论文部分内容阅读
【摘要】随着第三代、第四代网络通讯技术的迅猛发展，我国国内中国移动、联通、电信三大网络运营商的高速通信平台也日趋成熟，网络环境的全面化覆盖，带宽的极大增加，使得3G/LTE/4G/已经进入商用时代，尤其是4G网络的超高带宽为大容量、高质量的数据传输带来极大便利。在网络等新媒体技术与广电行业不断融合的大背景下，3G、4G的普及为广电行业音视频直播类电视节目制作产生了深远影响。多路复用现场直播系统解决方案，通过多路网络信道复合，自适应视频编码器，提供高效、可靠、稳定的带宽，满足高清视频及高保真音频传输的需求。
【关键词】3G/4G/lP多路复用带宽聚合广电音视频直播
随着广电行业网络化和数字化的飞速发展，高清视频、移动媒体、现场直播、受众互动的节目类型已经成为发展趋势，新闻的碎片性、即时性、互动性愈显突出，街头巷尾、突发事件的现场快速部署、快速发布显得尤为重要。而在广播电视领域，传统的各类节目的现场直播活动，通常需要转播车完成，但由于转播车技术要求高，人员配置多，且由于要租用卫星、铺设光缆、架设微波，使用费用非常高昂；同时，受限于地理环境等因素，使很多直播节目受到很大限制。除此之外，随着突发事件的高时效性、发生地点的不确定性，现行技术手段往往很难达到快速布点和有效保障，使日常直播的常态化成为瓶颈。而采用3G/4G/IP数字直播系统，在任何地点、任何时间都能进行高质量的视音频信号传输，且经济性非常高，极大地解决了以上问题，使得现场直播常态化工作成为可能。
一.系统概述
3G/4G/IP新闻直播系统集视音频数字化采集编码、3G无线网络化传输、数字化输出，借助目前遍布各地的移动运营商网络通信，将现场实时拍摄的视音频回传到演播室，供节目直播使用。
移动终端内置多个信道模组，分别使用多个不同制式系统的基站，解决了高可用性问题，同时，将这些信道的带宽进行聚合，使得实际可用的带宽远远大于单一信道带宽，极大解决了信号传输中让人最为担心的带宽可靠性问题，同时系统内置WIFI及以太网口，在具备有线IP网络时可利用有线传输，在具备有线网络但不便铺设网线的地方可以wifi无线网络，极大地满足了不同场合的快速布点、快速级联、优质传输的要求，摄像机拍摄的画面，采用连续图像切片技术（CPT），经便携式移动终端编码成数据流，由3G、4G网络实时传送到电视台，3G、4G媒体服务器合成视频流输出到演播室供直播使用，由此形成了一种部署布点方便、费用低廉、使用高效的新型直播方式。
二.系统构成
由图l我们可以看到， 3G、4G移动终端将视音频进行编码，视频流进行切分后通过网络传输模块发送到3G、4G基站，在Internet网络中通过宽带网络连接到通信运营商机房，3G媒体服务器接收回传来的切分数据流，并合成为一个数据流，送到3G录播工作站进行SDI信号传输和文件录制，SDI信号通过传输切换台用于直播，录制的文件作为新闻素材编辑后再利用。系统主要包括以下几个主要部分：
1.视音频采集移动终端
把视频信号转换成视频数据流并切分流数据，并将数据通过多个数据端发送到3G网络。3G传输终端配合摄像机使用，可以采用专业摄像机，也支持手持型DV，无线通讯类型为3G（CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA）、4G（LTE/WIMAX）、WIFI、Ethernet等多信道混用，混合运营商捆绑，支持多卡绑定，传输文件格式为H.264，码率可达到500kb/s-5Mb/s。
2.3G/4G媒体服务器
安装在中心机房或者演播室的3G媒体服务器，由视频服务器和存储组成，用于接收移动终端通过3G、4G网络实时回传的视频流，进行IP数据流的接收、合成数据包及控制命令转发，同时连接和管理存储服务器中的视音频信号，以及管理系统中的各种设备和资源，通过以太网发送给后端输出服务器。传输终端静态接入时，至少支持20路Dl的稳定可靠连接。该服务器可以互为热备份，以保证数据安全接收。
3、3G/4G服务管理系统
