5G广播电视系统与广电发射台站融合探索

5G广播电视系统与广电发射台站融合探

索

摘要：随着4K/8K和VR/AR等高质量视听节目消费需求的快

速增长和广播电视业务形态向多样化、精细化发展的趋势，现有

广播电视网络难以满足广大用户消费体验升级的需求。特别是进

入5G时代，视听节目的需求呈爆炸式增长，5G链路也将成为广

播电视媒体的重要传播渠道。而随着5G技术的演进，尤其是5G

广播电视系统支持大塔和小塔组网方式，为传统的广播电视发射

台站带来了新业务，传统台站迎来发展新机遇。本文从5G简介

出发，详细阐述了5G广播电视系统总体架构、5G广播帧结构的

独创性、广电发射台站的优势、5G广播电视大塔发射系统，并对

5G广播电视系统发射台站的发展进行了展望。

关键词：应急广播，建设，探索

随着4K/8K和VR/AR等高质量视听节目消费需求的快速增

长和广播电视业务形态向多样化、精细化发展的趋势，现有

广播电视网络难以满足广大用户消费体验升级的需求。特别

是进入5G时代，视听节目的需求呈爆炸式增长，5G链路也

将成为广播电视媒体的重要传播渠道。而随着5G技术的演进，

尤其是5G广播电视系统支持大塔和小塔组网方式，为传统的

广播电视发射台站带来了新业务，传统台站迎来发展新机遇。

一、5G简介

5G（G是英文generation）就是第五代通信技术。2019

年6月6日，工信部向中国移动、中国电信、中国联通、中

国广电颁发5G牌照，代表我国正式进入5G商用时代。

（一）技术特点。5G技术特点主要体现在：1.高速度：

峰值下载速率20Gbps，可迅速完成大容量文件的下载；2.泛

在网：终端接入密度非常高，实现了万物互联；3.低延时：

用户几乎感受不到延时，无人驾驶、精准医疗迎来新的发展

契机；4.低功耗：终端功耗特别低，终端待机时间更长，会

极大促进物联网的发展。

（二）应用场景。国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大

应用场景，即增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信

（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）。主要面向移

动互联网流量爆炸式增长，主要针对个人手机业务；

主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性

具有极高要求的行业，主要面向工业机器人、无人驾驶等业

务；主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传

感和数据采集为目标的应用，主要面向物联网业务，比如智

慧城市、智慧家庭。

二、5G广播电视系统简介

5G广播电视系统即5G Broadcasting System，是采用

3GPP（国际通信标准化制定组织）制定的符合移动通信标准

要求的广播电视系统。利用5G广播电视技术对传统广播电视

发射台站基础设施进行升级更新，使广播电视节目传输到5G

移动通信终端，实现广播电视业务的大规模覆盖。

（一）5G广播电视系统总体架构

5G广播电视系统包括前端、承载网、无线发射系统、终

端和智能监管平台。

1.前端。包括全媒体内容汇聚平台、全媒体业务融合管理

平台、智能引擎平台、核心网、BOSS平台和智能运行维护平

台等。（1）全媒体内容汇聚平台实现新媒体、传统媒体、自

媒体、互联网媒体等全媒体内容的汇聚、集成及加工，为全

业务融合管理平台提供内容素材资源。（2）全媒体业务融合

管理平台实现运营商业务创新、新媒体业务接入、多业务集

成、业务生产、业务管理和业务审核发布等功能，是服务用

户的接入点。（3）核心网包括广播、通信核心网2部分。广

播核心网负责处理广播网相关的各类核心网功能，主要包括

播出控制、用户访问鉴权、内容与频道资源配置、传输参数

配置等。通信核心网负责处理通信网相关的各类核心网功能，

主要包括用户认证、策略管理等，在用户面和数据面两个维

度进行通信管理。（4）智能引擎平台实现用户及行为的大数

据汇聚及分析，通过AI计算，实现各类资源调度，在业务及

数据两个维度进行引导，提升网络工作效能，减少带宽冗余。

（5）BOSS平台主要完成广播类和通信类业务的用户管理、

设备维护管理、服务质量控制及营销策略等，为广播电视业

务开展提供运维和运营管理。（6）智能运行维护平台监听监

