重點(diǎn)聚焦!5G廣播的前世今生:真假5G廣播之謎

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )從3G時(shí)代就開(kāi)始支持廣播技術(shù)，3G/4G/5G均有針對廣播場(chǎng)景而開(kāi)發(fā)的技術(shù)方案。與此同時(shí)，廣播電視大塔網(wǎng)絡(luò )則有一套自己的技術(shù)體系，以中國為例，DTMB是我國自主知識產(chǎn)權的廣播電視技術(shù)，DTMB-A面向車(chē)載移動(dòng)接收，目前已經(jīng)完成標準化但尚未在國內商用。隨著(zhù)5G的成功商用，5G手機走進(jìn)了千千萬(wàn)萬(wàn)家庭，進(jìn)一步方便了人們的溝通和生活。國內廣播電視進(jìn)手機的呼聲日益高漲，原本不相交的移動(dòng)通信和廣播電視開(kāi)始有了交集，5G廣播登上舞臺。有趣的是，5G廣播有真假之說(shuō)，真5G廣播和假5G廣播，要清楚這些故事，還要從5G廣播的前世今生開(kāi)始說(shuō)起。

話(huà)說(shuō)3GPP當年向ITU提交了兩套5G標準，分別為eLTE和NR，都是Release 15版本。3GPP每逢代際演進(jìn)，為了減少分歧和爭議，一般把老一代的技術(shù)改良和新一代的技術(shù)同時(shí)提交給ITU，做為新一代標準的候選。例如當年4G剛出來(lái)的時(shí)候，有3.9G的說(shuō)法，離3G有0.9G，距離4G只差0.1G。其實(shí)運營(yíng)商不會(huì )部署老一代技術(shù)，國內的運營(yíng)商就不再新增4G的基站了。即使3GPP把eLTE也提交到了ITU，大家心里仍然認為只有NR是真的5G。3GPP R16 EnTV是eLTE技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)，連接4G核心網(wǎng)。3GPP R17 NR MBS是5G支持廣播場(chǎng)景的技術(shù)，是5G NR技術(shù)的演進(jìn)，連接5G核心網(wǎng)。讀到這里，讀者也許就會(huì )明白為什么會(huì )產(chǎn)生兩套5G廣播了，一套是eLTE的5G廣播，可謂“假5G廣播”，另外一套是NR的5G廣播，也即“真5G廣播”。下面按照真假5G廣播出現的時(shí)間順序分別介紹這兩套5G廣播。

(相關(guān)資料圖)

假5G廣播：3GPP R16 LTE EnTV

3GPP R16 LTE EnTV發(fā)展歷史

2016年， 3GPP R14提出EnTV（Enhanced TV），意圖支持更大覆蓋范圍的大塔以及無(wú)SIM卡的單接收模式。為了滿(mǎn)足上述需求，3GPP物理層工作組對LTE空口做了巨大改動(dòng)，把最基本的子載波間隔和CP長(cháng)度等參數也改掉了，新增了7.5k/1.25kHz子載波間隔，支持最長(cháng)200usCP長(cháng)度。這樣的改動(dòng)與原有的LTE技術(shù)完全不兼容，這也造成了R14 EnTV遲遲無(wú)法商用。為了實(shí)現R14 EnTV，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備商不得不重新做硬件，而終端芯片也無(wú)法與原有的LTE終端芯片兼容。R14 EnTV本質(zhì)是借了3GPP的殼，下了大塔廣播電視的蛋，既無(wú)法與移動(dòng)通信體系兼容，也沒(méi)有得到移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)的支持。

R14 EnTV功能并不完善，但3GPP R15階段所有的公司都在忙著(zhù)5G第一個(gè)版本的制定，沒(méi)有時(shí)間去完善R14，因此，R14的修補工作被拖延到了3GPP R16。3GPP R16 EnTV于2020年3月凍結，技術(shù)上進(jìn)一步做了優(yōu)化，循環(huán)前綴CP長(cháng)度進(jìn)一步擴大到300μs，子載波間隔最小為0.37kHz。由于網(wǎng)絡(luò )部署時(shí)只能選擇一套參數，因此，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，無(wú)法既支持固定接收(0.37kHz)，又支持高速移動(dòng)接收（15kHz）。

