3G/4G直播系统-全媒体制播技术

3G/4G直播即通过依托第三/四代移动通信技术实现录影与广播同步进行的技术手段。

1.3G直播系统组成

3G直播系统由视频采集设备、3G网络和视频输出设备组成，如图6-14所示。视频采集设备即为摄像机加外挂式3G移动终端，而视频输出设备即3G录/播服务器。

图6-14　3G直播系统组成

视频采集设备主要用于视频采集、压缩编码、发送视频数据。3G移动终端直接挂接在摄像机上，摄像机电池可以同时给3G移动终端供电。视频接口可以选择AV或者SDI。能够支持中国联通WCDMA、中国电信的CDMA2000-EVDO、中国移动的TD-CDMA以及WiFi、WiMax、以太网等多种网络接入等。3G移动终端可以支持4个3G信道的捆绑，在3G网络环境好的情况下，3G移动终端最高传输码率可以达到2Mbps。3G移动终端的压缩方式为H.264，分辨率为720×576标清全尺寸，对摄像机送进的视音频信号进行实时采集，然后通过3G网络传送到3G接收服务器端，通过B/S管理模式可以对3G移动终端进行传输码率、3G媒体服务器的IP地址、接入运营商等信息进行设置。

3G录/播服务器主要用于接收视频数据、解码、播放视频，具有以下功能特点：接收视音频，输出画面为标清全尺寸，流畅、稳定、可靠，基本没有抽帧、马赛克、颜色失真等不良现象；可将收到的视频画面进行实时SDI信号输出，且输出的画面与声音严格同步，支持SDI视频信号与模拟音频信号解嵌输出；可以支持4路同时输入，最大可支持16路同时输入，且可以同时对8路以上输入信号进行SDI输出，最大可支持16路信号输出，且输出信号无马赛克等现象；对如3G网络信号中断等不可抗拒的因素造成视频传输中断，服务器输出画面可以保留最后一帧画面，服务器输出没有黑场；有完善的管理界面，服务器为C/S管理模式，可以进行多画面监看，并可对输入画面进行输出选择；可以根据网络情况对客户的传输码率进行调整，可以对输出分辨率进行设置；可以对4路以上的信号进行监看，支持互联网接入和联通APN专线接入；具有防攻击能力。

2.3G直播模式

3G直播模式有三种：

①直播

当电视台记者获得了新闻线索时，便可以携带装有3G移动终端的摄像机前往突发新闻现场或民生新闻现场进行新闻直播报道，报道一条突发新闻或民生新闻只需要一个记者和一个摄像师即可。在新闻现场安装网卡之后，将3G移动终端挂载到摄像机后并连接好视频线和音频线后开始加电，3G移动终端搜索到3G机站信号后将自动进行拨号操作，拨号成功后开始自动连接3G直播系统服务端，连接成功后3G上网卡状态指示灯由闪烁变为常亮，这时记者就可以进行新闻直播报道了。

3G移动终端对现场拍摄的视频信号进行H.264编码后再通过3G网络传回到电视台的媒体服务器上，媒体服务器对收到的视音频信号进行解码，并将解码后的视音频信号直接输出到节目部门的导播室，通过导播人员切换再将视音频信号送到播出机房。

在网络稳定的情况下，采用此种模式的码率可以达到1.2Mbps左右，可以满足大部分突发新闻及民生新闻的直播需求，如图6-15所示。

图6-15　3G直播模式

②录播模式

在3G网络信号不好，以至于不能支持新闻画面完整播出的地方或者对播出时效性要求不高但对播出画面要求比较高的时候就可以使用录播功能。电视台记者可以携带3G移动终端在新闻现场进行新闻拍摄并记录，在拍摄并记录完突发新闻或大型活动后，记者可以在摄像机上面以播放方式将所拍摄的新闻视频传回到电视台收录系统内。新闻部编辑在3G服务器端接收视频文件并进行编辑，以最快的方式对新闻或大型活动进行报道。在网络稳定的情况下，采用此种模式的码率可以达到1.5Mbps左右甚至2Mbps。

③文件传输模式

通过3G移动终端也可以将录制好的素材以文件传输方式传回到电视台内部生产网中。文件传输方式适合于对新闻实时性要求不是特别高但对图像要求质量较高的新闻，电视台记者可以在各地市区或者全国各地将拍好的新闻素材通过1394等接口拷贝到电脑上，完成拷贝后记者通过网线连接到直播传输系统后就可以进行文件上传操作。通过3G直播系统上传的文件临时存放在办公网素材上传存储服务器中，记者上传的素材在进入办公网素材上传存储区域前会经过防毒墙的扫描，若是上传的文件携带有病毒或不是允许的上传格式文件，防毒墙将会阻止文件上传；若未携带病毒且是允许的文件格式（如：AVI、MPEG4等）则允许文件通过。上传的素材进入办公网存储区域后，办公网的杀毒服务器会对存储区域的文件进行交叉杀毒，将病毒存在的可能性降到最低程度。当台内的编辑、记者需要调用进行后期制作的素材时，可以通过生产网的下载工作站到办公网素材上传存储区域来进行素材抓取操作。此操作只能单向进行，即只允许生产网的下载工作站抓取办公网素材上传存储的文件，而办公网的所有工作站及服务器都不能访问生产网的任何资源。下载工作站自动将从办公网素材上传存储服务器抓取的文件放到生产网共享服务器中，这里的编辑、记者就可以在非编工作站上调用拍摄的素材进行编辑操作，如图6-16所示。

