應(yīng)用5G廣播電視技術(shù)全面實(shí)現(xiàn)廣播電視終端通和人人通

當(dāng)下的5G網(wǎng)絡(luò)部署應(yīng)堅(jiān)持“廣播網(wǎng)和通信網(wǎng)優(yōu)勢互補(bǔ)聯(lián)合覆蓋”的建網(wǎng)策略。日前，中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心、國經(jīng)咨詢有限公司、國家廣電總局廣科院、規(guī)劃院及中廣傳播集團(tuán)的專家組發(fā)布的《5G廣播中國戰(zhàn)略及前景展望》報(bào)告指出，“建設(shè)5G廣播網(wǎng)絡(luò)對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能力的補(bǔ)充，也起到了降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，降低5G網(wǎng)絡(luò)整體能耗成本的目的。”

同時(shí)報(bào)告強(qiáng)調(diào)，廣播電視發(fā)射塔（簡稱大塔）并不是替代通信基站（簡稱小塔）的無線通訊功能，但網(wǎng)絡(luò)的下行數(shù)據(jù)可以用大塔傳播，互動(dòng)和數(shù)據(jù)回傳由小塔完成。而且通過估算可以看出建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用大塔均低于通信小塔的費(fèi)用。

5G廣播網(wǎng)絡(luò)對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能力補(bǔ)充

移動(dòng)通信網(wǎng)采用小區(qū)制蜂窩組網(wǎng)方式，低功率小塔（移動(dòng)通信基站）有利于個(gè)性化內(nèi)容的傳送，能提供個(gè)性化、交互式業(yè)務(wù)以及高新視頻業(yè)務(wù)等，業(yè)務(wù)手段靈活，但是覆蓋范圍小，廣域覆蓋成本高，廣播和推送效率低，不利于公共業(yè)務(wù)內(nèi)容的廣播和推送，所有的數(shù)據(jù)傳輸都需要流量消耗。

廣播電視網(wǎng)采用大區(qū)制組網(wǎng)方式，高功率大塔覆蓋范圍大，廣播效率高，適合提供公共服務(wù)，有利于公共業(yè)務(wù)內(nèi)容的廣播和推送，但是其不具備上行回傳信道，無法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播或?qū)拵Ы尤?，不能提供交互業(yè)務(wù)，不利于個(gè)性化內(nèi)容、交互業(yè)務(wù)的傳輸。如果既提供廣播業(yè)務(wù)又提供點(diǎn)播業(yè)務(wù)，應(yīng)該采用高功率大塔和低功率小塔聯(lián)合覆蓋的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案，并需要“5G廣播+5G通信”無縫銜接的技術(shù)支撐。

表1：移動(dòng)通信網(wǎng)與（無線）廣播電視網(wǎng)特性對(duì)比

報(bào)告指出，應(yīng)用5G廣播電視技術(shù)，能夠盤活全國7000余個(gè)廣播電視無線發(fā)射大塔資源，實(shí)現(xiàn)廣播電視信號(hào)對(duì)5G手機(jī)的全覆蓋，既可以覆蓋傳統(tǒng)固定接收數(shù)據(jù)的電視大屏，又可以支持移動(dòng)的手機(jī)終端，全面實(shí)現(xiàn)廣播電視終端通、人人通。

5G廣播電視業(yè)務(wù)可以充分發(fā)揮廣播網(wǎng)絡(luò)的低遲延、傳播高效的優(yōu)勢，同時(shí)依托移動(dòng)通信網(wǎng)的靈活特征，構(gòu)建新型廣播電視業(yè)務(wù)，適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。各國廣播電視機(jī)構(gòu)及運(yùn)營商能夠利用5G廣播電視技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)更新，使廣播電視節(jié)目能夠順利傳輸?shù)?G移動(dòng)通信終端，實(shí)現(xiàn)廣播電視業(yè)務(wù)的擴(kuò)大覆蓋。

同時(shí)，隨著5G的應(yīng)用普及，由于其增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）的技術(shù)特性，與現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)相比5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)承載海量視聽節(jié)目的傳輸，隨4K/8K和VR/AR等高質(zhì)量視聽媒體內(nèi)容消費(fèi)需求的快速增長，消費(fèi)者對(duì)視聽節(jié)目的需求將會(huì)呈爆炸式增長，這將對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)帶來更大的傳輸壓力。

