媒体融合竞争策略

杜百川 国家新闻出版广电总局科技委

媒体融合竞争策略

杜百川 国家新闻出版广电总局科技委

本文分析了互联网导致媒体产业融合的主要原因，深入阐述了媒体融合竞争策略的四个优先：内容优先、移动优先、云优先及AI优先。对涉及的核心技术、新技术及其演进并联系中国广电媒体融合转型实际做了深入阐述。

媒体融合 竞争策略 内容优先 移动优先 云优先 AI优先

1.引言

今天紫金论坛的主题是媒体产业和融合。互联网是导致今天媒体产业融合的主要原因。图1是47岁的互联网，背景图是1969年12月Alex McKenzie画的4节点互联网图初期连接图，一共四个节点，到2017年连接到IP网络设备数量是世界人口的3倍，且仍在不断地增长。

图2是全球网络网络的连接速度，在图2全球网络网络连接速度中中国显示为红线，表明在发达国家中基本处于中下位置，所以网络连接速度并不快。从中国目前来看，中国广电受到很大的压力，如果互联网连接速度继续提高，我们广电受到的压力会继续增加。

同时，各种媒体每天发布的时间也发生了非常大的变化。如图3所示，就电视来说，全球电视收视率基本是在下降，但是下降还不算太厉害。但是有两个增长非常快，一个是OTT，从2004年开始从零增长到现在将近每天2小时；另一个是移动，增长最快，从2011年开始增长到现在接近每天3小时，对比电视仅占每天3个半小时左右。由此可以看出移动、互联网的增长趋势。

图1 47岁的互联网

图2 全球网络网络连接速度

图3 不同媒体平均每天花费时间

如图4所示，还有一个特点是到2020年，新的观看习惯可以总结为三条：大于50%的时间是在移动屏，大于50%的时间是在点播，大于50%的时间是在使用指令。

图4 2020年…的新观看习惯

2.媒体融合竞争策略

如图5 所示，从市场角度来看现在三大行业的竞争和融合。我们现在都强调融合，实际上这里面有非常大的竞争，而各行业有各自的竞争策略。比如有线和媒体的策略是什么？内容优先，互联网或者说OTT以云优先，通信以移动优先。媒体和有线以内容优先，因为媒体和有线一直做内容，内容是媒体和有线的强项。那么OTT为什么是云优先？因为OTT没有网，连接的是电信网或广电网，所以应打造一个平台，无论如何传输，都利用云优先战略与其他两家竞争。通信非常简单，移动是通信的独特优势，所以通信做的是移动优先。但是随着媒体的融合，每个行业都要做这三个优先，也就是说有线和媒体也要做云和移动，移动也要做云和内容，OTT也要做内容和移动，最后就发展成为三者融合。也正因为融合的过程，广电面临的技术升级压力非常大。

图5 三大市场融合态势

2.1 内容优先

首先是内容优先。2016年9月BCT未来电视研究报告提到一个现象，即最近几年广播业者内容的“文艺复兴”。但实际上广播业者中有一些原来就从事内容制作，有一些是刚刚开始转向。因为有很多广播业者曾经是以广告为主，而非以内容为主。如ITV已经在原创内容进行了重大投资，创立了B2B “movie-studio” 模式，这一措施帮助ITV增加了国际业务的贡献，作为总收入的一部分，过去5年增加了19%。

在美国内容战略已经流行多年，许多有线网络已经将其业务转换到内容生产和许可为重点。目前这种方法在欧洲也开始流行，认为较数字扩展风险更小。广播业者建立一个数字业务，如OTT平台，不能保证能吸引足够的观众来付清技术上的预付投入，但转向内容生产，投入到跨不同标准内容和面对不同平台，总会有多种选项的预期买家。埃森哲Pulse of Media 2015报告中称其为广播业者内容的“文艺复兴”。

广播业者本来就是制作内容，会更加擅长。从这个角度来说，广播业者采用内容优先战略能够取得很好的效果。研究报告表明内容收入超过总收入20%的都是采用内容为导向策略的，而内容为导向的广播业者要比广告为导向的广播业者达到更高的投入资本金回报率 (ROIC)。

就少数大型运营商而言，年复合增长率奈菲达到29%，亚马逊达到57%。从内容上可以看到新的内容生产者参与OTT在数字环境复制传统视频，包括光碟出租都是广电的模式，现在都成为互联网以交易为支撑，我付一次钱点一次东西。

原来有线付费电视变成互联网OTT也就是订户为支撑，地面广播和免费店面广播变成广告位支撑。目前对短视频长视频到底长的好还是短的好，也有很大的争议。短视频是入门，长视频赢得观看时间，大多数启动视频都是短视频，但是长视频在观看时间超过短视频，真正要挣钱的部分还是长视频。同时顶级和小众的内容更有价值。一般节目的价值在迅速下降，顶级和小众的内容具有比较明显的优势。

