3G新闻直播系统介绍及使用体会

张进禄

（福建省广播影视集团技术中心，福建 福州 350002）

责任编辑:任健男

正在起步和发展的3G网络具有足够的信道传输带宽，成熟、可靠的网络技术，如联通的WCDMA上行速率可达5.76 Mbit/s，网络能确保2 Mbit/s速率正常传输，随着现代视频压缩技术的进一步发展，使得3G网络完全适合作为专业的视频实时传输平台，从而为电视新闻直播提供一种全新的技术手段。下面就以福建新闻频道前段时间试用的几种3G新闻直播系统为基础，谈谈试用体会，供大家参考。文中提到的各厂家设备均在台里进行过测试和试用，因篇幅关系仅挑选几家设备进行阐述。

1 3G直播系统的优势

第三代移动通信（3G）技术一般是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，它能够方便、快捷地处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为移动终端融入多媒体元素提供强大的支持。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和移动的环境中能够分别支持2 Mbit/s，384 kbit/s以及144 kbit/s的传输速度[1]。在广播电视领域，也可以利用3G网络平台提供的无线带宽来进行前方记者的现场画面回传，实现以往需要转播车才能实现的现场直播。

随着3G技术的成熟，福建新闻频道也已经测试和使用了多家设备厂家提供的3G新闻直播设备，涉及3种不同的3G平台。相比大型转播设备，3G有它自身的明显优势:

1）灵活，机动。新闻报道的现场遍及每一个角落，很多现场的交通、配电和通信可能有问题。这样系统就要有很强的适应能力。比如，有一次报道扑灭山林大火，卫星车只能开到山脚下，这样摄像机就只能在山脚附近拍摄无法深入现场，就算是城市中的普通火灾，现场一般也是有消防车等各种车辆，媒体车辆不可能进入现场，这样拍摄的画面就大大受到局限。还有不久以前福建海峡卫视落地澳门，为了将相关画面传回福州，即便有便携式卫星上行设备，但要在高楼林立的都市中找到一片可以对上卫星的天空也是非常不容易的事情。这种3G直播系统自带电池，体积小巧，通过广泛覆盖的3G网络，可以非常灵活机动地进行现场报道，这是它最大的优点。

2）配置简洁，反应快捷。不管是卫星车还是数字微波车，在进行直播报道前都需要技术人员进行踩点、准备等工作，而3G系统几乎是一到现场就可投入使用。同时由于3G系统配置简单，预制好后不需要技术人员参与，现场报道人员可以减至1～2人。

3）使用费用低廉。不管是卫星车还是数字微波车，其造价都远超3G系统，同时卫星链路的租用费也是不小的开支。而3G系统的人工费用较少。举个例子，对于SNG报道，包括领队、导播、出镜记者各1人，摄像、摄助、技术人员各2人，此外还有司机、保卫等人工费用以及卫星租用费用，1次报道下来都得7～8万元，因此对于较大规模的直播报道尚可，对于日常民生新闻的常态化直播无疑投入过大，而3G系统每次几百元的投入无疑优势明显。

综上可以得出，与传统的电视直播相比，3G直播系统有它自身的明显优势，可以不受时间和地点的限制，实现实时报道，具有成本低、方便、灵活、机动、高效、现场使用维护便捷等优点，是一种很好的民生新闻现场报道的手段，是其他直播系统的有力补充。

2 3G直播设备举例与比较

2.1 前端设备部分

随着3G技术的不断成熟，国内外的多家企业推出了基于3G网络的视频直播设备，比如大洋的3G Live[2]，时代华睿的TVU Pack，成都优联华胜的M-Live，索贝、北京采立播和上海精视等公司也都有自己的3G设备提供试用。经过试用，总的来说有两种形式的设备，利用的3G网络路由也有两种形式，下面分别加以介绍。

3G新闻直播时强调机动灵活，因此，这批测试的设备都是适合2人外采的形式（1名摄像，1名前方出镜记者），对于安装在车上的形式没有试用。3G系统总的可以分成前端采集发送部分和后端接收解码部分。对于前端采集发送部分，机器形式大体可以分成两种形式，一种是直接将编码发射单元做成可挂载在专业摄像机上的方式，例如大洋的3G Live（如图1所示）和成都优联华胜的M-Live（如图2所示）。这种方式可直接挂载在专业摄像机后部使用并采用专业摄像机的电池进行供电，但对于采用专业DV级别的外采设备时就需要另外的背包携带单元及电池，同时采用连接线进行连接。

