現(xiàn)場(chǎng)直播傳輸網(wǎng)絡(luò)研究

王祺

（鄭州電視臺(tái)，河南 鄭州 450000）

現(xiàn)場(chǎng)直播傳輸網(wǎng)絡(luò)研究

王祺

（鄭州電視臺(tái)，河南 鄭州 450000）

本文圍繞直播傳輸采用的新興技術(shù)手段，介紹微波轉(zhuǎn)發(fā)、4G互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)衛(wèi)星直播技術(shù)的原理，并結(jié)合鄭州電視臺(tái)現(xiàn)階段使用的直播手段，分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，有針對(duì)性地提出改進(jìn)措施，開(kāi)創(chuàng)性地提出構(gòu)建鄭州電視臺(tái)立體式現(xiàn)場(chǎng)直播傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案。

微波轉(zhuǎn)發(fā)；4G網(wǎng)絡(luò)直播；移動(dòng)尋星通信

傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)直播信號(hào)傳輸主要采用衛(wèi)星、光纖、微波等通信手段。隨著通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)傳輸、互聯(lián)網(wǎng)傳輸、移動(dòng)衛(wèi)星也成為直播信號(hào)傳輸?shù)氖侄沃?。鄭州電視臺(tái)將上述新技術(shù)綜合應(yīng)用在直播工作中，創(chuàng)造性地提出了直播網(wǎng)絡(luò)的概念。現(xiàn)在筆者結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些直播傳送技術(shù)進(jìn)行分析和比較。

1 微波轉(zhuǎn)發(fā)

1.1 系統(tǒng)組成

1.1.1 移動(dòng)攝像機(jī)的無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)。該系統(tǒng)小巧便攜，能直接掛扣在移動(dòng)攝像機(jī)尾部，將視音頻信號(hào)調(diào)制成適合移動(dòng)寬帶傳輸?shù)腃OFDM信號(hào)變頻到1～1.4GHz發(fā)送給直播車。

1.1.2 移動(dòng)電視新聞直播車。該系統(tǒng)具備三訊道切換和遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸功能，將移動(dòng)攝像機(jī)位、本車頂攝像機(jī)位、臨時(shí)外來(lái)視音頻信號(hào)進(jìn)行切換選擇、視頻特技、聲效合成，組成一個(gè)三訊道電視播出系統(tǒng)，再將實(shí)況播出的PGM信號(hào)通過(guò)470～800MHz的COFDM發(fā)射機(jī)無(wú)線傳輸?shù)绞袇^(qū)中心轉(zhuǎn)發(fā)塔［1］。

1.1.3 市中心轉(zhuǎn)發(fā)塔系統(tǒng)。將鄭州教育臺(tái)內(nèi)的電視發(fā)射塔（距離鄭州電視臺(tái)8km）作為轉(zhuǎn)發(fā)塔，塔上安置800MHz全向接收天線將移動(dòng)電視直播信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給定向發(fā)射的11GHz微波信號(hào)傳輸?shù)洁嵵蓦娨暸_(tái)播控中心。

1.1.4 播控中心。從收到的11GHz微波信號(hào)中解調(diào)出HD SDI信號(hào)，經(jīng)播出總控調(diào)度給有關(guān)演播室，與特邀嘉賓互動(dòng)后再返送播控中心［2］。

1.2 優(yōu)點(diǎn)分析

1.2.1 養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低廉。除移動(dòng)車體及攝錄、轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的正常養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用外，幾乎不產(chǎn)生其他費(fèi)用，一次投資終身受益是對(duì)其真實(shí)的寫照。

1.2.2 高速移動(dòng)傳輸。無(wú)線移動(dòng)傳輸系統(tǒng)包含便攜式0.5W小功率1.2GHz收發(fā)信機(jī)和車載式10W大功率800MHz的收發(fā)信機(jī)，兩個(gè)收發(fā)信機(jī)的系統(tǒng)都是采用COFDM（編碼正交頻分復(fù)用）技術(shù)。

1.2.3 帶寬大。移動(dòng)微波采用DVB-T標(biāo)準(zhǔn)，在8MHz頻帶內(nèi)傳輸碼率可達(dá)4.9～31.7Mbps，完全滿足采用MPEG-2編碼標(biāo)準(zhǔn)的HDTV（1 920×1 080）信號(hào)傳輸。

