移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在電視直播中的應(yīng)用

王鵬飛

【摘要】傳統(tǒng)電視外場直播受光纜、衛(wèi)星等通信技術(shù)成本高、環(huán)境適應(yīng)性弱等因素影響，面臨諸多問題。而在外場直播中借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，就突破了時(shí)間、地點(diǎn)還有環(huán)境的限制，借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳高質(zhì)量的視音頻信號(hào)，從而解決在不同場景下隨時(shí)隨地的進(jìn)行直播的問題，優(yōu)勢非常明顯。本文通過分析移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢，傳統(tǒng)外場直播技術(shù)面臨的問題，提出利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸視音頻的解決方案并結(jié)合筆者所在單位的具體應(yīng)用，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電視外場直播中的應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)通信;4G;5G;電視外場直播

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.06..038

1. 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)的一個(gè)重要分支，由于移動(dòng)通信具有移動(dòng)性、自由性，以及不受時(shí)間地點(diǎn)限制等特性，廣受用戶歡迎。在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中，它與衛(wèi)星通信、光通信并列的三大重要通信手段之一。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所使用的移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)過第一代、第二代、第三代、第四代的發(fā)展，目前已經(jīng)邁入了第五代發(fā)展的時(shí)代（5G移動(dòng)通信技術(shù)）。從4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開始，與之前幾代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)最主要的不同就是速度快，5G較4G速度優(yōu)勢會(huì)更加突出，目前，通信行業(yè)已經(jīng)全面掌握了4G的核心技術(shù)，據(jù)工信部發(fā)布消息，截止到2020年10月末，我國4G用戶總數(shù)達(dá)到12.96億;在網(wǎng)絡(luò)覆蓋率方面，據(jù)中國移動(dòng)發(fā)布消息，中國移動(dòng)在全國行政村的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率超過98%，利用4G、5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基于IP的核心網(wǎng)技術(shù)，接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。因此，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸視音頻信號(hào)成為了可能。

移動(dòng)通信技術(shù)能夠突破山區(qū)復(fù)雜地形的制約，同時(shí)受氣候條件的影響比較小，另外利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的高覆蓋率，信號(hào)的傳播基本沒有盲區(qū)，所以在地形情況比較復(fù)雜、氣候條件比較差的地區(qū)進(jìn)行直播時(shí)，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸視音頻數(shù)據(jù)是個(gè)很好的選擇。使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電視視音頻信號(hào)的傳輸，一方面可以降低傳輸?shù)某杀?，另一方面也提高了電視?jié)目尤其是新聞報(bào)道的時(shí)效性。

2. 傳統(tǒng)電視外場直播技術(shù)面臨的問題

目前就廣電行業(yè)來說，傳統(tǒng)的外場直播主要使用光纜和衛(wèi)星，其在系統(tǒng)架構(gòu)、成本、操作方法、便攜性、應(yīng)用場景等方面存在很大差別。使用光纜傳輸優(yōu)點(diǎn)為頻帶寬、容量大，缺點(diǎn)為接入不便，不能在移動(dòng)中傳輸;使用衛(wèi)星傳輸優(yōu)點(diǎn)為覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)，相對(duì)機(jī)動(dòng)靈活，缺點(diǎn)就是發(fā)射控制技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，投入和使用成本較高。

從實(shí)際采訪情況出發(fā)，多數(shù)視頻傳輸設(shè)備偏大偏重，準(zhǔn)備時(shí)間偏長，尤其是衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車更受路況、資源申請(qǐng)、操作復(fù)雜等影響，更加重了運(yùn)營成本及外出采訪的難處，很多臨時(shí)發(fā)生在較偏遠(yuǎn)地區(qū)或路況糟糕地區(qū)具有重大新聞價(jià)值的大事件，往往錯(cuò)失良機(jī)，能夠隨時(shí)隨地采訪突發(fā)性新聞一直是新聞工作者的愿望。

3. 基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸解決方案

利用現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以及電視直播業(yè)務(wù)需求，國內(nèi)外相關(guān)廠商也提供了相應(yīng)的解決方案。以某L公司的4G直播系統(tǒng)為例，它主要由4G移動(dòng)終端（即4G背包）、4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、接收服務(wù)器以及控制中心等組成，如圖一所示：