3GPP R16 LTE EnTV技術(shù)簡(jiǎn)介

技術(shù)架構上EnTV與eMBMS相似，采用LTE網(wǎng)絡(luò )架構，需要連接4G核心網(wǎng)，新增BM-SC、MBMS GW、MCE功能或實(shí)體。EnTV的技術(shù)特性如下：

第一，EnTV定義了全新接口，支持更大覆蓋范圍。CP長(cháng)度最高可達300us，最大覆蓋范圍可達100km。不過(guò)，這套參數集由于子載波間隔太小，無(wú)法支持移動(dòng)接收?？湛趨f(xié)議的巨大改動(dòng)帶來(lái)了好處的同時(shí)，也有副作用：與原有LTE協(xié)議不兼容，因此，EnTV無(wú)法復用原有LTE終端芯片，手機終端必須添加額外一個(gè)獨立的芯片，這有點(diǎn)類(lèi)似當年的CMMB，增加了EnTV產(chǎn)業(yè)推廣的難度。

第二，EnTV支持無(wú)SIM卡接收。終端無(wú)需插入SIM卡，即可接收廣播電視。

到目前為止，國內尚未有公開(kāi)的3GPP R16 EnTV網(wǎng)絡(luò )的測試報告。

真5G廣播：3GPP R17 NR MBS

5G NR廣播技術(shù)（也稱(chēng)為5G NR MBS組播廣播技術(shù)）是3GPP R17版本5G國際標準的重要功能特性，由中國廣電聯(lián)合全球行業(yè)伙伴支持完成相關(guān)標準立項，并牽頭完成廣播應用場(chǎng)景設計、5G NR組播廣播網(wǎng)絡(luò )增強架構等相關(guān)重要標準制定工作，完成3GPP數十項重要技術(shù)文稿和標準提案。

NR MBS的發(fā)展歷史

? 2019年12月結束的3GPP #86全會(huì )，中國廣電推動(dòng)R-17 NR MBS技術(shù)的提案立項并獲得通過(guò)。

? 2020年9月召開(kāi)的第89次RAN（無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)）及SA（系統和服務(wù)）全會(huì )電子會(huì )議，中國廣電分別提交了支持5G NR MBS 的議案（RP-201765、SP-200814）。

? 2020年12月，3GPP決定，5G最新演進(jìn)版本R17于2022年6月完成版本協(xié)議代碼凍結。

NR MBS主要技術(shù)特點(diǎn)

第一，NR MBS可以支持無(wú)卡接收和跨運營(yíng)商接收。NR MBS終端無(wú)需安裝SIM卡，無(wú)需接入運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )，就可以接收廣播電視。3GPP 24.575協(xié)議詳細定義了終端預先配置的信息，只要按照標準實(shí)現，NR MBS終端就可以實(shí)現無(wú)SIM卡接收廣播電視。

第二，除了廣播之外，5G NR MBS還可以支持組播。廣播技術(shù)既可用于傳統電視廣播業(yè)務(wù)，也可以用于應急廣播以及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的流量卸載。組播技術(shù)主要面向移動(dòng)通信場(chǎng)景，用于場(chǎng)館直播、多視角觀(guān)賽，AR/VR/4k/8k, 演唱會(huì )、賽事直播、移動(dòng)視頻直播、點(diǎn)播和新型交互式視頻服務(wù)等服務(wù)。NR MBS的上述特點(diǎn)，使得移動(dòng)通信終端（手機）天然支持廣播電視接收，極大降低了廣播電視的終端產(chǎn)業(yè)推廣難度和成本。

第三，NR MBS不設計專(zhuān)用的物理信道及幀結構，不引入新的物理信道，完全復用PDCCH/PDSCH。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備不需要額外的硬件升級，空口資源利用效率更高。這一特點(diǎn)使得廣播電視大塔可以使用移動(dòng)通信的基站，從而分享移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )成熟的網(wǎng)絡(luò )管理和網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化運維等經(jīng)驗。此外，由于不涉及物理層改動(dòng)，現有的手機終端通過(guò)空口升級支持NR MBS成為可能。

第四，簡(jiǎn)化核心網(wǎng)流程和設計。為支持NR MBS，需要在5G SA網(wǎng)絡(luò )架構基礎上，新增和改造幾類(lèi)網(wǎng)元，包括引入MBSF（用于業(yè)務(wù)處理）、MB-SMF（用于業(yè)務(wù)控制）和MB-UPF（用于業(yè)務(wù)傳輸）等，基于5G核心網(wǎng)現有架構升級上述網(wǎng)元，升級擴容簡(jiǎn)單、業(yè)務(wù)上線(xiàn)速度快。