看播出内容、监管用户行为、溯源和阻断非法内容，是确保

系统安全播出运行的重要保障平台。

2.承载网，将前端各类业务和管理数据传送到大塔和小塔，

传输介质包括光纤、微波等多种形式，具有路由器和网关等

支持

IP

分发设备。承载网是实现广播业务核心网到大塔之

间数据承载的网络，可分为单向承载和双向承载。单向承载

条件下，广播业务核心网利用现有的单向节传链路。双向承

载，通过移动基站与用户端交互。

3.无线发射系统包括大塔和小塔。大塔采用EnTV技术进

行编码调制，功率放大后输出，工作频段在电视播出频段，

节目心愿利用原广播电视运营商的节传链路传输。小塔的通

信部分采用5G单播通信技术，广播部分采用Mixed Mode方

式，工作频段使用运营商分配的相关频段，利用原通信运营

商的承载网。

4.终端能够同时接收、处理通信和广播电视信号，通过

5G广播电视APP进行业务接入，可访问前端系统支持的各类

业务。5G广播终端是用户侧的网元节点，实现广播信号接收

和带外IP连接等功能，它通过广播承载或带外IP连接进行

业务发现、基于用户选择对视音频业务或数据广播业务进行

接收、并最终呈现给用户。终端应支持5G广播业务与带外数

据、话音等业务的并发处理。

5.智能监管平台主要完成对内容服务平台、承载网、无线

发射系统、终端等的技术质量和传输秩序监测、节目内容监

管、安全播出监管、网络安全监测监管。

（二）5G广播帧结构的独创性

单频网是通过帧头来确定设台间距。5G广播帧结构中

MBSFN子帧分别有33μsCP、100μsCP、200μsCP、300μsCP

模式。200μsCP模式，组SFN时无干扰站间距为60km，超过

我国现行地面数字电视标准DTMB中PN945的台站间距

37.5km。300μsCP模式，支持SFN 90km的站间距，将进一

步扩大5G广播组网半径，为构建省域甚至全国大范围SFN奠

定基础。

5G广播采用大塔大功率，支持大的站间距。传统LTE基

站之间的距离一般不能超过5km，而5G广播现已支持90km

的站间距，并且后期标准还将要支持100km以上的站间距；

传统LTE基站发射功率一般不超过20W，塔高一般不超过40

米。而5G广播功率一般达到1000W，塔高可高达数百米。5G

广播基站可像传统广播电视发射台站具备更高的覆盖效率。

（三）广电发射台站的优势

无线是广播电视覆盖的重要方式，具有成本低、范围大，

抗灾力强等优势。传统的广播电视发射台站具有站址高、功

率大、覆盖范围广的优势，是广播电视无线覆盖的主力军。

1.700兆赫频率资源优势。工作频段及工作频率直接影响

覆盖范围，原广电700MHz是发展移动通信的黄金频段，相比

其他运营商的5G频段更低。频率越低，无线电信号在空气中

传输的衰减越小，覆盖的面积越大，波长越长，绕射能力越

强。在相同覆盖范围的情况下，采用700M进行覆盖相比其他

频段可减少2/3以上的基站数量、建设成本更低，更适合基

站建设数量受限，相对空旷的场景（如：机场、港口、林场、

近海等）。中国广电山东网络有限公司为青岛董家口海事局

搭建的广电5G近海覆盖项目，充分发挥700M频谱的广覆盖

能力，成功实现近海18公里超远距离覆盖，为海事局提供海

上无线互联网接入服务、船载视频监控回传、货轮数据调度

等海事业务，成为国内通信行业首例。

2.广播电视大塔的覆盖有效性。传统广播电视行业使用大

塔发送单向广播业务，传统移动通信行业使用小塔发送双向

通信业务。3G

时代，涌现了CMMB、DTMB等移动多媒体广播

技术，实现了广播电视进手机。因上述标准都并非3GPP制定，

需在手机中额外增加芯片，广电多媒体业务逐渐消退。

2020年，泰山转播台开展了DTMB—A标准下的CCTV—4K

频道超高清数字电视无线发射试验，在1个电视频道内发射

1套超高清4K数字电视节目。泰山台天线海拔高度1580米，

数字发射功率5Kw，经试验，采用DTMB-A标准模式下，播出

CCTV—4K频道，在码率为33.53Mbps时；复用17套标清数

字电视和9套广播节目，总码率40Mbps，以及复用21套标

清数字电视和9套广播节目，总码率50Mbps时，在距离发射

台直线距离132公里处（聊城冠县）同样可以接收信号。此

次试验使用46CH（中心频率778MHz）通过HTHP（高塔高功

率）以高码率方式传送广播电视节目，充分发挥广电700MHz

广覆盖、强穿透、低能耗等技术优势，验证了高码率、广覆