1.3 不足及解決方案

1.3.1 信道中斷、劣化。城市建設(shè)不斷發(fā)展，市區(qū)建筑高度越來(lái)越高，市中心轉(zhuǎn)發(fā)塔（海拔150m）到鄭州電視臺(tái)的定向傳輸微波受高層建筑阻礙的可能性較大，未來(lái)很可能出現(xiàn)高層建筑阻斷轉(zhuǎn)發(fā)塔與鄭州電視臺(tái)之間定向微波通訊的情況。針對(duì)此種隱患，我們計(jì)劃將位于登封市嵩山頂峰五指嶺上的102臺(tái)發(fā)射塔作為轉(zhuǎn)發(fā)塔系統(tǒng)，適當(dāng)提高車載發(fā)信機(jī)功率，保證鄭州電視臺(tái)與102臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)塔傳輸信道的信噪比符合要求，并解決市區(qū)高層建筑阻擋問(wèn)題。

對(duì)信道劣化致傳輸帶寬下降，無(wú)法完成高清節(jié)目的正常傳輸（節(jié)目成像質(zhì)量主觀評(píng)級(jí)≤2）的情況，改進(jìn)方案是將鄭州電視臺(tái)配備的MPEG-2編解碼設(shè)備換為效率更高的H.264編解碼或者新國(guó)標(biāo)AVS編解碼設(shè)備。這樣完全能勝任高清節(jié)目的正常傳輸，達(dá)到成像質(zhì)量主觀評(píng)級(jí)＞3的要求。

1.3.2 電磁干擾?，F(xiàn)在電磁環(huán)境愈加復(fù)雜，干擾情況無(wú)處不在。在某些地點(diǎn)800MHz頻率會(huì)受到干擾，造成信號(hào)圖像馬賽克、抖動(dòng)甚至中斷。遇到這種問(wèn)題，可使用掃頻儀尋找鄰頻無(wú)干擾頻率，更改發(fā)信機(jī)和接受機(jī)頻率到無(wú)干擾頻率。如果干擾源功率較小，也可適當(dāng)增大發(fā)射功率。

2 4G網(wǎng)絡(luò)直播

2.1 4G的優(yōu)勢(shì)

2.1.1 使用范圍廣泛。聯(lián)通、移動(dòng)、電信三大通信運(yùn)營(yíng)商在國(guó)內(nèi)任何地方都有基站，有手機(jī)信號(hào)的地方就可以進(jìn)行4G直播，避免了轉(zhuǎn)播車受地理?xiàng)l件、電源保障、建筑物阻礙等因素的制約，將直播范圍無(wú)限擴(kuò)展。

2.1.2 不受時(shí)間限制。4G傳輸是全時(shí)段的，它一改電視轉(zhuǎn)播車必須提前申請(qǐng)傳輸光纜、衛(wèi)星傳輸頻道的限制，只要在有手機(jī)傳輸信號(hào)的地方接通電源，即可對(duì)事件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)回傳，實(shí)現(xiàn)直播。

2.1.3 成本較低。4G直播用的是通信運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)成的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，除信號(hào)發(fā)射機(jī)、接收服務(wù)器、軟件控制平臺(tái)等先期投入外，只需按月交付運(yùn)營(yíng)商的寬帶流量使用費(fèi)用即可。對(duì)電視臺(tái)這種大客戶，通信運(yùn)營(yíng)商非常樂(lè)于簽訂長(zhǎng)期合作協(xié)議，在資費(fèi)方面優(yōu)惠力度大，且重點(diǎn)保障信道帶寬。衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車的使用隊(duì)伍龐大，分工明細(xì)，操作復(fù)雜，同時(shí)要具備動(dòng)力電源。而4G直播只需要一名記者、一名攝像即可勝任，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

2.2 4G的不足及改進(jìn)方案

由于通信運(yùn)營(yíng)商自身建設(shè)運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，個(gè)別區(qū)域基站數(shù)量偏少或者用戶數(shù)量飽和，容易引發(fā)4G信號(hào)馬賽克、遲鈍、聲畫不同步等現(xiàn)象。而通信運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)建設(shè)不是一蹴而就的，短期內(nèi)難以完成全覆蓋和帶寬擴(kuò)容與優(yōu)化，因此需要采用多運(yùn)營(yíng)商多卡捆綁技術(shù)解決遇到的難題。

