总局规划院高杨:地面数字电视,直播卫星,5G广播等异构网间能否实现协同传输?

12月20—22日,由工信部,国家收w88总局,广东省政府联合主办,深圳市政府,无线电监测中心,中国无线电协会承办的2022中国无线电大会正式启动,在21日举行的“新技术,新视听,新动能”分论坛上,国家广播电视总局广播电视规划院高级工程师高杨做了题为《激发广播资源新活力 构筑协同传输新网络》的主旨报告,此文为DVBCN笔者依据线上直播结合个人理解而言。

今年的《国家“十四五”新型基础设施建设规划》提出,要推进智慧收w88设施融合发展,强化平台与互联网等新型传播渠道的融合互通支撑多元化内容聚合,融媒体播出分发及跨网络内容服务。

在收w88总局印发的《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》中,提到了要加快智慧收w88传播体系转型,统筹有线,无线,卫星,互联网资源,构建高速泛在,天地一体,集成互联,智能协同,安全高效的新型收w88络,建成业务运营智慧化,用户服务精准化的主流媒体融合传播网,数字文化传播网 ,基础战略资源网,增强收w88络辐射力,传播力。

上述文件可已看到,从国家战略到具体的行业规划都提出了对广播资源的有效协同提出了新的要求。

地面数字电视的标准进展

为加快推动地面电视数字化,进一步提升广播电视公共服务的质量和水平,在2020年1月,收w88总局印发《全国地面数字电视广播频率规划》。该《规划》充分考虑挖掘广播电视无线频谱资源,是优化频谱资源的一项重大政策调整,为当前和未来广播电视融合发展预留了发展空间,对构建新型地面数字电视传输覆盖网具有重要指导意义。

同时为推进5G加快发展,促进无线电频谱资源有效利用,根据《中华人民共和国无线电管理条例》,结合700MHz频段广播电视业务频率使用有关情况,2020年3月,工信部发布通知,将702-798MHz频段频率使用规划调整用于移动通信系统,并将703-743/758-798MHz频段规划用于频分双工(FDD)工作方式的移动通信系统。

此外,为推动收w885G建设,优化广播电视无线频谱资源,依据《全国地面数字电视广播频率规划》又制定了《全国地面数字电视迁移频率指配方案》,并启动了700兆赫频率迁移工程。这也是当前全球规模最大,涉及台站数量最多的地面数字电视700MHz频率迁移工程,全国6900座无线电发射台站参与了频率迁移。在短短两年时间,收w88上万名技术人员全力以赴加快迁移,目前,该工程已顺利进入收尾验收阶段,实现了无线模拟电视向地面数字电视,原覆盖网频率向新覆盖网频率的平稳过渡。

我国第一代地面数字电视标准为DTMB,是在2006年8月18日发布的,2007年8月1日正式成为我国强制标准,2011年12月6日又进入了ITU标准——国际第一代地面数字电视标准(ITU-R BT.1306-7建议书)。作为国际第一代地面数字电视标准集合,共有四个主要的标准,包括美国的ATSC,欧洲的DVB-T,日本的ISDB-T,中国的DTMB,由于后发优势中国的DTMB在第一代地面数字电视标准中是处于领先地位的。

第二代标准演进方面,2009年DTMB演进为DTMB-A,新的灵活帧结构可支持多种业务,同时大幅降低了接收机的能耗,支持256APSK等高阶调制,频谱利用率也有提升,在8M带宽的传输速率范围为5.00-49.31Mbps。欧洲的DVB-T演进版本DVB-T2优于第一代4个标准,总体性能上DTMB-A可达到或超越DVB-T2;美国则演进为ATSC3.0,基本特点为基于全IP的解决方案,支持广播与宽带业务的混合传输。

直播卫星技术体系的新演进

直播卫星则是有效解决了有线电视未通达地区的收看广播电视难的问题,为提高我国农村广播电视覆盖质量和水平做出了很大的贡献,也为中央和省级主流媒体占领农村宣传思想阵地发挥了不可替代的作用,共为1.4亿以上的用户提供了广播电视直播到户的服务。

目前我国的广播电视专用直播卫星共2颗,二者使用的是Ku频段转发器。其中,中星9定点为东经92.2度,于2008年6月发射预计寿命17年,2025年到达未期,接替星为中星9C卫星;中星9B定点为东经101.4度,2021年9月发射,预计寿命15年,2036年到达寿命末期。直播卫星不仅能提供广播电视直播到户,同时也作为传输卫星的应急备份信号源。

我国自主创新的标准ABS-S,是我国完全自主的卫星信号传输标准,性能上与国外的DVB-S2是相当的,部分指标可更优,复杂度更低适合我国更好开展产业化需要。其采用先进的信道编码方案,合理高效的传输帧结构等技术,具有更低的载噪比门限要求和更强的节目传输能力。同时在适应性上,ABS-S标准提供了14种不同的编码调制方案,结合多种滚降系数选择可最好地适应不同的业务和应用需求,充分发挥系统效率。

