基于5G網(wǎng)絡(luò)的多地視頻無(wú)線直播技術(shù)方案的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

廣西開放大學(xué)：趙文斌

隨著智能移動(dòng)終端的普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)。根據(jù)思科發(fā)布的視覺網(wǎng)絡(luò)指數(shù)白皮書，到2022年，移動(dòng)視頻數(shù)據(jù)流量將會(huì)占總移動(dòng)流量的79%。其中，網(wǎng)絡(luò)視頻直播業(yè)務(wù)（如實(shí)時(shí)新聞、體育賽事、互動(dòng)直播、直播電商等）發(fā)展迅速，是視頻流量快速增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力之一。特別是在新冠疫情期間，在線教育和視頻會(huì)議業(yè)務(wù)如火如荼。在2017年，視頻直播流量己經(jīng)占互聯(lián)網(wǎng)視頻流量的5%，到2022年將增長(zhǎng)15倍，達(dá)到17%。由于無(wú)線信道的時(shí)變特性且頻譜資源受限，在無(wú)線場(chǎng)景中保障視頻直播業(yè)務(wù)性能面臨著重大挑戰(zhàn)，研宄如何改善無(wú)線視頻直播業(yè)務(wù)的體驗(yàn)質(zhì)量具有重要意義。

1.相關(guān)概述研究

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及融媒體特征

在融媒體時(shí)代不斷發(fā)展的今年，很多企業(yè)之間開始通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)建立合作關(guān)系，尤其是通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)以及廣播電視臺(tái)之間，通過(guò)密切的合作，將社交媒體等多種活動(dòng)進(jìn)行有效的連接，一方面確保企業(yè)各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)管理工作正常高效的進(jìn)行，另一方面也讓彼此之間的關(guān)聯(lián)性可以最大程度的發(fā)揮出作用和效果。對(duì)于以往的信息數(shù)據(jù)獲取，公眾一般只能通過(guò)傳統(tǒng)的媒體平臺(tái)獲取資源，包括報(bào)紙、電視以及廣播等，而融媒體時(shí)代下可以直接通過(guò)手機(jī)和電腦等移動(dòng)終端便捷獲取信息資源，并結(jié)合自身的需求對(duì)相關(guān)報(bào)道的信息發(fā)布一些獨(dú)到的見解。基于融媒體時(shí)代下的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在信息傳播層面具備顯著的功能優(yōu)勢(shì)，公眾完全可以通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)快速有效的獲取相關(guān)信息資源，第一時(shí)間掌握社會(huì)熱點(diǎn)。不僅如此，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持和引導(dǎo)下，電視節(jié)目傳播的質(zhì)量和效果得到了很大程度的保障，詳細(xì)的優(yōu)勢(shì)和特征體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面：第一，傳統(tǒng)電視媒體的節(jié)目傳輸速度在5G技術(shù)的加持下，變得更加的快速，而且由于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)容量比較大的功能優(yōu)勢(shì)，可以確保衛(wèi)星電視節(jié)目信號(hào)在快速傳輸過(guò)程中還可以有效確保傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性；第二，基于5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的電視新聞節(jié)目創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程中，重點(diǎn)體現(xiàn)在傳播模式的變化上。眾所周知，信息數(shù)據(jù)的傳播在很大程度上可以突破時(shí)間以及空間等層面的限制，因此廣播電視臺(tái)可以借助該項(xiàng)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)信息資源的存儲(chǔ)以及傳輸，同時(shí)結(jié)合智能化運(yùn)算和處理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析處理，為后續(xù)節(jié)目的傳播決策提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)和依據(jù)；第三，5G技術(shù)在影視藝術(shù)領(lǐng)域的運(yùn)用具備顯著的功能效果，尤其是將其與VR、AR等技術(shù)的融合運(yùn)用，可以顯著提高電視節(jié)目自身的清晰度，讓公眾在收聽收看過(guò)程中可以有一個(gè)良好的視覺體驗(yàn)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)直播常見類型

1.2.1 娛樂直播

娛樂直播作為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)直播的重要組成形式，在人們的生活和工作中隨處可見。隨著直播行業(yè)的不斷發(fā)展和完善，當(dāng)前娛樂直播發(fā)展更加迅速，誕生了很多的娛樂直播平臺(tái)，例如虎牙、斗魚、熊貓等等，這些娛樂直播平臺(tái)通過(guò)制造一系列大眾感興趣的娛樂節(jié)目，吸引公眾的眼球，包括游戲模板、美食模塊以及視頻模塊等等，極大的豐富了人們的精神生活。通過(guò)調(diào)查研究顯示，當(dāng)前娛樂直播觀看人數(shù)比較多的以80、90后為主，成為新時(shí)代一種新型的娛樂休閑方式。

