隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)從4G向5G的演進(jìn)，很多類型的內(nèi)容，如果采取“廣播”方式，對(duì)能耗、成本、效率的改善均很有益。此處的“廣播”不是指無(wú)線電臺(tái)的聲音廣播，而是指內(nèi)容的分發(fā)/傳輸采取“廣播”這種方式。

1、什么是5G廣播？

如下圖所示，在ITU-R所確定的5G的3大應(yīng)用場(chǎng)景---增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）、超可靠與低時(shí)延通信（uRLLC）中，每個(gè)場(chǎng)景均有很多可以用“廣播”方式進(jìn)行傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)，被業(yè)界統(tǒng)稱為5G廣播類業(yè)務(wù)（5GBroadcast-likeservice）、5G廣播組播業(yè)務(wù)（5GBMS）等。比如，將來(lái)的5G系統(tǒng)中，4K/8K超高清視頻、三維立體視頻、多視角視頻、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）/AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等等高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，都是可以采取“廣播”方式進(jìn)行分發(fā)。又比如對(duì)緊急信息的廣播。還比如對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端固件/軟件的批量升級(jí)等等。

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由此可見(jiàn)，“廣播”將在5G時(shí)代發(fā)揮極為關(guān)鍵的作用。這主要是由于，在自從互聯(lián)網(wǎng)誕生以來(lái)的幾十年里，流媒體視頻與智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)智能終端在人們的日常生活中扮演著重要的角色，蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)牧髁坎粩嗵嵘ㄉ踔帘缓芏嗳诵稳莩伞氨l(fā)式增長(zhǎng)”），給網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)擴(kuò)容升級(jí)帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。

2、5G廣播系統(tǒng)的特點(diǎn)

在此背景下，全球移動(dòng)通信業(yè)界開(kāi)始研究一種新興的、更為高效的的數(shù)字廣播系統(tǒng)——之所以更為高效，是由于目前蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)分發(fā)移動(dòng)視頻內(nèi)容所采取的是以“點(diǎn)到點(diǎn)”為特征的單播方式，而數(shù)字廣播系統(tǒng)則側(cè)重于采取“廣播”方式，可同時(shí)向若干移動(dòng)終端及固定終端分發(fā)/傳輸相同的視頻內(nèi)容。

也即，上述的“數(shù)字廣播系統(tǒng)”將適宜于被移動(dòng)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商用于有著大的數(shù)據(jù)流量的寬帶信息（尤其是熱門(mén)多媒體信息）的分發(fā)/傳輸，這對(duì)于目前在以大屏幕終端大規(guī)模移動(dòng)視頻觀看為主要驅(qū)動(dòng)的蜂窩移動(dòng)數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)的情況，將具有一定程度緩解網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)升級(jí)壓力的作用。

眾所周知，目前已商用的4G網(wǎng)絡(luò)所采用的是“單播”方式，其特點(diǎn)是內(nèi)容傳輸是“點(diǎn)到點(diǎn)”。而在2017年8月23日，中國(guó)聯(lián)通啟動(dòng)國(guó)內(nèi)第一個(gè)商用的LTE組播平臺(tái)來(lái)提供“高鐵影院”服務(wù)。

這里的“LTE組播”是采取“點(diǎn)到多點(diǎn)”方式，以上述的聯(lián)通“高鐵影院”為例，就是對(duì)于N（N為正整數(shù)）個(gè)正在行駛的高鐵上有著相同視頻觀看需求的乘客，組成一個(gè)組播組，同時(shí)、同頻向其傳輸相同的內(nèi)容，這樣，“LTE組播”相對(duì)于“LTE單播”就極大節(jié)省了頻譜資源、提高了熱門(mén)視頻內(nèi)容的分發(fā)效率。

由此，我們可以形象地感知到“組播”相對(duì)于“單播”的優(yōu)勢(shì)。

而“廣播”與“組播”也有著相同的特點(diǎn)---對(duì)內(nèi)容的分發(fā)也是“點(diǎn)到多點(diǎn)”。對(duì)于移動(dòng)通信界而言，在稱呼上，“廣播”就是“組播”，“組播”就是“廣播”---比如，增強(qiáng)型多媒體廣播/多播服務(wù)（eMBMS）實(shí)際上是一種組播技術(shù)，但業(yè)界廣泛地稱其為“LTEBroadcast（LTE廣播）”。

3、5G廣播的發(fā)展目標(biāo)與技術(shù)需求

3GPP從Release9開(kāi)始引入第一版的多媒體廣播/多播服務(wù)（MBMS），并在3GPPRelease11演進(jìn)至具有更高速率及更靈活業(yè)務(wù)配置的增強(qiáng)型多媒體廣播/多播服務(wù)（eMBMS）：其在業(yè)務(wù)層方面的增強(qiáng)表現(xiàn)在增加了面向更高分辨率的視頻編碼和幀率；還新引入了前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)。

但是，eMBMS在全球范圍的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化進(jìn)程都非常的慢，截至2018年3月，全球僅有5個(gè)運(yùn)營(yíng)商推出了小規(guī)模的eMBMS商用服務(wù)。