从视频生态系统可以看到，传统视频生态系统包括卫星、有线、IPTV网络和在线视频生态系统的营销方式不一样。不管怎么说，OTT竞争下，商业模式会有非常大的变化。

图7 视频生态系统

在以往非常明显，就是由内容提供商给广播商，广播商给集成商，集成商再给到消费者，钱是反过来，由消费者给集成商，集成商给广播商，广播商再给到内容商。但是由于有了OTT的竞争，现在的趋势是有可能内容直接给到内容提供者，这是有线电视和广播电视广告下降非常重要的一个原因，也就是被旁路。这个旁路在具有增强屏幕的时候，有可能还会回来。比如说在广播上点一个衣服，就可以买等等，这时候又要经过广播商和集成商，这也和采取技术有关。

从内容来说有非常多的内容，比如标清向高清转换、超高清4K、HDR超高清、3D音频、AR/VR、360度视频，还有PGC、UGC，线性频道、点播、直播、弹幕、社交联网、第二屏幕以及VOD、SVOD、TVOD、AVOD、DMVPD、FTA等种种内容。广电也面临着升级。超高清HDR是电视系统(视频和音频)和工作流程再造。实际上超高清有五个方面，高清晰度、高动态范围、画面更多颜色、画面更流畅、高质量音频。

第一个阶段纯4K，对我们系统影响不大，现在4K内容并不多。目前HDR是高清的主要驱动力，目前的流行的超高清电视主要是没有高动态范围、宽色域、高帧率和3D声音的纯增加像素的所谓4K电视，有的甚至是原来高清电视的上变换；去年7月国际电联颁布ITU-R BT.2100-0《用于制作和国际节目交换的高动态范围电视图像参数值》建议书。去年8月欧洲标准组织颁布ETSI TS 103 433 V1.1.1《用于消费电子设备的高性能单层直接与SDR兼容的HDR系统架构(SL-HDR1)》标志着超高清最重要标志性性能HDR电视即将快速推广；所谓的只有像素增加的4K电视不久将全面退出市场。

我们现在正在制定标准，今年到明年这个标准就要出来，包括3D声音。一旦标准出来和实施，整个系统就要有变化。这里面包括重新决定系统的最小和最大电平。根据理论分析、实验和调查，按90%满意的黑电平为0.005 cd/m2。而目前典型的LCD TV (SDR)为0.1 cd/m2，只能满足50%的观众，整个范围在0.004到20 000 cd/m2。综合来说，研究结果黑电平大约是在0.001到0.005 cd/m2之间对UHDTV比较合适。但考虑到实际观看条件，2100设置的背景亮度为5cd/m2，环绕电视的亮度为≤ 5cd/m2，最小显示亮度即黑电平为≤ 0.005 cd/m2。视频系统参考白不是信号最高的白电平，也不是显示器最高的亮度电平。当用标定测试卡标定时，参考白是弥漫性的反射光，高于参考白的通常称为高光，可以是镜面反射或光源。传统视频高光设置为不大于1.25x，实际测量弥漫表面的镜面反射亮度可以高出1000倍，像太阳那样的发射光源会达到16亿cd/m2。因此要对高光作非线性处理。所以在标准中最终将显示的峰值亮度定义为≥ 1000 cd/m2，但这里不是指整个屏幕都超过而是指高光。

再者要重新定义电视系统架构。电视系统从场景光摄取到显示输出光可以分为以下三大类信号处理:

（1）OETF: 将线性场景光转换成视频信号，通常在摄像机；

（2）EOTF: 将视频信号转换成显示输出的线性光；（3）OOTF: 光到光的转换，一种艺术创作意图的呈现 (“rendering intent”)。

电视系统显示的光与摄像机摄取的光不是线性关系，整体上加上了非线性，即OOTF。 “参考”OOTF对摄像环境和显示环境的差别进行补偿，规范和使用 “参考 OOTF” 可以使端到端的再现一致，这对电视制作非常重要。艺术调整是指人为的艺术创作，使图像呈现出相应的创作意图，这是人为的OOTF，称之为“艺术 OOTF”。艺术调整可以加在参考OOTF前面或者后面。

参考OOTF究竟放在什么地方，现在不同的电视系统是不一样的，比如说BT.709电视系统架构也就是高清，它的艺术调节部分是放在前端，有参考显示来观看调整，最后显示端是非参考显示。

为了避免轮廓效应，量化视频信号要利用人眼对相邻量化电平的识别能力，用刚好能识别的亮度电平差作为量化级的量化方法称为感知量化(PQ:Perceptual Quantiser)。人眼对亮度电平差的识别通信符合遵循Weber定律 (在低电平时由De Vries-Rose律修正)。 Weber定律指出刚好能觉察到的亮度差与亮度成正比，也就是说可以用百分比来表示，称为Weber分数(Weber fraction)，人眼圆锥细胞Weber分数通常为2%-3%。

图8 超高清的五个方面

图9 艺术调整在电视系统中的位置

Weber定律表明log OETF (信号signal ∝ log(相对亮度)) 可以提供最大的动态范围，同时又不会觉察到量化电平变化。如果Weber分数为2%意味着100:1动态范围时，不觉察量化电平变化需要233级（1.02233=100），即可用 8比特表示。

为了制作高动态范围视频信号和克服Rec 709 OETF (即使加拐点)局限性，许多摄像机制造商设计了自己的OETF (大多10 bit)：Filestream (Thomson),S-Log (Sony), Panalog (Panavision), Log C (Arri),Canon Log (Canon, 只有8 bit)，大多是近似log曲线。如果Weber分数小于1%，10 bit log 转换特性的动态范围可以达到大于10000:1。