另一种方式是采用便携式PC的方式，将编码传输放在便携式PC上完成，通过3G上网卡接入3G网络。这种方式摄像机可以通过1394线跟便携式PC进行连接，如图3所示。

图3 摄像机与计算机连接示意图

两种方式各有优缺点，第一种方式体积较小，可挂载于大的专业摄像机背后并共用电池，这样拍摄时移动比较方便。第二种方式采用便携式PC，虽然体积较大，携带较不方便，同时摄像机与便携式PC通过1394线连接，存在接触不良的风险，也有定制I/O板后可采用BNC接头，稍微影响移动拍摄，但是PC运算能力强大，调整灵活，适用于小型带1394口的专业DV摄像机、目前各种网络环境、方案还需经常调整等情况。目前，也有前端采用苹果手机的方式，这种方式更加适应于突发事件，可以实现全天候、全方位的直播，但是经过试用发现，手机摄像头的成像效果不理想，目前只能应急使用。

这里要着重讲一下时代华睿的TVU Pack（如图4所示），类似于便携式PC方式，厂家把整套设备做成一个背包的形式，采用两块专业摄像机Gold-Mount标准接口的锂电池供电并采用热切换设计，可以随时拿掉一个电池进行充电，保证了电源的不间断交替有效使用。本机自带小液晶屏进行图像监看和信息显示。支持SDI、1394、HDMI、模拟分量（复合）等多种接口，支持多张不同制式的3G卡及WiFi、以太网等各种通信链路自适应，自带内嵌系统的方式，一键开机即可使用，同时具备了以上两种方式的优点。

2.2 后端接收及数据传输部分

在数据传输路由的使用上也存在两种不同的方案。第一种方案是设置3G接收网关，自带3G上网卡，如图5中标1的3G接收网关。这种方案的工作流程如图6所示。

高速数据信号接收处理平台由接收端3G外接天线式路由接收下行，而后通过网线将接收到的IP数据传输至解码器端（图5中标3的解码服务器），在接收端运用与发送端相反的速率同步合成技术，解压解码还原出嵌入音频的SDI视频信号或独立的音视频信号，最后送到编辑直播平台进行编辑播出。

这种形式采用3G网内的点对点绑定，有效地减少了网络间的路由节点，同时利用3G的信道编解码技术和HARQ差错控制方案来保证信号在传输过程中的正确性。利用RSVP协议实现绑定后的端到端带宽保护，保证了视音频码流在通过3G网络传输过程中所需的最基本带宽。同时接收端3G外接天线式路由为天线与主机分离式3G路由设备，内部支持3G加速功能和各种协议与设置，为音视频传输提供保障。整个流程都在3G网络内完成，同时避免了不同

网络间传输可能出现的数据拥堵、延时差异、数据包丢失等造成的画面停顿或马赛克等现象。当然这种方式对接收端的3G网络覆盖有一定要求，比如福建新闻频道目前在乌山山上和旁边都有电视发射塔、微波中继等强干扰源，采用这种方式也容易出现3G信号不稳定的情况。对于接收机房内3G信号强度不足的问题，也有厂家提出采用高增益的外置天线的方式来解决。

第二种方案是在接收端采用互联网接入的形式，除了接收网关采用互联网接入外，其他方面大同小异，如图5中标2的接收网关，第二种方案的网络接入示意如图7所示。这种方式采用互联网有线接入的方式避免了接收端无线信号的可能干扰问题，但是存在3G无线网络与互联网之间数据转发的问题，通过试用发现联通的3G网络到电信的互联网之间存在很大的瓶颈问题。活动视频对数据延时比较敏感，由于直播信号一般要求尽可能短的延时，不能进行大数据量的缓冲，而且目前互联网的环境还不支持资源预留协议（RSVP），所以最好采用专线接入，保证8～10 Mbit/s的带宽，并且不与其他设备共用，尽量减少因为互联网不确定的因素导致的数据传输延迟。个人认为在发送端采用非电信3G卡接入并且接收机房可以采用3G接入的情况下，以目前的互联网环境还是采用3G接入的方式效果较好，或者前方采用联通3G卡时接收端就采用联通的宽带接入，条件许可的话也可以在接收解码服务器上采用电信宽带、联通宽带双接入的方案，可以有效避免这一问题。这可以在对时代华睿的TVU Pack进行试用时得到体现，因为TVU Pack支持多路多制式3G上网卡自动绑定，试用时同时使用了2张联通的卡、2张电信的卡、1张移动的卡，接收端服务器上的实时流量显示如图8所示。

