技術(shù)未能大規(guī)模商用。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的部署和發(fā)展，除了公共安全、廣播電視業(yè)務(wù)之外，賽事直播、V2X應(yīng)用等具有多播廣播特性的場景逐漸出現(xiàn)，推動了多播廣播技術(shù)在5G的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。考慮到3G/4G MBMS技術(shù)存在的問題，5G多播廣播旨在以現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，進(jìn)行多播組播與單播的統(tǒng)一融合設(shè)計。與之前版本不同的是，5G的“多播廣播”不再指的是業(yè)務(wù)層面的含義，而是定義了不同的空口傳輸方式，一定意義上實現(xiàn)了業(yè)務(wù)和傳輸方式的解耦。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，盡可能復(fù)用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的功能單元及接口等來支持多播廣播技術(shù)的引入，減少對網(wǎng)絡(luò)的改造，如圖1[1]所示。其中，新增網(wǎng)元如MBS-SMF、MB-UPF、MBSF等均可與現(xiàn)有SMF、UPF及NEF等合設(shè)，從而減少對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改造，降低建網(wǎng)成本。

圖1 支持多播廣播的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.2 空口設(shè)計

在空口設(shè)計上，對多播廣播與單播設(shè)計資源共享和物理信道融合，并支持對多播廣播業(yè)務(wù)的多種傳輸方式動態(tài)轉(zhuǎn)換，以及對高QoS要求業(yè)務(wù)的空口可靠性傳輸、業(yè)務(wù)連續(xù)性保證，從而實現(xiàn)5G多播廣播的靈活、可靠傳輸。

1)資源共享和物理信道融合設(shè)計

對于5 G 多播廣播對應(yīng)的MRB，空口支持兩種傳輸模式：PTM(Point to Multi Point，點到多點傳輸)及PTP(Point to Point， 點到點傳輸)。無論哪種傳輸模式，多播廣播和單播采用的是統(tǒng)一的基于物理層業(yè)務(wù)共享信道動態(tài)調(diào)度資源技術(shù)，如圖2[2]、圖3[2]、圖4所示。這樣做既可以降低網(wǎng)絡(luò)資源開銷，又不引入新的物理信道，從而降低終端硬件復(fù)雜度。

圖2 多播會話下行層2協(xié)議棧

圖3 廣播會話下行層2協(xié)議棧

圖4 PTM調(diào)度方案

2)傳輸模式動態(tài)轉(zhuǎn)換

如圖2 所示，多播會話支持PTP和PTM兩種傳輸模式，兩種傳輸模式以PDCP層為錨點。其中PTM傳輸支持兩種HARQ-ACK反饋模式，以此提高傳輸?shù)目煽啃?，但是，對于PTM傳輸，RLC層僅支持UM模式，因此無法進(jìn)行RLC層及PDCP層可靠性傳輸保障；與之不同的是，PTP傳輸除了支持HARQ反饋外，還支持RLC層配置AM層模式，PDCP層status report等，以此來進(jìn)一步提升傳輸?shù)目煽啃浴＞W(wǎng)絡(luò)可以動態(tài)配置UE的傳輸模式為PTP傳輸或PTM傳輸，或者兩種傳輸模式同時配置。通過傳輸模式的動態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)資源消耗和可靠性的平衡，也突破了以往多播業(yè)務(wù)的低端質(zhì)量保障的模式，為多播業(yè)務(wù)可以應(yīng)用在如V2X等高可靠傳輸場景提供了技術(shù)保障，從而提升了5G多播廣播技術(shù)的靈活性。

3 通信廣播頻譜共享

移動通信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)由于通信方式不同，頻譜使用存在顯著差異。廣播電視網(wǎng)采用下行單向鏈路，頻譜采用全下行規(guī)劃；移動通信網(wǎng)采用上下行雙向鏈路，因而頻譜規(guī)劃為上下行成對使用。從頻譜使用方面，廣播電視網(wǎng)一般部署在專用的低頻頻段上，頻譜帶寬窄，采用傳統(tǒng)的廣播電視系統(tǒng)的空口傳輸技術(shù)，為保證廣覆蓋可靠性傳輸，頻譜效率較低。移動通信融合廣播電視系統(tǒng)的部署，首選復(fù)用原有廣播電視網(wǎng)的專用頻譜，并通過移動通信網(wǎng)的部署，擴展頻譜帶寬，開放頻譜進(jìn)行通信和廣播業(yè)務(wù)傳輸?shù)膭討B(tài)頻譜共享，并盡快完成廣播電視業(yè)務(wù)的清退。尤其在廣播電視網(wǎng)清頻的過程中，通過創(chuàng)新技術(shù)方案，可以提前實現(xiàn)移動通信融合廣播電視系統(tǒng)的業(yè)務(wù)開通。

