5G移動與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)路徑探索研究

左軍 張濤濤 謝琳

摘要：由于云計算、大數(shù)據(jù)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和新一代無線通信技術(shù)的采用，網(wǎng)絡(luò)帶寬容量大幅提升、應(yīng)用場景不斷拓展，接八方式經(jīng)歷了銅線、光纖到無線接入的蛻變。正如中國移動通訊集團(tuán)有限公司總裁李躍在長沙2019互聯(lián)網(wǎng)岳麓峰會上發(fā)表題的演講題目《4G改變生活，5G改變社會》一樣，5G網(wǎng)絡(luò)將深刻改變社會方方面面，也必將改變廣播電視未來的業(yè)態(tài)和發(fā)展方向。與此同時，人們對廣播電視功能也提出了高清、個性、可移動接入等要求，靈活運用5G移動技術(shù)，搭建廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)，主動適應(yīng)變化，才能為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的廣播電視服務(wù)。因此，筆者對于廣播電視與5G移動融合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探索，期望能夠為有關(guān)研究提供線索。

關(guān)鍵詞：5G移動;廣播電視;物聯(lián)網(wǎng)：融合：網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、光通信及第五代移動通信技術(shù)等諸多先進(jìn)信息通信手段的運用，對傳統(tǒng)廣播電視發(fā)展帶來巨大沖擊，傳統(tǒng)的廣播電視己無法滿足人們精神、文化和日常生活需要，而5G移動技術(shù)與傳統(tǒng)廣播電視方式融合將改變廣播電視的覆蓋方式、業(yè)務(wù)形態(tài)、服務(wù)類型，將對廣播電視帶來巨大變化。本文結(jié)合廣播電視行業(yè)特點，探討5G移動技術(shù)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路徑。

一、5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點

5G為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，與之前幾代移動通信網(wǎng)絡(luò)相比，具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、時延低、可靠性高、支持廣連接、技術(shù)先進(jìn)，單位帶寬成本低的特點。如下圖所示：

從華為《認(rèn)識5G，發(fā)展5G》和中國移動公布的相關(guān)信息可知，5G的峰值速率可達(dá)20Gb/s，網(wǎng)絡(luò)高度可靠，低時延至1ms，可實現(xiàn)每平方公里100萬以上連接，通過這些特性方式可知，通過5G網(wǎng)絡(luò)可滿足從高可靠低時延要求的自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)到高速率需求的3D、4K、8K、VR、AR到廣連接需求的萬物互聯(lián)等各種需求。

二、廣播電視傳輸覆蓋情況

1.有線電視的發(fā)展歷程。

早期，由于受電纜傳輸距離限制，廣播電視通過共享接收，觀看廣播電視只能在小范圍內(nèi)實現(xiàn)，即共享天線系統(tǒng)，隨著寬頻功率放大器的出現(xiàn)，通過電纜信號放大再傳輸，拓展了信號傳輸距離，發(fā)展出電纜電視系統(tǒng)，隨著光電傳輸設(shè)備的發(fā)展及光纖的優(yōu)良傳輸特性，光纜在長距離、大容量的傳輸中得到普遍采用，形成了覆蓋完善的全國（除西藏外）國家廣播電視光纜干線網(wǎng)和各省級廣播電視光纜干線網(wǎng)，伴隨著技術(shù)進(jìn)步和價格降低，有線電視網(wǎng)絡(luò)光纜應(yīng)用不斷向用戶端延伸，逐步實現(xiàn)從光纜覆蓋到光節(jié)點延伸至光纖到小區(qū)、樓棟、家庭。廣泛的光纖網(wǎng)絡(luò)為大容量、高速率的傳輸?shù)於藞詫嵉幕A(chǔ)。

2.廣播電視無線傳輸覆蓋

目前，廣播電視無線傳輸覆蓋主要是采用大功率廣播方式，利用無線傳輸覆蓋網(wǎng)傳輸廣播電視節(jié)目信號。包括廣播電視發(fā)射臺、轉(zhuǎn)播臺、差轉(zhuǎn)臺、收轉(zhuǎn)臺（站）、微波站、節(jié)目傳送臺（站）、廣播電視衛(wèi)星、衛(wèi)星地球站、監(jiān)測臺（站）等部分。廣播電視無線傳輸體系復(fù)雜，頻率分散，臺站數(shù)量眾多、模擬數(shù)字傳輸并存，無有效反饋機(jī)制，不方便確認(rèn)傳輸利用效果、地位有所下降。

三、光纖（光纜）在廣播電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

光纖具有頻帶寬、容量大，損耗低、中繼距離遠(yuǎn)，線徑細(xì)、重量輕，成本低、易維護(hù)和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，從最初應(yīng)用于長途干線，逐步向城域網(wǎng)和接入網(wǎng)延伸，因為其優(yōu)良的傳輸特性，應(yīng)用越來越廣泛。