可以看出两张电信的上网卡承担了大部分的流量（波形较高的2路对应的是2张电信3G卡）。尽管联通的3G卡在3G网络上速度有优势，但是由于在接收端采用的是电信互联网的接入方式，使得电信的3G卡反而承担了大部分的流量。这说明了联通3G网络到电信宽带网络存在较大的瓶颈问题。

3 使用中存在的一些问题及体会

目前在使用中存在的一些问题及体会如下:

1）尽管相对于电信和移动的3G网络，联通的WCD⁃MA在传输速率上有优势，成为3G直播系统首选的网络平台，但是这种速率上的比较跟区域信号覆盖程度关系很大，也就是说，3G网络的数据传输速率的不稳定依然是3G视频直播系统的一大问题。同时，传输速率还跟当时使用地点的3G网络繁忙情况有关，经常发现在不同地区或者不同区域的使用效果也不一样。同时通过实际使用发现，绑定2张以上的3G上网卡对图像传输的改善不是特别明显，反而会在网络信号弱时导致图像质量下降（这跟数据链路绑定算法有关，后面还将提到），因此在采用单一制式3G网络时建议无须采用2张以上的上网卡进行绑定使用[3]。

2）不管是挂载式的还是便携式PC式的前端，通过AV线或者1394线跟摄像机进行连接的话，在拍摄过程中比较不方便，而且容易产生接触不良的问题。因此建议厂家做成SDI接口（或者采用BNC接头的形式）、无线方式或者直接将模块做到摄像机里面，以摄像机选配件的方式提供。

3）受到传输带宽的限制，一般在编码的时候都采用了较大的压缩比，尽管已提供了标清的分辨率，但图像质量还不尽如人意。因此尽量选用支持多网络多制式3G卡自动绑定的机型，可以较大程度地提高数据传输速度，获得更好的图像质量和稳定性。这里提一下在多制式3G上网卡混用时碰到的一个特殊问题。上面提到的TVU Pack设备在进行这种混用时只是发现联通的上网卡速度较低，并没有影响到最终的图像质量，而对另一款3G设备进行类似的使用时却发现混用状态下，图像运动部分马赛克严重，后来将联通卡全部去除，只用2张电信3G卡，图像恢复了正常。分析认为出现这种短板现象是由于接收服务器端采用电信的有线宽带接入，相比于电信的3G卡，联通3G卡数据延时过大，接收端将部分数据包丢弃，从而产生图像运动部分马赛克的现象，这反映出国产设备在底层数据链路绑定技术方面还有待加强。

4）作为电视台的视频直播应用，设备的安全性稳定性也很关键，比如多电源热备份、多链路绑定、本地SSD硬盘收录缓冲等，这方面TVU Pack也做得较好。

5）在压缩算法上，根据试用的主观评价，在相近的传输码流下，H.264具有较好的图像质量和流畅度（与VP6算法相比）。VP6编码方式采用可变帧频技术，最大的优点是画面不容易中断，比较适合在网络环境较差的情况下使用，但多数情况下不能保证帧率25 f/s，画面有跳跃感[3]。

6）在附加功能上，目前有些厂家的前端可以做到语音通话、TALLY指示、笔记本参数配置、文件方式回传等，只不过这些附加功能只能作为参考，况且目前还不是很完善。

4 小结

随着通信技术日新月异的发展以及相关厂家的努力，期待有更好的适用于3G网络的视频传输系统方案出现。在3G网络推广如火如荼的时候，4G的酝酿也悄然进行，届时多路、高清的视频传输将更加轻而易举。同时随着无线终端的发展，使得每个人都可以在任何时间、任何地点通过视频传输平台向电视台传送节目，电视台也可以通过这样一个平台向特定的人群进行广播。技术的发展将为电视新闻节目的采集传播提供越来越多的强有力的工具，揭开电视新闻常态化直播的新篇章。

[1]李艳.浅析3G网络技术[J].中国教育与社会科学，2009（7）:113-114.

[2]申剑.大洋新一代3G Live新闻直播系统应用介绍[J].电视技术，2011，35（16）:6-7.

[3]李景美，封连伟.3G直播系统测试[J].世界广播电视，2011，25（3）:96-98.