常見廣播直播傳輸技術(shù)的選擇

陸慈龍

(大連新聞傳媒集團(tuán)，遼寧 大連 116022)

1 前言

直播是廣播適應(yīng)時(shí)代需求，讓廣大觀眾和聽眾能夠直接參與到廣播節(jié)目中的一種廣播形式。它打破了傳統(tǒng)廣播“只聞其聲，不見其人”播出模式，也是廣播積極參與社會(huì)活動(dòng)和商品經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的一種橋梁。

如何將直播的內(nèi)容，在保證安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，通過何種技術(shù)完整無誤地傳輸?shù)綇V播中，是廣播工程技術(shù)人員面對的難題。

2 常用廣播音頻直播傳輸技術(shù)

現(xiàn)階段廣播音頻直播常用傳輸技術(shù)主要有：(1)公用交換電話網(wǎng)(PSTN，Public Switched Telephone Network)傳輸；(2)移動(dòng)電話網(wǎng)傳輸；(3)因特網(wǎng)(Internet)傳輸；(4)衛(wèi)星傳輸。

2.1 公用交換電話網(wǎng)傳輸?shù)募夹g(shù)特點(diǎn)

公共交換電話網(wǎng)從傳輸技術(shù)來說，它采用電路交換方式，即電話網(wǎng)內(nèi)通信的電路一旦接通后，電話用戶就占用了一個(gè)信道，無論用戶是否在講話，只要用戶不掛斷，信道就一直被占用著，信道帶寬3 400 Hz。

電路交換主要優(yōu)點(diǎn)：信息傳輸延時(shí)小。數(shù)據(jù)信息以信號(hào)形式在通道中透明傳輸，交換機(jī)對它不存儲(chǔ)、分析和處理。主要缺點(diǎn)：電路利用率低。

廣播設(shè)備廠商根據(jù)公共交換電話網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，開發(fā)出基于電話耦合器技術(shù)的熱線電話模擬音頻傳輸技術(shù)(頻率范圍為300～3 400 Hz)和數(shù)字編碼擴(kuò)頻技術(shù)的數(shù)字音頻信號(hào)傳輸技術(shù)(頻率范圍為7.5 kHz～15 kHz)。

隨著現(xiàn)代IP技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的公共交換電話網(wǎng)開始采用IP電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。與傳統(tǒng)電話話音技術(shù)相比，IP電話不是實(shí)時(shí)通信網(wǎng)，IP電話采用UTP/IP協(xié)議、分組交換技術(shù)。分組交換技術(shù)采用長度固定、統(tǒng)一格式的分組“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)，便于交換機(jī)存儲(chǔ)、分析和快速轉(zhuǎn)發(fā)，一有新的路徑，分組馬上轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)交換機(jī)或用戶終端[1]。

分組交換的主要優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高，通訊費(fèi)用低。但這種方式雖然提高了線路利用率，但卻產(chǎn)生了“時(shí)延”問題。極端情況下，“時(shí)延”可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組丟失，傳輸鏈路中斷。

2.2 國內(nèi)移動(dòng)電話網(wǎng)傳輸?shù)募夹g(shù)特點(diǎn)

國內(nèi)移動(dòng)電話網(wǎng)從20世紀(jì)80年代誕生以來，到2020年大體經(jīng)過5代的發(fā)展歷程。目前國內(nèi)移動(dòng)電話技術(shù)將從第4代開始慢慢過渡到第5代。

目前國內(nèi)三大運(yùn)營商中國聯(lián)通、中國電信在4G領(lǐng)域是采用TD-LTE(時(shí)分雙工)加FDD-LTE(頻分雙工)混合組網(wǎng)形式，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)制式同時(shí)存在[2]。中國移動(dòng)是采用TD-LTE。TD-LTE理論速率：下行100 Mbps、上行50 Mbps。FDD-LTE理論速率：下行150 Mbps上行50 Mbps。

TD-LTE(時(shí)分雙工)將上傳和下載通道合并為一個(gè)通道，通過時(shí)間來靈活控制上傳和下載，在用戶密集的熱點(diǎn)區(qū)域,頻段資源很緊張適合采用TD-LTE；FDD-LTE(頻分雙工)基站覆蓋更廣，適合廣域覆蓋。

國內(nèi)移動(dòng)電話網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)是可移動(dòng)。缺點(diǎn)是帶寬的可變性，人員密集地區(qū)存在掉線現(xiàn)象。

2.3 因特網(wǎng)(Internet)傳輸?shù)募夹g(shù)特點(diǎn)

因特網(wǎng)(Internet)音頻實(shí)時(shí)傳輸采用的核心技術(shù)與優(yōu)缺點(diǎn)和IP電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本一致。國內(nèi)因特網(wǎng)(Internet)主流帶寬已達(dá)100 M，即下行100 M，上行20 M。

2.4 衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)特點(diǎn)

