移动互联网时代5G广播前景展望

苏 洪，潘 麟

（四川广播电视台，四川 成都 610041）

0 引言

随着新兴媒体竞争，传统广播节目传播渠道面临严峻考验。进入移动互联网时代以来，作为广播主要用户终端的车载广播在车内场景不再具有垄断优势，用户更倾向于选择多元化、定制化精准推送的互联网音频节目，调频广播的市场占有率及影响力急剧下降。随着技术迭代更新以及车联网的发展，汽车会越来越像不支持广播标准的移动互联网终端，调频广播在车内的生存地位岌岌可危。

如何让更多的听众依然可以选择广播，如何让广播传播渠道依然成为主流，如何从传播层面去支撑广播节目制作创新，这是摆在广播技术工作者面前的重要课题。在过去十年里，广播行业紧随时代发展，主动探索，不管从节目制作形式还是媒体传播途径都进行了很多尝试，但受限于资金、技术体系等客观条件，目前尚未找到一条较好的发展路线。随着广播与通信网技术标准的逐步融合，高通用性、低成本、扩展丰富的广播业务成为可能，对于传统广播而言，在困境中可能出现了一丝曙光。

1 数字广播的播出

数字广播是继AM、FM传统模拟广播之后的第三代广播，它提供了接近CD质量的广播及附加数据服务，具有抗噪声、抗干扰、抗电波传播衰落、适合高速移动接收等优点。中国数字广播（CDR）适用范围为87～108 MHz，可与模拟调频广播同频播出，在原有模拟调频广播的频点上可以传输更多的音频节目，节约频率资源。CDR采用中国自主研发的DRA+编码技术，输出码率范围为16～384 kb/s，在较低的码率下能够提供较高的声音质量[1]。

自CDR标准发布以来，中央台和多家省级电台以数模同播的方式进行数字广播发射播出，广播行业也投入了大量资金进行相关研发和测试。但CDR高开低走，发展远不如预期，目前广播节目覆盖播出更多还是采用调频广播的方式，CDR相关的业务拓展已基本处于停滞状态。

CDR发展受阻的原因主要有：一是CDR的音质和调频广播相比并没有显著的提升；二是CDR需要专用的芯片，主流移动终端不能通用，不利于推广；三是CDR专利授权费等原因导致CDR芯片价格居高不下；四是随着移动互联网技术的日趋成熟，CDR双向交互的优势荡然无存。

2 融媒体探索

融媒体近年来成为广播的热门词汇和发展方向，广播行业投入了大量的人力、物力进行探索，包括建设融媒体直播间进行视频直播，开发音频应用将广播节目进行网络传播等。

经过多年的发展摸索，虽然传统广播在技术体系和运营上都在向新兴媒体靠拢，但大多数广播开展的融媒体业务都是有其形而无其神，传播效果和产生的效益相当有限。传统广播在与新兴媒体竞争时存在很多劣势：首先传统广播之间独立发展，没有形成体系，融媒体业务存在大量重复建设以及资金浪费现象；其次传统广播在融媒体业务拓展上的资金投入相对不足，相关的软件开发、硬件支持和市场推广与资本支持下的新兴媒体不在同一个量级；最后传统广播在内容生产、活动策划、广告回报等方面很难顺应平台化、交互性、社交化的趋势，相关投入产出难以形成良性循环，导致推广困难，影响力有限。近年来，随着互联网音频应用迅猛发展，传统广播的互联网相关探索基本停滞不前，更多是作为第三方音频应用的内容产出方。通过互联网传播广播节目失去了传播渠道的独特性，广播听众基础和影响力逐渐弱化，媒体竞争形势依然严峻。

3 5G广播展望

3.1 5G广播技术介绍

本文讨论的5G广播是指3GPP组织制定的符合移动通信标准要求的广播传输技术及其构建的广播电视系统。5G广播利用基站和广播电视发射塔，在单播服务和广播服务之间动态转换，向各种类智能终端提供交互化视频广播服务和融合信息服务[2]。

3 G P P 组织为实现特定范围内点到多的数据传输，在Rel-6中提出了基于UMTS(3G)的MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Services），实现在单一网络中提供单播、多播以及广播服务。Rel-7定义了基于单频网工作模式MBSFN（Multimedia Broadcast Single Frequency Network），用于在同一时间以相同频率在多个小区之间进行同步传输来提高效率。LTE（4G）时代，Rel-9提出了eMBMS（en hanced Multimedia Broadcast Multicast Services），具有更高速率及更灵活业务配置，增加更高分辨率的视频编码和帧率，引入前向纠错（FEC）等技术用于提高MBMS的传输性能。

