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摘要：
4g移動通信技術相較于3G移動通信，在傳輸帶寬、穩定性等方面都有較大改進，而在成本、便利性等特點上又優于傳統衛星、微波直播，使其成為電視直播技術的又一選擇。
關鍵詞：
4G；移動直播；LTE
14G移動通信技術
4G即第四代移動通信技術，是集3G和WLAN于一體，能快速傳輸數據、高質量視音頻、圖像等的技術。4G相較于3G的優勢是顯而易見的，首先在于通信速度的提升，3G通信系統數據傳輸速率可達為2Mbps，而4G通信系統數據傳輸速率可達20Mbps，甚至最高能達到100Mbps；其次費用便宜，4G通信能提供一種靈活性非常高的系統操作方式，部署起來也更容易更迅速，并且運營商會考慮在3G通信網絡的基礎設施上采用逐步引入的方式，這樣能有效降低運行者及用戶的費用。4G技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。TD-LTE（時分長期演進），由3GPP組織涵蓋的全球各大企業及運營商共同制定。2005年6月，在法國召開的3GPP會議上，以大唐移動為龍頭，聯合國內廠家，提出了基于OFDM的TDD演進模式的方案，在同年11月，在漢城舉行的3GPP工作組會議通過了大唐移動主導的針對TD-SCDMA后續演進的LTETDD技術提案。到2006年6月，LTE的可行性研究階段基本結束，規范制定階段開始啟動。TD-LTE作為通信產業變革期的重要機遇，主要包含三大特點：其一，TD-LTE包含大量中國的專利，由中國主導，同時得到了廣泛國際支持，成為了國際標準；其二，上網速度快，能夠達到TD-SCDMA技術的幾十倍，使無處不在的高速上網成為可能；其三，產業發展速度快，與其他國際移動寬帶技術基本實現了同步發展，代表當今世界移動通信產業的最先進水平。FDD（頻分雙工）是該技術支持的兩種雙工模式之一，應用FDD（頻分雙工）式的LTE即為FDD-LTE。FDD模式的特點是在分離（上下行頻率間隔190MHz）的兩個對稱頻率信道上，系統進行接收和傳送，用保證頻段來分離接收和傳送信道。FDD模式的優點是采用包交換等技術，可突破二展的瓶頸，實現高速數據業務，并可提高頻譜利用率，增加系統容量。但FDD必須采用成對的頻率，即在每2×5MHz的帶寬內提供第三代業務。該方式在支持對稱業務時，能充分利用上下行的頻譜，但在非對稱的分組交換（互聯網）工作時，頻譜利用率則大大降低。從技術上講，兩大4G標準則各有千秋。首先，FDD-LTE通過兩個對稱的頻率信道來分別發射和接收信號，用保護頻段來分離接收和發送信道，其單方向的資源在時間上是連續的。而TD-LTE的發射和接收信號均在同一個頻率信道里不同時間進行，其單方向的資源在時間上是不連續的。它不需要分配對稱頻段的頻率，便可在每信道內靈活控制、改變發送和接收時段的長短比例，在進行不對稱的數據傳輸時，可充分利用有限的無線電頻譜資源。其次，FDD-LTE更適合廣域覆蓋，而TD-LTE更適合局域覆蓋。FDD-LTE的工作模式采用的是連續控制，適用于國家和國際間覆蓋漫游。而TD-LTE采用的工作模式是時間分割控制，適用于城市間高密度地區的局部覆蓋。當處于高度密集的熱點區域，TD-LTE的優勢就會體現出來。再者TD-LTE與FDD-LTE本質上共用一套標準基礎，在業務實現的技術上有著一定差別。TD-LTE節省頻道資源，適合熱點集中區域覆蓋；FDD-LTE的理論最高速度更快，基站覆蓋更廣，適合郊區、公路鐵路等廣域覆蓋。兩者混合組網是更好的選擇。
24G直播系統
