12月20—22日,由工信部、國家廣電總局、廣東省政府聯合主辦,深圳市政府、無線電監測中心、中國無線電協會承辦的2022中國無線電大會正式啟動,在21日舉行的“新技術、新視聽、新動能”分論壇上,國家廣播電視總局廣播電視規劃院高級工程師高楊做了題為《激發廣播資源新活力 構筑協同傳輸新網絡》的主旨報告,此文為DVBCN筆者依據線上直播結合個人理解而言。
今年的《國家“十四五”新型基礎設施建設規劃》提出,要推進智慧廣電設施融合發展,強化平臺與互聯網等新型傳播渠道的融合互通支撐多元化內容聚合、融媒體播出分發及跨網絡內容服務。
在廣電總局印發的《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》中,提到了要加快智慧廣電傳播體系轉型,統籌有線、無線、衛星、互聯網資源,構建高速泛在、天地一體、集成互聯、智能協同、安全高效的新型廣電網絡,建成業務運營智慧化、用戶服務精準化的主流媒體融合傳播網、數字文化傳播網 、基礎戰略資源網,增強廣電網絡輻射力、傳播力。
上述文件可已看到,從國家戰略到具體的行業規劃都提出了對廣播資源的有效協同提出了新的要求。
地面數字電視的標準進展
為加快推動地面電視數字化,進一步提升廣播電視公共服務的質量和水平,在2020年1月,廣電總局印發《全國地面數字電視廣播頻率規劃》。該《規劃》充分考慮挖掘廣播電視無線頻譜資源,是優化頻譜資源的一項重大政策調整,為當前和未來廣播電視融合發展預留了發展空間,對構建新型地面數字電視傳輸覆蓋網具有重要指導意義。
同時為推進5G加快發展,促進無線電頻譜資源有效利用,根據《中華人民共和國無線電管理條例》,結合700MHz頻段廣播電視業務頻率使用有關情況,2020年3月,工信部發布通知,將702-798MHz頻段頻率使用規劃調整用于移動通信系統,并將703-743/758-798MHz頻段規劃用于頻分雙工(FDD)工作方式的移動通信系統。
此外,為推動廣電5G建設,優化廣播電視無線頻譜資源,依據《全國地面數字電視廣播頻率規劃》又制定了《全國地面數字電視遷移頻率指配方案》,并啟動了700兆赫頻率遷移工程。這也是當前全球規模最大、涉及臺站數量最多的地面數字電視700MHz頻率遷移工程,全國6900座無線電發射臺站參與了頻率遷移。在短短兩年時間,廣電上萬名技術人員全力以赴加快遷移,目前,該工程已順利進入收尾驗收階段,實現了無線模擬電視向地面數字電視、原覆蓋網頻率向新覆蓋網頻率的平穩過渡。
我國第一代地面數字電視標準為DTMB,是在2006年8月18日發布的,2007年8月1日正式成為我國強制標準,2011年12月6日又進入了ITU標準——國際第一代地面數字電視標準(ITU-R BT.1306-7建議書)。作為國際第一代地面數字電視標準集合,共有四個主要的標準,包括美國的ATSC、歐洲的DVB-T、日本的ISDB-T、中國的DTMB,由于后發優勢中國的DTMB在第一代地面數字電視標準中是處于領先地位的。
第二代標準演進方面,2009年DTMB演進為DTMB-A,新的靈活幀結構可支持多種業務,同時大幅降低了接收機的能耗,支持256APSK等高階調制,頻譜利用率也有提升,在8M帶寬的傳輸速率范圍為5.00-49.31Mbps。歐洲的DVB-T演進版本DVB-T2優于第一代4個標準,總體性能上DTMB-A可達到或超越DVB-T2;美國則演進為ATSC3.0,基本特點為基于全IP的解決方案,支持廣播與寬帶業務的混合傳輸。
直播衛星技術體系的新演進
直播衛星則是有效解決了有線電視未通達地區的收看廣播電視難的問題,為提高我國農村廣播電視覆蓋質量和水平做出了很大的貢獻,也為中央和省級主流媒體占領農村宣傳思想陣地發揮了不可替代的作用,共為1.4億以上的用戶提供了廣播電視直播到戶的服務。
目前我國的廣播電視專用直播衛星共2顆,二者使用的是Ku頻段轉發器。其中,中星9定點為東經92.2度,于2008年6月發射預計壽命17年,2025年到達未期,接替星為中星9C衛星;中星9B定點為東經101.4度,2021年9月發射,預計壽命15年,2036年到達壽命末期。直播衛星不僅能提供廣播電視直播到戶,同時也作為傳輸衛星的應急備份信號源。
我國自主創新的標準ABS-S,是我國完全自主的衛星信號傳輸標準,性能上與國外的DVB-S2是相當的,部分指標可更優,復雜度更低適合我國更好開展產業化需要。其采用先進的信道編碼方案、合理高效的傳輸幀結構等技術,具有更低的載噪比門限要求和更強的節目傳輸能力。同時在適應性上,ABS-S標準提供了14種不同的編碼調制方案,結合多種滾降系數選擇可最好地適應不同的業務和應用需求,充分發揮系統效率。
在安全性上,ABS-S采用專用技術體制,不兼容目前國內外任何一種衛星信號傳輸技術體制,因此機頂盒無法接收其他制式的廣播電視節目,可有效防止信號攻擊以及可對關鍵器件、設備進行有效控制等安全措施與手段,以達到衛星安全的目的。
國際5G廣播探索情況
對于5G廣播方面,廣播電視規劃院作為5G-MAG (Media Action Group) 的最早創始成員之一,與各成員單位也一直有著密切的合作。奧地利的廣播機構等進行了維也納試驗(2020~2023),通過中功率發射機、核心網設備搭建了基于R-16的5G廣播網絡,第一階段進行了5G廣播與DVB-T2、DAB+性能對比,也對音視頻直播、應急廣播等潛在應用場景進行了評估,第二階段將探索5G廣播與5G通信協同應用案例。
EBU(歐廣聯)已進行了接近實戰的5G廣播新探索,在意大利的都靈進行了現場生成音視頻信號傳輸到了日內瓦的回傳總部,而后經過編碼、打包通過CDN分發給了奧地利維也納、德國斯圖加特、法國巴黎等地的廣播運營商,并通過R-16的5G廣播網絡進行了無線電面廣播的信號覆蓋。
未來廣電多網協作如何實現?