在傳統(tǒng)的雙向化通信網(wǎng)絡(luò)里，根據(jù)測算，單人觀看 4k/2160p直播或者視頻需要 10.55 GB/小時(shí)流量，所有用戶如果全用通信網(wǎng)收看視聽節(jié)目，必將占用大量頻譜資源，有限的頻譜資源將無法承載爆炸式增長的用戶需求。

因此，在5G時(shí)代利用廣播方式下行傳輸視聽節(jié)目，將會(huì)大大節(jié)省帶寬，釋放頻譜資源，減輕視聽節(jié)目對(duì)運(yùn)營商帶來的負(fù)荷。從運(yùn)營商的角度來看，開展5G廣播業(yè)務(wù)，是十分有效也是十分必要的。

5G廣播網(wǎng)建設(shè)成本和運(yùn)營能耗成本低

5G基站能耗成本高。4G系統(tǒng)典型的基站功耗約1300瓦，5G基站典型功耗在3500瓦左右。同樣覆蓋目標(biāo)情況下，5G基站數(shù)量將達(dá)到4G的3-4倍，這樣5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的整體能耗將是4G的9倍以上。

2018年全年，三大運(yùn)營商的移動(dòng)基站統(tǒng)計(jì)的耗電約270億度，總電費(fèi)約240億元。在同樣覆蓋情況下，5G網(wǎng)絡(luò)的能耗將達(dá)到2430億度，電費(fèi)達(dá)到2160億元。這么龐大的用電成本將吃掉三家運(yùn)營商的所有 利潤，還要虧損數(shù)百億元。即使未來總基站量達(dá)不到4G的3-4 倍，總體上運(yùn)營成本也不可小覷。電信行業(yè)需要積極推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，不斷提高設(shè)備性能，降低功耗，同時(shí)還要關(guān)注在網(wǎng)絡(luò)中引入各種智能手段，基于業(yè)務(wù)情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能耗管理。

廣電推出5G廣播的公共服務(wù)，包括融媒體新聞傳播、應(yīng)急廣播業(yè)務(wù)、5G直播業(yè)務(wù)、生活服務(wù)、基于5G廣播的高精度時(shí)空服務(wù)、航空互聯(lián)移動(dòng)多媒體服務(wù)、廣播融媒體平臺(tái)等，將成為5G殺手級(jí)業(yè)務(wù)。

大塔并不是替代小塔的無線通訊功能，下行的數(shù)據(jù)可以用大塔傳播，互動(dòng)和數(shù)據(jù)回傳由小塔完成。通過估算可以看出建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用大塔均低于小塔的費(fèi)用。

1、大塔和小塔的配制和能耗：

（1）大塔（廣播電視發(fā)射塔）核心部件包括天線，饋線，濾波器，發(fā)射機(jī)兩臺(tái)（一臺(tái)用于備份），上述4個(gè)部分的硬件成本預(yù)計(jì)80-100萬。發(fā)射機(jī)典型功率1000瓦，綜合電力功耗約4千瓦。

（2）小塔（通信基站）標(biāo)配1BBU+3AAU，加上電網(wǎng)+UPS供電鐵塔抱桿等配套，至少25 萬以上。單天線發(fā)射功率200瓦，綜合電力功耗3.5千瓦。

2、基站硬件成本測算

2020年9月召開的服貿(mào)會(huì)“5G新興服務(wù)貿(mào)易發(fā)展論壇”上，工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫介紹，全國已建成5G基站超過48萬個(gè)（3大運(yùn)營商共計(jì)），而全國大塔（覆蓋到縣級(jí)）的數(shù)量為3321個(gè)。

