7月6日，第一屆網(wǎng)媒融合前沿論壇舉行期間，上海交通大學(xué)未來媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新中心主任張文軍以《網(wǎng)媒融合：大塔廣播的作用分析》為題做了主旨演講。

蜂窩小塔實現(xiàn)了對點播和直播視聽內(nèi)容的強效支撐，在網(wǎng)媒融合的趨勢下，大塔廣播還有著怎樣的作用呢？

張文軍團隊采用了隨機幾何分布描述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，基于真實數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計結(jié)果搭建了直播業(yè)務(wù)模型和點播業(yè)務(wù)模型共存的情況，基于的通信資源為多個廣播大塔+多個蜂窩基站共存，采取了隨機幾何理論和排隊論的數(shù)學(xué)方法，嘗試評估了平均等待時間、網(wǎng)絡(luò)容量及功耗等方面性能指標(biāo)，以對比分析融合網(wǎng)絡(luò)在廣播打開和關(guān)閉時的性能，并探究不同系統(tǒng)參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能和調(diào)度策略的影響。

通過對廣播大塔、基站、直播用戶、點播用戶的分布模型建立，可以看出廣播大塔服從密度一般是均勻分布的，蜂窩基站、直播用戶、點播用戶則要服從泊松點過程(PPP)。

在建立的融合網(wǎng)絡(luò)協(xié)同傳輸模型中，有效融合了蜂窩單播網(wǎng)絡(luò)和大塔廣播網(wǎng)絡(luò)的各自特征。內(nèi)容業(yè)務(wù)包含點播和直播兩類，傳輸通道同時具備為廣播網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)，廣播網(wǎng)絡(luò)只傳輸流行度最高的部分直播內(nèi)容，蜂窩網(wǎng)絡(luò)負責(zé)點播服務(wù)、流行度較低的直播服務(wù)以及廣播接收失敗的直播服務(wù)。對于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了緩存，當(dāng)子信道完全占滿時，到達的請求在緩存中按照先進先出原則排隊等待子信道釋放。

性能定義中，平均等待時間（W）即從直播或點播用戶發(fā)出請求起，到所需要的視頻從源端(從基站或大塔)發(fā)出的時間稱之為“單用戶等待時間”，其所有用戶的等待時間的平均值；系統(tǒng)容量（C）即在選定的平均等待時間Tw以內(nèi)，系統(tǒng)可支持的用戶數(shù)的密度(每平方公里的用戶數(shù))，包括每方公里的直播用戶數(shù)和每平方公里的點播用戶數(shù)；系統(tǒng)功耗（P），也就是系統(tǒng)范圍內(nèi)所有廣播大塔與蜂窩基站發(fā)射功率之和。

通過對仿真模型測算，可以發(fā)現(xiàn)，廣播對用戶（直播+點播）容量具有提升的作用。一旦直播用戶數(shù)超過一定數(shù)值，用戶等待時間會陡峭上升，系統(tǒng)也會迅速崩潰，這是在廣播關(guān)閉時的直觀情況。

廣播也能降低系統(tǒng)總功耗（大塔功率+基站功率）的作用，經(jīng)過測算，當(dāng)直播用戶密度大于5.36個/k㎡時，打開廣播可幫助減少系統(tǒng)總功耗。

在廣播大塔間距與打開廣播門限（直播用戶密度）的關(guān)系中，廣播大塔越稀疏，打開廣播越容易節(jié)省功耗，但容量會下降；廣播內(nèi)容的流行度越高，打開廣播越容易節(jié)省功耗；成功接受率越高，打開廣播也越容易節(jié)省功耗。

隨著大塔間距的增大，系統(tǒng)容量顯著下降，但從功耗角度來看，大功率大塔間距越大，也是更容易節(jié)省功耗的。

綜合以上的一些典型值，當(dāng)點播用戶達到1500個/k㎡、直播用戶達到270個/k㎡時，關(guān)閉廣播看直播或點播的延時將達到776秒，而打開廣播的直播、點播延時幾乎為0；當(dāng)直播用戶達到5.36個/k㎡時，打開廣播和關(guān)閉廣播時的系統(tǒng)功耗是一樣的，當(dāng)直播用戶超過5.36個/k㎡時，打開廣播可幫助減少系統(tǒng)總功耗(包括大塔功率+基站功率)，可減少系統(tǒng)功耗高達1688千瓦。

當(dāng)然，以上的模型建立及計算還不包括對天線扇面、具體地形、非線性功率回退等方面的數(shù)值。通過上述整體的測算，可以發(fā)現(xiàn)，大塔在分發(fā)以及融合應(yīng)用方面可以實現(xiàn)與蜂窩基站的互相協(xié)同，廣播大塔模式也是能在節(jié)省功率等方面發(fā)揮著巨大的作用。

相關(guān)計算公式及參數(shù)值一覽：