基于TD-LTE技术实现企业客户视频传输业务的研究与应用

王方金

（中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623）

基于TD-LTE技术实现企业客户视频传输业务的研究与应用

王方金

（中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623）

随着社会安全意识的提高，政府、企业集团客户视频监控传输类需求呈现快速的上升趋势，尽管视频传输业务在有线通信资源满足的条件下已经有较为成熟的解决方案，但是在无法铺设有线管道或现有管线资源无法满足的场景如河坝、山区等仍然面临很大的设计实施困难，尚未形成有效的解决措施。针对以上问题，结合TD-LTE无线通信的传输特点，研究了通过TD-LTE无线通信方式实现集团客户视频传输业务的方法，并结合TD-LTE无线通信的特点给出了相应的解决方案。

TD-LTE；OFDM；视频传输；宽带网络

政府、企业集团客户业务是各大运营商十分重视的大客户商务市场，该市场具有消费大、要求高、需求个性化强的特点，因此对整体解决方案的设计和实施均提出了较高的要求。如今随着社会安全意识的提高，该市场呈现出较强的视频监控类需求上升趋势，虽然目前的视频监控在有线类资源满足的情况下已经有较为成熟的解决方案，但是在无法铺设有线管道的场景如河坝、山区等仍然面临很大的设计实施困难，尚未形成有效的解决措施。随着科学技术快速发展，无线视频传输方案将是无线网络技术热门应用之一，因此研究通过无线方式解决视频传输的替代方案具有重要意义。

1 视频传输业务现状

目前的视频传输分辨率主要有525×480（传统NTSC模拟电视清晰度），640×480（480 P），720×576，720×480， 1280×720（720 P）， 1920×1080（1080 P）等，对于政府、企业客户特殊场景如水利监控等需传输分辨率达720 P到甚至更高，帧率较多采用25帧或者30帧。近年来政府和各企业集团客户的视频传输业务需求不断上升，其中公安（如平安城市）、交通、水利、农业、智能楼宇、金融监控等需求表现尤为强劲，移动、电信、联通等各大运营商分别对该市场的需求实现进行了重点研究和制定解决方案。但由于视频传输本身需要高带宽、低延迟等固有特点，目前的视频解决方案主要基于以下途径实现：

（1）全程线路采用电路租赁方式在点到点部署有线传输，根据有线资源的分布情况制定不同的SLA（Service Level Agreement）保障级别；

（2）客户终端部署视频编解码设备和摄像设备，通过ICT (Information Communication Technology）集成视频传输平台和相关硬件功能实现客户需求。

可以看出，现有的视频传输业务解决方案主要仍借助于全程有线传输，部分运营商通过通用分组无线服务技术（GPRS）等方式实现视频监控的需求，但是效果并不十分理想，因此通过无线方式尤其是通过TD-LTE无线通信解决视频传输业务需求的研究实践并不多。

表1 不同视频格式的带宽需求参考值

2 视频传输业务TD-LTE无线解决方案

2.1 TD-LTE技术特点

TD-LTE由3GPP组织制定，是目前的第四代（业界也有人称为3.9代）通信技术的主流技术之一，它引入了正交频分复用技术（OFDM）传输技术，将信道分成若干正交子信道，将串行高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，通过并行正交的子信道来消除多径失真，而能充分利用了带宽；此外为了进一步提高传输速率，TD-LTE还采用了多入多出技术（MIMO）技术同时传输多个数据流，如2×2等，最大限度的提高了该通信系统的性能，实现了下行高达100 Mbit/s、上行50 Mbit/s的传输速率[1]，其实测下载速度也达到了20 Mbit/s至40 Mbit/s[2]，相比3G而言提高了十几倍到几十倍。此外，其他无线技术如WiMax[3]和DVB广播技术[4]也采用了OFDM。