后续的Rel-10 ～Rel-12等版本新增了计数功能用于统计MBSFN区域内对某MBMS业务感兴趣的终端数量；新增接纳控制功能，根据当前无线资源情况、eMBMS业务之间的优先级、计数结果等因素，由MCE（Multi-cell/multicast Coordination Entity）对业务资源进行控制；采用循环前缀技术来扩大MBSFN运行范围。

Rel-14提出了FeMBMS（Forward enhanced Multimedia Broadcast Multicast Services），相较之前的eMBMS版本提供了HPHT（High Power High Tower）广播，取消了载波资源的限制，扩大循环前缀长度以支持采用大塔进行更大范围的覆盖。同时，FeMBMS支持无SIM卡的单收模式，支持高清、超高清业务的传输，自带系统信息和同步信号，同时引入了多种传统的地面数字电视广播技术，频率使用效率进一步提升，能够更好满足MBMS业务的应用需求。3GPP Rel-14还基于广播行业的场景和需求对eMBMS进行了功能扩展，简化系统架构和界面，新增用于车联网通信的MBSFN（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network）和SC PTM（Single Cell Point To Multiploint），以及用于物联网的SC PTM。Rel-16进一步优化FeMBMS，支持120～250 km/h高速移动，并通过将循环前缀长度进一步扩大到300 μs来支持100 km覆盖范围。3GPP Rel-17开始立项研究NR MBS小塔广播标准，目前标准尚未完成。3GPP提出的广播技术主要有eMBMS、FeMBMS和NR MBS。

eMBMS是4G LTE框架下适用于蜂窝基站（小塔）的广播技术。eMBMS基于LTE网络通用架构，新增BM-SC、MBMS GW、MCE三个网元以支持eMBMS业务。BM-SC （Broadcast Multicast Service Center）负责提供用户管理、会话传输、业务声明、安全管理和内容同步等功能；MBMS GW（eMBMS Gateway）负责将用户面的数据以IP组播流的形式传送到基站，同时通过MME处理接入网中MBMS业务的会话控制信令；MCE负责为eMBMS分配时域和频域资源，并确定无线信道的编码和调制方式。

Fe M BM S是从e M BM S 演进而来的，采用与e M BM S相似的LT E网络架构，在高功率高站址大塔上进行广播业务，由3GPP LTE进行底层承载。FeMBMS相比eMBMS其单站发送功率增大，一般可达到1000 W，覆盖范围增加至100 km。FeMBMS采用全新的帧结构，可使用广播技术的专属频谱，突破eMBMS只能使用60%载波资源的限制。同时，FeMBMS支持无SIM卡单收模式，终端无需插入SIM卡。

NR MBS是基于Rel-17 5G NR框架下的蜂窝基站（小塔）广播技术。NR MBS在设计上尽量简化、尽量复用现有NR设计，能够低成本实现数据传输。NR MBS主要技术点如下：①简化核心网流程和设计，在5G SA网络架构基础上，新增和改造部分网元，包括用于鉴权及计费的应用层网元，以及业务控制、业务传输网元；②NR MBS不设计专用的物理信道及帧结构，完全复用PDCCH（Physical Downlink Control CHannel）/PDSCH（Physical Downlink Shared CHannel），与单播采用相同的动态调度方式，提高空口资源利用效率；③广播发送控制信号可以精准到单小区范围；④对组播业务引入反馈机制，基于上行反馈结果，支持PTM（Point To Multipoint）与PTP（Point To Point）的转换。

3.2 5G广播推动情况

2020年7月，广科院牵头成立了5G广播与视频工作组，主要进行网络架构与协议栈设计，以满足面向5G+广播的云网融合架构、广播单播融合的系统设计、集成、用例验证等研究。在世界5G大会上，工作组发布了“5G广播技术方案”及“5G广播技术应用”两份白皮书。

在标准方面，中国广电注重于Rel-17 5G NR广播技术架构，牵头推动5G NR广播标准制定，推动产业发展及5G NR广播商用。中国广电已加入了3GPP、ITU等国际标准组织，以及工信部互联互通标准工作组、中国通信标准化协会等国内标准组织，为5G NR广播的标准立项提供支持。

3.3 5G广播相关测试

2019年，广科院在北京市中央塔、京广、名人等三座发射站安装了由德国罗德与施瓦茨（RS）公司提供的5G广播发射机，构建形成“品”字形覆盖区域的5G广播试验网，采用软件无线电定义的接收机来模拟移动终端，成功进行了5G广播发射和接收测试，验证了5G广播传输的有效性。