在安全性上,ABS-S采用专用技术体制,不兼容目前国内外任何一种卫星信号传输技术体制,因此机顶盒无法接收其他制式的广播电视节目,可有效防止信号攻击以及可对关键器件,设备进行有效控制等安全措施与手段,以达到卫星安全的目的。

国际5G广播探索情况

对于5G广播方面,广播电视规划院作为5G-MAG (Media Action Group) 的最早创始成员之一,与各成员单位也一直有着密切的合作。奥地利的广播机构等进行了维也纳试验(2020~2023),通过中功率发射机,核心网设备搭建了基于R-16的5G广播网络,第一阶段进行了5G广播与DVB-T2,DAB+性能对比,也对音视频直播,应急广播等潜在应用场景进行了评估,第二阶段将探索5G广播与5G通信协同应用案例。

EBU(欧广联)已进行了接近实战的5G广播新探索,在意大利的都灵进行了现场生成音视频信号传输到了日内瓦的回传总部,而后经过编码,打包通过CDN分发给了奥地利维也纳,德国斯图加特,法国巴黎等地的广播运营商,并通过R-16的5G广播网络进行了无线电面广播的信号覆盖。

未来收w88多网协作如何实现?

关于异构网络间能否实现协同传输以及如何协作的话题,高扬首先提到了业务层方面的思考。由于5G与生俱来的大带宽和低延时特性与音视频内容分发的需求天然契合的,广播电视网络可在网络拥塞下保证服务质量,依旧将是为电视大屏用户提供极致视听体验的重要手段。因此,业务层协同将通过打通渠道和内容,大屏和小屏,专网和移动互联网支持多终端屏幕直播,点播等形式的节目内容共享,无缝切换,功能互补等。

用户通过广播网观看节目的过程中,可接入5G网络的小屏终端可作为第二屏幕,提供包括但不限于多视角多音轨,伴随信息等在内的全媒体内容;用户观看节目尚未完成时,切换网络环境时,可实现跨屏断点续看,体验到自然过渡和网络无感。小屏端可通过短视频轮播等方式向用户推荐广播网内容,实现向大屏端的引流。

关键技术则先要实现突破同源内容智能关联,基于机器学习实现对不同模态的媒体内容的智能感知,能做到标识全媒体内容的标签,实体,场景,时间等信息。并且可以基于节目内容,元数据及关联信息基于知识图谱,多模态神经网络及图神经网络等多种技术,构建同源内容多模态协同传播的“全媒体节目单”。

关键技术还要解决关联内容封装切片问题,基于直播视频内容的全媒体关联内容封装技术,实现媒体数据单元灵活关联组合。基于面向异构网络的封装切片技术,在向用户推送的过程中实现传播渠道与媒体版本,媒体格式的匹配,实现全媒体内容的混合传输和多终端关联内容同步呈现。

关键技术也要实现终端间数据互通,业务模式中的断点续看和自动呈现等功能,需要广播电视机顶盒在工作状态时与移动终端有信令和数据的交互,可通过蓝牙,WIFI或星闪等窄带物联协议实现终端本地交互。当机顶盒具备广域物联接入等上行功能时,可考虑在云端协同。

其次,在网络层方面,最简单的方式是直接通过5G核心网访问互联网上的内容资源,但其链路质量(包括带宽,时延和抖动)是无法保证的。目前多采用CDN使用户就近获取所需内容,降低网络拥塞,提升用户体验。但目前CDN在网络中的部署位置仍然靠上,因此需要边缘计算MEC以推动CDN架构向网络边缘演进。

在网络边缘提供有力的存储和算力资源,使高带宽内容更加贴近用户有效降低网络回传成本,从而大幅降低时延,进一步提升用户体验。但从MEC到数据中心还有一段高质量的回传链路依然占用承载资源,这部分可以利用高效广播分发链路,通过引入广播方式可大大降低内容提供商CDN租用成本。

关键技术则要选择好音视频编码标准,广播多使用MPEG2和AVS+视频编码和MPEG 1层II音频编码标准,而移动端多使用AVC/HEVC视频编码和AAC音频编码标准。在面向移动终端提供服务时,需考虑编码标准的选择。评估手机终端的解码能力考虑广播电视和互联网生态打通,评估保持广播链路编码方式不变情况下MEC平台部署转码应用的算力需求。

还要注意流媒体协议的选择,通过使用流媒体技术,用户无需将文件下载到本地即可播放,MEC平台还需负责流媒体的切片分发。目前主流流媒体协议包括HLS,MPEG-DASH和最新的CMAF,网络视听平台也有自研流媒体协议的情况。未来需要从终端支持度,MEC算力消耗和直播延迟等关键指标角度开展不同流媒体协议的评估。

最后也要考量到广播链路MEC节点的部署问题,目前MEC还在发展初期,主要以运营商自建方式为主,MEC节点的部署与业务需求强相关,多采取循序推进的方式。因此需要开展用户流量模型分析,选取关键网络节点建设“广播链路MEC节点”,并与“通用CDN节点”协同开展直播业务试验,并能提出高效的内容全局调度技术。

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