應用5G廣播電視技術全面實現廣播電視終端通和人人通

當下的5G網絡部署應堅持“廣播網和通信網優(yōu)勢互補聯合覆蓋”的建網策略。日前，中國國際經濟交流中心、國經咨詢有限公司、國家廣電總局廣科院、規(guī)劃院及中廣傳播集團的專家組發(fā)布的《5G廣播中國戰(zhàn)略及前景展望》報告指出，“建設5G廣播網絡對5G通信網絡是一個網絡能力的補充，也起到了降低5G網絡建設成本，降低5G網絡整體能耗成本的目的?！?/p>

同時報告強調，廣播電視發(fā)射塔（簡稱大塔）并不是替代通信基站（簡稱小塔）的無線通訊功能，但網絡的下行數據可以用大塔傳播，互動和數據回傳由小塔完成。而且通過估算可以看出建設和運維費用大塔均低于通信小塔的費用。

5G廣播網絡對5G通信網絡是一個網絡能力補充

移動通信網采用小區(qū)制蜂窩組網方式，低功率小塔（移動通信基站）有利于個性化內容的傳送，能提供個性化、交互式業(yè)務以及高新視頻業(yè)務等，業(yè)務手段靈活，但是覆蓋范圍小，廣域覆蓋成本高，廣播和推送效率低，不利于公共業(yè)務內容的廣播和推送，所有的數據傳輸都需要流量消耗。

廣播電視網采用大區(qū)制組網方式，高功率大塔覆蓋范圍大，廣播效率高，適合提供公共服務，有利于公共業(yè)務內容的廣播和推送，但是其不具備上行回傳信道，無法實現點播或寬帶接入，不能提供交互業(yè)務，不利于個性化內容、交互業(yè)務的傳輸。如果既提供廣播業(yè)務又提供點播業(yè)務，應該采用高功率大塔和低功率小塔聯合覆蓋的網絡架構方案，并需要“5G廣播+5G通信”無縫銜接的技術支撐。

表1：移動通信網與（無線）廣播電視網特性對比

報告指出，應用5G廣播電視技術，能夠盤活全國7000余個廣播電視無線發(fā)射大塔資源，實現廣播電視信號對5G手機的全覆蓋，既可以覆蓋傳統(tǒng)固定接收數據的電視大屏，又可以支持移動的手機終端，全面實現廣播電視終端通、人人通。

5G廣播電視業(yè)務可以充分發(fā)揮廣播網絡的低遲延、傳播高效的優(yōu)勢，同時依托移動通信網的靈活特征，構建新型廣播電視業(yè)務，適應新時代的發(fā)展。各國廣播電視機構及運營商能夠利用5G廣播電視技術對基礎設施進行升級更新，使廣播電視節(jié)目能夠順利傳輸到5G移動通信終端，實現廣播電視業(yè)務的擴大覆蓋。

同時，隨著5G的應用普及，由于其增強移動寬帶（eMBB）的技術特性，與現有的4G網絡相比5G網絡將會承載海量視聽節(jié)目的傳輸，隨4K/8K和VR/AR等高質量視聽媒體內容消費需求的快速增長，消費者對視聽節(jié)目的需求將會呈爆炸式增長，這將對5G網絡帶來更大的傳輸壓力。

在傳統(tǒng)的雙向化通信網絡里，根據測算，單人觀看 4k/2160p直播或者視頻需要 10.55 GB/小時流量，所有用戶如果全用通信網收看視聽節(jié)目，必將占用大量頻譜資源，有限的頻譜資源將無法承載爆炸式增長的用戶需求。

因此，在5G時代利用廣播方式下行傳輸視聽節(jié)目，將會大大節(jié)省帶寬，釋放頻譜資源，減輕視聽節(jié)目對運營商帶來的負荷。從運營商的角度來看，開展5G廣播業(yè)務，是十分有效也是十分必要的。

5G廣播網建設成本和運營能耗成本低

5G基站能耗成本高。4G系統(tǒng)典型的基站功耗約1300瓦，5G基站典型功耗在3500瓦左右。同樣覆蓋目標情況下，5G基站數量將達到4G的3-4倍，這樣5G移動網絡的整體能耗將是4G的9倍以上。

2018年全年，三大運營商的移動基站統(tǒng)計的耗電約270億度，總電費約240億元。在同樣覆蓋情況下，5G網絡的能耗將達到2430億度，電費達到2160億元。這么龐大的用電成本將吃掉三家運營商的所有 利潤，還要虧損數百億元。即使未來總基站量達不到4G的3-4 倍，總體上運營成本也不可小覷。電信行業(yè)需要積極推動技術進步，不斷提高設備性能，降低功耗，同時還要關注在網絡中引入各種智能手段，基于業(yè)務情況實現動態(tài)能耗管理。