1.2.2 電商直播

電商直播是近幾年新興的一種創(chuàng)新營(yíng)銷模式，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)直播與傳統(tǒng)銷售二者相結(jié)合的方式，借助網(wǎng)紅或明星的粉絲人氣，提高產(chǎn)品的銷售和購(gòu)買力，最終達(dá)到增加電商行業(yè)收入的實(shí)質(zhì)性目的，這已然成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的一種主流網(wǎng)紅經(jīng)濟(jì)模式。相對(duì)比傳統(tǒng)的營(yíng)銷模式，電商直播營(yíng)銷方式借助網(wǎng)紅和明星主播的人氣，可以獲取巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此誕生了一系列的電商直播平臺(tái)。

1.2.3 教育直播

通過(guò)借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的各項(xiàng)功能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)的方式，被稱為教育直播。我國(guó)教育直播行業(yè)發(fā)展至今，經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程：一是以文字和圖片為主的傳統(tǒng)教育方式，該階段受到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等限制，很多功能沒有完全開發(fā)，導(dǎo)致教育直播效果不是特別理想；二是以錄播為核心的線上教學(xué)方式。相對(duì)比第一階段有很大程度的提升，并且錄播形式后續(xù)可以進(jìn)行編輯和剪輯，不會(huì)受到時(shí)間和空間等層面的制約，效果相對(duì)理想，但唯一的缺陷是缺乏互動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不是很理想；三是線上直播的新型教育方式。該階段有效融合了上述兩個(gè)階段的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)彌補(bǔ)了各自的不足，達(dá)到了理想的教學(xué)效果，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了師生之間的交流和互動(dòng)。

1.2.4 專業(yè)直播

不同于前面分析的三種直播方式，專業(yè)直播是指一些在該領(lǐng)域感興趣或者專業(yè)的人士所開展的直播活動(dòng)。這些人員都在各自所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域開展直播，所以直播效果相對(duì)比較理想。不僅如此，相對(duì)比其他的主播，專業(yè)直播當(dāng)中的主播門檻比較高，除了自身的綜合素質(zhì)需要達(dá)標(biāo)以外，還需要滿足以下幾點(diǎn)要求：第一，專業(yè)主播需要在相關(guān)的領(lǐng)域解決其中存在的一些問(wèn)題；第二，主播對(duì)于該領(lǐng)域持有積極的看法，可以憑借自身的專業(yè)能力，推動(dòng)該領(lǐng)域后續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)，以達(dá)到與觀眾互動(dòng)交流的理想效果；第三，當(dāng)前專業(yè)的直播平臺(tái)數(shù)量較少，所以對(duì)于主播資質(zhì)的要求比較高。

1.3 網(wǎng)絡(luò)直播中的音頻/視頻分發(fā)方式

互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)廣播的主要目的是使觀眾了解事件的過(guò)程，音頻/視頻傳遞是指釋放從另一個(gè)數(shù)據(jù)源接收的內(nèi)容，客戶端直接連接到分發(fā)服務(wù)器以及源服務(wù)器，音頻/視頻分發(fā)方法可以大致分為以下類型：第一，單播。單播是一種“一對(duì)一”通信模式，該模式將當(dāng)前流發(fā)送到每個(gè)從服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求的客戶端。Unicast的優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)器可以立即響應(yīng)客戶的請(qǐng)求，并且服務(wù)器會(huì)根據(jù)客戶對(duì)個(gè)性化和定制服務(wù)的不同請(qǐng)求發(fā)送不同的需求；第二，組播。組播是一種“一對(duì)多”的通信模式，這意味著同一組中的主機(jī)可以接收該組中的所有數(shù)據(jù)，并且網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)只需復(fù)制所需的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)給需要的人即可；第三，廣播。廣播是一種“一對(duì)一”通信模式，也就是說(shuō)它廣播IP子網(wǎng)中的所有數(shù)據(jù)包，并無(wú)條件復(fù)制所有數(shù)據(jù)包，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到子網(wǎng)中的所有請(qǐng)求主機(jī)，無(wú)論它們是否被接受。在當(dāng)今的Internet體系結(jié)構(gòu)中，CDN和P2P遵循這種趨勢(shì)，前提是提供高數(shù)據(jù)量，高帶寬，高訪問(wèn)量和高質(zhì)量服務(wù)。CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)），即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。為確保有效的數(shù)據(jù)傳輸，請(qǐng)盡可能避免各種可能影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的問(wèn)題，這使用戶可以搜索所需的資源，緩解Internet擁塞并提高網(wǎng)站響應(yīng)速度。P2P或Peerto Peer，也稱為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”或“端對(duì)端”。也就是說(shuō)，它更改了Internet的當(dāng)前狀態(tài)并返回到“分散式”，為用戶供電并允許用戶通過(guò)Internet進(jìn)行通信。

