5G 和公網(wǎng)傳輸設(shè)備在電視直播中的應(yīng)用

胡 偉

（安徽廣播電視臺(tái)，合肥 230011）

1 背景

近期以來，5G 這個(gè)詞匯越來越多的出現(xiàn)在各種傳播媒體上。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，5G 時(shí)代已經(jīng)悄然向我們走來。2019年4月7日，碭山梨園國際馬拉松比賽在碭山著名的梨樹花海景區(qū)舉行。秉承著開拓視野，汲取新的技術(shù)，并融入到實(shí)際工作中的初心，安徽廣播電視臺(tái)與安徽電信合作，嘗試首次使用5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)3小時(shí)的電視直播，并成功在安徽廣播電視臺(tái)綜藝頻道播出。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)備

經(jīng)過與電信方面溝通，機(jī)房5G 室內(nèi)基站的安裝，選擇了位于機(jī)房公網(wǎng)接收設(shè)備機(jī)柜附近的位置。中國電信的5G 室內(nèi)基站，使用了中興的全套設(shè)備。在遠(yuǎn)端電信機(jī)房使用BBU（基端）通過光纜給新中心7樓弱電間的RRU（橋接設(shè)備）提供射頻信號(hào)；RRU 設(shè)備再通過光電混合纜（兩個(gè)電纜–48V 供電，兩根光纖）分發(fā)給分布在機(jī)房三個(gè)位置的PRU（遠(yuǎn)端射頻單元）。最終通過5G CPE 設(shè)備，將5G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成有線網(wǎng)口，再通過路由器，提供給公網(wǎng)傳輸設(shè)備使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

在碭山梨園國際馬拉松賽直播現(xiàn)場(chǎng)，安徽電信在現(xiàn)場(chǎng)搭建了一個(gè)使用中興設(shè)備的移動(dòng)5G 基站，同樣通過5G CPE 設(shè)備，將5G 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為有線網(wǎng)口，提供給公網(wǎng)傳輸設(shè)備使用。

3 5G 直播鏈路及介紹

本次5G 直播我們使用了三條5G 傳輸鏈路，一條衛(wèi)星傳輸鏈路，另外還有一條反向傳輸鏈路用于頻道播出信號(hào)的回看。出于播出安全和測(cè)試的考慮，三條5G 傳輸鏈路我們采用了不同協(xié)議架構(gòu)、使用了不同廠商的設(shè)備，再加上衛(wèi)星鏈路的備份，真正實(shí)現(xiàn)了鏈路、協(xié)議、設(shè)備的多重冗余備份。

3.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

使用的中興5G 基站和CPE 提供網(wǎng)絡(luò)帶寬，通過公網(wǎng)傳輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示，實(shí)測(cè)直播現(xiàn)場(chǎng)到電視播控機(jī)房RTT 不高于10ms，基本沒有丟包。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境明顯好于一般公共互聯(lián)網(wǎng)。

3.2 傳輸通道

傳輸通道細(xì)分共有5個(gè)通道，4個(gè)通道為網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，3條正向通道將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸至安徽臺(tái)播控中心機(jī)房，1條反向通道，將綜藝頻道播出信號(hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播車；1條衛(wèi)星通道作為網(wǎng)絡(luò)正向傳輸通道的備份。

3.2.1 主路

本次5G 直播的主鏈路采用了位于直播現(xiàn)場(chǎng)的Haivision MakitoX 編碼器和位于播出機(jī)房的高駿HDD-451解碼器。

SRT 是Secure Reliable Transport 的簡(jiǎn)稱，是Haivision 公司基于UDP 傳輸協(xié)議開發(fā)而來的公網(wǎng)傳輸協(xié)議，旨在在不穩(wěn)定的公共互聯(lián)網(wǎng)通道上，穩(wěn)定的傳輸編碼后的視音頻碼流，配合ARQ 丟包恢復(fù)機(jī)制確保在有損網(wǎng)絡(luò)中的可靠性和低延遲。編碼設(shè)備支持NAE（網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)編碼），能夠根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況，自動(dòng)調(diào)整視音頻編碼碼率以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況的波動(dòng)。SRT 使用的限制條件在于，不論是發(fā)端還是收端，在使用時(shí)，必須有一端具有可知的公網(wǎng)IP 和相應(yīng)開放的傳輸端口。

3.2.2 備路

本次5G 直播的第二條公網(wǎng)傳輸鏈路選擇了LRT 協(xié)議設(shè)備：位于機(jī)房的LiveU LU2000接收服務(wù)器和位于現(xiàn)場(chǎng)的LiveU LU600背包。

LRT（LiveU Reliable Transmition）即LiveU 可靠傳輸協(xié)議，是LiveU 公司以UDP 為基礎(chǔ)開發(fā)的私有協(xié)議，采用了基于FEC（前向糾錯(cuò)）的雙向補(bǔ)償傳輸技術(shù)。由于FEC 是一個(gè)很成熟的差錯(cuò)控制技術(shù)，同時(shí)LU600編碼體系采用自適應(yīng)碼率，用戶可以設(shè)置碼率上限。我們使用LU600的連接5G CPE 的Wi-Fi 信號(hào)傳輸視音頻。在CPE 的wifi 提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬出現(xiàn)故障的情況下，LU600可以無縫的切換到自身的4G 網(wǎng)絡(luò)來工作，這也就相當(dāng)于給5G 傳輸通道提供了4G 通道的備份。

