利用5G技術提升地面數字電視的覆蓋效果

文 /童英 王麟 張詠強 袁大勇

1.概述

5G是第五代移動通信技術的簡稱，是最新一代蜂窩移動通信技術，在5G時代，“媒體行業(yè)”成為“5G+垂直行業(yè)應用”的重點探索方向之一。2019年6月6日，工信部向中國廣播電視網絡有線公司頒發(fā)了5G牌照，為智慧廣電插上騰飛的翅膀。相比之下，地面數字電視則是廣播電視傳輸覆蓋技術的一次革命，代表著廣播電視的最前沿科技，但是在近年的發(fā)展中并不順利，在廣電布局的5G藍圖中，能否實現和地面數字電視的有效融合，形成1+1>2的疊加效應，是值得行業(yè)深入探討的。

2.地面數字電視的覆蓋分析

地面數字電視規(guī)劃時主要利用現有發(fā)射站點實現覆蓋，受臺站實際地理位置限制，很難是最優(yōu)的覆蓋結果，實際效果和理論模型相差很大。以安徽最大的中央廣播電視節(jié)目無線數字化覆蓋網為例，實測效果，各地覆蓋半徑往往相差很大。同樣1kW的功率，個別地方能傳到40公里，多數地方最多傳20公里左右，但也有不少地方只能傳幾公里。而設臺距離普遍超過40公里，故全省覆蓋空洞很多，單頻網也很難真正組成，此外，覆蓋區(qū)以內的地方，受城市建筑及局部地形的影響，覆蓋盲點也很多，盡管通過補點可以一定程度解決問題，但補點的設計是很困難的，投入也很大。此外，地面數字電視雖然仍為單向信道，只能借助第三方網絡實現雙向信息傳輸，節(jié)目也無法點播、回看、時移，用戶體驗不夠。地面數字電視采取的是單點大功率發(fā)射的方式，發(fā)射臺一但出現故障，就會造成停播，其影響是全面的，不像通信網絡網那樣立刻有附近的基站可以替補。

3.廣播電視無線覆蓋中的5G技術應用前景分析

5G網絡具有速率極高、容量極大和時延極低三個特征，可為內容創(chuàng)作和分配提供新機會，幫助運營商以最高效和節(jié)省成本的方式滿足對移動設備上高質量視頻的要求。用5G網絡傳輸廣播電視節(jié)目是可行的，2019年5月30日，BBC使用EE公司的5G網絡在英國六個城市直播了早間節(jié)目，實現了英國首次5G信號的電視直播，在國際上也引起廣泛關注。由于目前5G為一種甚小基站的應用，短距離工作既快又好，但不能提供如廣播電視發(fā)射站點的大覆蓋效果，因此要求的發(fā)射機比地面數字電視要多，更適宜作為地面數字電視廣播的補充，而非取代。在我國地廣人多的國情下，人們通過電視機時間收看熱門電視頻道，尤其是集中在晚間的“黃金”時段，要保證節(jié)目質量，向每家每戶進行單播所產生的巨大流量也很容易導致5G網絡癱瘓，盡管5G網絡具有極大的數據吞吐量，此外用戶還要為5G流量的使用買單，就不得不考慮純5G應用的經濟性。綜上所述，實現地面數字電視和5G技術的融合是很有必要的。

4.基于未來5G廣播的地面數字廣播電視網絡

4.1 5G廣播的概念及實現形式

在5G與廣電的融合發(fā)展中，5G廣播的概念被提出，主要是通過廣播網絡、5G網絡、固網三者的融合型網絡，來分發(fā)點到多點（PTM）內容的混合型業(yè)務，讓經典廣播方式具有更強的交互性。國際移動通信標準組織3GPP在Release 14中已引入了用于數字電視廣播的LTE enTV技術，帶來多項無線接入層增強特性，包括支持面向移動與固定終端的更佳覆蓋、更大廣播容量和更高部署靈活性，這無疑為5G廣播的順利部署夯實了基礎。廣播服務轉向IP網絡，即從特定分發(fā)網絡轉到多用途的通用網絡，消費者可以通過多種網絡接收電視廣播，而5G的頻譜效率是該方向的關鍵一步，無需向每個接收者分別發(fā)送實時內容，達到了在網絡上廣播的實際效果，而非點對點傳送。3GPP將于R16標準中再次評估LTE EnTV，并可能進行強化使其達到5G播送的要求。

4.2 地面數字電視與5G廣播的融合

廣播電視要積極地擁抱5G，用“地面數字電視廣播+5G廣播”的形式，實現傳統(tǒng)媒體轉型升級以及與新興媒體的融合發(fā)展。其中，地面數字電視廣播針對大屏、公交移動屏等大尺寸終端，繼續(xù)承載4K或8K超高清無線網絡的任務；5G廣播則用于針對手機小屏、體積小、高質量的電視直播業(yè)務。依托移動終端，廣播電視將在5G時代實現從“村村通”“戶戶通”到人人通、移動通和終端通的升級換代，打造一張自主可靠的移動網絡，提升廣播電視全媒體生產規(guī)?；?，拓寬公共文化傳播渠道，實現“終端隨人走、信息圍人轉”的信息傳播新態(tài)勢。