3.1 頻譜擴展

FDD頻譜的上下行雙工間隔一般較窄，是因為受基站及終端的PIM(無源互調(diào))干擾等問題的影響。由于國內(nèi)主要以700MHz作為移動通信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)部署，因而如要擴展700MHz頻譜帶寬，就需要克服這些問題。中國移動通過開展系統(tǒng)性仿真和確定性計算，創(chuàng)新提出了基站帶內(nèi)帶間PIM干擾在線檢測算法、數(shù)字消除算法、終端調(diào)度算法、天線多制式信號PIM相關(guān)性分析和指標(biāo)全面性測試，解決困擾業(yè)界已久的基站PIM干擾、終端雙工間隔問題。結(jié)合基站和終端對于PIM干擾解決能力的差異性，以最大化、最高效利用頻譜資源為目標(biāo)，又創(chuàng)新提出了非對稱端網(wǎng)帶寬能力設(shè)計，提升網(wǎng)絡(luò)最大帶寬并同時兼顧終端可行性，使小區(qū)帶寬能力擴展一倍，打破了FDD系統(tǒng)帶寬不超過20MHz、端網(wǎng)最大帶寬能力保持一致的傳統(tǒng)，提升700MHz用戶體驗速率50%，減少700MHz小區(qū)數(shù)50%，極大降低網(wǎng)絡(luò)部署時的小區(qū)數(shù)量和鄰區(qū)參數(shù)維護(hù)難度。同時，該設(shè)計引領(lǐng)了FDD帶寬擴展的技術(shù)方向，900MHz等頻段也開始擴展帶寬并采用基站終端非對稱最大帶寬的設(shè)計方案。4G/5G FDD低頻帶寬情況如表1所示。

表1 4G/5G FDD低頻帶寬情況

3.2 頻譜共享，干擾共存

在700MHz頻段部署移動通信融合廣播電視系統(tǒng)，廣播電視業(yè)務(wù)與移動通信業(yè)務(wù)的頻譜動態(tài)共享已經(jīng)通過前述的空口融合設(shè)計得以解決。在廣播電視業(yè)務(wù)清退之前，由于廣播電視網(wǎng)采用大功率的單下行鏈路發(fā)送方式，對同頻段內(nèi)移動通信融合廣播電視系統(tǒng)的上行接收將造成帶內(nèi)嚴(yán)重干擾。因而，在廣播電視業(yè)務(wù)尚未完成退頻的特定時期內(nèi)，該干擾直接制約了5G通信廣播融合系統(tǒng)的開通運營進(jìn)程。頻譜共享的重點工作，在于在該時期內(nèi)通過創(chuàng)新技術(shù)手段，盡量降低廣播電視網(wǎng)對融合系統(tǒng)的干擾，加快5G通信廣播融合系統(tǒng)的開通。

為有效避免廣播塔信號的阻塞干擾導(dǎo)致全帶寬底噪顯著抬升，創(chuàng)新提出切片式子帶濾波器增強方案(如圖5所示)。該方案充分利用廣播塔發(fā)射信號的帶寬固定、頻段可知的特點，針對有限數(shù)量及組合的干擾源，設(shè)計出可以靈活配置的子帶濾波器電路，用以替換原全帶寬數(shù)字中頻濾波器?，F(xiàn)網(wǎng)部署時，根據(jù)鄰近廣播塔的具體干擾特征，選擇配置適當(dāng)?shù)淖訋V波器。未配置子帶濾波器時，帶內(nèi)廣播塔干擾信號可導(dǎo)致其同頻及鄰頻共計16～24MHz上行頻譜不可用；而配置子帶濾波器后，僅同頻8MHz頻譜不可用，鄰頻8～16MHz頻譜可以使用。因此在總計30MHz的上行帶寬內(nèi)，實現(xiàn)27～53%的頻譜利用率提升。