该管理系统集计算机网络、通信网络及智能化管理系统为一体，是综合信息化管理平台，实现素材的收集、分发、管理，同时还提供了信道情况监测以及用户权限管理功能，能够让台内技术人员实时控制/监测各路全段信号的直播、转发等情况，通过该管理平台，台内人员可以实时与现场人员方便地通信、调度，并对3G移动终端信道情况进行监测，同时提供了用户管理功能，方便分级管理，系统的数据业务能够实时进行数据处理，通过对数据的合成、纠错、封装，提供给音视频流媒体转发及预览，方便管理。
4、视音频输出工作站
用于接收3G服务器发送的数据包，然后通过解码输出供播出使用的SDI信号。工作站的广播级视音频板卡可以支持4路SDI信号同时输出，同时监看3G服务器接受的视频信号，可以支持最多20路信号源选择，还可以直接把指定的监看信号回录成文件保存在本地硬盘，供后期制作使用，使用非常方便。为确保系统的安全性，视音频输出工作站可以可以配备两套互为备份。
三.系统优势
l、优质的视频回传画面
3G、4G移动终端拥有强大的编解码能力，采用接近广播级的编码芯片，提供H.264编码的视频流，并通过编解码软件优化，确保画面在清晰度、饱和度、去交织、流畅性等性能指标达到较好的质量。系统可采用预测带宽变动技术，及时更改视频压缩码率以适应带宽的变化，使图像质量的连续度得以解决。通过码流切分和后端合成，能够有效解决声画同步的问题。
2、稳定连续的传输带宽
支持通过多通道的3G通道来传输信号，支持多种网络制式，包括LAN、WIFI、3G、LTE、4G（同时支持WCDMA，CDMA2000），通过多路径带宽聚合、冗余路径、智能缓冲等方式保证信号实时传输的稳定，有效解决单一网络带宽变化影响到图像质量造成连续度差的问题。现场操作人员还可以根据现场网络环境的差异，设置各个运营商的优先级别，保证最佳的网络环境。 3、现场部署的高效方便
相对转播车、卫星车，该种直播方式给工作人员带来了极大便利，使得突发事件的现场部署、迅速报道和即时转播成为可能。根据现场现有的通讯条件，技术人员可以迅速布点；3G、4G移动终端外形轻巧，可直接外挂摄像机，也可存放于背包之内；现场操作人员通过液晶显示面板，可以方便地调整各类编码传输参数，了解设备工作状态，包括是否介入视频，每个3G数据卡的传输带宽等等，保证数据回传的有效性。
4、直播成本的极大降低
相比转播车，以及租用光缆，架设微波，各项费用动辄费用数十万，而且转播车的使用和调度，亦需要各部门多专业的人员协同参与，人力成本亦很客观，而通过3G/4G/IP多路复用网络通信技术，进行音视频直播活动，大大节约了各类直播报道的设备成本和人员成本，更加便捷，省钱省时省力。
四.实际应用：
1、远距离国际车展直播的应用
我台于五一、十一国庆期间，在距离台址近三十公里的西太湖举行国际车展。广播全程直播，由于活动场所距离远、地方广、时间长，技术人员在传输方案选择中，布光缆需要花费几十万，而采用电话线传输，音质太差，会影响现场直播效果，而采用3G、4G/IP数字传输设备，在任何地点、任何时间都能进行传输的优势体现出来了，而且成本很少，我台通过应用四通道的3G、4G/IP传输设备，为车展进行了每天7小时、5天两次车展的现场直播，并且通过该系统在现场进行流动性的、不间断的现场采访，实时回传至总控直播，发挥了高质量、高稳定性，为车展的顺利进行发挥了相当大的作用。
2、行进中移动视频直播的应用
在我台的“一袋牛奶的暴走”大型公益活动中，我台无线常州、中吴网、新闻中心全程直播。从最南端的春秋淹城公园到最北端的中华恐龙园，整个活动贯穿常州南北，参与的人群达万人之多，暴走的人群在持续进行之中，周围的观众亦在不停流动之中，且当天常州中到大雨，给直播活动带来了很大挑战。我台通过3G/4G视频直播系统，迅速布点，行进采访，即时回传，现场直播。直播过程中记者及时捕捉抓拍各种动态事件、感人新闻，为记者带来了极大便利，同时大大提升了这项大型活动的新闻价值。
五.结束语
多路复用网络通信技术的发展，为广播电视的音视频直播，以及突发事件和日常活动全方位、多角度的现场报道提供一个很好的解决方案。不仅如此，该技术方案还可广泛应用于STL（电台发射台）信号传输、多个频道、多个电台、多个网站实时联播等等。同时，由MPEG和VCEG组成的国际数字视频压缩标准组织JVT已经启动了下一代数字视频压缩标准H.265的规划，经过这几年的发展，已经取得了阶段性成果，其传输速度和传输质量将会显著提升。目前有的厂方已经在尝试研发H.265编码方式，待国家H.265编码规范的发布后，可以预见在不久的将来，通过超高速的4G覆盖区域，将打开音视频4K超清流媒体商用时机。