4G背包負(fù)責(zé)將現(xiàn)場的視音頻信號(hào)實(shí)時(shí)編碼壓縮并切分編碼后的數(shù)據(jù)流，然后選擇合適的網(wǎng)絡(luò)（可以是中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信、WIFI、Ethernet中的任一或其組合）將數(shù)據(jù)流傳送給接收服務(wù)器;接收服務(wù)器負(fù)責(zé)將接收到的切分?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)行合并最后解碼輸出SDI信號(hào)供后續(xù)系統(tǒng)使用。設(shè)備控制中心通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器去遠(yuǎn)程管理和控制直播設(shè)備和直播通道，它可以幫助臺(tái)內(nèi)技術(shù)人員實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測各路信號(hào)的直播情況。

該4G直播傳輸系統(tǒng)的核心技術(shù)在于鏈路聚合以及碼流切片傳輸功能，利用該技術(shù)使得編碼傳輸設(shè)備能夠組合多個(gè)調(diào)制解調(diào)器或者有線、無線網(wǎng)卡（如TD-SCDMA，WCDMA，CDMA2000，WiFi，Ethernet等），將多個(gè)不可靠的、低速鏈路組合成一條可靠的寬帶上行鏈路用來傳輸實(shí)時(shí)視音頻節(jié)目。它的工作原理為：將多個(gè)上網(wǎng)模塊匯聚在一起，形成一個(gè)邏輯端口，以實(shí)現(xiàn)出/入流量吞吐量在各成員模塊的負(fù)荷分擔(dān)，設(shè)備根據(jù)用戶配置的負(fù)荷分擔(dān)策略決定數(shù)據(jù)包從哪個(gè)上網(wǎng)模塊轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)設(shè)備檢測到其中一個(gè)成員模塊的鏈路發(fā)生故障時(shí)，就停止在此模塊上發(fā)送數(shù)據(jù)包，并根據(jù)負(fù)荷分擔(dān)策略在剩下的鏈路中重新計(jì)算數(shù)據(jù)包的發(fā)送模塊，故障模塊恢復(fù)后再次擔(dān)任收發(fā)模塊。鏈路聚合在增加鏈路帶寬、實(shí)現(xiàn)鏈路傳輸彈性和工程冗余等方面是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。例如：在某特定的時(shí)間和地點(diǎn)，假如某個(gè)運(yùn)營商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差、而其他的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量尚可，則編碼傳輸設(shè)備就可以使用網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較好的鏈路繼續(xù)傳輸。由此可見，網(wǎng)絡(luò)鏈路聚合技術(shù)可以通過使用各運(yùn)營商的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)卡保證傳輸鏈路的質(zhì)量。

由以上可以看出，4G直播系統(tǒng)借助目前遍布各地的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)拍攝的視音頻回傳到演播室，供節(jié)目直播使用。該系統(tǒng)較其他視頻傳輸設(shè)備最大的特點(diǎn)是遠(yuǎn)程控制、多信道捆綁，兼容不同制式網(wǎng)絡(luò)和大部分網(wǎng)絡(luò)環(huán)境;其次利用4G網(wǎng)絡(luò)傳輸每次使用僅需要支付上網(wǎng)流量費(fèi)用，相較衛(wèi)星傳輸動(dòng)輒幾千上萬的傳輸費(fèi)用，從運(yùn)營成本上來說，使用4G傳輸是較為明智的選擇。最后該傳輸設(shè)備體積小重量輕，可由單個(gè)攝影師背包攜帶，操作簡單，實(shí)現(xiàn)便攜、低成本、隨時(shí)隨地全天候直播，使電視直播擺脫對(duì)重裝備、高投入的依賴，實(shí)現(xiàn)低成本常態(tài)化運(yùn)作。

4G直播系統(tǒng)的隨拍隨傳的功能具有使用簡便，傳輸更快、采編播更從容等特點(diǎn)，改變了電視行業(yè)傳統(tǒng)的工作方式。4G直播設(shè)備的應(yīng)用，意味著電視轉(zhuǎn)播不再受傳輸電纜的制約，這對(duì)電視新聞行業(yè)以及觀眾都具有重要意義。