感知量化PQ电视系统EOTF是固定的，在前端放置参考OOTF，这部分是放在摄像端。

图10 BT.709电视系统架构

图11 PQ电视系统特性及架构

HLG电视系统恰恰相反，包括艺术创造在内的OOTF在显示侧，OETF是固定的。

PQ电视系统和HLG电视系统这两个电视系统架构就决定了在前一个架构也就是PQ架构需要有元数据来说明原来做了什么，而HLG架构就不需要元数据。另外可能会采用新的彩色空间，新的系统可能有更好的恒定亮度和恒定颜色。采用新彩色空间 LMS的 ICTCP：

ICTCP是HDR和WCG设计的彩色空间和分量，用来替代非恒定亮度(NCL)Y’C’BC’R。NCL Y’C’BC’R系统在SDR的情况下已经会产生失真，包括色彩的线性和亮度恒定，在显示能力大幅度改进和HDR的情况下会更加明显。在定义新的非线性曲线、新的基色和范围及增大比特深度时，必须提高彩色表述精度。同时彩色处理混合，淡出，色亚取样和变换都需要失真快速处理。新的彩色分量设计考虑了上述因素。

ICTCP遵 从 与 NCL Y’C’BC’R同 样 的操作并具有与ITU-R Rec.2020恒定亮度方式CL Y’CC’BCC’RC 好处，同时改善了一致性。利用了人眼的视觉系统特点，最佳化恒定色彩线，一致的刚能识别区别(JND)椭圆和恒定亮度等技术。

人类视觉系统(HVS)彩色处理过程可简化为3步：首先进来的光线由三种对不同波长敏感的光敏细胞(锥状)捕捉，分别为长波长(L)，中波长(M)和短波长(S)；第二步，线性光被圆锥细胞根据自适应响应特性转换成非线性信号；第三步，非线性信号通过一个彩色处理过程被分解为三个不同的通道(亮暗强度轴Intensity，黄蓝Tritan等亮度轴和红绿Protan等亮度轴)。

超高清HDR和原来SDR兼容的问题。如何将原来SDR系统和新的HDR系统兼容，有两种办法。一种是用HDR内容进行分配，在显示端导出SDR内容；另一种是用SDR内容进行分配，在显示端导出HDR内容。

图12 HLG电视系统特性及架构

图13 SDR/HDR兼容单一信号传输方法

下面介绍制作到分配的元数据全程管理。

HDR元数据可以分为两种不同的类型：信令参数和与内容有关的参数。

显示器需要知道是哪一种HDR出现在其输入，如果需要还有知道一些或所有正确显示HDR图像所需的参数(保持端到端的整个艺术创意)。

描述内容相关的元数据{Content Related Metadata)有两个术语:静态元数据(Static Metadata)在整个节目中不改变，动态元数据(Dynamic Metadata)有可能逐帧改变。

HLG系统不使用或不需要任何内容相关的元数据，一个UHD显示只需要知道出现在其输入端的是HLG信号就可以了。

分配以PQ为基础的系统可能需要静态和动态两种元数据，例如当显示特性与制作时调色用的参考显示明显不同时，动态元数据需要用来保持艺术创意参数。

目前有5种不同的HDR系统，5种不同HDR系统及其兼容性如下：

系统1: HDR10：使用ST2084 EOTF，具有静态元数据的单一内容层，与SDR电视不兼容；采用CTA规范的HDR-兼容电视显示，Ultra HD Blu-ray强制性标准。

系统2: Dolby Vision：使用ST2084 EOTF，由一个带静态元数据的基本内容层和一个带有动态元数据的增强内容层组成，可选与HDR10电视和SDR电视兼容；在Ultra HD Blu-ray中是可选项。

系统3: HLG BBC/NHK：使用没有元数据的混合对数-伽马(HLG) EOTF；可在HLG-兼容的HDR电视上或SDR电视上重放。

系统4: JTP Technicolor/Philips：使用ST2084 EOTF，有元数据的单内容层；在Ultra HD Blu-ray中为可选项；通过外部解码设备(即STB或BD放机)与SDR电视兼容。

系统5：AVS AVS2 + China HDR：即将发布。

第二大部分是3D音频。传统音频系统以通道为基础的3D音频，听到的声音依赖与扬声器布置和现场布局，如果家里扬声器布置和现场布局不正确，重放的声音就跟原来的声音相差非常大。

图14 传统音频系统以通道为基础的音频

目前新出现的还有以对象为基础的音频和以场景为基础的音频。以对象为基础的音频形式是浸入式音频的基础，由一组单声道音频元素及其描述数据组成，描述数据是对象在3维空间中位置的元数据。位置元数据生成的频率足够高以精确反映重放时对象的动态移动轨迹和空间位置。在重放时，有一个音频呈现引擎利用这些元数据将每一个音频对象都适配到一个或一组扬声器输出，以达到希望的空间效果。每个对象位置都用3维空间坐标来描述，能够用头顶置和/或上置-火炬式扬声器，3D耳机，以及直到22个基本声道的ITU-R BS.2051扬声器布置都能被呈现。对一般的家庭，5.1 + 2头顶置扬声器或7.1 + 4头顶置扬声器是最为普遍采用的3D扬声器设置。声道为基础的音频要求预先确定扬声器布局和特性，对象为基础的音频描述声音的方法与扬声器的设置/布局和位置无关，其空间位置的准确性，一致性和分辨率为声音设计师、混录师和导演提供了新的可能性。