2.基于5G網(wǎng)絡(luò)的多地視頻無(wú)線直播技術(shù)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

某區(qū)域計(jì)劃在多個(gè)社區(qū)開展5G大型社區(qū)公益宣傳活動(dòng)，為了進(jìn)一步測(cè)試區(qū)域內(nèi)5G信號(hào)的覆蓋面特別選取了9個(gè)典型地點(diǎn)，以視頻連線的形式測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定程度。在主會(huì)場(chǎng)智能大屏上實(shí)時(shí)回送九個(gè)分會(huì)場(chǎng)的音視頻直播畫面，由九位主持人分別在分會(huì)場(chǎng)講解所在分會(huì)場(chǎng)主要簡(jiǎn)介和現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)開展情況，如圖1和圖2所示。

圖1：實(shí)況轉(zhuǎn)播總體架構(gòu)

圖2：音視頻轉(zhuǎn)播流程

2.1 分會(huì)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播

分會(huì)場(chǎng)音視頻采集，廣播級(jí)高清攝像機(jī)進(jìn)行分會(huì)場(chǎng)音視頻采集，音視頻信號(hào)通過(guò)4G背包wifi連接5GCPE設(shè)備，傳輸至新部署在主會(huì)場(chǎng)的接收服務(wù)器。分會(huì)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)需求，分會(huì)場(chǎng)音視頻信號(hào)可以通過(guò)三種方式傳輸回主會(huì)場(chǎng)接收服務(wù)器，即Internet專線、4G背包連接5G CPE設(shè)備、4G SIM卡。

2.2 主會(huì)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播

首先，在主會(huì)場(chǎng)音頻和視頻采集過(guò)程中，需要先利用專業(yè)的攝像設(shè)備進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集，相關(guān)的音頻和視頻信號(hào)會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)專線連接到5GCPE設(shè)備當(dāng)中，最終傳輸至主會(huì)場(chǎng)的接收服務(wù)器當(dāng)中。此時(shí)主會(huì)場(chǎng)的兩臺(tái)接收服務(wù)器在接收到傳輸信號(hào)之后，會(huì)立即將信號(hào)傳輸?shù)揭曨l切換設(shè)備當(dāng)中，該裝置通過(guò)分布式控制系統(tǒng)提供兩路SDI或DVI輸入端口，從而實(shí)現(xiàn)主會(huì)場(chǎng)與分會(huì)場(chǎng)視頻同步顯示。在此過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以通過(guò)視頻切換器對(duì)任意場(chǎng)景的視頻畫面進(jìn)行切換和放大處理，以達(dá)到理想的展示效果。

2.3 主會(huì)場(chǎng)畫面回送分會(huì)場(chǎng)

主會(huì)場(chǎng)視頻采集，廣播級(jí)高清攝像機(jī)進(jìn)行主會(huì)場(chǎng)音視頻采集，音視頻信號(hào)通過(guò)Internet專線或4G背包wifi連接5G CPE設(shè)備，傳輸至新部署在主會(huì)場(chǎng)的接收服務(wù)器。分會(huì)場(chǎng)視頻展示，主會(huì)場(chǎng)的接收服務(wù)器將主會(huì)場(chǎng)音視頻信號(hào)通過(guò)Internet專線傳輸至分會(huì)場(chǎng)接收設(shè)備，再通過(guò)接收設(shè)備將信號(hào)輸出到現(xiàn)場(chǎng)屏幕和擴(kuò)聲設(shè)備。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