而在2017年凍結(jié)的3GPPRelease14中，3GPP對(duì)eMBMS作了一些改進(jìn)/演進(jìn)（比如擴(kuò)大OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴長(zhǎng)度）?？蓜e小瞧這些改進(jìn)，因?yàn)檫@些改進(jìn)是由運(yùn)營(yíng)商自發(fā)推動(dòng)的，代表著運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)烈需求，意味著eMBMS以后的產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化進(jìn)程將會(huì)加速。這不，剛凍結(jié)才幾個(gè)月的時(shí)間，目前，歐洲產(chǎn)業(yè)界就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)這種演進(jìn)型的eMBMS進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)了，而且還把它稱為“FeMBMS”（未來(lái)eMBMS）甚至“5G電視廣播”。

同時(shí)，面向移動(dòng)終端的經(jīng)典廣播技術(shù)也在不斷發(fā)展。歐洲第二代地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-T2以附錄的形式提出一種可提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜利用效率（bps/Hz）的新技術(shù)---時(shí)間頻率切片（TFS），并將其完全應(yīng)用于面向下一代手持終端的移動(dòng)視頻廣播系統(tǒng)（DVB-NGH）之中。此外，美國(guó)最新一代的地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)ATSC3.0將采取層分復(fù)用（LDM）技術(shù)，該技術(shù)又被業(yè)界稱為“云廣播”，其把單個(gè)物理層信道劃分為多個(gè)子信道，每個(gè)子信道以不同的信道編碼與調(diào)制、發(fā)射功率等承載不同的業(yè)務(wù)（這種技術(shù)的理念類似于對(duì)5G無(wú)線接入網(wǎng)進(jìn)行“網(wǎng)絡(luò)切片”）。

但是，與4G和其他類型的通信系統(tǒng)（包括地面電視廣播系統(tǒng)）相比，5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量總量以及終端移動(dòng)性模式將有著很大程度的不同?？梢灶A(yù)見(jiàn)，5G時(shí)代更大量的移動(dòng)用戶、更為增強(qiáng)的終端能力、更高容量網(wǎng)絡(luò)的部署，對(duì)于目前業(yè)界進(jìn)行的新興技術(shù)的研究及應(yīng)用將帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

雖然存在上述挑戰(zhàn)，但“5G廣播”的發(fā)展目標(biāo)很明確：一是5G網(wǎng)絡(luò)要能提供新興的廣播/單播混合型業(yè)務(wù)；二是讓經(jīng)典廣播方式具備更強(qiáng)的交互性。

在上述目標(biāo)的指引下，總結(jié)起來(lái)，目前，全球移動(dòng)通信業(yè)界對(duì)于5G廣播提出了4大需求：（1）更高質(zhì)量的音視頻及更高效的信源編碼，例如沉浸式音頻、4K/8K超高清電視、多頻/多視角觀看系統(tǒng)等；（2）面向位于家中環(huán)境的固定終端、位于移動(dòng)環(huán)境的智能手機(jī)與平板電腦等的泛在的內(nèi)容廣播；（3）更高的數(shù)據(jù)容量及更大密度的傳輸，例如超級(jí)層分復(fù)用（SLDM）；（4）快速移動(dòng)場(chǎng)景里的終端移動(dòng)性。

4、5G廣播的解決方案與技術(shù)挑戰(zhàn)

為了滿足上述4大需求，總結(jié)起來(lái)，截至目前，全球移動(dòng)通信業(yè)界提出的解決方案有以下4種：

（1）對(duì)于頻譜資源的更高效利用；

（2）為電視廣播商/廣播電視臺(tái)提供這樣的服務(wù)---在相同的帶寬內(nèi)承載多個(gè)電視頻道，面向固定大屏幕電視及處于快速移動(dòng)狀態(tài)的智能手機(jī)、平板電腦等進(jìn)行廣播；

（3）使各個(gè)5G小區(qū)相互協(xié)作來(lái)支撐廣播需求（即靈活按需動(dòng)態(tài)組建單頻網(wǎng)）；（4）基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，以廣播方式傳輸互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容。

而上述的4大解決方案，目前尚面臨很多亟待解決的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括：

（1）5G“點(diǎn)到多點(diǎn)”通信關(guān)鍵技術(shù)；

（2）面向5G廣播網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)；

（3）下一代層分復(fù)用技術(shù)（nLDM）；

（4）5G“點(diǎn)到多點(diǎn)”系統(tǒng)的無(wú)線資源管理；

（5）信源編碼技術(shù)的優(yōu)化；

（6）下一代云、虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)；

（7）移動(dòng)智能終端的優(yōu)化（比如植入5G廣播中間件，或者原生支持5G廣播接收與處理功能）；

（8）5G“點(diǎn)到多點(diǎn)”的路由協(xié)議；

（9）分布式通信機(jī)制；

（10）5G“點(diǎn)到多點(diǎn)”通信與廣播系統(tǒng)的安全與信任機(jī)制；

（11）下一代移動(dòng)寬帶廣播技術(shù)；

（12）高質(zhì)量移動(dòng)多媒體通信；

（13）移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的協(xié)同演進(jìn)；

（14）5G“點(diǎn)到多點(diǎn)”通信系統(tǒng)里的協(xié)作式通信；

（15）基于終端直通（D2D）的5G廣播；

（16）非正交多址接入技術(shù)（NOMA）在“5G廣播”中的應(yīng)用；

（17）基于“寬帶廣播”的高能效“5G廣播”等。