图6-16　文件传输模式

3.3G直播服务器部署方式

3G直播系统服务器可以在下列两种环境进行部署：一种是直接将3G直播系统服务器放在公网上，独享上网带宽；一种是将3G直播系统服务器放在内网共享上网带宽。

①服务器接在公网上，独享上网带宽

这种方式是将服务器直接挂在公网上，整个服务器的所有端口都可以被互联网访问。服务器连接好后，通过笔记本登录到服务器上，配置好服务器的公网接口后，然后再通过SSH登录到服务器，ping互联网网关。如果能ping通证明服务器到互联网之间网络通畅，如果不通可将接服务器的网线接到笔记本上，将笔记本IP地址配置成客户所提供的公网地址。然后ping互联网网关，如果能ping通，则说明服务器IP地址配置或网络接口存在问题；如果还是ping不通，应与网管沟通，一起分析问题所在。

服务器网络连接通畅后，可以将3G上网卡插到笔记本，在笔记本电脑上通过telnet端口，如果可以登录到端口上则证明媒体服务器的服务端程序已经启动起来；如果不能登录，则通过SSH登录到服务器，检查服务端程序是否启动起来，如图6-17所示。

图6-17　服务器部署1

②服务器放在内网，共享上网带宽

这种方式是将服务器放在电视台内部网络中，分配给服务器的IP地址是内部地址，同时在防火墙做地址映射。地址映射一般分为两种：

A.一个公网IP地址对应一个内网IP。

B.一个公网IP地址的某个端口对应一个内网地址中的某个端口。

一般这种模式需要与网管沟通，要求网管在防火墙上面将服务器所对应的公网IP的TCP及UDP的端口打开，且针对这个IP地址不要做数据包过滤和流量限制。(www.xing528.com)

服务器IP地址配好，通过SSH登录到服务器上，ping一个公网地址，看是否能ping通网关。如果不能ping通，将网线插到笔记本进行测试，如果笔记本也不能ping通网关，应与网管人员沟通，确定造成网络不通的原因。

服务器网络连接通畅后，可以将3G上网卡插到笔记本，在笔记本电脑上通过telnet端口，如果可以登录到2001端口上则证明服务器的服务端程序已经启动起来；如果不能登录，则通过SSH登录到服务器，检查服务端程序是否启动起来。

这种方式一般是和电视台内部网络其他用户一起享用上网带宽，这种方式势必会对3G传输造成一定影响。如果经测试发现3G信号较好，且连接笔记本上网速度也很快，但进行视频传输时很卡的话，可以与网管沟通，将服务器放在路由器外，避免内部网络的流量对视频传输造成影响，如图6-18所示。

图6-18　服务器部署2

4.4G直播技术

与3G网络相比，4G网络特点突出。一是网络数据业务时延更短。只需经过基站和网关两次转发即可；二是网络速度更快。4G网络理想的带宽达到100MBPS-150MBPS，比3G网络快五十多倍；三是用户在发起业务时响应速度更快。为了节省无线资源，3G用户在长期不进行业务时，数据链路会自动释放，下次开始业务时重新建立，而4G用户在开机后数据链路即刻建立，且永不释放；四是容纳用户更多。4G无线基站每个扇区允许接入的用户数量超过400，单载波容量是3G的20倍以上；五是提供差异化服务。4G网络将数据业务按照业务等级不同而给予不同服务，也就是用户的优先接入权限。

4G的即摄即传业务具有使用更简便、传输更快、采编播更从容等三大特点，改变了传媒行业传统工作方式。记者无须借助身形庞大的电视转播车，只要在摄像机的传输模块上插入4G上网卡，连接中国移动建设的4G网络，就能在拍摄的同时把影像传回后方。

4G直播设备的应用，意味着电视转播不再受传输线缆的制约，视频类节目迎来无线直播时代，对于传媒业乃至信息消费都具有重要意义。

利用4G网络，电视新闻行业，现场记者只需拿一台安装4G通信模块的摄像机，就可以将现场拍摄的视频传送到电视台编辑系统，进行实时电视播放，真正做到了随时随地现场直播，完全可以不用电视直播车。不仅仅电视媒体行业，在4G时代，每个普通人都能进行现成为播，任何人都能成为高速信息源，拿起4G手机就能成为视频直播的发布者，4G直播使流媒体直播突破线缆传输的限制，视频直播行业迎来无线高清直播时代。