NR MBS實(shí)際網(wǎng)絡(luò )能力測試

中國廣電與行業(yè)合作伙伴合作，利用商用的5G NR網(wǎng)絡(luò )平臺和支持5G的智能手機，開(kāi)發(fā)了5G NR MBS端到端原型驗證系統，在北京、南京、上海對移動(dòng)和固定接收進(jìn)行了高塔部署的現場(chǎng)試測。

基站部署在北京中央廣播電視塔，距離地面207米。使用定向天線(xiàn)，一個(gè)指向東方，另一個(gè)指向南方。

設備安裝在一輛沿著(zhù)不同路線(xiàn)移動(dòng)的汽車(chē)的頂部。下表的測試結果表明，在密集城區場(chǎng)景下，在車(chē)速高達70km/小時(shí)條件下，5G NR廣播電視的最遠傳輸距離超過(guò)12km?？紤]到安裝在大塔上的基站設備功率較小，進(jìn)一步增大發(fā)射臺的功率，最遠傳輸距離還可以進(jìn)一步增加。

南京、上海也進(jìn)行了NR MBS大塔廣播測試。上海的測試結果表明：測試設備可以在距離東方明珠電視塔29.7公里以外的地方接收到高質(zhì)量的視頻廣播服務(wù)。

綜上測試結論證明，NR R17廣播支持蜂窩及大塔部署，大塔部署下可覆蓋~30km，移動(dòng)速度支持>70km/h。

最后，綜合上面的描述，下表給出了“假5G廣播”- R16和“真5G廣播”- R17的比較。

“假5G廣播”- R16“真5G廣播”- R17

3GPP標準名稱(chēng)R16 LTE-based 5G terrestrial broadcast，簡(jiǎn)稱(chēng)R16 EnTVR17 NR Multicast and Broadcast Services，簡(jiǎn)稱(chēng)R17 NR MBS

協(xié)議改動(dòng)新空口協(xié)議：新增7.5k/2.5k/1.25k/0.37kHz子載波間隔，與LTE不兼容復用NR物理層

支持業(yè)務(wù)廣播電視廣播電視、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

終端影響需要新硬件新芯片軟件升級

網(wǎng)絡(luò )設備定制設備，成本高移動(dòng)通信基站

支持頻段標準正在制定中600/700/800MHz以及移動(dòng)通信頻段

產(chǎn)業(yè)支持僅有少量公司支持移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)支持、部分廣播公司

系統帶寬6/7/8MHz5/6/7/8/9/10/15/20/30/40/50/100MHz，其中6/7/8/9MHz通過(guò)產(chǎn)品實(shí)現

部署方式只能用于大塔部署大小塔均可，支持大小塔協(xié)同

覆蓋范圍取決于發(fā)射功率，最遠可達100km取決于發(fā)射功率，最遠可達100km

是否需要核心網(wǎng)是，4G核心網(wǎng)是，5G核心網(wǎng)

無(wú)SIM卡接收支持支持

ITU標準情況

2022年9月30日，國際電聯(lián)ITU-R 負責廣播業(yè)務(wù)的第六研究組（SG6）會(huì )議批準了由中國提交的5G NR廣播。本次會(huì )議中國總共提交了六篇提案：5G NR廣播標準、5G NR廣播南京技術(shù)試驗、在ITU-R建議書(shū)《VHF/UHF頻段內用手持接收機移動(dòng)接收的地面多媒體廣播的糾錯、數據成幀、調制和發(fā)射方法》和ITU-R報告書(shū)《數字地面廣播系統》《廣播多媒體和數據應用的移動(dòng)接收》中增加獨立的5G NR廣播作為無(wú)線(xiàn)移動(dòng)電視系統等等。ITU SG6小組將R17 NR MBS定義為System N，自此，NR MBS正式被ITU接納，成為與DVB-T, DTMB等并列的廣播電視技術(shù)。與此同時(shí)，R16 EnTV也被ITU SG6接納為System L，也成為與NR MBS并列的廣播電視技術(shù)。

結束語(yǔ)

最近廣播界出現了真假李逵事件，著(zhù)實(shí)是個(gè)好消息，說(shuō)明產(chǎn)業(yè)熱度逐漸升溫。一句話(huà)，真假5G廣播，熱熱鬧鬧，歡歡笑笑。

責任編輯：李楠

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