以对象为基础的音频使用VBAP实现音频对象，哪个音量大，哪个音量小，应用对象就会在什么地方。但是有一个缺点，随着音频对象数的增大，码率增加会非常快，有256个对象，就要有256个通道，256个通道码率是一个相当大的码率。

以声道和以对象为基础的音频系统区别在于：在传统的声道为基础的混音中，声音混音后的重放使用固定的扬声器位置和角度，并假设每一个重放环境都是相同的。例如，5.1声道音频制作根据ITU-R BS.755使用左，右，中，左环绕和右环绕，但在用户家中有偏差。而对象为基础的混音可以将单一或组合的声音元素在3维空间进行描述 ，然后提交给重放设备，根据使用场地扬声器布置，呈现在1-, 2-或 3-维空间声音。使用对象混音创作过程是对声音的‘空间’位置而不是对固定扬声器位置，根据声音的空间位置和现场扬声器的位置计算每个扬声器的增益。对象可分为位置对象和交互对象,前者是固定位置，后者可根据用户需要设置位置，如播音员的位置。

下面介绍以场景为基础的音频：高阶声界(HOA)。

声界(Ambisonics)是一种全-球形(full-sphere)环绕声技术，除了水平面，还覆盖听者的上面和下面。与其他多声道环绕声格式不同，传输的并不是扬声器信号，而是独立与于扬声器的称之为B-Format的声场重现信号，然后根据听者的扬声器布置还原声场，制作者要考虑的更多的是声源的方向而不是扬声器位置。

B-Format的阶数越高，角度分割越细，空间分辨率越高，需要的通道数也越多。阶数提高时系数会在较低阶的基础上增加。“0”阶只有一个全向单声道；“1”阶，再增加3个不同方向空间声道，X, Y,Z 轴；“2”阶再增加5个通道，但不是对应于简单的方向的概念，而是和与方向有关的数学模型对应，或称为球谐函数(“spherical harmonics”)，阶数可不断增加。

把整个声音生产模拟出来叫高阶声界，越是高阶，分的越细，一般3到4阶就可以。

下面介绍MPEG-H 3D音频。

通过全球10个测试实验室，50多个测试听者41000个样本的测试，MPEG选择Fraunhofer IIS声道/对象/声场为基础的3D音频格式为未来高质量3D音频内容递送标准。

该建议主要考虑了多种用户场景：声道、对象和场景为基础的音频信号。Fraunhofer提供的建议是Extended HE-AAC为基础的音频编解码和3D呈现引擎，支持3D音频的传输和多种收听场景灵活的3D音频重放成型，包括3D家庭影院，22.2扬声器系统，汽车音响系统和平板手机耳机连接的重放。

3DA可适应多种场景，包括耳机、嘈杂环境、扬声器数量和大小有限制、响度法规(CALM act等)、可纠正错误放置的扬声器、声音信号分量电平调节、多语言、拾音传感器故障等，MPEG-H 3D音频标准已经在2015年底颁布。

图16给出了MPEG-H 3D音频主要特点，我估计在一两年内MPEG-H 3D会在我们的音频制作中得到应用。

图15 通道为基础的音频

图16 MPEG-H 3D音频主要特点

此外演播室完全由SDI路由转换成IP连接也是需关注的热点。但演播室完全由SDI路由转换成IP连接，需要我们整个演播室的改变，目前大多数还没有做到。

内容优先的背后是电视系统和流程的再造和商业模式的改造。或者说预示着广电要转型升级，也就是尽管内容是你的优势，但是新的内容需要电视系统和流程的再造和商业模式的改造。

2.2 移动优先

移动优先是技术最活跃、变化最大的一个部分，跟无线有关的首先就是5G。5G对广电有非常大的影响，因为5G把所有将来有可能的业务都包含在内。比如IMT20205G愿景，分为增强的移动宽带、大规模机器通信、特可靠和低延时通信，包括云上工作和游戏、增强现实、工业自动化、困难任务应用、自动驾驶汽车、智慧家庭、智慧城市等所有东西都包含在5G范畴内。

图17 演播室SDI路由转换成IP连接

图18 IMT20205G愿景

图19 ITU-R IMT-2020 Vision建议的5G各方面能力

将来有可能的业务都在5G，可能不可能，不能说不可能，但有一定的困难。具体要达到的数据，我们就不多说了。我要说的一个问题就是5G目前优势在什么地方？在于目前没有竞争，不是标准上没有竞争，而是5G统一标准是非常明确的目标，或者说目前没有任何一个国家会单独提出5G标准，日本、韩国现在不出，欧洲不出，美国不出，中国现在也不会出5G标准，所以说国家为基础不会单独提出5G标准，第二以标准组织为基础的也不会单独提出5G标准，标准组织有三大类，ITU、3GPP和IEEE，现在都没有专门形成一个标准竞争的趋势，从这个角度说，5G有可能形成全球不分国家的统一标准，这也就是为什么刚才所有的内容有可能都包括在内的原因。