當前，電視臺的現場直播方式主要依賴于衛星、微波等通信平臺，這兩種直播方式的優點主要是信號質量高、傳輸穩定、易于把控，同時缺點也很明顯，如采購費用高昂、操作復雜、易受天氣和地理位置影響等。而隨著4G網絡的全面覆蓋，其信道帶寬為實時傳輸視音頻提供了可能，4G直播系統也就應運而生。4G直播系統憑借其方便的使用性很快得到了消費者的青睞。4G直播與傳統衛星、微波直播對比如表1所示。應用4G網絡技術的電視直播平臺憑借其低成本、小巧便攜、操作簡易及視音頻相對流暢保質的特點，成為電視臺衛星轉播車的有效替代或備份方案。主要應用為對各類新聞節目、重大賽事、會議等進行直播報道；現場用專業設備錄制畫面，經SDI線連接4G設備通過4G信道高速回傳畫面等。系統硬件終端分為廠家視音頻專業傳輸設備和手機。廠家終端設備需結合攝像機使用，支持TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，設備可快速接入多家4G網絡，自動偵測各運營商4G信號強弱來動態選擇最佳信道并顯示在設備上。設備自帶一定容量的硬盤，可在回傳畫面的同時，將視音頻同步存儲在本地，以防信號不好，回傳畫面不佳時可用作重播之用。設備的功能結構圖如圖1所示。手機直播即通過手機實時采集視音頻信號，通過4G網絡發送給媒體采集管理服務器，演播室再將接收到的視音頻文件解碼成SDI信號用于直播。
34G移動直播系統在揚州臺的實際應用
鑒于4G移動直播的便利性、經濟性，臺里經過調研主要對美國品牌TVU、teraDek，以色列品牌LiveU，法國品牌AVIWEST以及國產品牌Glive、M-live等進行了測試。針對LiveU產品，測試了其LU70HD型號，還有更小的500HD型號，其尺寸約為70HD的一半。區別為70HD最多插卡8張，續航時間2小時，而500HD最大插卡4張，續航時間1小時。實測過程中，最大碼流至8Mb，平均碼流在3Mb左右。針對TVU產品，測試了全尺寸8200型號，也測試了半尺寸的mini型號。區別為8200最多插8張卡，用自產電池，而mini最多插5張卡，用小攝像機（260）電池，續航時間更短。實測過程中兩種設備平均碼流均在3~4Mb，回傳視頻畫面流暢性無明顯差距。針對Glive產品，測試了其小型化的2100型號，自帶外置電池，可更換，最多插5張卡，其中2張為內置卡。測試過程中，移動、電信、聯通4G卡各插一張，平均碼流約2~3Mb。M-live產品還有更新的V810系列即將于7月推出，功能略有增強，但不會明顯提升畫面流暢度。測試的V800產品在實測過程中插一張移動4G卡、一張電信4G卡、兩張聯通3G卡，實測傳輸碼流在1.5~3Mb。TeraDek產品尺寸小，可安裝于攝像機熱靴，內置電池，但與該產品連接的融合器必須使用大攝像機電池外置供電。實測過程中插兩張移動4G卡、3張聯通3G卡，傳輸碼流在1~2Mb。AVIWEST產品為法國品牌，其外形、大小與優聯產品類似，可內置8張SIM卡，使用V口大攝像機電池供電，其終端可連接外置移動寬頻天線，以增強信號接收。實測過程中使用3張移動4G卡、3張電信4G卡，采用高清格式，傳輸碼流穩定在6Mb左右。測試人員攜帶各廠家設備在揚州個園、京華城mall、凍青橋城鄉結合部、文昌路主干道及地下隧道、臺內地下車庫等地點進行測試，所有測試產品均支持3G、4G的多制式卡混插，測試中均采用廠家推薦的插卡方案，所有回傳信號為標清格式，并采集到非編軟件中以便對比各廠家設備的最終效果。綜合各因素考慮，最終我臺決定采用M-live設備及其方案。M-live移動直播系統工作流程為：媒體服務器實時接收移動終端經4G網絡傳輸過來的視音頻信號，演播室接收經媒體服務器SDI輸出口輸出的信號用于直播或保存到本地。