按照這個(gè)數(shù)據(jù)估算采購設(shè)備支出：

小塔 480000*250000=1200億

大塔 3321*1000000=33.21億

大塔建設(shè)成本大大低于小塔的建設(shè)成本，電信和聯(lián)通共建的約25萬個(gè)5G基站，中國電信官網(wǎng)在 2020年4月24日公布的消息顯示，中國電信和中國聯(lián)通聯(lián)合招標(biāo)的共計(jì)25萬站的集采，訂單總額達(dá)到700億，與小塔硬件成本25萬元以上是基本接近的。中國移動(dòng)計(jì)劃 在2020年底基站數(shù)量達(dá)到30萬個(gè)，總投資規(guī)模千億級(jí)。

3、基站運(yùn)維測算

運(yùn)維成本主要開支來自電力支出、鐵塔租金、土建和人工成本、設(shè)備運(yùn)維方面。以電力開支為例：

小塔 480000*3.5=1680000 千瓦，即每小時(shí)168萬度電

大塔 3321*4=13284 千瓦，即每小時(shí)1.3萬度電

電信的報(bào)告指出，2018年，三大運(yùn)營商總計(jì)耗電270億度，總電費(fèi)240億元（國家補(bǔ)貼后），同樣覆蓋的情況下，5G網(wǎng)絡(luò)能耗達(dá)到 2430億度，電費(fèi)達(dá)到2160億元。從移動(dòng)公開的財(cái)報(bào)中看到，移動(dòng)集團(tuán)2019年度網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營及支撐成本為1758億元，雖然沒有進(jìn)一步的數(shù)據(jù)說明屬于基站部分的運(yùn)營成本，從上文可知基站的運(yùn)維成本占有了較高比重。

以同一城市同等面積網(wǎng)絡(luò)覆蓋人群及并發(fā)人數(shù)來對(duì)比：

注：5G廣播網(wǎng)基站建設(shè)投資占比是5G通信網(wǎng)的百分之一，可展望的市場效果和價(jià)值可期。

利用5G廣播大塔+小塔組網(wǎng)，大塔資源可以通過升級(jí)改造重復(fù)利用，不用增加過多投入。利用低頻段覆蓋優(yōu)勢，小塔部署數(shù)量更少。所以整體建設(shè)成本顯著降低。此外采用大塔廣播與小塔交互協(xié)同，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，進(jìn)一步降低能耗。

4、優(yōu)化大塔和小塔的覆蓋設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算，全國已有48萬5G基站的硬件成本約1200億，大塔為3321個(gè)，硬件成本約33億，為小塔成本的2.75%，電力消耗方面大塔約為小塔的0.77%。

根據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，截至2019年年底，我國5G基站數(shù)超13萬個(gè)， 加上2020年規(guī)劃的55 萬個(gè)基站，預(yù)計(jì)到2020年底，全國5G基站數(shù)為68萬個(gè)。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)字，截止 2019 年9月，中國的人口占世界人口大概 1/5，4G 的基站數(shù)量占到全球 4G 基站數(shù)量的一半以上。中國5G基站要想達(dá)到4G的密度，至少要建600萬個(gè)基站，5G基站建設(shè)還需要很長時(shí)間。如果按照600萬個(gè)基站來測算，5G小塔和大塔之間的差距巨大。

目前國內(nèi)3321個(gè)大塔已基本覆蓋 C2類以上城市，5G廣播可使用已有大塔，既可節(jié)省投資成本，也可加快5G廣播的服務(wù)應(yīng)用落地。對(duì)于加快廣電總局提出的“加強(qiáng)廣播電視公共服務(wù)體系”有極大的推動(dòng)作用。另一方面，當(dāng)采用大塔5G廣播的模式支持熱點(diǎn)直播業(yè)務(wù)時(shí)，節(jié)省了小塔的無線資源。

因此在綜合大小塔方案的情況下，在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃之初應(yīng)考慮大塔廣域覆蓋的傳統(tǒng)線性業(yè)務(wù)與小塔個(gè)性化的點(diǎn)播類的非線性業(yè)務(wù)的融合關(guān)系。優(yōu)化小塔的覆蓋設(shè)計(jì)和鏈路預(yù)算，降低小塔的綜合成本。5G大塔廣播還可節(jié)省參與視頻服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)的資源，例如回傳及骨干鏈路的傳輸資源、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）資源等，減少網(wǎng)絡(luò)攻擊者對(duì)內(nèi)容的篡改，保證畫質(zhì)穩(wěn)定無卡頓。

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