摘要：
4G移动通信技术相较于3G移动通信，在传输带宽、稳定性等方面都有较大改进，而在成本、便利性等特点上又优于传统卫星、微波直播，使其成为电视直播技术的又一选择。
关键词：
4G；移动直播；LTE
14G移动通信技术
4G即第四代移动通信技术，是集3G和WLAN于一体，能快速传输数据、高质量视音频、图像等的技术。4G相较于3G的优势是显而易见的，首先在于通信速度的提升，3G通信系统数据传输速率可达为2Mbps，而4G通信系统数据传输速率可达20Mbps，甚至最高能达到100Mbps；其次费用便宜，4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，部署起来也更容易更迅速，并且运营商会考虑在3G通信网络的基础设施上采用逐步引入的方式，这样能有效降低运行者及用户的费用。4G技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。TD-LTE（时分长期演进），由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定。2005年6月，在法国召开的3GPP会议上，以大唐移动为龙头，联合国内厂家，提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案，在同年11月，在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTETDD技术提案。到2006年6月，LTE的可行性研究阶段基本结束，规范制定阶段开始启动。TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇，主要包含三大特点：其一，TD-LTE包含大量中国的专利，由中国主导，同时得到了广泛国际支持，成为了国际标准；其二，上网速度快，能够达到TD-SCDMA技术的几十倍，使无处不在的高速上网成为可能；其三，产业发展速度快，与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展，代表当今世界移动通信产业的最先进水平。FDD（频分双工）是该技术支持的两种双工模式之一，应用FDD（频分双工）式的LTE即为FDD-LTE。FDD模式的特点是在分离（上下行频率间隔190MHz）的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保证频段来分离接收和传送信道。FDD模式的优点是采用包交换等技术，可突破二展的瓶颈，实现高速数据业务，并可提高频谱利用率，增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率，即在每2×5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在非对称的分组交换（互联网）工作时，频谱利用率则大大降低。从技术上讲，两大4G标准则各有千秋。首先，FDD-LTE通过两个对称的频率信道来分别发射和接收信号，用保护频段来分离接收和发送信道，其单方向的资源在时间上是连续的。而TD-LTE的发射和接收信号均在同一个频率信道里不同时间进行，其单方向的资源在时间上是不连续的。它不需要分配对称频段的频率，便可在每信道内灵活控制、改变发送和接收时段的长短比例，在进行不对称的数据传输时，可充分利用有限的无线电频谱资源。其次，FDD-LTE更适合广域覆盖，而TD-LTE更适合局域覆盖。FDD-LTE的工作模式采用的是连续控制，适用于国家和国际间覆盖漫游。而TD-LTE采用的工作模式是时间分割控制，适用于城市间高密度地区的局部覆盖。当处于高度密集的热点区域，TD-LTE的优势就会体现出来。再者TD-LTE与FDD-LTE本质上共用一套标准基础，在业务实现的技术上有着一定差别。TD-LTE节省频道资源，适合热点集中区域覆盖；FDD-LTE的理论最高速度更快，基站覆盖更广，适合郊区、公路铁路等广域覆盖。两者混合组网是更好的选择。
24G直播系统
当前，电视台的现场直播方式主要依赖于卫星、微波等通信平台，这两种直播方式的优点主要是信号质量高、传输稳定、易于把控，同时缺点也很明显，如采购费用高昂、操作复杂、易受天气和地理位置影响等。而随着4G网络的全面覆盖，其信道带宽为实时传输视音频提供了可能，4G直播系统也就应运而生。4G直播系统凭借其方便的使用性很快得到了消费者的青睐。4G直播与传统卫星、微波直播对比如表1所示。应用4G网络技术的电视直播平台凭借其低成本、小巧便携、操作简易及视音频相对流畅保质的特点，成为电视台卫星转播车的有效替代或备份方案。主要应用为对各类新闻节目、重大赛事、会议等进行直播报道；现场用专业设备录制画面，经SDI线连接4G设备通过4G信道高速回传画面等。系统硬件终端分为厂家视音频专业传输设备和手机。厂家终端设备需结合摄像机使用，支持TD-LTE和FDD-LTE两种制式，设备可快速接入多家4G网络，自动侦测各运营商4G信号强弱来动态选择最佳信道并显示在设备上。设备自带一定容量的硬盘，可在回传画面的同时，将视音频同步存储在本地，以防信号不好，回传画面不佳时可用作重播之用。设备的功能结构图如图1所示。手机直播即通过手机实时采集视音频信号，通过4G网络发送给媒体采集管理服务器，演播室再将接收到的视音频文件解码成SDI信号用于直播。
34G移动直播系统在扬州台的实际应用