第二个跟无线有关的是Wifi，Wifi是5G最大的竞争或互补。据统计，2020年全球IP流量只有16%将由移动蜂窝网即5G产生，而全球IP流量的50%将由固定Wi-Fi产生。从这个角度可以看到，5G在移动通讯不会占统治的地位。

Wifi的标准，目前也到了5G。5G这个词用的很好，没有说5G什么，第五代什么？都没有说。也就是实际上第五代并不是第五代移动通信，也不是第五代移动电话，而是第五代移动无线网，这是一个非常不同的概念或者有点偷换概念的意思。Wifi第五代传输速率可以做到最高3.6Gbps并还有望继续提升。

Wi-Fi的后续发展：

802.11 ac Wave 2使用下行MU-MIMO (multi-user MIMO)同时可发送数据到4个用户，减少了用户间的竞争并明显改善了整体网络通过率。相比802.11ac Wave 1使用SU-MIMO (single user MIMO)，要顺序处理多个用户，Wave 2使用波束成形技术将波束对准每个用户。

802.11 ax是802.11ac的下一代，调制增加到256-QAM并使用OFDMA，用不同的子载波对准不同的用户，可以增加同时接收5 GHz信号的客户端数量，标准提升了每个用户的功率谱密度(PSD)，因此增加了整体网络通过率。标准还增加了上行MU-MIMO:单设备峰值数据率可达10-14Gbps；UL OFDMA较高的PSD增加了UL链路预算9 dB；将MU-MIMO波束和天线从4增加到8，用于双波段工作时需要多达16个天线；可在2.4 GHz频段加MU-MIMO；预计IEEE在2019年通过802.11ax标准，但使用802.11ax草案的设备在2017年出现。

802.11 ad，出货量较小，802.11ac加上60 GHz，可达非常高的数据率(4.6 Gbps)，2016年许多高端手机会开始使用802.11ad。

802.11 ay是802.11ad的增强，把MU-MIMO加到60 GHz，峰值数据率可达100 Gbps。

图22给出了802.11各标准开发的时间表。

图20 2020年Wi-Fi流量远超蜂窝流量

第三个跟无线有关的是卫星，OneWeb要做全球的Wifi。OneWeb星座卫星宽带： 2020年第一批648颗卫星，1200km低轨卫星，18层轨道平面，每层36颗，Ku-和Ka-band，高质量宽带全球覆盖，还将与Intelsat混合组网；参数：速度可达行50 Mbps，上行25 Mbps；数据量为10 -150+ GB/月；延时来回小于50 ms；Coverage:Everywhere thanks to High elevation angles；目标应用：卫星宽带，蜂窝回传，企业垂直市场；具体应用：e-Government，e-Medicine，e-Learning，e-Commerce，e-Office，e-Games，紧急通信，飞机轮船宽带，远程会议，云计算。

听说我们中国也要做。所以从这个角度说，全球不只一家要做。如果这样的话，会改变整个移动的格局。

图21 Wi-Fi标准演进和最高速度

图22 802.11各标准开发时间表

第四个跟无线有关的是地面数字电视。地面数字电视的标准FCC已经授权ATSC3.0为下一代电视标准，FCC根据广播业者和消费电子产业联盟的请求，认为ATSC 3.0能明显改善广播信号接收，可以不用户外天线在移动设备和电视机上接收，使广播业者提供增强和创新的服务，包括超高清和浸入式音频，更本地化的内容，先进的应急通知系统(EAS)能够唤醒设备提醒消费者紧急情况发生，更多方便的选择和交互业务。今天的决定可以帮助私营部门创新和保持美国在全球广播行业的领导地位。FCC的NPRM的内容要点包括：自愿采用，本地同播，MVPD继续ATSC1.0传输，服务和干扰保护，消费者保护和培训。

地面ATSC2.0就是宽带和广播网，尽管两个都有，但是完全分开，到了ATSC 3.0，物理上的宽带和广播网，上层完全合在一起。

图23 美国电视地面电视标准

对ATSC 3.0我介绍几个重要概念。第一概念是广播网关，把地面数字电视变成为一个广播网关，是连接演播室到发射机的一个广播网关。这个概念，我觉得是一个非常突破性的概念，把广电也成为了互联网的一个部分。

ATSC 3.0引导序列和帧结构，-6dB就可以接收。

ATSC 3.0采用层分复用(LDM Layered Division Multiplexing)。LDM是一种传输方案，使用频谱重叠技术(spectrum overlay technology)，重叠多物理层数据流，对不同业务和接收环境选择不同功率电平，纠错码和调制方式；对每个LDM层, 100% RF带宽和100%时间都可用来发射多层信号，以提高频谱效率和灵活使用频谱；信号抵消(Signal cancellation)能用来先恢复鲁棒的上层信号，然后将其从接收信号中抵消掉，再开始较低层信号的解码；上层(UL upper layer)是特-鲁棒层，非常适合HD便携， 室内，移动接收。 高码率低层 (LL high data rate lower layer)传输系统特别适合多套-HD和4k-UHD 高码率固定接收。未来扩展层(FEL Future Extension Layer)可用于将来附加完全反向兼容。