1.光纖在接入網(wǎng)中廣泛采用

（1）光纖入戶為用戶提供數(shù)字高清電視業(yè)務(wù)。數(shù)字高清電視是現(xiàn)階段居民家中主要的電視提供形式，數(shù)字高清提供了比以往更為清晰和流暢的電視節(jié)目，己實現(xiàn)雙向化改造的用戶還可以通過有線光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互動，可以進(jìn)行電視節(jié)目點播、回放等，用戶從被動接受者變成了信息接收的控制方，可根據(jù)自身需求主動選擇各種服務(wù)和信息，可以與服務(wù)提供商、其他用戶進(jìn)行互動，而這種功能的實現(xiàn)需要高速和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而光纖接入對提供穩(wěn)定高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境起到了十分重要的作用。

（2）專網(wǎng)業(yè)務(wù)。針對大型企事業(yè)單位、教育機(jī)構(gòu)、黨政機(jī)關(guān)等行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，有線廣電網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)可提供專用的光纖網(wǎng)絡(luò)解決方案，根據(jù)不同機(jī)構(gòu)的實際情況設(shè)置不同類型的專用網(wǎng)絡(luò)，解決用戶信息化過程中碰到的各種問題。提供專線、虛擬專網(wǎng)，有線、無線相結(jié)合的覆蓋方式，增強(qiáng)相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運營能力，降低運營成本。

四、5G移動與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)的探索

1. 5G移動通信技術(shù)

5G移動通信技術(shù)集成了最新無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是第五代無線通信技術(shù)（ IMT2020）的俗稱，它具有低成本、高帶寬、低時延、廣連接的特點和優(yōu)點。由于5G移動網(wǎng)絡(luò)的特點和優(yōu)點，必將對我們的生活、社會造成巨大的改變。通過5G網(wǎng)絡(luò)能真正意義上實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的萬物互聯(lián)，它構(gòu)建起了一條高效、穩(wěn)定、便捷的信息傳輸通道，對于4K、8K視頻傳輸、虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實等的實現(xiàn)也具有重要的作用。高帶寬、低時延、廣連接的特點，對于廣播電視的融合發(fā)展更是意義重大。實現(xiàn)上述高帶寬、廣連接需求，正式廣播方式的優(yōu)勢所在，因此成為移動網(wǎng)絡(luò)和廣播電視融合的條件，對于4K、8K超高清視頻的實時傳輸起到數(shù)據(jù)傳輸速率的保證。通過5G廣播類業(yè)務(wù)可以實現(xiàn)高清3D、4k、8k等視頻實時傳輸，VR、AR等多視角視頻功能。廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)能為廣大用戶提供廣播、組播、單播、實時互動等新型的廣播電視業(yè)務(wù)。

2. 5G移動與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)

5G通信技術(shù)既有優(yōu)勢可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電視節(jié)目的廣播和交互，最新的5G廣播標(biāo)準(zhǔn)支持單向廣播和5G通信融合，能夠?qū)崿F(xiàn)通信資源的智能化調(diào)動，在單向和互動模式之間根據(jù)需要進(jìn)行互調(diào)。傳統(tǒng)的低功率小塔（LPLT）基站傳輸范圍有限，因此與高功率的地面數(shù)字電視技術(shù)有差距，高功率大塔（ HPHT）則在覆蓋上有更加廣泛的優(yōu)勢，因此5G移動和傳統(tǒng)的電視廣播能夠進(jìn)行融合組網(wǎng)。通過HPHT和LPLT一起部署來共同完成廣播、組播、單播無線通信部分，而有線網(wǎng)絡(luò)部分則需要將控制面和用戶面的功能分開，控制面用5G的服務(wù)架構(gòu)，用戶面則用5G的傳輸架構(gòu)搭建，融合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來源由傳統(tǒng)廣播分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的前端構(gòu)成，從而完成5G移動與廣播電視的融合網(wǎng)絡(luò)搭建。

五、5G移動通信的廣播電視發(fā)展的現(xiàn)狀

在5G移動通信快速發(fā)展中，高速的移動通信能夠承載和傳播形式更加多樣，內(nèi)容更加豐富的信息，這對傳統(tǒng)廣播電視的領(lǐng)域發(fā)展造成巨大沖擊。從理論層面分析，借助5G移動的通信網(wǎng)絡(luò)配置能夠支持視頻點播、移動視頻、廣播等業(yè)務(wù)類型，但要實現(xiàn)大量用戶、集中使用高清、4K、8K、多視角視頻對網(wǎng)絡(luò)流量也呈現(xiàn)出爆炸式的需求，從而會對移動通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效果造成很大的影響。后在相關(guān)政策目標(biāo)的引導(dǎo)下，總局成立了無線交互的廣播電視相應(yīng)工作組，參與制定5G移動通信融合無線廣播標(biāo)準(zhǔn)。