廣電推出5G廣播的公共服務，包括融媒體新聞傳播、應急廣播業(yè)務、5G直播業(yè)務、生活服務、基于5G廣播的高精度時空服務、航空互聯移動多媒體服務、廣播融媒體平臺等，將成為5G殺手級業(yè)務。

大塔并不是替代小塔的無線通訊功能，下行的數據可以用大塔傳播，互動和數據回傳由小塔完成。通過估算可以看出建設和運維費用大塔均低于小塔的費用。

1、大塔和小塔的配制和能耗：

（1）大塔（廣播電視發(fā)射塔）核心部件包括天線，饋線，濾波器，發(fā)射機兩臺（一臺用于備份），上述4個部分的硬件成本預計80-100萬。發(fā)射機典型功率1000瓦，綜合電力功耗約4千瓦。

（2）小塔（通信基站）標配1BBU+3AAU，加上電網+UPS供電鐵塔抱桿等配套，至少25 萬以上。單天線發(fā)射功率200瓦，綜合電力功耗3.5千瓦。

2、基站硬件成本測算

2020年9月召開的服貿會“5G新興服務貿易發(fā)展論壇”上，工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫介紹，全國已建成5G基站超過48萬個（3大運營商共計），而全國大塔（覆蓋到縣級）的數量為3321個。

按照這個數據估算采購設備支出：

小塔 480000*250000=1200億

大塔 3321*1000000=33.21億

大塔建設成本大大低于小塔的建設成本，電信和聯通共建的約25萬個5G基站，中國電信官網在 2020年4月24日公布的消息顯示，中國電信和中國聯通聯合招標的共計25萬站的集采，訂單總額達到700億，與小塔硬件成本25萬元以上是基本接近的。中國移動計劃 在2020年底基站數量達到30萬個，總投資規(guī)模千億級。

3、基站運維測算

運維成本主要開支來自電力支出、鐵塔租金、土建和人工成本、設備運維方面。以電力開支為例：

小塔 480000*3.5=1680000 千瓦，即每小時168萬度電

大塔 3321*4=13284 千瓦，即每小時1.3萬度電

電信的報告指出，2018年，三大運營商總計耗電270億度，總電費240億元（國家補貼后），同樣覆蓋的情況下，5G網絡能耗達到 2430億度，電費達到2160億元。從移動公開的財報中看到，移動集團2019年度網絡運營及支撐成本為1758億元，雖然沒有進一步的數據說明屬于基站部分的運營成本，從上文可知基站的運維成本占有了較高比重。

以同一城市同等面積網絡覆蓋人群及并發(fā)人數來對比：

注：5G廣播網基站建設投資占比是5G通信網的百分之一，可展望的市場效果和價值可期。

利用5G廣播大塔+小塔組網，大塔資源可以通過升級改造重復利用，不用增加過多投入。利用低頻段覆蓋優(yōu)勢，小塔部署數量更少。所以整體建設成本顯著降低。此外采用大塔廣播與小塔交互協(xié)同，提高網絡資源利用率，進一步降低能耗。

4、優(yōu)化大塔和小塔的覆蓋設計

根據計算，全國已有48萬5G基站的硬件成本約1200億，大塔為3321個，硬件成本約33億，為小塔成本的2.75%，電力消耗方面大塔約為小塔的0.77%。

根據工信部統(tǒng)計，截至2019年年底，我國5G基站數超13萬個， 加上2020年規(guī)劃的55 萬個基站，預計到2020年底，全國5G基站數為68萬個。根據國家統(tǒng)計局的數字，截止 2019 年9月，中國的人口占世界人口大概 1/5，4G 的基站數量占到全球 4G 基站數量的一半以上。中國5G基站要想達到4G的密度，至少要建600萬個基站，5G基站建設還需要很長時間。如果按照600萬個基站來測算，5G小塔和大塔之間的差距巨大。

目前國內3321個大塔已基本覆蓋 C2類以上城市，5G廣播可使用已有大塔，既可節(jié)省投資成本，也可加快5G廣播的服務應用落地。對于加快廣電總局提出的“加強廣播電視公共服務體系”有極大的推動作用。另一方面，當采用大塔5G廣播的模式支持熱點直播業(yè)務時，節(jié)省了小塔的無線資源。

因此在綜合大小塔方案的情況下，在5G網絡規(guī)劃之初應考慮大塔廣域覆蓋的傳統(tǒng)線性業(yè)務與小塔個性化的點播類的非線性業(yè)務的融合關系。優(yōu)化小塔的覆蓋設計和鏈路預算，降低小塔的綜合成本。5G大塔廣播還可節(jié)省參與視頻服務的各個環(huán)節(jié)的資源，例如回傳及骨干鏈路的傳輸資源、內容分發(fā)網絡（CDN）資源等，減少網絡攻擊者對內容的篡改，保證畫質穩(wěn)定無卡頓。

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