①3G/4G直播系统

3G/4G直播系统集视音频数字化采集编码、3G/4G无线网络化传输、数字化输出，借助目前遍布各地的移动网络通信，将现场实时拍摄的视音频回传到演播室，供节目直播使用。

移动终端内置多个信道模组，分别使用多个不同制式系统的基站，解决了高可用性问题，同时，将这些信道的带宽进行聚合，使得实际可用的带宽远远大于单一信道带宽，极大解决了信号传输中让人最为担心的带宽可靠性问题，同时系统内置WiFi及以太网口，在具备有线IP网络时可利用有线传输，在具备有线网络但不便铺设网线的地方可以WiFi无线网络，极大地满足了不同场合的快速布点、快速级联、优质传输的要求，摄像机拍摄的画面，采用连续图像切片技术（CPT），经便携式移动终端编码成数据流，由3G/4G网络实时传送到电视台，3G/4G媒体服务器合成视频流输出到演播室供直播使用，由此形成了一种部署布点方便、费用低廉、使用高效的新型直播方式。

3G/4G直播系统由3G/4G移动终端、3G/4G基站、3G/4G媒体服务器、3G/4G新闻工作站、3G/4G直播工作站等组成，如图6-19所示。

由图6-19可以看到，3G/4G移动终端将视音频进行编码，视频流进行切分后通过网络传输模块发送到3G/4G基站，在Internet网络中通过宽带网络连接到通信机房，3G/4G媒体服务器接收回传来的切分数据流，并合成为一个数据流，送到3G/4G录播工作站进行SDI信号传输和文件录制，SDI信号通过传输切换台用于直播，录制的文件作为新闻素材编辑后再利用。系统主要包括以下几个主要部分：

图6-19　3G/4G直播系统组成

A.视音频采集移动终端

把视频信号转换成视频数据流并切分流数据，并将数据通过多个数据端发送到3G/4G网络。3G/4G传输终端配合摄像机使用，可以采用专业摄像机，也支持手持型DV，无线通讯类型为3G（CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA）、4G（LTE/WIMAX）、WiFi、ETHERNET等多信道混用，支持多卡绑定，传输文件格式为H.264，码率可达到500Kbps-5Mbps。

B.3G/4G媒体服务器

安装在中心机房或者演播室的3G/4G媒体服务器，由视频服务器和存储组成，用于接收移动终端通过3G/4G网络实时回传的视频流，进行IP数据流的接收、合成数据包及控制命令转发，同时连接和管理存储服务器中的视音频信号，以及管理系统中的各种设备和资源，通过以太网发送给后端输出服务器。传输终端静态接入时，至少支持20路D1的稳定可靠连接。该服务器可以互为热备份，以保证数据安全接收。

C.3G/4G服务管理系统

系统集计算机网络、通信网络及智能化为一体，是综合信息化管理平台，实现素材的收集、分发、管理，同时还提供了信道情况监测以及用户权限管理功能，能够让台内技术人员实时控制/监测各路全段信号的直播、转发等情况，通过该管理平台，台内人员可以实时与现场人员方便地通信、调度，并对3G/4G移动终端信道情况进行监测，同时提供用户管理功能，方便分级管理，系统的数据业务能够实时进行数据处理，通过对数据的合成、纠错、封装，提供给音视频流媒体转发及预览，方便管理。

D.视音频输出工作站

用于接收3G/4G服务器发送的数据包，然后通过解码输出供播出使用的SDI信号。工作站的广播级视音频板卡可以支持4路SDI信号同时输出，同时监看3G/4G服务器接收的视频信号，可以支持最多20路信号源选择，还可以直接把指定的监看信号回录成文件保存在本地硬盘，供后期制作使用，使用非常方便。为确保系统的安全性，视音频输出工作站可以配备两套互为备份。

②4G直播系统

在4G网络的大数据时代，各互联网商家都推出了云服务。本文介绍的奥点云流媒体直播服务LSS（Live Streaming Service）就是为直播业务而开发的大大降低系统构建成本的流媒体直播云服务，方便用户快捷搭建自己的视频直播业务。

用户通过流媒体直播服务LSS就可开通直播发布，并且可快速获取HTML播放代码，将直播视频嵌入到自己的网站业务中，支持WINDOWS、IOS、ANDROID多终端播放，如图6-20所示。

图6-20　4G直播系统

LSS提供的是云服务，网络覆盖全国各地区，能够满足全国不同网络用户需求，并且支撑7×24小时服务，提供更高稳定性保障，不存在单点故障问题。同时，现场直播的音视频内容可设置自动存储在云端，历史视频备份存储，也可以给错过机会没在现场同时又没赶上看直播的观众进行回看点播，分享刚刚过去的精彩。

随着移动通信技术的发展，4G直播系统在电视媒体的应用必然越来越多，它会从一种辅助方式演变为一种重要方式，甚至可能带给电视媒体巨大的变革。微博、社交网络等的兴起证明，双向互动是现代媒体发展的方向，电视媒体也将向全媒体、融媒体的方向发展，作为能够开展双向视音频综合业务的传输平台技术，必将在未来产生深刻影响。