基于5G廣播的混合電視廣播服務。主要服務內容除了電視直播外，還包括電視點播、用戶自制內容（UGC）上傳、音頻廣播、音頻點播、社交媒體內容、交互式廣告、個性化或地區(qū)化廣告等。用戶終端可以是大屏電視機、各類移動智能終端，也可以是車載終端，用戶可在室內、戶外等環(huán)境中，在固定、移動等狀態(tài)下，通過5G廣播實現無處不在的媒體內容消費。此外，利用5G廣播還可實現增強/虛擬現實廣播，提供AR/VR/MR內容的直播、點播，用戶可利用智能穿戴設備、各類移動智能終端和車載終端，實現無處不在的AR/VR/MR內容消費。

5.謀劃基于5G廣播的地面數字電視網絡

5.1 推動技術研發(fā)升級 拓展5G傳播渠道

在5G網傳輸的方式和內容上，廣電行業(yè)應該研究新一代無線廣播電視技術，推動無線交互廣播電視技術研究、制定標準、開展國際化交流并引領行業(yè)，打造新一代無線交互廣播電視網。在技術研發(fā)的同時，積極拓展5G傳播渠道也勢在必行，2018年7月，總臺下屬中國國際電視總公司與中國移動正式啟動在5G技術研發(fā)、4K超高清頻道建設、內容分發(fā)、大數據以及資本等六大領域，從技術、內容和資本三大層面開展深度合作，12月與電信、聯通也簽署了5G新媒體平臺合作協議。省、市各級廣播電視臺也應提早布局，積極籌劃，以安徽省為例，安徽省廣播電視臺2019年7月與華為、中興、省電信、省移動、省聯通、省網、文化旅游廳共同進行了合作簽約儀式，開啟5G時代的多領域合作，開創(chuàng)“5G+智慧廣電+智慧旅游+超高清視頻”融合發(fā)展新格局。

5.2 布局廣播電視5G網絡發(fā)展

700MHz以上廣播電視頻率一直被公認為5G傳輸的黃金頻率，該頻段的5G牌照已被廣電拿下，未來會用于5G及其它通信應用。但是過去這個黃金頻率段一直用于地面電視業(yè)務，即便是比較新的中央廣播電視節(jié)目無線數字化覆蓋工程，該頻段也是納入頻率規(guī)劃內的。一旦最終頻段使用方案確定，現有的地面數字電視系統(tǒng)肯定還要進行一次大規(guī)模的改造或置換。頻率的變動牽涉面很多，未來可能對各省的廣播電視頻率進行一輪洗牌。

與頻率資源的整合相對應的，是網絡資源的整合，主要是國網通過對省網的整合，形成由中國廣播電視網絡有限公司控股主導、各省級公司共同參股、按母子公司制管理的全國性股份公司，這一步對謀劃廣電5G網絡是至關重要的。但是國網對省網并無直接股權關系，整合目前雖取得一定進展，與部分省份達成了戰(zhàn)略性投資協議，但還有很多省份未參與，9家上市公司還受到證券市場的制約，距離真正意義上的“全國一張大網”，其實步子并沒有邁出很遠。

即便頻率、網絡資源整合都能順利完成，打造廣電自己的5G網仍有很長的路要走。國網運營商從有線突然跨界5G，硬件基礎幾乎為零，需要大量的、持續(xù)不斷的資金投入，才可能把網絡逐步搭建起來，這也是廣電5G應用目前還需依賴三大運營商的根本原因所在。但是，對于廣電運營商而言，這卻是一個不得不做、硬著頭皮也要上的項目，因為一旦建成，不僅會帶來巨大的收益回報，更有益于廣電業(yè)務的深度融合，這是一個著眼未來的戰(zhàn)略性抉擇。

盡管國網整合還需時日，一些省份的廣電網絡企業(yè)已開始積極行動，搶抓機遇。如，湖南、廣東、山東等省網公司相繼與華為公司簽署戰(zhàn)略合作協議，推動5G創(chuàng)新實驗室重點項目建設，5G行業(yè)各領域開展深度合作，一些地方政府也發(fā)文大力支持廣電5G發(fā)展。在安徽省，7月份簽約5G戰(zhàn)略合作的7家單位中，省網絡公司也赫然在列。

5.3 終端智能化革命

5G應用，除了在網絡和內容方面發(fā)力外，用戶終端的智能化也是必不可少。5G廣播把各類地面數字電視廣播頻道和5G OTT視頻內容的元數據聚合起來，需要通過終端的智能搜索和推薦功能為用戶帶來“一致”的觀看體驗，進一步提升視頻內容的深度和廣度。否則，用戶只能被迫在電視機和其他接收終端上的各種應用和節(jié)目單之間來回切換，使用體驗將極大下降。接收終端被智能化定義后，將帶來前所未有的流暢體驗。例如，在同一個終端上，熱門電視頻道上的熱門電視節(jié)目是通過地面數字電視廣播進行實時播放；移動通信運營商為用戶提供電視內容的回看和錄播服務；用戶如果想看某個電視節(jié)目，可以在設備上隨時點播收看，使收視時段變得更加靈活。這種方式也可以很大程度地減輕5G網絡的壓力和用戶承擔的流量費，而這一切都是在智能終端無縫切換的，用戶始終能以最小的資源損耗獲得最大的體驗需求。

結語

5G雖然還未完全走近我們的生活，但是我們已經能夠深切感受到其將能給廣播電視帶來的巨大變化。5G與地面數字電視的深度融合，有助于解決兩種網絡傳輸廣播電視節(jié)目的弊端，形成互補效應，拓展廣播電視節(jié)目內容覆蓋的途徑和范圍，提升地面數字電視的覆蓋效果。廣電應該早做準備，積極籌劃，謀劃基于5G的地面數字電視網絡平臺，實現廣播電視服務的提質增效。