衛(wèi)星音頻信號(hào)傳輸是指衛(wèi)星地面站和用人造衛(wèi)星作中繼站之間進(jìn)行的音頻信號(hào)傳輸。衛(wèi)星廣播音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)主要子系統(tǒng)組成，衛(wèi)星傳輸上行鏈路站、衛(wèi)星鏈路、一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程衛(wèi)星接收器[3]。衛(wèi)星地面移動(dòng)站現(xiàn)在常用的Ku頻段傳輸和接收信號(hào)，音頻信號(hào)常用ISO/MPEG第二層壓縮算法，即MPEG-1 Layer 2。

它的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面積廣、組網(wǎng)靈活、性能穩(wěn)定可靠，帶寬400 K左右。缺點(diǎn)是都市中衛(wèi)星地面站和人造衛(wèi)星之間不太容易建立傳輸通道，受地理環(huán)境影響較大，衛(wèi)星傳輸?shù)氖褂觅M(fèi)比較昂貴。

3 廣播音頻直播傳輸技術(shù)的選擇和實(shí)踐

3.1 傳輸技術(shù)的選擇

3.1.1 傳輸技術(shù)性能分析

(1)經(jīng)濟(jì)性

公用交換電話網(wǎng)是世界上最大、分布最廣、用戶最多、成本最低的通訊網(wǎng)絡(luò)，本地通話成本：前三分鐘0.20元，此后0.10元/每分鐘；長途通話成本：0.7元/每分鐘。

移動(dòng)電話網(wǎng)的費(fèi)用比公用電話網(wǎng)貴，具體要看國內(nèi)三大運(yùn)營商的各種套餐標(biāo)準(zhǔn)。套餐標(biāo)準(zhǔn)之外0.15元/每分鐘使用費(fèi)用。

因特網(wǎng)費(fèi)用：100 M(上行20 M，下行100 M)帶寬，一年費(fèi)用約1 200元。

衛(wèi)星傳輸：1 M帶寬，15分鐘大約500元。

從使用費(fèi)用角度考慮：公用交換電話網(wǎng)使用成本最低；移動(dòng)電話網(wǎng)和因特網(wǎng)使用成本適中；衛(wèi)星傳輸使用成本最貴。

(2)安全性

公用交換電話網(wǎng)：若采用電路交換方式，用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)或直接模擬音頻信號(hào)傳輸安全可靠性比較高；若采用IP電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)安全可靠性取決于因特網(wǎng)的適時(shí)狀態(tài)。

移動(dòng)電話網(wǎng)：用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)安全可靠性取決于蜂窩網(wǎng)的帶寬容量與移動(dòng)電話數(shù)量。

因特網(wǎng)：音頻信號(hào)傳輸安全可靠性取決于因特網(wǎng)的適時(shí)狀態(tài)，一般情況下安全可靠性比較高。

衛(wèi)星傳輸：衛(wèi)星地面站和人造衛(wèi)星之間一旦建立傳輸通道，音頻信號(hào)傳輸安全穩(wěn)定。

從使用安全性角度考慮：衛(wèi)星傳輸安全可靠性最高；公用交換電話網(wǎng)和因特網(wǎng)安全可靠性次之；移動(dòng)電話網(wǎng)不可控因素太多安全可靠性最差。

(3)信號(hào)質(zhì)量

公用交換電話網(wǎng)用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬達(dá)7.5 kHz～15 kHz。

公用交換電話網(wǎng)直接通過電話傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬3 400 Hz。

移動(dòng)電話網(wǎng)用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬達(dá)7.5 kHz～15 kHz。

移動(dòng)電話網(wǎng)直接通過電話傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬3 400 Hz。

因特網(wǎng)用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬達(dá)7.5 kHz～15 kHz。

衛(wèi)星傳輸用專用數(shù)字音頻編碼設(shè)備傳輸音頻信號(hào)，信號(hào)帶寬達(dá)7.5 kHz～15 kHz。

從傳輸信號(hào)質(zhì)量角度考慮：公用交換電話網(wǎng)、移動(dòng)電話網(wǎng)、因特網(wǎng)及衛(wèi)星傳輸信號(hào)質(zhì)量差別不大，普通聽眾是難以分辨的。

3.1.2 最佳傳輸方式

綜合考慮各種因素：因特網(wǎng)(Internet)數(shù)字音頻編碼傳輸+公用交換電話網(wǎng)(PSTN)數(shù)字音頻編碼傳輸+公用交換電話網(wǎng)(PSTN)模擬音頻傳輸是室內(nèi)和一般商業(yè)廣播直播的最佳傳輸組合；衛(wèi)星數(shù)字音頻編碼傳輸+因特網(wǎng)(Internet)數(shù)字音頻編碼傳輸+公用交換電話網(wǎng)(PSTN)數(shù)字音頻編碼傳輸是大型室外轉(zhuǎn)播和大型體育比賽廣播直播的最佳傳輸組合。