图24 广播网关概念

图25 ATSC 3.0引导序列和帧结构

图26 LDM频谱重叠技术

ATSC 3.0定义了6种不同的调制方式: 一致QPSK调制和5个非一致星座(NUC)阶; 16QAM,64QAM, 256QAM, 1024QAM和4096QAM。每个NUC调制阶和码率的组合都是不同的星座存在。但星座不改变码长，当码率和调制阶数保持恒定时，Ninner=64800和Ninner=16200两者可以使用同一星座，QPSK星座可用于所有码率。QPSK星座是QAM的1-维形式。NUC 16QAM, 64QAM和256QAM是2-维(2D)象限-对称QAM星座，可以从单一象限构建。为了减少接收机QAM解调的复杂性，1024QAM和4096QAM星座同相(in-phase (I))和正交 (quadrature (Q))分量可由非一致1-维(1D)脉冲幅度调制 PAM (pulse amplitude modulation)星座导出。

ATSC 3.0物理层概况见图27。

LDM接收系统架构见图28。

图27 ATSC 3.0物理层概况

图 28 LDM接收系统架构

ATSC 3.0可以利用物理层管道实现多业务同时覆盖，对于不同的管道，可以设置不同的物理参数，比如说UHD可以用一个业务参数，SD业务、移动业务、数据业务可以用一个业务参数，同时实现覆盖，也就是管道方式。

图29 利用物理层管道实现多业务同时覆盖

下一代无线网络的主要技术包括高频通道技术、网络分片技术、大规模天线技术、网络虚拟化技术、超密集组网技术、云无线接入网技术、智能移动边缘计算技术、多层发射和基站智能混合技术等。

未来的无线融合网络架构可按三个层面来描述：底层是可重组的物理资源层，可根据上层的需要任意分割组合成所需码率、保护率、延时等参数的资源分配；中层是可重构的虚拟网络层，根据上层业务需要构建所需网络，包括低功率、小码率、延时不敏感的物联网(IoT)，大码率、低延时，不对称的视频网(NGB-W)，相对低码率、低延时对称通信网(5G/车联网)，相对低码率、级低延时车联网和纯数据网(Wi-Fi)；顶层为具有AI的认知控制层，对下面各层感知，收集数据，计算和自组织；通过人工智能与环境和用户交互并主动学习，形成最适合各行各业环境和用户的使用方式。未来网络不应当是下一代通信网或下一代广播网，而应当是泛在、感知、自治、多业务、云加边缘计算的智能数据网。大概介绍一下几个关键技术，首先是网络分片技术。

图30 网络分片技术

广播站、基站和小区混合覆盖技术。广播站(Broadcast Station)：原有广播反射台，典型覆盖范围为十几到几十公里，主要播放广播信号。宏站(Macro Cells): 是大多数网络运营商在RAN中采用的方式，基站(或LTE的eNodeB)的任务包括无线电资源管理(RRM)，无线电环境监测(REM)，和自-组织网络(SON)。由于价格和功耗相对较高，通常只部署在用户密集地区，覆盖约几公里的范围。小站(Small Cells): 网络运营商可以通过部署小站经济地增加覆盖密度，通常覆盖几十米到2公里，履行所有基站的功能，可用于城区郊区和楼内许多不同环境，如在大型商场内每一个走廊可部署一个小站。小站还可以分为室内(微蜂窝femtocells, 企业小站enterprise small cells)， 和室外小站 (即 metrocells)。广播网有它的优势，尤其在大规模转播一个球赛，用原来4G方式满足不了要求，所以一定是广播站、基站和小区混合覆盖。

最近Sinclair广播技术集合机构，在ATSC3.0发布以后很快就发布了NGBP平台，用于移动优先。移动优先来做什么？主要是针对使用电池的设备和IoT，而且是使用ATSC3.0发射机，专门切入NGBP一段，引导序列还是一样。这个平台有一个非常大的架构，完全是全新架构的SDN/EFV架构。

图31 Sinclair下一代广播平台(NGBP)

图32 新的广播社团云系统架构(SDN/NFV)

比如有一个广播市场交换实体为主体的BMX业务功能，有一个管理业务分析面板，有一个软件定义的频谱控制，有一个本地数据中心和远地云中心，这样一个架构使得广电广播架构完全和新一代广播架构融合。像这样一些架构，已经成为新一代广播电视架构的一个标配，在这种情况下，网络分片和SDN/EV架构形成了广播与服务的架构。

NGBP地方/中心分布式团体云架构，使用开源软件如OpenStack作虚拟架构管理(VIM: Virtual Infrastructure Manager),通过虚拟网络功能管理(VNFM)进行管理和编排(MANO: The Management and Orchestration)， 提供整体流程的编排，自动执行和管理，形成NGBP的 “BaaS”模式。