【关键词】3G/4G/lP多路复用带宽聚合广电音视频直播
随着广电行业网络化和数字化的飞速发展，高清视频、移动媒体、现场直播、受众互动的节目类型已经成为发展趋势，新闻的碎片性、即时性、互动性愈显突出，街头巷尾、突发事件的现场快速部署、快速发布显得尤为重要。而在广播电视领域，传统的各类节目的现场直播活动，通常需要转播车完成，但由于转播车技术要求高，人员配置多，且由于要租用卫星、铺设光缆、架设微波，使用费用非常高昂；同时，受限于地理环境等因素，使很多直播节目受到很大限制。除此之外，随着突发事件的高时效性、发生地点的不确定性，现行技术手段往往很难达到快速布点和有效保障，使日常直播的常态化成为瓶颈。而采用3G/4G/IP数字直播系统，在任何地点、任何时间都能进行高质量的视音频信号传输，且经济性非常高，极大地解决了以上问题，使得现场直播常态化工作成为可能。
一.系统概述
3G/4G/IP新闻直播系统集视音频数字化采集编码、3G无线网络化传输、数字化输出，借助目前遍布各地的移动运营商网络通信，将现场实时拍摄的视音频回传到演播室，供节目直播使用。
移动终端内置多个信道模组，分别使用多个不同制式系统的基站，解决了高可用性问题，同时，将这些信道的带宽进行聚合，使得实际可用的带宽远远大于单一信道带宽，极大解决了信号传输中让人最为担心的带宽可靠性问题，同时系统内置WIFI及以太网口，在具备有线IP网络时可利用有线传输，在具备有线网络但不便铺设网线的地方可以wifi无线网络，极大地满足了不同场合的快速布点、快速级联、优质传输的要求，摄像机拍摄的画面，采用连续图像切片技术（CPT），经便携式移动终端编码成数据流，由3G、4G网络实时传送到电视台，3G、4G媒体服务器合成视频流输出到演播室供直播使用，由此形成了一种部署布点方便、费用低廉、使用高效的新型直播方式。
二.系统构成
由图l我们可以看到， 3G、4G移动终端将视音频进行编码，视频流进行切分后通过网络传输模块发送到3G、4G基站，在Internet网络中通过宽带网络连接到通信运营商机房，3G媒体服务器接收回传来的切分数据流，并合成为一个数据流，送到3G录播工作站进行SDI信号传输和文件录制，SDI信号通过传输切换台用于直播，录制的文件作为新闻素材编辑后再利用。系统主要包括以下几个主要部分：
1.视音频采集移动终端
把视频信号转换成视频数据流并切分流数据，并将数据通过多个数据端发送到3G网络。3G传输终端配合摄像机使用，可以采用专业摄像机，也支持手持型DV，无线通讯类型为3G（CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA）、4G（LTE/WIMAX）、WIFI、Ethernet等多信道混用，混合运营商捆绑，支持多卡绑定，传输文件格式为H.264，码率可达到500kb/s-5Mb/s。
2.3G/4G媒体服务器
安装在中心机房或者演播室的3G媒体服务器，由视频服务器和存储组成，用于接收移动终端通过3G、4G网络实时回传的视频流，进行IP数据流的接收、合成数据包及控制命令转发，同时连接和管理存储服务器中的视音频信号，以及管理系统中的各种设备和资源，通过以太网发送给后端输出服务器。传输终端静态接入时，至少支持20路Dl的稳定可靠连接。该服务器可以互为热备份，以保证数据安全接收。
3、3G/4G服务管理系统
该管理系统集计算机网络、通信网络及智能化管理系统为一体，是综合信息化管理平台，实现素材的收集、分发、管理，同时还提供了信道情况监测以及用户权限管理功能，能够让台内技术人员实时控制/监测各路全段信号的直播、转发等情况，通过该管理平台，台内人员可以实时与现场人员方便地通信、调度，并对3G移动终端信道情况进行监测，同时提供了用户管理功能，方便分级管理，系统的数据业务能够实时进行数据处理，通过对数据的合成、纠错、封装，提供给音视频流媒体转发及预览，方便管理。