移動(dòng)電話網(wǎng)數(shù)字音頻編碼傳輸?shù)陌踩煽啃员容^低，一般不建議采用。

3.2 實(shí)踐案例

3.2.1 第十三屆夏季達(dá)沃斯(因特網(wǎng)(Internet)+公用電話網(wǎng)(PSTN))

直播時(shí)間：2019年7月1日～7月3日11:00-12:30；直播地點(diǎn)：大連國際會(huì)議中心大連新聞傳媒集團(tuán)新聞廣播直播間(室內(nèi))；直播方式：點(diǎn)對點(diǎn)。

音頻信號(hào)的傳輸方式：

大連國際會(huì)議中心--大連(大連廣播電視臺(tái)廣播總控)：因特網(wǎng)(Internet)為載體的音頻信號(hào)數(shù)字編碼傳輸方式(主用信號(hào))。設(shè)備：Tieline公司產(chǎn)品Commander G3，信號(hào)質(zhì)量(112 kbps 上行信號(hào)質(zhì)量91下行信號(hào)質(zhì)量94)。

大連國際會(huì)議中心--大連(大連廣播電視臺(tái)廣播總控)：公共交換電話網(wǎng)為載體的音頻信號(hào)數(shù)字編碼傳輸方式(備用信號(hào)1)。設(shè)備：Tieline公司產(chǎn)品Commander G3，信號(hào)質(zhì)量(26.4 kbps上行信號(hào)質(zhì)量83下行信號(hào)質(zhì)量84)。

大連國際會(huì)議中心--大連(大連廣播電視臺(tái)廣播總控)：熱線電話(備用信號(hào)2)。設(shè)備：熱線電話耦合器。

說明：(1)因特網(wǎng)(Internet)為載體的音頻信號(hào)數(shù)字編碼傳輸方式，音頻帶寬可達(dá)15 kHz；(2)公共交換電話網(wǎng)為載體的音頻信號(hào)數(shù)字編碼傳輸方式，音頻帶寬可達(dá)7.5 kHz；(3)熱線電話，模擬音頻信號(hào)帶寬3 400 Hz；(4)直播期間，各設(shè)備傳輸信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3.2.2 沈陽第十二屆全運(yùn)會(huì)直播(公用電話網(wǎng)(PSTN))

直播時(shí)間：2013年9月12日10:00-11:00；直播地點(diǎn)：沈陽第十二屆全運(yùn)會(huì)新聞中心大連廣播電視臺(tái)文體廣播直播間(室內(nèi))；直播方式：三地聯(lián)播+熱線。

音頻信號(hào)的傳輸方式：

沈陽--大連(大連廣播電視臺(tái)廣播總控)：公共交換電話網(wǎng)為載體的音頻信號(hào)數(shù)字編碼傳輸方式。設(shè)備：Tieline公司產(chǎn)品Commander G3，信號(hào)質(zhì)量(26.4 kbps 上行信號(hào)質(zhì)量83下行信號(hào)質(zhì)量84)及Vortex公司產(chǎn)品Matrix，信號(hào)質(zhì)量(24.0 kbps)。

沈陽--濟(jì)南(山東體育休閑廣播直播間)：熱線電話(主用信號(hào))。設(shè)備：熱線電話耦合器。

大連(大連廣播電視臺(tái)文體廣播導(dǎo)播間)--濟(jì)南(山東體育休閑廣播直播間)：熱線電話(備用信號(hào))。設(shè)備：熱線電話耦合器。

沈陽--上海(上海五星體育廣播直播間)：熱線電話(主用信號(hào))。設(shè)備：熱線電話耦合器。

大連(大連廣播電視臺(tái)文體廣播導(dǎo)播間)--上海(上海五星體育廣播直播間)：熱線電話(備用信號(hào))。設(shè)備：熱線電話耦合器。

熱線連線：天津--沈陽第十二屆全運(yùn)會(huì)新聞中心大連廣播電視臺(tái)文體廣播直播間(天津新聞廣播)。

說明：(1)直播時(shí)間重合：2013夏季達(dá)沃斯2013年9月11日-13日在大連舉行，沈陽第十二屆全運(yùn)會(huì)2013年9月12日的直播時(shí)間重合；(2)沈陽第十二屆全運(yùn)會(huì)2013年9月12日直播是臨時(shí)加播；(3)直播效果符合預(yù)期，Commander G3與Matrix設(shè)備音頻帶寬達(dá)到7.5 kHz，熱線電話模擬音頻信號(hào)帶寬3 400 Hz；(4)直播期間，各設(shè)備傳輸信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

4 結(jié)語

從事廣播工程技術(shù)的人員可以通過本文繼續(xù)深入研究廣播音頻直播傳輸技術(shù)，選擇合適本單位的廣播音頻直播傳輸方式，將數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)完美地應(yīng)用起來，給聽眾傳送最佳的廣播信號(hào)。