2020年，在中国广电的指导下，华为基于Rel-17 5G NR广播标准，在700 MHz网络上进行了5G NR广播高清视频数据流通信基站传输覆盖和实时播放测试，实现了5G NR广播的端到端视频服务，有效验证了5G NR广播技术的可行性、通用性和高效性。

2021年10月26日，德国公共广播公司NDR与网络运营商Media Broadcast在汉堡进行了5G广播网络测试。测试通过两座发射塔，成功将直播和测试内容在汉堡-洛克斯泰特的播出中心频道K34频道（578 MHz）上进行了播出，对5G广播的发射和接收条件进行分析，同时对测试内容产品并进行相应场景用例的开发。

3.4 5G广播应用探讨

相较于调频广播、数字广播等传统广播传播渠道，5G广播最大的优势是通用性。广播和通信网第一次采用相同标准实现了融合，可以利用通用的芯片、终端及应用来实现广播节目的传播。现有5G终端、5G基站的硬件和现有的核心网，可通过软件升级来适配5G广播。高通用性不但意味着更低的建设成本、推广成本和用户成本，也意味着广播能够在主流终端占有一席之地，为后续的广播技术应用和业务拓展提供基础条件。

图1 广播与通信标准演进

5G广播采用广播网和通信网优势互补联合覆盖的方式，广播节目通过移动通信基站和广播电视大塔以协同混搭传输方式传送到移动终端，单播和广播多播之间可以动态转换并且保证业务的连续性。大小塔联合模式充分利用大塔的广域覆盖能力和小塔的小区覆盖增强能力，同时还能利用通信网小塔的双向交互能力来拓展广播节目制作形式，开展公共服务等业务。

图2 大小塔联合模式

如何低成本、高效率地提供大范围音视频数据服务是移动通信的痛点，小塔小功率基站的覆盖范围本就相当有限，5G通信站间距进一步减小，5G广域覆盖的成本较上代通信技术直线上升。对于偏远地区，更需要考虑这种高投入的效益问题。在这点上，传统广播开展5G广播业务具备先天优势，5G广播采用大塔大功率，发射功率可达1 000 W，站间距可以达到100 km以上，能够最大限度地利用现有广播电视无线发射大塔资源，通过对目前调频广播使用的发射台站和调频覆盖点进行改造，以较低的建设成本实现广播信号及视频服务的全覆盖，完成从调频广播到5G广播的平滑升级。

当前移动互联网技术十分成熟，可以方便快捷地提供数据服务，但这并不意味着广播就没有存在的必要。通信网的带宽不是无限的，通信基站的用户群之间信道竞争和碰撞不可避免，随着用户应用带宽需求的增加，通信网带宽的压力会越来越大。广播则不存在这个问题，广播可在相同频率资源条件下不受用户数量限制进行数据传输，而且5G广播的频谱利用率极高，能够以较小带宽传输2K、4K视频流甚至开展VR/AR等业务。采用5G广播的方式，实现跨运营商无须流量费的数据传输，不管是对于缓解信道拥堵，释放频谱资源，降低用户流量成本，还是在未来扩展VR/AR等高数据流量业务，都是完全可行且高效的一种技术方案。从这个角度来说，广播并不是过时的技术，完全可以在主流终端上发挥自身优势，和移动互联网进行差异化竞争，成为传播音视频数据和开展社会公共服务的重要渠道。

5G广播在广播业务拓展方面也具备很大的优势，其可通过开展视频相关服务，实现2K、4K、AR、VR高清视频、高保真音质沉浸式的多媒体视频流传播，拓展广播传播模式和受众群体。5G广播带来的体验视频化、节目社交化、场景移动化非常契合未来受众切实需求以及市场环境的发展趋势。借助5G广播，广播能从内容、互动、渠道、商业化等多维度创新，丰富节目形式，深化听众互动，扩充传播渠道，实现广播的媒体价值，有力推动广播在移动互联网时代的融合发展。

4 结束语

5G广播结合了广播和移动通信的部分优势，其通用性、低成本、多扩展业务等技术特点带来的应用前景值得期待。同时，鉴于目前整个广电行业的发展现状以及激烈的媒体竞争环境，5G广播的应用及相关业务拓展仍然困难重重，要让5G广播成为传统广播突破困境的重要手段，成为主流媒体传播正能量和权威声音的有力支撑，以及国家思想文化宣传的战略基础设施，还需要大量的政策、资金支持，以及广电技术工作者们不懈的探索。■