图33 NGBP地方/中心分布式云架构

Sinclair认为可以用新的广播及服务的概念来形成一个无线网络架构。针对不同的网络可以进行分片，来对不同的设备形成不同的业务，而且这个分片注意是固网和无线网联合的，比如说核心网，固网分片，针对的是家庭固定连接网，无线的分片是连接的移动设备和家庭，所以可以看到这种核心网分片和广播网分片合成使得将来我们的业务可以在固网、移动网和有线网真正做到漫游。用VNF链产生NGBP网络分片的方法，Sinclair实现了在广电范围内的C端架构，也就是用通用的激励器，放在云上，形成广电C端架构。

图34 网络分片和SDN/NFV架构BaaS

图35 用VNF链产生NGBP网络分片的方法

图36 带有RRH(通用激励器)的广播C-RAN

有线和无线融合，有两个名词，HFC叫做光纤同轴混合网，HFW光纤无线混合网。如果把HFC和HFW融合，也就是说光纤既到Node又到天线，就形成混合光纤无线固网覆盖，实现一种户内户外固网混合网覆盖。

最近有一个新项目5G-Xcast。5G-XCast是5GPPP Phase II项目，主题是实现5G广播和组播通信能力，满足未来媒体，包括4k/8k UHDTV, HDR,HFR和WCG，对象为基础的内容，VR/AR/MR，360°视媒体和NGA市场和技术两方面需求。项目将定义包括系统架构在内的传送和应用层顶级规范，开发公共API确保能够在任何时间、任何地点和从任何设备无缝接入内容。5G-XCast系统会利用单播，组播，广播以及本地缓存等递送模式，设计从原系统到新系统的过渡策略。在开发媒体递送解决方案时会充分考虑5G的广泛应用，包括车联业务，公共安全和健康，IoT等，以确保与其协调。目标包括动态自适应5G网络，具有点到多点能力和试验性演示，做到媒体业务能在固网、移动网和广播网灵活进行分配和漫游。

广电行业试图努力进入5G，主要实现广播和主播通信能力，包括未来媒体，包括4K、8K、UHDTV、HDR、HFR和WCG。5G-Xcast系统会利用单播、组播、广播及本地缓存等递送模式，设计从原系统到新系统的过渡策略。目标包括动态自适应5G网络等。实现5G中点到多点的应用，包括多媒体和娱乐、互联汽车、IOT、公共告警和安全。这些都是点到多点，而点到多点的架构，实际上跟5G大部分架构不一样。5G-XCast要实现的5G用户场景包括：混合广播业务：线性和非线性节目组合编排加社交媒体；对象为基础的广播业务：节目以元素集的形式存储（音频，说明，字幕，元数据…）；具有为接收状态量身定制的富媒体内容递送方式的公共告警消息；缓存：以灵活和动态的方式实现组播/广播和缓存，达到媒体内容和业务递送的高效和可扩展；融合: 5G展现了移动宽带和广播网络空前的融合机遇：用户可以在三个不同的网络和环境自由移动；5G-Xcast架构提供无缝和不中断的业务漫游。

做到这点需要有很多的技术支持，目前国际上已成立了5G-Xcast工作组，包括项目分工。

图37 5G-Xcast 工作组划分

如果把观众数和节目数作为两个坐标，移动宽带移动在刚开始观众增加的时候，费用会增加很多，但是到一定数量时是固定的。刚开始肯定是点播人越来越多，费用就越来越高，但是等到一定的阶段后，都是一对一。对于地面电视来说，如果节目数、频道持续增加，在刚开始的时候因为是广播，所以费用不会增加太大，但是如果不断增加频道数，费用也会迅速上升。

从这个角度来说，这两者可以分开，也就是地面电视管前面这一段，VOD管后面这段。这样一来，两个费用就会解决。

移动优先就是要拓展广电在移动媒体的主导地位，进入智慧家庭、智慧社区、智慧城市和物联车联等新的领域。其实质是拓宽和提高广电生产力。

2.3 云优先

云优先其实质是网络架构向虚拟化架构转变。网络虚拟化(NV：Network Virtualization)：将实际物理网虚拟为多个逻辑网，使用重叠(Overlaying)实现多客户的隔离 (Cloud)，隔离的好处是可扩展性，故障隔离，安全性，抽象化；软件定义的网络(SDN：Software Defined Network)：在软件定义的网络中，数据链路层的控制和分发功能被分离出来，管理和业务建立等功能移至 SDN 编排和控制器中，将专用设备转换为软件应用；网络功能虚拟化(NFV：Network Function Virtualization)：将网络功能虚拟化，对计算、存储和网络资源现实统一调度和管理，并将专用设备转换为通用服务器、存储器和交换机。

图38 移动/地面线性电视分配价格比较

图39 SDN架构

图40 云为基础的虚拟CDN架构

现在每一家电视传媒机构都有中心机房、有线电视机房，都是IT机房，只不过是架构不一样，现在的趋势是将中心机房改造为数据中心。

路由器作用越来越小会是现在网络的一个新趋势，为什么？因为现在大多数都直接接到CDN，直接接到数据中心，将来以云和数据中心为中心形成一种新的架构，这种架构会取代原来的脊交换、叶交换等路由方式，整个虚拟化方式也使得广电面临一个新的改造。