其架構組成主要為：媒體服務器、移動直播終端、控制終端等。M-live移動直播終端有以下特性：支持直播、無損錄播、文件傳輸等多種工作模式，解決多應用場景問題；支持通話和遠程數字Tally，與傳輸設備無縫兼容，有利于導播和記者實時溝通交流；支持3G、4G、Wi-Fi、有線等連接等方式，充分利用周邊網絡；支持多運營商混合捆綁、智能負載檢測和分配，大大提高移動直播過程中的系統穩定性；輸入分辨率支持：NTSC標清、PAL標清、720P、1080i、1080P，輸入自適應；支持CVBS、SDSDI、HD-SDI、HDMI等信號輸入方式，采用優化的高效H.264編碼，碼流200k~25Mbps可調；可根據傳輸鏈路質量動態調整輸出碼流和編碼策略，在低速鏈路上最大可能保證信號傳輸流暢性；支持離線文件傳輸，可以將緩存的文件在鏈路建立后傳輸至服務器，支持斷點續傳；支持通過服務器遠程升級和控制。M-live媒體服務器最多支持64路移動直播終端同時接入，可以最多選擇16路進行在線預覽和8路進行SDI音頻加嵌輸出。輸出信號支持SDI音頻加嵌、SDI音頻解嵌、HDMI、CVBS等接口方式，支持多運營商混合寬帶接入，只能判斷移動終端接入鏈路并為其分配合適的寬帶接入地址。根據設置支持直播、無損錄播、文件傳輸等多種工作模式，可以與播出、非編、收錄等生產系統無縫對接。支持通話和遠程數字Tally，跟傳統設備無縫兼容，有利于導播與現場記者實時交流和溝通。輸出分辨率支持：NTSC標清、PAL標清、720P、1080i、1080P等可調，可以通過管理程序對服務器進行遠程升級和運行參數配置。支持冗余電源、2~4個千兆網口，標準1U或者2U機架設備。M-live控制終端支持最多16路同時在線監控和預覽；支持輸出切換控制，最多支持同時8路SDI實時輸出控制；支持錄播文件預覽、輸出和下載，滿足直播、非編和收錄等業務需求；支持遠程對終端進行實時配置和監控，可以遠程修改終端運行參數。M-live文件傳輸終端支持文件上傳并存至M-live移動終端；支持在線文件同步傳輸，將用戶的新聞素材傳輸至服務器；文件傳輸過程可以充分利用M-live移動終端的混合捆綁功能，大大提供傳輸效率；支持斷點續傳，在鏈路恢復后可自動恢復傳輸，無需人為干預。
4總結
4G移動通信技術相較于3G移動通信技術在帶寬、穩定性上都有了較大提升，而4G移動直播系統基本上都支持多運營商、多卡混插，甚至在4G信號不夠好的地方混插3G卡來穩定傳輸信號，技術的進步使得4G移動直播從理論走向實際應用，并逐步得到推廣。我臺使用4G移動直播系統已經有一段時間，從節目效果來看，回傳畫面聲音的流暢度、畫面質量基本都達到直播要求，以前使用3G移動直播時出現的卡頓、畫面拖拉等現象沒有再出現過。4G網為無線公用網絡用作直播使用時，其回傳畫面連續性、畫質和時延均受運營商基站覆蓋范圍以及網絡擁堵程度影響。在測試過程中，我們也發現測試地點、人數會對回傳畫面有一定的影響，所以在實際應用中可考慮與運營商簽訂協議，以保證直播時使用的4G卡可以優先搶占帶寬。
作者：韓龍生 朱斌 范袁飛 單位：揚州廣播電視傳媒集團
參考文獻
[1]劉洪雷,王瑛玉.淺析第四代移動通信技術[J].網絡與信息,2010(5).
[2]劉婷婷,方華麗.淺談4G移動通信系統的關鍵技術與發展[J].科技信息,2013(09).
[3]鄧永紅.4G通信技術綜述[J].數字通信世界,2005(02).
[4]董楠.4G移動網絡在高清電視新聞直播中的應用展望[J].廣播電視技術,2010(11).
[5]4G通信技術及其在廣播電視領域的應用[J].數字通信世界,2014(10).