孫桂蘭

（山東省招遠(yuǎn)市廣播電視臺，招遠(yuǎn)　265400）

4G通信技術(shù)在電視臺節(jié)目直播中應(yīng)用探討

孫桂蘭

（山東省招遠(yuǎn)市廣播電視臺，招遠(yuǎn)265400）

文章首先對4G通信技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹，然后對4G網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)的可行性進(jìn)行了分析，最后對4G直播系統(tǒng)的架構(gòu)、各子系統(tǒng)的的功能、工作原理及4G直播系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

4G；電視直播；LTE；視頻傳輸

1　引言

近年來，基于3G技術(shù)的電視直播系統(tǒng)在電視新聞報道中的創(chuàng)新運用，開辟了電視直播的新思路，但在實際使用中也存在著需要解決的問題，而4G的高傳輸速率，短延時，高頻譜效率等特點恰恰彌補了3G的不足，它的正式商用無疑讓電視直播節(jié)目有了新的手段。

2　4G通信技術(shù)簡介

4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G具有超過2Mb/s的非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力，對全速移動用戶能提供150Mb/s的高質(zhì)量的影像服務(wù)，并首次實現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，無線用戶之間可以進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實通信。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)。在不同的固定無線平臺和跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，提供信息通信之外的定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。同時，4G系統(tǒng)還是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。

3　4G網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)的可行性

4G網(wǎng)絡(luò)容量能達(dá)到3G系統(tǒng)的5到10倍，傳輸質(zhì)量卻優(yōu)于3G系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣，能在不同的速率間自動切換，以保證通信質(zhì)量的最優(yōu)。

而在目前的電視新聞直播系統(tǒng)中，主流的編解碼技術(shù)是H.264（MPEG-4/AVC），或者在其基礎(chǔ)上做部分優(yōu)化，H.264編碼技術(shù)具有低碼流、高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，強丟包控制和誤碼恢復(fù)等優(yōu)點，適應(yīng)高誤碼率的無線網(wǎng)絡(luò)。在H.264編碼的前提下，分辨率為720×576像素的標(biāo)清電視信號的傳輸需要1.5Mb/s或以上的碼流，目前4G傳輸速率就可達(dá)到要求。

而在此前的3G直播系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，單卡情況下聯(lián)通WCDMA上行速度在1.5Mb/s左右，電信CDMA2000上行為500kb/s，移動TD-SCDMA上行為384kb/s，為此，各廠商都采用多卡捆綁的方式，通過鏈路聚合技術(shù)來提高通道的傳輸速率。多卡捆綁方式不僅可以將速率提升到600kb/s～2.5Mb/s左右，而且由于可采用不同運營商3G卡的組合，形成多鏈路傳輸，使傳輸?shù)馁|(zhì)量得到更好的保障。另外，在除了3G信道傳輸之外，目前多數(shù)廠家都支持多鏈路擴(kuò)展，比如Wi-Fi、海事衛(wèi)星、WiMAX等無線信道，ISDN與ADSL等有線信道，可以在3G弱或者變差的時候，采用糾錯和自動鏈路負(fù)載均衡技術(shù)，將多個不可靠的、低速鏈路組合成一條可靠的寬帶上行鏈路用來保證視音頻的實時傳輸。即便各廠商采用了種種技術(shù)手段來彌補3G系統(tǒng)帶寬上的不足，但在實際運用中效果還是差強人意。早在廣州亞運期間，廣東電視臺體育頻道就基于聯(lián)通WCDMA（3G）進(jìn)行賽事直播和報道，前端使用聯(lián)通WCDMA信號回傳，后方采用聯(lián)通專線連接到機(jī)房媒體服務(wù)器，最大碼率在1.5Mb/s左右，有1～5秒延時，空閑時段測試圖像質(zhì)量還能接受，但是現(xiàn)場人多的情況下，使用手機(jī)的人較多，傳輸受到影響，會出現(xiàn)定幀、花屏等情況，穩(wěn)定性，安全性不佳，圖像質(zhì)量不佳，畫面移動稍快時容易引起停頓。與此同時，廣東電視臺新聞中心則利用TD-LTE演示網(wǎng)提供的即攝即傳技術(shù)對亞運圣火傳遞、開幕式、閉幕式、羽毛球團(tuán)體賽、田徑比賽等重大事件進(jìn)行了現(xiàn)場直播，共20次之多?，F(xiàn)場直播傳送畫面實時、清晰、流暢，提供圖像質(zhì)量達(dá)到了廣播級應(yīng)用需求，效果令人滿意，傳輸碼率可以達(dá)到10Mb/s左右。

