引言

頻譜規(guī)劃的核心是為最常用的數(shù)據(jù)找到最有效的傳輸路徑。在當(dāng)今的數(shù)字世界中，這些數(shù)據(jù)可以從NBA籃球比賽到增強(qiáng)的GPS坐標(biāo)，再到用于自動(dòng)駕駛汽車的3D地圖。國(guó)際和國(guó)內(nèi)的頻譜管理者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，靈活的頻道利用是許可的關(guān)鍵，美國(guó)的廣播公司已經(jīng)抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)。在繼續(xù)提供基于公眾利益的視頻節(jié)目的同時(shí)，他們現(xiàn)在完全接受了一種新的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：ATSC 3.0，也就是下一代廣播。

在第三代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）的幫助下，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)拼湊出了一個(gè)不同的選擇：所謂的“5G廣播系統(tǒng)”。5G廣播是建立在現(xiàn)有的單播4G LTE波形基礎(chǔ)上的。它遠(yuǎn)非“新”。盡管圍繞這兩個(gè)方案（ATSC 3.0和5G廣播）進(jìn)行了大肆宣傳（和投資），但它們并不等同。這是Betamax和VHS、藍(lán)光盤和HD DVD、PlayStation和Xbox之爭(zhēng)嗎？或者誰(shuí)更有活力？哪個(gè)更好？

背景

技術(shù)進(jìn)步和觀眾需求排擠了傳統(tǒng)的線性節(jié)目服務(wù)。免費(fèi)的無(wú)線廣播正在讓位于付費(fèi)的點(diǎn)播服務(wù)，通過物理連接（電纜、光纖、電話、互聯(lián)網(wǎng)）和無(wú)線連接（衛(wèi)星、蜂窩和WiFi）?？偟膩?lái)說(shuō)，這些都是低效、一對(duì)多、專用的單播服務(wù)。

美國(guó)廣播公司認(rèn)識(shí)到強(qiáng)健、一對(duì)多、高功率/高塔（HPHT）廣播能力的固有優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在已經(jīng)增加了基本的增強(qiáng)功能。這其中包括使用與互聯(lián)網(wǎng)相同的“語(yǔ)言”——IP——傳輸，以及采用新的頻率調(diào)制和編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠的移動(dòng)接收。他們還解決了向社區(qū)的不同部分分發(fā)超本地化內(nèi)容的難題。

ATSC 3.0的新功能精妙、高效、可演進(jìn)，完美地滿足了對(duì)移動(dòng)設(shè)備上多媒體內(nèi)容日益增長(zhǎng)的需求，這些需求已經(jīng)令傳統(tǒng)的蜂窩單播網(wǎng)絡(luò)不堪承受。對(duì)于電視廣播公司來(lái)說(shuō)，“全I(xiàn)P”標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的收入預(yù)測(cè)激發(fā)了那些尋找全新商機(jī)的人的想象力。

與此同時(shí)，一些老牌無(wú)線設(shè)備制造商（如高通和愛立信）正在大肆宣傳從表面上看似乎以類似的目標(biāo)為中心的方法和技術(shù)。雖然這強(qiáng)化了移動(dòng)和數(shù)據(jù)廣播領(lǐng)域中增收機(jī)會(huì)這一觀點(diǎn)，但這種吸引力本質(zhì)上是虛幻的。不錯(cuò)，它們都提供IP傳輸，比以前的迭代更高效且提供增強(qiáng)的內(nèi)容。但兩者的相似之處僅止于物理層：ATSC 3.0系統(tǒng)的效率、穩(wěn)健性、移動(dòng)性和可演化性都更高。

原因如下。

ATSC 3.0——下一代廣播

下一代廣播是最先進(jìn)的地面數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)，專為無(wú)線接收而設(shè)計(jì)。它提供了一個(gè)非常改進(jìn)的觀看體驗(yàn)，支持超高清高動(dòng)態(tài)范圍（UHD HDR）內(nèi)容、沉浸式音頻，交互性及其它針對(duì)固定和移動(dòng)設(shè)備的先進(jìn)功能。

它還使廣播頻譜能夠用于許多新的數(shù)據(jù)服務(wù)。它從一開始就被設(shè)計(jì)為除了廣播電視之外，還提供多種同時(shí)的無(wú)線服務(wù)。它同時(shí)適應(yīng)固定、便攜和移動(dòng)應(yīng)用，允許為各種新平臺(tái)定制的靈活的頻譜利用。ATSC 3.0標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)不同國(guó)家中的不同應(yīng)用。