不同层有不同云服务，大部分都是走PaaS，应用PaaS、集成PaaS和数据库PaaS。实际上云将来可以把这三种东西都融合在一起，也就是广播、家庭和视频，或者说IPTV电视、OTT和单向广播。

图41 将中心机房改造为数据中心

图42 目前单一业务的分割结构

图43 多业务统一云平台

这里面有五个重要的转换趋势，从服务转向微服务、从虚拟化转向容器化、从灵活反映到开发运营保障、从自管理到“为服务”（From Self Managed to “as a Service”）、从持续集成到持续开发部署。开发运营保障DevOps将成为新常态，伴随云优先来改变我们原来的整个运营部署概念。

图44 DevOps成为新常态

云优先的背后是广电架构的重新设计和改造，其实质是广电生产关系的调整和优化。

2.4 AI优先

国务院印发的《新一代人工智能发展规划》指出：人工智能发展进入新阶段，人工智能成为国际竞争的新焦点和经济发展的新引擎，并带来社会建设的新机遇。我国发展人工智能具有良好基础，要牢牢把握人工智能发展的重大历史机遇。但人工智能发展的不确定性带来新挑战和安全风险，要加强前瞻预防与约束引导，确保人工智能安全、可靠、可控发展。

什么是人工智能？美国总统行政办公室/国家科技委技术委员会认为，还没有被从业者一致认可的单一AI定义，有些人将AI宽泛地定义为一个计算机系统表现出通常被认为是需要智能的行为。也有将AI定义为一个不管是遭遇怎样的实际环境，都能够理性解决复杂问题或采取相应行动以达到其目的系统。

人工智能现状：在窄义AI(Narrow AI)方面已经取得明显进步，主要的应用领域包括, 对弈策略游戏，语言翻译，自驾驶汽车和图像识别。 窄义AI支撑了许多商务，如旅行策划，顾客推荐系统和广告定位等，并且在医疗诊断，教育和科学研究方面有重要应用，有明显的社会和经济效益。通用AI(General AI，有时也称为人工通用智能AGI Artificial General Intelligence) 指一种想象的人工智能系统，面对所有认知任务时表现得至少优于与人。目前在NAI到更难实现的GAI 之间还有很大距离，想把NAI扩展到GAI，每前进一小步就要几十年的研究。NSTC技术委员会非常同意民间机构专家团体的意见，GAI至少在几十年内还做不到。人们长期以来猜测计算机会比人更智能，有人预测一种足够智能的AI可以完成更好更智能的系统，反过来产生更强的智能，不断循环将产生“智能爆炸”或“奇点(singularity)”，快速超越人类智能。这种人工超级智能(ASI：Artificial Super-Intelligent)机器将超出人类的理解和控制，如果计算机实现控制人类许多关键系统将是浩劫。但NSTC技术委员会评估，对超级智能的担心对目前AI政策影响有限。

这里引用库克2017MIT毕业演讲的一段话：“我并不担心AI像人一样思考，我更担心人类像AI一样思考，没有价值观，没有同情心，没有对结果的敬畏之心。”

AI离广播电视还有多远？2015年Yahoo!与美联社都开始引入机器人來撰写部分财经报道和体育新闻，采用Automated Insights研发的软件WordSmith，由机器人撰写的文章可以套用即时数据，一分钟可以写出2000篇的报道。

AI在内容生产的应用-新闻机器人。牛津大学路透学院的研究报告认为机器人平台的诞生将改变媒体格局，机器人是智能计算机程序，聊天机器人能给你更新新闻，帮你预定出租或帮你定中午饭菜谱，而不需要再下载另外的APP。

现在主要有三类机器人：语言新闻机器人、事实核查机器人，对话式商务机器人。去年上线的百度机器人Writing-bots可涵盖社会、财经、娱乐等15大类全机器写作。人工智能的应用还包括机器人主持人、机器人选手，内容创作决策智能化，用户画像精准投放，以及在我们EPG等应用。还有云平台智能化， Adobe开发了一个智能云平台，获取内容和数据，分别加上创作AI、文件AI和市场AI，形成智能创作云、智能文件云、智能市场云，也就是说云如果加上智能，那么它的功效就会大幅度的发生变化。

图45 云平台智能化：Adobe智能云平台

AI是新的UI。实际上AI就是一种新的UI，很多人认为APP现在如日中天，但是也有人认为APP马上消亡，但是认为APP消亡不可能一夜发生，现在指令为基础的会替代APP为基础的，APP都要动，但是现在用口语指令，也就是说新一代的机器人对话AI正在兴起，包括语音模仿。蒙特利尔初创公司开发了一种语音合成技术，训练一分钟，就能复制任何人的声音。

安全最能体现AI的问题。2016年8月DARPA“世界上首次机器黑客比赛”，7台高性能计算机展开网络攻防，借此通过软件来实验无人干预条件下的入侵、补丁、网络防御，DARPA的目标是通过类似竞赛打造在查找漏洞、编写利用、以及部署补丁上比人类更强大的机器人。获冠军的机器人将会参加今后的DEF CON与人类进行对抗。

AI优先是内容、移动和云优先的灵魂，只有三个优先都加上AI，我们才能够获得最后的优势。