3.2.3 備份通道

第三備份通道使用的設(shè)備是科騰公司的NVP-903編解碼器。采用其私有的R2TP 協(xié)議在公共互聯(lián)網(wǎng)上傳輸視音頻碼流。R2TP（Reliable Real-Time Transport Protocol）即可靠實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議是一個(gè)基于UDP 的私有傳輸協(xié)議，它的應(yīng)用環(huán)境類似于SRT 協(xié)議。此套設(shè)備屬于廠家送來測(cè)試的設(shè)備，具體技術(shù)細(xì)節(jié)沒有過多說明。

第四條正向通道使用傳統(tǒng)電視直播常用的衛(wèi)星信道，作為網(wǎng)絡(luò)通道的備份。以最大的保障播出的安全。

3.2.4 回看通道

經(jīng)常參與衛(wèi)星電視直播的同行可能經(jīng)常在直播中碰到現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)播和導(dǎo)演抱怨無法看到最終的播出畫面，僅依靠電話音頻與臺(tái)內(nèi)演播室溝通。使用Haivision 的SRT 公網(wǎng)傳輸編解碼器后，很好的解決了這個(gè)溝通問題。

在臺(tái)內(nèi)機(jī)房總控輸出配置一套Haivision SRT 編碼器后，將直播頻道的PGM 信號(hào)輸入編碼器，如果直播現(xiàn)場(chǎng)有網(wǎng)絡(luò)，可以使用SRT 解碼器直接解碼輸出PGM 信號(hào)給轉(zhuǎn)播車；如果沒有有保障的網(wǎng)絡(luò)接入，也可以利用Haivision 提供的手機(jī)APP，利用手機(jī)播放回看信號(hào)，甚至也可以利用常用的VLC 播放軟件播放。我們使用的設(shè)備組合是：機(jī)房的Haivision MakitoX 編碼器和直播現(xiàn)場(chǎng)的Ateme DR5000解碼器。

3.3 5G 基站的干擾問題

在5G 還未投入試商用的階段，我們就已經(jīng)關(guān)注到不少地方的C 波段衛(wèi)星接收，受到中國電信和中國聯(lián)通3.5G、3.6G 頻段的5G 基站干擾衛(wèi)星的下行接收。本次5G 直播由于離電信5G 基站距離小于20 米，并且該基站幾乎滿功率工作（大于100W），我們?cè)诮邮疹l譜儀上可以明顯的看到5G 基站對(duì)于3.4G-3.5G 頻段的干擾波形，衛(wèi)星接收機(jī)也無法鎖定衛(wèi)星信號(hào)。該干擾只是影響衛(wèi)星車的下行接收，衛(wèi)星訊道的上行傳輸并未影響，臺(tái)內(nèi)衛(wèi)星信號(hào)接收也一切正常。

3.4 總結(jié)與展望

在參與直播的技術(shù)人員的共同努力下，我們順利的使用5G網(wǎng)絡(luò)和公網(wǎng)傳輸設(shè)備，完成了本次活動(dòng)的直播。3個(gè)小時(shí)的直播，考驗(yàn)了各種公網(wǎng)傳輸設(shè)備的穩(wěn)定性，并沒有發(fā)生因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)狀況波動(dòng)導(dǎo)致的接收端解碼錯(cuò)誤的情況。

這次直播，對(duì)今后我們使用5G 和公網(wǎng)傳輸設(shè)備提供了很好的經(jīng)驗(yàn)：

（1）由于5G 現(xiàn)在在國內(nèi)還處于試用階段，未廣泛商用，各家設(shè)備廠商的設(shè)備也在最后的研發(fā)測(cè)試階段，最終的商用方案也沒有正式發(fā)布。在實(shí)際的應(yīng)用中，5G 基站提供的網(wǎng)絡(luò)，并沒有完全達(dá)到其宣傳的性能。其宣傳的低延時(shí)特性，并沒有在這套5G 基站上顯現(xiàn)出來

（2）使用公網(wǎng)傳輸設(shè)備，盡可能在接收端配置專線網(wǎng)絡(luò)。這樣可有效的降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，減少網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)，尤其是外場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差時(shí)。同時(shí)一定要提前1天進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)試，及時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況，調(diào)整傳輸設(shè)備參數(shù)，以順利完成直播。同時(shí)，在機(jī)房?jī)?nèi)的專線網(wǎng)絡(luò)，也便于使用公網(wǎng)傳輸協(xié)議的設(shè)備取得固定的公網(wǎng)IP地址，也便于遠(yuǎn)程管理設(shè)備和調(diào)整參數(shù)。

（3）我們本著在確保完成本次直播信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，能夠盡可能多的進(jìn)行應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式的對(duì)比和測(cè)試，為今后的電視直播尋找更好、更便利和更多樣化的傳輸模式。傳統(tǒng)電視技術(shù)人員，應(yīng)該努力學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和技術(shù)，才不會(huì)在技術(shù)發(fā)展中被時(shí)代所淘汰。