ATSC 3.0標(biāo)準(zhǔn)的核心是系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)信令——即所謂的“引導(dǎo)信號(hào)”。它作為廣播波形的通用入口點(diǎn)，確保所有接收設(shè)備識(shí)別和解碼每個(gè)唯一信號(hào)，即使是那些尚未定義的信號(hào)。這種“可進(jìn)化性”是ATSC 3.0擴(kuò)展和適應(yīng)新服務(wù)能力的關(guān)鍵。

ATSC 3.0主要特性：

• 超高清（UHD）和沉浸式音頻：ATSC 3.0支持UHD分辨率，具有更高的圖像質(zhì)量和沉浸式音頻格式，增強(qiáng)整體觀看體驗(yàn)。
• 混合廣播—寬帶：它無(wú)縫集成無(wú)線廣播與寬帶，實(shí)現(xiàn)交互式內(nèi)容、定向廣告及其它數(shù)據(jù)相關(guān)功能。
• 先進(jìn)緊急信息：強(qiáng)健的引導(dǎo)信號(hào)允許觸發(fā)先進(jìn)緊急報(bào)警，可以在非常低的信號(hào)電平喚醒設(shè)備，從而能夠向目標(biāo)位置提供富媒體補(bǔ)充。
• 交互式服務(wù)：觀眾可以通過ATSC 3.0的混合功能訪問交互式內(nèi)容、點(diǎn)播視頻和個(gè)性化服務(wù)。
• 數(shù)據(jù)分發(fā)即服務(wù)：IP傳輸和高功率/高塔廣播服務(wù)的一對(duì)多架構(gòu)提供了高效的公共數(shù)據(jù)分發(fā)，包括視頻卸載、增強(qiáng)的GPS服務(wù)、汽車遠(yuǎn)程信息處理分發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)支持服務(wù)。
• 高效靈活的廣播/多播：ATSC 3.0原生的無(wú)線廣播，可同時(shí)向固定和便攜式/移動(dòng)服務(wù)的多個(gè)用戶高效分發(fā)數(shù)據(jù)。

5G廣播

在歐洲，當(dāng)數(shù)字視頻廣播（DVB）將其重點(diǎn)轉(zhuǎn)向DVB-I（IP內(nèi)容分發(fā)）時(shí)，為固定和移動(dòng)廣播尋找基于IP的解決方案獲得了動(dòng)力。5G-Xcast、5G-MAG等活動(dòng)確定了基于IP的分發(fā)的需求和用途。5G廣播是3GPP規(guī)定的一種多播技術(shù)，旨在通過各種網(wǎng)絡(luò)提供廣播和多播服務(wù)。

需要明確的是，5G廣播基于舊的4G LTE波形。在過去的幾年里，3GPP一直在努力應(yīng)對(duì)無(wú)線廣播環(huán)境的挑戰(zhàn)。但是，盡管更好地支持無(wú)線廣播環(huán)境的工作順利，但改進(jìn)底層4G LTE廣播平臺(tái)的物理層的努力（例如時(shí)間和頻率交錯(cuò)）已經(jīng)被拒絕和/或撤回，包括3GPP的最新版本。

5G廣播的主要特性:

• 高效多播:5G廣播采用多播傳輸，高效地將數(shù)據(jù)同時(shí)分發(fā)給多個(gè)用戶，與單播流傳輸給單個(gè)用戶相比，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。
• 內(nèi)容分發(fā)效率:它以“一對(duì)多”服務(wù)的形式，高效地將現(xiàn)場(chǎng)事件、緊急警報(bào)、軟件升級(jí)及其它高需求內(nèi)容分發(fā)給許多用戶。
• 蜂窩網(wǎng)絡(luò)集成:5G廣播可以與現(xiàn)有5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成，使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商無(wú)需對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重大更改即可提供內(nèi)容服務(wù)。
• 廣播模式:以許多用戶需要同時(shí)訪問相同的內(nèi)容的廣播模式運(yùn)行。

兩者比較

有相當(dāng)多的宣傳指，這兩種技術(shù)大致相當(dāng)，但考慮到5G廣播系一種3GPP標(biāo)準(zhǔn)，它具有優(yōu)勢(shì)。雖然這兩種技術(shù)都采用IP傳輸和使用相同調(diào)制方案的一對(duì)多無(wú)線分發(fā)技術(shù)，但相似之處基本上就到此為止了。

因?yàn)?G廣播是3GPP標(biāo)準(zhǔn)且現(xiàn)在存在于手機(jī)中，它以某種方式神奇地為數(shù)以億計(jì)兼容5G無(wú)線接收的設(shè)備打開了市場(chǎng)，這種暗示的想法是一廂情愿。以下是ATSC勝出的六個(gè)原因:

ATSC 3.0有引導(dǎo)信號(hào):5G廣播缺席的引導(dǎo)信號(hào)，其真正技術(shù)魔力在于它能夠發(fā)現(xiàn)和識(shí)別幾乎無(wú)限數(shù)量的不同信號(hào)（包括那些尚未定義的信號(hào)），并僅將所需的信號(hào)傳遞給特定的接收設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)一系列新服務(wù)。更重要的是，此強(qiáng)健的引導(dǎo)信號(hào)攜帶了先進(jìn)緊急警報(bào)觸發(fā)器，可以在非常低的信號(hào)電平下喚醒設(shè)備——比如在室內(nèi)深處。

ATSC 3.0具有更好的糾錯(cuò)能力：更好的糾錯(cuò)能力意味著信號(hào)比5G廣播更可靠。這兩種傳輸標(biāo)準(zhǔn)在性能上差別很大。5G廣播采用了次優(yōu)波形。

ATSC 3.0在移動(dòng)環(huán)境中具有“有意設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性”：在信道快速衰落的移動(dòng)環(huán)境中，ATSC 3.0的性能優(yōu)于5G廣播。其復(fù)雜的時(shí)間交織器提供3-11 dB的性能優(yōu)勢(shì)，具體取決于車速。5G廣播徒步（<3km/h）性能較差，10km時(shí)速移動(dòng)（多普勒）性能糟糕，原因是它沒有比特交錯(cuò)。這可能是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商放棄舊版5G廣播的原因之一。

ATSC 3.0與國(guó)際移動(dòng)通信（IMT）業(yè)務(wù)兼容：聲稱ATSC 3.0物理層與IMT業(yè)務(wù)不兼容是誤導(dǎo)。ASTC 3.0已經(jīng)展示了在IP層面的互聯(lián)，主要的移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)利益相關(guān)者已經(jīng)支持把這方面工作作為未來(lái)3GPP標(biāo)準(zhǔn)的活動(dòng)。如果不同的物理層是一個(gè)實(shí)質(zhì)問題，那么WiFi（一種IEEE標(biāo)準(zhǔn)），作為一個(gè)例子，將同樣是一個(gè)實(shí)現(xiàn)問題。

ATSC 3.0可以共享IMT資源：只有5G廣播可以共享IMT資源的說(shuō)法言過其實(shí)。ATSC 3.0也可以通過設(shè)備層解決方案和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。雖然在設(shè)備層的集成中，任何標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)面臨一些小挑戰(zhàn)（例如天線尺寸、接收器前端、帶通濾波），但在設(shè)備層（例如MarkONE手機(jī)）都有解決方案路徑。值得一提的是，目前還沒有支持5G廣播或ATSC 3.0的商用手機(jī)。

將ATSC 3.0添加到芯片的成本可以忽略不計(jì)：雖然ATSC 3.0尚未集成到IMT設(shè)備的系統(tǒng)芯片中，但與手機(jī)芯片組的增量成本相比，添加ATSC 3.0解調(diào)器的成本微不足道。前端頻率調(diào)諧器、濾波器和天線對(duì)于ATSC 3.0或5G廣播都是共同的。

結(jié)論

在技術(shù)比較中，將我們自以為知道的事物與事實(shí)區(qū)分開來(lái)是至關(guān)重要的。5G廣播有一些直觀的吸引力，為什么不簡(jiǎn)單地將廣播集成并擴(kuò)展到已經(jīng)存在的手機(jī)3GPP生態(tài)系統(tǒng)中？這可能有多難？然而，這是一個(gè)有嚴(yán)重缺陷的妥協(xié)。有了5G廣播，你可能會(huì)打消對(duì)以下要求的希望：

• 一個(gè)可以隨著需求和用途的變化而發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，
• 技術(shù)進(jìn)步和未來(lái)的能力，同時(shí)保持向后兼容性，
• 最大限度地利用你寶貴的頻譜做其它事情的靈活性。

這就好像你有一塊土地，被永遠(yuǎn)限于只能在上面種玉米。你會(huì)放棄種植更賺錢的植物，或者開采泥土下的礦物，或者為了最大化土地價(jià)值而建造高層建筑嗎？我們應(yīng)該想最大限度地利用我們一小塊頻譜的靈活性和新用途。充分利用頻譜最好的裝備是ATSC 3.0。這相當(dāng)于一輛復(fù)雜先進(jìn)的電動(dòng)拖拉機(jī)和一把鐵鏟相比。跟著拖拉機(jī)走，好的一面要大得多。