實(shí)現(xiàn)原理：4G模塊內(nèi)置不同運(yùn)營(yíng)商的多張4G卡，多卡同時(shí)工作，分擔(dān)帶寬，大大降低單運(yùn)營(yíng)商4G卡的負(fù)載。若單卡掉線，其他卡會(huì)自動(dòng)分擔(dān)其帶寬，待信道條件達(dá)到傳輸要求掉線卡會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。針對(duì)電梯內(nèi)、地下室、地下禮堂、車庫(kù)、4G信號(hào)屏蔽區(qū)域（考場(chǎng)）等極限條件，可考慮采用數(shù)字微波與4G信號(hào)相接力的方式完成直播。

3 動(dòng)中通

“動(dòng)中通”是“移動(dòng)中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。通過(guò)動(dòng)中通系統(tǒng)，車輛、輪船、飛機(jī)等移動(dòng)的載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可實(shí)時(shí)跟蹤衛(wèi)星等平臺(tái)，不間斷地傳遞語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息，可滿足各種軍民用應(yīng)急通信和移動(dòng)條件下的多媒體通信的需要。

“動(dòng)中通”由衛(wèi)星自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)兩部分組成。衛(wèi)星自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)主要用以保證衛(wèi)星發(fā)射天線在車體運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)衛(wèi)星的準(zhǔn)確指向。其主要設(shè)備有：天線座、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、載體測(cè)量。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的作用是使電視信號(hào)上行傳輸?shù)叫l(wèi)星，并由轉(zhuǎn)發(fā)器下行傳送到地面衛(wèi)星接收裝置。

3.1“動(dòng)中通”的優(yōu)點(diǎn)

①在轉(zhuǎn)播過(guò)程中采用自主跟蹤方式跟蹤衛(wèi)星，充分利用了衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大、抗干擾能力強(qiáng)、線路穩(wěn)定的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)移動(dòng)衛(wèi)星通信。自動(dòng)重捕時(shí)間短，駛出通信盲區(qū)后能快速恢復(fù)通信。②與OFDM移動(dòng)微波設(shè)備相比，“動(dòng)中通”車無(wú)需收、發(fā)設(shè)備操作人員在惡劣環(huán)境條件下工作，節(jié)約了人力、物力，而且減小了電磁輻射污染。③適用于大范圍、大場(chǎng)景、遠(yuǎn)程傳輸，中間節(jié)點(diǎn)少，提高了轉(zhuǎn)播質(zhì)量和可靠性。

3.2“動(dòng)中通”的不足

①在轉(zhuǎn)播環(huán)境比較復(fù)雜的情況下，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)中斷現(xiàn)象。②用兩輛“動(dòng)中通”車傳送不同電視圖像信號(hào)，在圖像播出時(shí)不易做到無(wú)閃點(diǎn)連接。③“動(dòng)中通”車與移動(dòng)信號(hào)采集車之間信號(hào)傳輸不易。④作為新興事物，目前“動(dòng)中通”售價(jià)還比較昂貴，對(duì)于中小型地方臺(tái)性價(jià)比不是很高。

4 結(jié)語(yǔ)

上述幾種直播方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合各種傳輸手段的優(yōu)缺點(diǎn)，在直播過(guò)程中綜合使用，組建一張包括天上（衛(wèi)星）、地面（微波、4G）、地下（光纜）立體式直播網(wǎng)絡(luò)，不同技術(shù)手段互為補(bǔ)充，可輕松面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境，完成各項(xiàng)直播任務(wù)。

以上是筆者結(jié)合鄭州電視臺(tái)直播中的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)直播信號(hào)傳送技術(shù)進(jìn)行的探討，希望能為業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員提供可取的參考和借鑒。

［1］王文博，鄭侃.寬帶無(wú)線通信技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2003.

［2］儲(chǔ)忠歧，衛(wèi)星通信［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2005.

Research on Live Transmission Network

Wang Qi
（Zhengzhou Television Station，Zhengzhou Henan 450000）

This paper focused on the broadcast transmission using the emerging technology,introduced the principle of microwave technology,4GInternet and mobile satellite broadcast and the advantages and disadvantages,combined with Zhengzhou Television station use of live means,analyzed the advantages and disadvantages of the scheme,and put forward the improvement measures,put forward the design scheme of constructing Zhengzhou stereo television live transmission network.

microwave forwarding；4G network broadcast；mobile satellite communication

TN948.13

A

1003-5168（2017）07-0026-02

2017-06-01

王祺（1983-），男，本科，助理工程師，研究方向：現(xiàn)場(chǎng)直播的傳輸網(wǎng)絡(luò)。