盖的技术可能性，为下一步开展传统电视频道、多媒体信息、

交互化视频等相互融合为特点的5G广播电视建设提供了有益

探索。

3.5G广播电视系统中大塔、小塔的作用。高功率大塔广

播是广播电视行业传统的广播方式，特点是广覆盖，效率高，

可提供公共服务，因其不具备上行回传信道，无法实现点播

或宽带接入，不利于个性化内容、交互业务的传输；低功率

小塔覆盖小，但业务灵活，可提供个性化、交互式业务以及

高新视频业务。在5G广播电视系统中，广播电视信号可以通

过传统的广电无线发射大塔和移动通信基站小塔两种方式传

送，由于“大塔”具有高功率（High Power）、高站址

（High Tower）特性，适合开展覆盖范围广的直播电视类节

目和大范围的数据推送，覆盖范围可以达100公里以上；

“小塔”具有低功率（Low Power）、低站址（Low Tower）

特性，适合开展小范围的临时性广播电视服务，具有较强的

灵活特性。5G广播电视采用融合方式实现广播电视信号的无

线传输，广播方式和点播方式互相配合，广播方式使用基于

5G广播技术的高功率大塔，传送公共内容和热点内容。点播

方式利用低功率小塔，提供个性化、交互内容，同时小塔可

传送广播服务，提供局域覆盖，在热点地区提供视频/广播业

务。

在传统的双向通信网络里，从用户端来看，用户收看视听

节目，将会抢占频谱资源。在5G时代采用大塔广播方式传输

视听节目，将会节省带宽，释放频谱资源，减对运营商通信

基站的负荷。从运营端来看，通过5G频段开展广播服务，是

十分有效也是十分必要的。移动通信网采用小区制蜂窝组网

方式，有利于个性化内容的传送，业务手段灵活，但广播和

推送效率低，不利于公共业务内容的广播和推送。5G广播电

视系统的传输特性适合开展4K/8K超高清业务。

三、5G广播电视大塔发射系统

5G广播电视无线大塔发射系统工作在5G低频段（如

700MHz），提供广域覆盖，提供共性内容和公共业务，实现

广电海量视频数据到智能手机的数据传输；大塔采用

EnTV

技术进行编码调制，使用大功率放大后输出。

大塔无线发射系统可利用广播电视发射台站，站址高，功

率大，支持更大的站间距。大塔无线发射系统包括5G广播电

视激励器、发射机、天馈系统、节传网络及杆塔、电源、机

房等配套设施。系统组成如下：

5G广播电视激励器：将5G广播电视业务数据经过信道编

码和调制，产生广播信道射频信号，符合

EnTV

技术标准。

GPS/北斗授时设备：为

5G广播电视无线发射系统提供标

准的

GPS/北斗授时信息。

5G广播电视发射机：5G广播电视发射机是通过激励器将

节目传输系统送来的5G广播电视节目信号按照EnTV技术标

准进行信道编码和调制，形成符合5G广播电视标准的数字电

视广播信号，并放大到所需要的功率电平的无线信号发射设

备。

天馈系统：由天线和馈线两大类。根据实际覆盖要求，天

线可选择全向或定向；馈线可以是软馈或硬馈，由实际安装

条件而同时可以采用共天馈线系统实现多频道、高带宽覆盖。

四、5G广播电视系统发射台站展望

5G广播电视业务可以充分发挥广播网络的低迟延、传播

高效的优势，同时依托移动通信网的灵活特征，构建新型广

播电视业务，适应新时代的发展。采用5G广播电视技术对基

础设施进行升级更新，使广播电视节目能够顺利传输到5G移

动通信终端，实现广播电视业务的扩大覆盖。同时可盘活全

国7000余座广播电视无线发射大塔资源，实现广播电视信号

对5G手机的全覆盖，既可以覆盖传统接收终端（电视等），

也可支持小尺寸终端，全面实现广播电视终端通、人人通。

15年前，广播电视与互联网基本在平行线上，两者基本

没有交集，随着技术的发展与演进，“三网融合”的推进，

现在两者基本融为一体，在可预见的未来，5G的发展也离不

开各种广播电视无线覆盖资源，尤其是各级广播电视播出机

构所属无线发射台站，两者的有机融合将提高5G广播电视系

统组网速度，节约建设成本，尽快实现5G广播电视系统商用。

参考文献

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[3] 谢萌，邢晓飞，纪辉，张勇 广播电视全业务智慧化台站设计与发展[J].

广电时评，2020(21):56-61.

作者简介 ：

马德安 1984年3月：男 汉族，籍贯：山东长清 学历：大学本科 工学

学士

职称：高级工程师

研究方向：广播电视传输发射271000

邮编：