關于異構網絡間能否實現協同傳輸以及如何協作的話題,高揚首先提到了業務層方面的思考。由于5G與生俱來的大帶寬和低延時特性與音視頻內容分發的需求天然契合的,廣播電視網絡可在網絡擁塞下保證服務質量,依舊將是為電視大屏用戶提供極致視聽體驗的重要手段。因此,業務層協同將通過打通渠道和內容、大屏和小屏、專網和移動互聯網支持多終端屏幕直播、點播等形式的節目內容共享、無縫切換、功能互補等。
用戶通過廣播網觀看節目的過程中,可接入5G網絡的小屏終端可作為第二屏幕,提供包括但不限于多視角多音軌、伴隨信息等在內的全媒體內容;用戶觀看節目尚未完成時,切換網絡環境時,可實現跨屏斷點續看,體驗到自然過渡和網絡無感。小屏端可通過短視頻輪播等方式向用戶推薦廣播網內容,實現向大屏端的引流。
關鍵技術則先要實現突破同源內容智能關聯,基于機器學習實現對不同模態的媒體內容的智能感知,能做到標識全媒體內容的標簽、實體、場景、時間等信息。并且可以基于節目內容、元數據及關聯信息基于知識圖譜、多模態神經網絡及圖神經網絡等多種技術,構建同源內容多模態協同傳播的“全媒體節目單”。
關鍵技術還要解決關聯內容封裝切片問題,基于直播視頻內容的全媒體關聯內容封裝技術,實現媒體數據單元靈活關聯組合?;诿嫦虍悩嬀W絡的封裝切片技術,在向用戶推送的過程中實現傳播渠道與媒體版本、媒體格式的匹配,實現全媒體內容的混合傳輸和多終端關聯內容同步呈現。
關鍵技術也要實現終端間數據互通,業務模式中的斷點續看和自動呈現等功能,需要廣播電視機頂盒在工作狀態時與移動終端有信令和數據的交互,可通過藍牙、WIFI或星閃等窄帶物聯協議實現終端本地交互。當機頂盒具備廣域物聯接入等上行功能時,可考慮在云端協同。
其次,在網絡層方面,最簡單的方式是直接通過5G核心網訪問互聯網上的內容資源,但其鏈路質量(包括帶寬、時延和抖動)是無法保證的。目前多采用CDN使用戶就近獲取所需內容,降低網絡擁塞,提升用戶體驗。但目前CDN在網絡中的部署位置仍然靠上,因此需要邊緣計算MEC以推動CDN架構向網絡邊緣演進。
在網絡邊緣提供有力的存儲和算力資源,使高帶寬內容更加貼近用戶有效降低網絡回傳成本,從而大幅降低時延,進一步提升用戶體驗。但從MEC到數據中心還有一段高質量的回傳鏈路依然占用承載資源,這部分可以利用高效廣播分發鏈路,通過引入廣播方式可大大降低內容提供商CDN租用成本。
關鍵技術則要選擇好音視頻編碼標準,廣播多使用MPEG2和AVS+視頻編碼和MPEG 1層II音頻編碼標準,而移動端多使用AVC/HEVC視頻編碼和AAC音頻編碼標準。在面向移動終端提供服務時,需考慮編碼標準的選擇。評估手機終端的解碼能力考慮廣播電視和互聯網生態打通,評估保持廣播鏈路編碼方式不變情況下MEC平臺部署轉碼應用的算力需求。
還要注意流媒體協議的選擇,通過使用流媒體技術,用戶無需將文件下載到本地即可播放,MEC平臺還需負責流媒體的切片分發。目前主流流媒體協議包括HLS、MPEG-DASH和最新的CMAF,網絡視聽平臺也有自研流媒體協議的情況。未來需要從終端支持度、MEC算力消耗和直播延遲等關鍵指標角度開展不同流媒體協議的評估。
最后也要考量到廣播鏈路MEC節點的部署問題,目前MEC還在發展初期,主要以運營商自建方式為主,MEC節點的部署與業務需求強相關,多采取循序推進的方式。因此需要開展用戶流量模型分析,選取關鍵網絡節點建設“廣播鏈路MEC節點”,并與“通用CDN節點”協同開展直播業務試驗,并能提出高效的內容全局調度技術。