4. 實(shí)際應(yīng)用案例

我單位在利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸視音頻信號(hào)方面也做了許多積極的探索和應(yīng)用，在2020年11月26日上午，江蘇省抗擊新冠肺炎疫情表彰大會(huì)在南京隆重舉行，表彰我省為抗擊新冠肺炎疫情作出突出貢獻(xiàn)的先進(jìn)個(gè)人和先進(jìn)集體。當(dāng)天1000名抗疫先進(jìn)個(gè)人、300個(gè)抗疫先進(jìn)集體代表乘禮賓車，由鐵騎護(hù)衛(wèi)乘坐禮賓大巴從南京鐘山賓館前往表彰大會(huì)主會(huì)場江蘇大劇院。我單位接到任務(wù)，表彰大會(huì)在我臺(tái)衛(wèi)視頻道和公共新聞?lì)l道并機(jī)播出，其中一個(gè)重要直播環(huán)節(jié)就是要對(duì)禮賓大巴車隊(duì)出發(fā)到主會(huì)場沿途進(jìn)行全程電視直播，考慮到代表們所在酒店與主會(huì)場路程全長約14公里，我們?cè)谘赝竟苍O(shè)置8個(gè)外場固定機(jī)位，再加上3個(gè)跟隨禮賓大巴車的移動(dòng)機(jī)位，共計(jì)11個(gè)外場臨時(shí)機(jī)位。機(jī)位圖如圖二所示。

針對(duì)以上情況，制定直播保障方案，直播全程送至總控15路（不含主備）外來信號(hào)，根據(jù)現(xiàn)場條件以及我單位設(shè)備資源，對(duì)這15路信號(hào)分別采取光纖鏈路傳輸，衛(wèi)星傳輸以及4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，外來信號(hào)源匯總表格如表一所示，由于外來信號(hào)數(shù)量較多，無法一次性調(diào)度至新聞演播室進(jìn)行直播切換，故在總控機(jī)房臨時(shí)搭建二級(jí)切換系統(tǒng)，將外來信號(hào)515路先送至二級(jí)切換系統(tǒng)，由節(jié)目人員在總控機(jī)房切換后與外來信號(hào)1～4路一起調(diào)度至演播室進(jìn)行直播切換。

在整場直播中，11個(gè)外場機(jī)位均使用4G直播背包回傳視音頻信號(hào)，其中3個(gè)跟隨禮賓大巴車的移動(dòng)機(jī)位使用L公司600型4G直播背包，該型號(hào)背包內(nèi)置8路4G網(wǎng)絡(luò)模塊，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚合后的傳輸鏈路最高支持20Mbps視頻編碼，保證了在車輛行進(jìn)過程中信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。另外8個(gè)固定外場機(jī)位均使用L公司200型4G直播背包，該型號(hào)背包內(nèi)置2路4G網(wǎng)絡(luò)模塊，最高支持10Mbps視頻編碼，滿足外場使用需求。在臺(tái)內(nèi)總控機(jī)房配置3臺(tái)接收解碼服務(wù)器用于接收解碼11路4G回傳信號(hào)。

這次直播是典型的多機(jī)位拍攝、4G背包回傳、后端切換處理的應(yīng)用場景。利用4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)將大范圍內(nèi)的不同地點(diǎn)、不同場景的視音頻畫面以低成本、高質(zhì)量、高可靠的形式進(jìn)行回傳，統(tǒng)一接收調(diào)度，為觀眾帶來最及時(shí)的精彩報(bào)道，圓滿完成直播保障任務(wù)。

5. 結(jié)語

隨著4K超高清頻道的發(fā)展，4K制播系統(tǒng)相繼規(guī)?；耐度胧褂?，在面對(duì)較高的流量密度，更高的延時(shí)要求，使用4G直播設(shè)備可能力不從心，目前筆者所在單位已經(jīng)開展5G直播設(shè)備的測試工作，相信在未來隨著5G網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋，5G直播設(shè)備將成為視音頻傳輸?shù)闹髁Α?/p>

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