鉴于4G移动直播的便利性、经济性，台里经过调研主要对美国品牌TVU、teraDek，以色列品牌LiveU，法国品牌AVIWEST以及国产品牌Glive、M-live等进行了测试。针对LiveU产品，测试了其LU70HD型号，还有更小的500HD型号，其尺寸约为70HD的一半。区别为70HD最多插卡8张，续航时间2小时，而500HD最大插卡4张，续航时间1小时。实测过程中，最大码流至8Mb，平均码流在3Mb左右。针对TVU产品，测试了全尺寸8200型号，也测试了半尺寸的mini型号。区别为8200最多插8张卡，用自产电池，而mini最多插5张卡，用小摄像机（260）电池，续航时间更短。实测过程中两种设备平均码流均在3~4Mb，回传视频画面流畅性无明显差距。针对Glive产品，测试了其小型化的2100型号，自带外置电池，可更换，最多插5张卡，其中2张为内置卡。测试过程中，移动、电信、联通4G卡各插一张，平均码流约2~3Mb。M-live产品还有更新的V810系列即将于7月推出，功能略有增强，但不会明显提升画面流畅度。测试的V800产品在实测过程中插一张移动4G卡、一张电信4G卡、两张联通3G卡，实测传输码流在1.5~3Mb。TeraDek产品尺寸小，可安装于摄像机热靴，内置电池，但与该产品连接的融合器必须使用大摄像机电池外置供电。实测过程中插两张移动4G卡、3张联通3G卡，传输码流在1~2Mb。AVIWEST产品为法国品牌，其外形、大小与优联产品类似，可内置8张SIM卡，使用V口大摄像机电池供电，其终端可连接外置移动宽频天线，以增强信号接收。实测过程中使用3张移动4G卡、3张电信4G卡，采用高清格式，传输码流稳定在6Mb左右。测试人员携带各厂家设备在扬州个园、京华城mall、冻青桥城乡结合部、文昌路主干道及地下隧道、台内地下车库等地点进行测试，所有测试产品均支持3G、4G的多制式卡混插，测试中均采用厂家推荐的插卡方案，所有回传信号为标清格式，并采集到非编软件中以便对比各厂家设备的最终效果。综合各因素考虑，最终我台决定采用M-live设备及其方案。M-live移动直播系统工作流程为：媒体服务器实时接收移动终端经4G网络传输过来的视音频信号，演播室接收经媒体服务器SDI输出口输出的信号用于直播或保存到本地。其架构组成主要为：媒体服务器、移动直播终端、控制终端等。M-live移动直播终端有以下特性：支持直播、无损录播、文件传输等多种工作模式，解决多应用场景问题；支持通话和远程数字Tally，与传输设备无缝兼容，有利于导播和记者实时沟通交流；支持3G、4G、Wi-Fi、有线等连接等方式，充分利用周边网络；支持多运营商混合捆绑、智能负载检测和分配，大大提高移动直播过程中的系统稳定性；输入分辨率支持：NTSC标清、PAL标清、720P、1080i、1080P，输入自适应；支持CVBS、SDSDI、HD-SDI、HDMI等信号输入方式，采用优化的高效H.264编码，码流200k~25Mbps可调；可根据传输链路质量动态调整输出码流和编码策略，在低速链路上最大可能保证信号传输流畅性；支持离线文件传输，可以将缓存的文件在链路建立后传输至服务器，支持断点续传；支持通过服务器远程升级和控制。M-live媒体服务器最多支持64路移动直播终端同时接入，可以最多选择16路进行在线预览和8路进行SDI音频加嵌输出。输出信号支持SDI音频加嵌、SDI音频解嵌、HDMI、CVBS等接口方式，支持多运营商混合宽带接入，只能判断移动终端接入链路并为其分配合适的宽带接入地址。根据设置支持直播、无损录播、文件传输等多种工作模式，可以与播出、非编、收录等生产系统无缝对接。支持通话和远程数字Tally，跟传统设备无缝兼容，有利于导播与现场记者实时交流和沟通。输出分辨率支持：NTSC标清、PAL标清、720P、1080i、1080P等可调，可以通过管理程序对服务器进行远程升级和运行参数配置。支持冗余电源、2~4个千兆网口，标准1U或者2U机架设备。M-live控制终端支持最多16路同时在线监控和预览；支持输出切换控制，最多支持同时8路SDI实时输出控制；支持录播文件预览、输出和下载，满足直播、非编和收录等业务需求；支持远程对终端进行实时配置和监控，可以远程修改终端运行参数。M-live文件传输终端支持文件上传并存至M-live移动终端；支持在线文件同步传输，将用户的新闻素材传输至服务器；文件传输过程可以充分利用M-live移动终端的混合捆绑功能，大大提供传输效率；支持断点续传，在链路恢复后可自动恢复传输，无需人为干预。
4总结
4G移动通信技术相较于3G移动通信技术在带宽、稳定性上都有了较大提升，而4G移动直播系统基本上都支持多运营商、多卡混插，甚至在4G信号不够好的地方混插3G卡来稳定传输信号，技术的进步使得4G移动直播从理论走向实际应用，并逐步得到推广。我台使用4G移动直播系统已经有一段时间，从节目效果来看，回传画面声音的流畅度、画面质量基本都达到直播要求，以前使用3G移动直播时出现的卡顿、画面拖拉等现象没有再出现过。4G网为无线公用网络用作直播使用时，其回传画面连续性、画质和时延均受运营商基站覆盖范围以及网络拥堵程度影响。在测试过程中，我们也发现测试地点、人数会对回传画面有一定的影响，所以在实际应用中可考虑与运营商签订协议，以保证直播时使用的4G卡可以优先抢占带宽。
作者：韩龙生 朱斌 范袁飞 单位：扬州广播电视传媒集团
参考文献
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