圖5 切片式子帶濾波器干擾規(guī)避方案示意圖

廣播電視網(wǎng)的帶內(nèi)干擾還同時引起顯著的PIMC干擾問題。PIMC是由基站設(shè)備中的接頭、饋線、天線、濾波器、避雷器等無源器件在下行鏈路發(fā)射高功率信號時，由于部件本身存在非線性而引起的互調(diào)效應(yīng)。受天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題、安裝問題、老化、外界環(huán)境等因素影響不同，無源互調(diào)對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不同。如圖6所示，在5G移動通信融合廣播電視系統(tǒng)700MHz設(shè)備中，由于下行和上行頻段間隔較窄，下行高功率發(fā)射信號經(jīng)過無源器件產(chǎn)生的PIM失真分量正好落在上行接收頻段內(nèi)，引起上行信號噪底抬高10dB以上、上行最大覆蓋收縮50%以上、接收機靈敏度降低等問題，PIM嚴(yán)重時甚至能引起上行信號阻塞，需要通過技術(shù)手段解決PIM問題。

圖6 700M產(chǎn)品PIM干擾分布圖

廣播電視網(wǎng)清頻結(jié)束前，700MHz設(shè)備除了受到無源互調(diào)干擾外，還同時受到廣播塔的干擾。而廣播塔干擾和無源互調(diào)干擾產(chǎn)生的原理機制不同，不能使用同樣的消除算法進(jìn)行消除。廣播塔干擾目前有成熟的抑制方案，但是由于其抑制方案實施流程在無源互調(diào)干擾消除完成后進(jìn)行，因此廣播塔干擾信號會對PIM抵消算法產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重時使PIM抵消算法失去效果。

為解決融合系統(tǒng)帶內(nèi)高強度廣播塔干擾與無源互調(diào)干擾并存時，造成互調(diào)干擾消除算法建模精度下降甚至無法進(jìn)行非線性建模而導(dǎo)致上行最大覆蓋能力收縮50%的問題，提出廣播塔干擾并存的無源互調(diào)干擾消除方案，將無源互調(diào)干擾對上行系統(tǒng)性能的影響從50%下降至3%。

創(chuàng)新提出的廣播塔干擾與互調(diào)干擾并存的PIMC方案包含廣播塔干擾識別、廣播塔干擾抑制、去干擾特性系數(shù)計算、去干擾PIM抵消器、PIM干擾抵消五個模塊。根據(jù)廣播塔干擾強度自適應(yīng)識別無源互調(diào)干擾產(chǎn)物，再利用抑制廣播塔干擾非線性模型計算殘留互調(diào)干擾信號的非線性特征，通過反相抵消電路對含廣播塔干擾的上行業(yè)務(wù)進(jìn)行無源互調(diào)干擾產(chǎn)物消除，保證上行可用帶寬內(nèi)無源互調(diào)干擾消除的有效性。一方面，在PIMC建模求解PIM特性模塊中利用帶阻濾波器抑制廣播塔等干擾信號，可以避免高功率廣播塔等干擾信號對PIMC算法有效性的影響，提高PIMC算法的建模準(zhǔn)確度。另一方面自適應(yīng)根據(jù)廣播塔業(yè)務(wù)干擾的強度對其進(jìn)行干擾抑制，保證下行發(fā)射信號與上行接收信號同步計算有效性，確保只要上行不進(jìn)入阻塞狀態(tài)，就可以進(jìn)入PIMC計算流程。最后對沒有受到廣播塔干擾的其他頻段上行信號進(jìn)行PIM消除，保證上行可用頻點信號不受無源互調(diào)干擾的影響。同時也保留了廣播塔等其他干擾信號的原始信息，保證已有成熟干擾抑制方案有效實施。

根據(jù)圖7所示的測試環(huán)境，在暗室中針對實際天饋系統(tǒng)產(chǎn)生無源互調(diào)干擾同時又模擬廣播塔干擾信號的場景進(jìn)行了方案性能驗證。如圖8所示，在有-70dBm廣播塔干擾存在時，PIM對消性能無回退。主設(shè)備PIM對消功能打開后，無廣播塔干擾擊中的5M帶寬內(nèi)底噪總功率降低10dB以上。如圖9所示，在有-40dBm廣播塔干擾存在時，PIM量級發(fā)生了變化。但從測試結(jié)果看，PIM對消功能仍能正常工作。主設(shè)備PIM對消功能打開后，無廣播塔干擾擊中的5M帶寬內(nèi)底噪總功率降低10dB以上。