4、视音频输出工作站
用于接收3G服务器发送的数据包，然后通过解码输出供播出使用的SDI信号。工作站的广播级视音频板卡可以支持4路SDI信号同时输出，同时监看3G服务器接受的视频信号，可以支持最多20路信号源选择，还可以直接把指定的监看信号回录成文件保存在本地硬盘，供后期制作使用，使用非常方便。为确保系统的安全性，视音频输出工作站可以可以配备两套互为备份。
三.系统优势
l、优质的视频回传画面
3G、4G移动终端拥有强大的编解码能力，采用接近广播级的编码芯片，提供H.264编码的视频流，并通过编解码软件优化，确保画面在清晰度、饱和度、去交织、流畅性等性能指标达到较好的质量。系统可采用预测带宽变动技术，及时更改视频压缩码率以适应带宽的变化，使图像质量的连续度得以解决。通过码流切分和后端合成，能够有效解决声画同步的问题。
2、稳定连续的传输带宽
支持通过多通道的3G通道来传输信号，支持多种网络制式，包括LAN、WIFI、3G、LTE、4G（同时支持WCDMA，CDMA2000），通过多路径带宽聚合、冗余路径、智能缓冲等方式保证信号实时传输的稳定，有效解决单一网络带宽变化影响到图像质量造成连续度差的问题。现场操作人员还可以根据现场网络环境的差异，设置各个运营商的优先级别，保证最佳的网络环境。 3、现场部署的高效方便
相对转播车、卫星车，该种直播方式给工作人员带来了极大便利，使得突发事件的现场部署、迅速报道和即时转播成为可能。根据现场现有的通讯条件，技术人员可以迅速布点；3G、4G移动终端外形轻巧，可直接外挂摄像机，也可存放于背包之内；现场操作人员通过液晶显示面板，可以方便地调整各类编码传输参数，了解设备工作状态，包括是否介入视频，每个3G数据卡的传输带宽等等，保证数据回传的有效性。
4、直播成本的极大降低
相比转播车，以及租用光缆，架设微波，各项费用动辄费用数十万，而且转播车的使用和调度，亦需要各部门多专业的人员协同参与，人力成本亦很客观，而通过3G/4G/IP多路复用网络通信技术，进行音视频直播活动，大大节约了各类直播报道的设备成本和人员成本，更加便捷，省钱省时省力。
四.实际应用：
1、远距离国际车展直播的应用
我台于五一、十一国庆期间，在距离台址近三十公里的西太湖举行国际车展。广播全程直播，由于活动场所距离远、地方广、时间长，技术人员在传输方案选择中，布光缆需要花费几十万，而采用电话线传输，音质太差，会影响现场直播效果，而采用3G、4G/IP数字传输设备，在任何地点、任何时间都能进行传输的优势体现出来了，而且成本很少，我台通过应用四通道的3G、4G/IP传输设备，为车展进行了每天7小时、5天两次车展的现场直播，并且通过该系统在现场进行流动性的、不间断的现场采访，实时回传至总控直播，发挥了高质量、高稳定性，为车展的顺利进行发挥了相当大的作用。
2、行进中移动视频直播的应用
在我台的“一袋牛奶的暴走”大型公益活动中，我台无线常州、中吴网、新闻中心全程直播。从最南端的春秋淹城公园到最北端的中华恐龙园，整个活动贯穿常州南北，参与的人群达万人之多，暴走的人群在持续进行之中，周围的观众亦在不停流动之中，且当天常州中到大雨，给直播活动带来了很大挑战。我台通过3G/4G视频直播系统，迅速布点，行进采访，即时回传，现场直播。直播过程中记者及时捕捉抓拍各种动态事件、感人新闻，为记者带来了极大便利，同时大大提升了这项大型活动的新闻价值。
五.结束语
多路复用网络通信技术的发展，为广播电视的音视频直播，以及突发事件和日常活动全方位、多角度的现场报道提供一个很好的解决方案。不仅如此，该技术方案还可广泛应用于STL（电台发射台）信号传输、多个频道、多个电台、多个网站实时联播等等。同时，由MPEG和VCEG组成的国际数字视频压缩标准组织JVT已经启动了下一代数字视频压缩标准H.265的规划，经过这几年的发展，已经取得了阶段性成果，其传输速度和传输质量将会显著提升。目前有的厂方已经在尝试研发H.265编码方式，待国家H.265编码规范的发布后，可以预见在不久的将来，通过超高速的4G覆盖区域，将打开音视频4K超清流媒体商用时机。