分會(huì)場(chǎng)所處位置相對(duì)比較空曠，其中5G信號(hào)塔位置距離分會(huì)場(chǎng)比較近，在100m以內(nèi)，所以整體的信號(hào)覆蓋比較好，通過(guò)5GCPE設(shè)備轉(zhuǎn)換為WIFI信號(hào)并由4G背包機(jī)進(jìn)行接收，最終測(cè)得的寬帶相對(duì)比較穩(wěn)定，在50M以上，切實(shí)滿足了相應(yīng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。不僅如此，在主會(huì)場(chǎng)接收到的視頻和音頻信號(hào)整體來(lái)說(shuō)比較安全問(wèn)題，只是分會(huì)場(chǎng)的手機(jī)直播信號(hào)接收方面有一定的延遲，在10s左右，屬于規(guī)范合理的范圍。

3.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)直播的發(fā)展

相對(duì)比4G時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的網(wǎng)絡(luò)基站將實(shí)現(xiàn)大范圍的建設(shè)，相應(yīng)的單位流量資費(fèi)會(huì)顯著降低，人們將不再受限于“流量”的影響和限制，將更加便捷高效的享受5G所帶來(lái)的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和功能。不僅如此，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，讓網(wǎng)絡(luò)直播出現(xiàn)在大眾的視野當(dāng)中，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)直播對(duì)于主播的專業(yè)素質(zhì)要求極高，例如體育賽事直播以及晚會(huì)節(jié)目等，這些都要求主播具備良好的能力和素質(zhì)，但是隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)直播門檻大幅降低，借助5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能和優(yōu)勢(shì)，很多素質(zhì)不過(guò)關(guān)的直播同樣可以發(fā)揮出理想的直播效果，例如舞蹈主播可以通過(guò)美顏、瘦身等功能進(jìn)行調(diào)整；唱歌主播可以通過(guò)修音功能彌補(bǔ)自身專業(yè)方面的缺陷等等，這讓很多不具備專業(yè)特長(zhǎng)的主播，逐漸投身于該行業(yè)當(dāng)中。總體來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的誕生開啟了一個(gè)全新的時(shí)代，有效把握這個(gè)時(shí)代機(jī)遇，未來(lái)誰(shuí)就可以在互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中占據(jù)主動(dòng)地位。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始朝著商業(yè)化方向發(fā)展，其不受到網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的限制，使得很多短視頻平臺(tái)出現(xiàn)在大眾的視野當(dāng)中，獲取了較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。除此之外，相對(duì)比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)廣播行業(yè)，基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的廣播一方面可以有效消除播音員的口吃問(wèn)題，同時(shí)還可以憑借自身的強(qiáng)大功能優(yōu)勢(shì)，提供更加高質(zhì)量的圖像傳輸功能，確保實(shí)時(shí)廣播效果的全面提升。在此之前，網(wǎng)絡(luò)直播行業(yè)主要以游戲、娛樂等模塊為主，隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，加之直播行業(yè)發(fā)展速度的加快，很多直播內(nèi)容逐漸朝著專業(yè)化方向發(fā)展，同時(shí)對(duì)于主播的專業(yè)化素質(zhì)水平要求也不斷提高，除了要掌握專業(yè)素質(zhì)以外，還需要主播在道德層面滿足相應(yīng)的要求。線上網(wǎng)絡(luò)直播在后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中必然會(huì)成為直流趨勢(shì)，并且直播門檻會(huì)不斷提高，當(dāng)前包括虎牙、花椒、KK等在內(nèi)的多家大型直播平臺(tái)，都開始重點(diǎn)培養(yǎng)專業(yè)化、高素質(zhì)的主播人才，旨在打造高端專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)直播體系，可見后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)直播將更加的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備高傳輸速度、高容量以及低延時(shí)性等特征優(yōu)勢(shì)，在網(wǎng)絡(luò)直播行業(yè)中運(yùn)用可以切實(shí)發(fā)揮出顯著的作用效果。尤其是該技術(shù)的強(qiáng)大圖像傳輸功能，將其與其他技術(shù)手段融合運(yùn)用，可以顯著提高直播傳輸效果。隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)直播平臺(tái)的更新速度不斷加快，針對(duì)于當(dāng)前良莠不齊的平臺(tái)，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，很多素質(zhì)水平較低的人員也開始投入到直播當(dāng)中，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)直播行業(yè)將朝著規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展，所以需要進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)直播人才的培訓(xùn)，同時(shí)在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)直播效果和作用。