圖7 真實暗室驗證模擬廣播塔干擾與無源互調(diào)干擾并存PIMC性能驗證示意圖

圖8 -70dBm帶內(nèi)干擾時PIM對消能力

圖9 -40dBm帶內(nèi)干擾時PIM對消能力

4 通信廣播網(wǎng)絡(luò)共建

在組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)層面，5G移動通信融合廣播電視系統(tǒng)首先需要考慮的問題是建網(wǎng)成本。首先，5G移動通信融合廣播電視系統(tǒng)受傳統(tǒng)電信運營商和新興的廣播運營商的雙頭管理，從網(wǎng)絡(luò)成本考慮，應(yīng)盡可能復(fù)用傳統(tǒng)電信運營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基礎(chǔ)和運維經(jīng)驗，但也要兼顧業(yè)務(wù)獨立發(fā)展需求與管理運營效率。從無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的角度，5G移動通信融合廣播電視系統(tǒng)需要全國連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因而一是如何充分利用現(xiàn)有基站基礎(chǔ)設(shè)施，二是如何在低價值區(qū)域進(jìn)行低成本覆蓋，成為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)成本集約目標(biāo)的重要問題。

4.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

移動通信融合廣播電視系統(tǒng)首先面臨著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和組網(wǎng)方案的設(shè)計問題?；?G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以低成本建網(wǎng)和具備獨立業(yè)務(wù)發(fā)展能力的目標(biāo)，采用接入網(wǎng)共建共享、核心網(wǎng)獨立的組網(wǎng)方式。但是多運營商共享基站的組網(wǎng)方式容易帶來潛在的多頭管理和安全風(fēng)險問題，創(chuàng)新提出統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)接入和面向全量連接的I-SMF插入路由方案，提高了網(wǎng)絡(luò)效率和安全性。

4.2 低成本無線網(wǎng)組網(wǎng)方案

移動通信融合廣播電視系統(tǒng)的無線基站建設(shè)中，如何在現(xiàn)有擁擠的站址上增加700M天面成為必須應(yīng)對的技術(shù)挑戰(zhàn)。為了降低對天面空間的占用，降低工程建設(shè)難度和租賃成本，運營商的策略是整合現(xiàn)有天面，做到新增頻段而不新增天線。對于中國移動，需要考慮對700M、900M、1 800M和FA頻段(1.9G)多個頻段的整合，天線的集成度要求很高。這其中的一大難點，在于如何實現(xiàn)700M與900M共陣子的同時保持頻段間獨立電調(diào)能力。獨立電調(diào)需要采用振子級合路方案，傳統(tǒng)的腔體合路器雖然插入損耗低，但大量應(yīng)用時勢必造成天線重量和成本顯著升高。為了解決這一矛盾，中國移動提出了輕量化微帶合路方案，并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化微帶合路器的插入損耗，在批量產(chǎn)品中實現(xiàn)了性能與傳統(tǒng)腔體方案相近，重量下降5Kg，很好地平衡了性能和成本。

700M由于頻段低，傳播能力強，實現(xiàn)同樣面積的覆蓋比高頻段所需的基站數(shù)更少，是5G廣域覆蓋的理想打底頻段。為了實現(xiàn)低成本5G廣域覆蓋，中國移動面向低容量場景，突破傳統(tǒng)的3扇區(qū)組網(wǎng)方式，創(chuàng)新提出了2扇區(qū)組網(wǎng)方案，如圖10所示，單個基站只需要2套設(shè)備和天面，可以顯著壓縮建站成本和運行功耗。這其中要解決的關(guān)鍵技術(shù)，是如何拓展單副天線的覆蓋范圍。傳統(tǒng)的3扇區(qū)天線，水平面波束寬度為65度左右，在±60°的功率下降約為12±3dB，以適應(yīng)單扇區(qū)覆蓋水平120度范圍的需求。如果要實現(xiàn)2扇區(qū)組網(wǎng)，則需要單副天線的水平覆蓋范圍擴展至180度左右，即±90°的功率下降不能太多，否則在扇區(qū)邊緣會出現(xiàn)弱覆蓋。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，一方面通過優(yōu)化振子方案，擴大單列波束的水平面波寬至75度左右；另一方面提出了反射板的特殊設(shè)計方案，通過倒V型反射板，將兩列振子的波束左右偏轉(zhuǎn)，分開一定角度。波束偏轉(zhuǎn)后，在90°的功率下降就可以滿足扇區(qū)間連續(xù)覆蓋要求。但同時也需要保證左右波束分開之后，波束交疊處的電平，如果交疊電平過低，就會導(dǎo)致法線方向出現(xiàn)弱覆蓋。另外，左右波束間的重疊越多，重疊區(qū)域的多流效果就會越好。通過不斷優(yōu)化調(diào)整反射板的折彎角度，確定了單個波束的最佳偏轉(zhuǎn)角度，使單個天線即能滿足180度的覆蓋需求，同時波束交疊電平不低于傳統(tǒng)3扇區(qū)方案，達(dá)到了建網(wǎng)成本和功率消耗降低1/3的效果。