對于5G通信技術(shù)來說，其不僅有雙向性技術(shù)的優(yōu)勢，還能對通信資源實現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)，根據(jù)需要進(jìn)行單向與互動模式的合理互調(diào)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中單向基站的傳輸覆蓋范圍比較有限，與高功率地面數(shù)字電視技術(shù)存在一定的差距，廣播線路的覆蓋范圍更加的廣泛，因此，5G移動和傳統(tǒng)電視廣播可以進(jìn)行融合組網(wǎng)。在融合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，要考慮移動回?fù)芎退饺嘶亩ㄖ品?wù)等功能提供和連接方式在廣播與點對點通信的切換;在融合網(wǎng)絡(luò)中，其數(shù)據(jù)來源可有不同的分發(fā)網(wǎng)絡(luò)提供。從而共同實現(xiàn)5G移動和廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)的搭建。

六、建設(shè)5G移動和廣播電視的融合網(wǎng)絡(luò)

廣播電視與5G移動融合過程中，既有點對點的個別通信需求又有廣覆蓋的一點對多點的需求。融合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時必須充分考慮移動通信網(wǎng)與廣播網(wǎng)技術(shù)的特點，考慮業(yè)務(wù)與功能需要，通過融合網(wǎng)絡(luò)確實實現(xiàn)雙向點對點和單向一點對多點傳輸和無感切換。在創(chuàng)建融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架過程中，必須遵循5G系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，充分利用廣播傳輸方式具有流量不隨用戶數(shù)量增加而變化的特點，通過高功率大塔（HPHT）與增強(qiáng)廣播方式推送用戶集中需求、數(shù)據(jù)量大、熱點內(nèi)容和及時性要求高的內(nèi)容，同時在用戶離開其覆蓋范圍或需求變化時，自動無縫切換到LPLT繼續(xù)提供服務(wù)。通過融合網(wǎng)絡(luò)將大大減輕5G移動基站的轉(zhuǎn)發(fā)壓力。在建立融合覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)時，LPLT遵循5G的標(biāo)準(zhǔn)要求建設(shè)，LPLT與HPHT進(jìn)行合理布局。對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、前端、用戶、管理控制等進(jìn)行分離，并從新構(gòu)建與適應(yīng)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)融合、5G規(guī)范和共享發(fā)展的需求，將現(xiàn)有數(shù)據(jù)全部融入5G核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。為了實現(xiàn)融合必須有針對用戶、內(nèi)容、流量控制和點對點和一點對多點廣播模式間進(jìn)行優(yōu)化傳輸和切換的畫像產(chǎn)生（ UPCF）、內(nèi)容分發(fā)控制（CDCF）和廣播寬帶切換（BBSF）等虛擬網(wǎng)絡(luò)功能模塊。其中，BBSF（廣播寬帶切換功能）實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)在廣播與雙向交互之間切換;MCF（媒體控制功能）根據(jù)內(nèi)容分發(fā)的方式、用戶終端能力、網(wǎng)絡(luò)的狀況調(diào)整媒體內(nèi)容的編碼、封裝等并確保同步;總之，現(xiàn)有有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)要充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，增加服務(wù)類型、提高服務(wù)質(zhì)量，充分利用廣電獲得5G牌照，5G廣播標(biāo)準(zhǔn)制定的有利時機(jī)，融入5G，爭取在智慧廣電、智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、高清超高清視頻、等方面全面發(fā)展。真希望如同中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司董事長趙景春同志展望的那樣，到2021年5G廣電網(wǎng)絡(luò)將打造成“正能量、人人通、應(yīng)用新、服務(wù)好、可管可控的新型5G網(wǎng)絡(luò)”。

七、結(jié)論

5G移動技術(shù)特點和5G移動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點對傳統(tǒng)廣播電視傳輸手段、業(yè)務(wù)類型、服務(wù)方式都帶來前所未有的沖擊和改變，要想廣播電視得到發(fā)展，必須擺脫固有模式，主動出擊，更新傳輸手段，豐富業(yè)務(wù)類型，改變服務(wù)方式，加快內(nèi)容建設(shè)，推進(jìn)“有線、地面、衛(wèi)星、5G融合發(fā)展”，充分利用5G技術(shù)，向IP匯集，解決好傳輸覆蓋問題，探索建設(shè)廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)，提升用戶體驗，實現(xiàn)廣播電視與寬帶的“無縫”融合發(fā)展。

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[3]惠世軍，吳航行.5G移動與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)[J].數(shù)字通信世界，2019，（7）：156.

作者簡介：左軍（1975. 07-），男，漢族，四川三臺人，碩士，副高，研究方向：廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸。

張濤濤（1982. 01-），男，漢族，陜西人，碩士，中級工程師，研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)站和IDC運維工作。

謝琳（1976. 10-），女，漢族，四川人，本科，副高級工程師，研究方向：無線電，主要從事網(wǎng)絡(luò)運維工作。