由以上分析可以得出，在LTE-TD制式的4G網(wǎng)絡(luò)中，可以輕松傳送目前的標(biāo)清視頻，甚至對于即將到來的全高清時代，4G網(wǎng)絡(luò)也可通過現(xiàn)有的多卡捆綁和多鏈路擴(kuò)展等技術(shù)手段進(jìn)行高質(zhì)量的視音頻傳輸。

4　4G電視直播系統(tǒng)介紹

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

4G電視直播系統(tǒng)主要包括信源、編碼、傳輸、解碼、播出等部分。信源包括手機(jī)、攝像機(jī)、DV等常用拍攝設(shè)備；編碼主要為目前流行的H.264編碼；傳輸由4G網(wǎng)絡(luò)承載，3G等其他網(wǎng)絡(luò)補充；解碼部分主要由解碼服務(wù)器等組成。

4.2編碼與發(fā)射子系統(tǒng)

4.2.1硬件客戶端

硬件客戶端，即所謂的攝像機(jī)采集發(fā)射模塊，需要做到操作簡單，可支持LTE-TDD和LTE-FDD兩種標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下功能：網(wǎng)絡(luò)自動接入與自適應(yīng)、先進(jìn)的編碼、多卡多模綁定、負(fù)載均衡、緩沖區(qū)、智能天線、自動后臺存儲。

4.2.2軟件客戶端

軟件客戶端即手機(jī)軟件客戶端，可以直播安裝在手機(jī)上，通過手機(jī)的攝像頭來捕獲視頻并通過手機(jī)發(fā)射模塊來發(fā)射信號到互聯(lián)網(wǎng)，視頻的分辨力由手機(jī)本身自帶的攝像頭來決定，一般以720p居多。軟件子系統(tǒng)需要支持Apple iOS和Android等流行智能操作系統(tǒng)，主要功能有手機(jī)邊拍邊直播、手機(jī)邊拍邊上傳、手機(jī)通話系統(tǒng)等。

4.3接收解碼子系統(tǒng)

接收解碼子系統(tǒng)接收客戶端發(fā)過來的TCP/IP包。硬件解碼后生成模擬和數(shù)字視音頻流，分別進(jìn)視頻矩陣，從而接入數(shù)字演播室系統(tǒng)。導(dǎo)播通過電視墻可隨時調(diào)用4G回傳的視音頻信號，同時PC客戶端也可以通過導(dǎo)播頁面，對直播內(nèi)容、素材進(jìn)行切換，系統(tǒng)支持雙屏輸出，導(dǎo)播操作頁面和輸出頁面分開，方便使用。

總之，4G直播系統(tǒng)具有以下特點和優(yōu)勢：一是現(xiàn)場端的便攜、靈活性和幾乎全天候的適用性；二是4G網(wǎng)的高效傳輸技術(shù)保障視音頻傳輸質(zhì)量和連續(xù)性；三是高性價比，一套4G直播系統(tǒng)價格僅幾十萬元，便攜性的設(shè)計和簡單的結(jié)構(gòu)可以更加快捷地部署，幾乎無額外的使用成本，這比傳統(tǒng)的直播設(shè)備更容易讓中小城市電視臺所接受。

5　結(jié)束語

在搶新聞、趕新聞，競爭越來越激烈的今天，對重大題材、突發(fā)事件的新聞采用直播形式報道已是大勢所趨。然而要想做到更加快速的機(jī)動反應(yīng)和全天候不受地域影響地完成直播任務(wù)，設(shè)備手段的保障起到了至關(guān)重要的作用。4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簡便快捷和易操作性對現(xiàn)有種種直播手段來說，無疑是一種有力的補充?！?/p>

［1］李薔薇.移動通信技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2005

［2］劉肖強，鄧憲法.現(xiàn)代移動通信技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008

Discussion on the Application of 4G Communication Technology in the Broadcast of TV Program

Sun Guilan
（Zhao Yuan Television Station，Zhaoyuan，265400）

In this paper，the 4G communication technology is introduced briefly.Then the feasibility of 4G network broadcast technology is analyzed.At last，the architecture of the 4G broadcast system，the function of each subsystem，the working principle and the characteristics and advantages of the 4G broadcast system are described in detail.

4G；television direct transmission；LTE；video transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.013

TN943，TN929.53

B

1672-7274（2016）09-0041-03

孫桂蘭，1971年生，助理工程師，主要從事廣播電視技術(shù)工作。