圖10 兩扇區(qū)組網(wǎng)天線示意圖

為了驗證2扇區(qū)天線的覆蓋效果，在外場選取了試點站點進(jìn)行天線的替換和對比驗證。圖11b)為4個連片試點站的替換情況，白色箭頭為兩扇區(qū)天線指向，圖11a)替換前的RSRP，圖11c)為替換后的RSRP。遍歷測試結(jié)果表明，替換后平均RSRP雖稍弱于替換前，但替換后的覆蓋仍可滿足正常使用需求。此外，網(wǎng)管指標(biāo)方面，除PRB利用率略微上漲外，平均用戶數(shù)、日均流量、接通率、掉線率及上下行吞吐率等指標(biāo)均在正常范圍波動，這表明通過2扇區(qū)天線組網(wǎng)建設(shè)，覆蓋和網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)可以滿足需求，而扇區(qū)數(shù)減少1個，可以節(jié)省約1/3的建設(shè)投資和基站運行功耗，對于低容量需求的區(qū)域而言是極具性價比的建設(shè)方案。

圖11 兩扇區(qū)組網(wǎng)測試結(jié)果

5 移動通信融合廣播電視系統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展暢想

移動通信融合廣播電視系統(tǒng)的建成將進(jìn)一步帶動各類新興流媒體視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，但此類視頻業(yè)務(wù)也給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和資源帶來了巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的點對點單播方式效率較低，容易在人群密集場景或上網(wǎng)高峰期出現(xiàn)視頻播放卡頓的情況。5G廣播多播技術(shù)通過同時向多個終端傳輸相同的視頻內(nèi)容，既可提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率，又能保障視頻流暢度與清晰度。因此，超高清視頻、VR/AR視頻、直播服務(wù)可采取5G廣播多播技術(shù)分發(fā)視頻內(nèi)容。

此外，5G廣播多播技術(shù)同樣適用于公共安全消息、廣告內(nèi)容推送等場景，可實現(xiàn)短時間一定區(qū)域內(nèi)的多個用戶及時接收信息。中國移動研究院編制的《5G MBS場景分析報告》[3]中，移動通信融合廣播電視系統(tǒng)通過應(yīng)用5G多播廣播技術(shù)，可更好支持以下場景的業(yè)務(wù)發(fā)展。

5.1 場景一：體育賽事和演藝現(xiàn)場直播

國家體育館“鳥巢”、上海梅賽德斯－奔馳文化中心等超大型場館可容納萬人觀看演出及體育賽事，場館內(nèi)距離舞臺較遠(yuǎn)的觀眾難以看清演出及賽事細(xì)節(jié)，存在用移動終端觀看多角度視頻、賽事精彩回放等直播服務(wù)的需求；在演藝場景中，觀眾也存在僅收看某位演員的直拍、后臺采訪花絮的需求，現(xiàn)場熒幕及傳統(tǒng)的單播下發(fā)視頻流的方式因單一視角或網(wǎng)絡(luò)資源受限往往難以滿足觀眾的個性化需求。

基于直播的“內(nèi)容相同、觀眾收看時間相同、觀眾密集”的業(yè)務(wù)特點，當(dāng)活動現(xiàn)場的眾多觀眾同時使用5G終端收看直播時，可采用5G廣播多播的方式為觀眾統(tǒng)一下發(fā)視頻流，以緩解視頻內(nèi)容傳輸對下行帶寬的壓力，滿足高并發(fā)、高帶寬傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)需求。

5.2 場景二：校園直播

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，直播逐漸走進(jìn)校園，打破了教室或教學(xué)活動舉辦地點的限制，通過線上接入的方式保障教育教學(xué)的正常進(jìn)行，直播回放等服務(wù)也方便了師生記錄學(xué)習(xí)知識、復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)要點；同時直播教學(xué)也可以為教育資源欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教育資源，然而教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)可能存在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對落后的情況，需要更加便捷的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案。此外，校園中還會播放冬奧會、世界杯等大型國際體育賽事直播，此類場景的收看人群比教學(xué)直播更多，需要更多的網(wǎng)絡(luò)資源支撐用戶需求。

5.3 場景三：公共服務(wù)

公共服務(wù)包括政府等權(quán)威部門應(yīng)對自然災(zāi)害、社會安全事件等突發(fā)公共事件時在一定區(qū)域內(nèi)向公眾傳遞的緊急信息，提供的內(nèi)容可以包含視頻、文字、聲音等。由于目前接收公共應(yīng)急信息的終端種類多(大屏、顯示器、手機等)、數(shù)量大，采用單播的方式推送安全信息可能造成網(wǎng)絡(luò)擁擠，導(dǎo)致信息無法及時傳達(dá)。

因此，基于公共服務(wù)“內(nèi)容相同、時間相同、廣域覆蓋”的場景特征，可使用5G廣播多播技術(shù)，在節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源和空口帶寬的前提下，通過循環(huán)廣播的方式確保安全信息傳遞給一定范圍的每位用戶。5G廣播多播技術(shù)可與電視相結(jié)合，利用新技術(shù)的廣覆蓋及傳統(tǒng)電視的權(quán)威性，共同打造公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

5.4 場景四：車載娛樂

隨著5G與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，汽車成為一種可能的終端移動設(shè)備，車內(nèi)的音頻、多屏系統(tǒng)等車載娛樂系統(tǒng)使用戶的駕駛與乘車體驗不再枯燥。然而，傳統(tǒng)單播模式無法同步多路視頻/音頻流，車內(nèi)會出現(xiàn)多屏畫面不一致的情況。

因此，基于車載娛樂系統(tǒng)“內(nèi)容相同、時間相同、區(qū)域相同”的特征，5G廣播多播技術(shù)在車載娛樂系統(tǒng)的場景下可發(fā)揮同時向多個用戶傳輸相同內(nèi)容的技術(shù)優(yōu)勢。5G廣播多播技術(shù)通過接收多視角合成的廣播信號可實現(xiàn)多屏同看效果，顯著降低擁塞、延遲等問題的出現(xiàn)，提升用戶體驗。

5.5 場景五：元宇宙

元宇宙世界最大的特點是強交互、高度沉浸感和低時延。在元宇宙中，用戶之間的交互及基于VR/AR和3D技術(shù)的視頻等業(yè)務(wù)都對5G網(wǎng)絡(luò)的高速率、低時延優(yōu)勢提出挑戰(zhàn)。在元宇宙場景下，廣播多播技術(shù)可使在一定范圍內(nèi)的內(nèi)容生產(chǎn)者直接將業(yè)務(wù)內(nèi)容下發(fā)給接收者，在數(shù)智人、VR藝術(shù)展、AR購物等新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域大放異彩，為用戶帶來更多便利和優(yōu)質(zhì)體驗。

6 結(jié)語

隨著5G新基建基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛商用部署，后5G時代的5G融合行業(yè)發(fā)展趨勢愈發(fā)凸顯。作為廣播行業(yè)與通信行業(yè)深度融合、共同可持續(xù)發(fā)展的典范，移動通信融合廣播電視系統(tǒng)也為電信運營商可持續(xù)發(fā)展問題提供了探索方向。中國移動和中國廣電通過技術(shù)融合、頻譜共享、網(wǎng)絡(luò)共建等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)建成全球首個、規(guī)模最大的移動通信融合廣播電視系統(tǒng)，形成了全球領(lǐng)先示范效應(yīng)，為全球移動通信發(fā)展貢獻(xiàn)了中國智慧，有利于廣播電視媒體行業(yè)共享5G開放活躍的產(chǎn)業(yè)鏈，滿足人們的文化需求，促進(jìn)我國先進(jìn)、主流思想文化的傳播與發(fā)展。