2.2 视频传输业务特点

视频传输可以分为压缩视频传输和非压缩视频传输，压缩方式系统复杂占用带宽小，非压缩方式简单占用带宽大（见表1）。

无线视频业务对时延、带宽等方面有着较高要求，集中体现在以下两点：

（1）传输视频业务较其他信息、语音类业务而言需要更大的带宽保障，对于720 P分辨率则需要4 Mbit/s以上带宽；

（2）视频传输业务主要为实时业务，对无线视频传输的时延也有较高的要求。无线视频传输端到端延时代表视频传输的实时响应， 延时越小应用越方便，一般为延时为200～500 ms。

因此对于视频传输而言，若带宽、时延处理不好，质量将受到影响，会出现跳屏、停顿等问题。而TDLTE技术的特点令传输带宽极大提升的同时时延大为降低，使得无线传输高清实时视频业务成为可能。

2.3 TD-LTE无线方式实现视频传输业务的实践

2.3.1 方案设计

鉴于TD-LTE具有解决无线视频传输的良好属性，因此可以通过TD-LTE方式为客户提供视频传输类业务，结合无线网络与电路租用的不同，方案设计如图1所示。

传输系统由视频摄像设备、CPE、视频服务器、视频解码、视频显示以及无线、有线传输线路部分组成，其中视频服务器与我司网络线路互联，部署在客户机房或运营商机房，实现视频传输系统的管理和个性化需求。

2.3.2 方案部署与分析

图1 TD-LTE无线传输视频方案

TD-LTE无线视频传输方案的重点和难点在于网络传输部分的跨界互通和设计，为方便陈述，本方案将传输部分可分为三个子部分：网络接入层客户侧部分、接入层TD-TE无线传输部分、TD-LTE的核心网有线传输三部分。

（1）接入层客户侧部分。

该部分主要用于实现客户的监控终端部署，实现视频源的获取，该层决定了编码方式和传输带宽的需求。为了方便利用TD-LTE的无线网络，本方案采用网络摄像机+CPE方式实现网络接入，CPE为视频摄像设备分配内网IP地址，提供摄像设备侧内网与TD-LTE网络侧的NAT地址转换功能；同时接收摄像设备上传的数据，通过通用APN将数据转换为TD-LTE无线信号并发送出去，提供整个视频传输网络的接入功能。

（2）接入层无线传输部分。

无线传输主要用于企业用户接入核心网，视频数据经CPE转换后成为TD-LTE无线信号，通过无线方式回传基站eNB，基站eNB收到数据后将数据传送到TD-LTE核心网。

（3）核心网传输层部分。

鉴于目前运营商的TD-LTE网络为分组网络，主要为个人用户提供数据应用，因此需要解决流量的分离问题。在方案中主要采用P-GW（Packet Data Network Gateway）进行个人业务与企业业务的流量分离，企业客户的视频传输业务经CPE通过无线信道传送到TD-LTE核心网，TD-LTE核心网中PGW设备进行流量分离，将普通用户和企业用户的业务流量分离。

除了流量分离外，为了TD-LTE网络安全传送视频数据，还需在该层对数据的格式进行封装，部署中可以采用GRE隧道或L2TP隧道方式对企业APN进行封装。由于采用TD-LTE网络进行传送，并以GRE协议进行了封装，为了能够提取视频数据，方案中在企业端需要提供接入路由器，路由器要求支持GRE隧道功能。

（4）业务策略控制部分。

鉴于视频业务的传输对时延有着较高的要求，可以在运营商的接入网进行QoS策略配置以保障带宽、时延需求。在业务质量方面，LTE使用QCI（QoS Class Identifier）标识代替了一组QoS参数，对3G的 QoS 参数进行了简化，从而实现对业务QoS的策略控制，同时也减少接口上的控制信令数据传输量。QCI主要包含资源类型（Resource Type）、优先级（Priority）、分组时延（Packet Delay Budget）和分组丢失率（Packet Error Loss Rate）4个属性。不同业务需要对应不同等级的QCI以保证业务传输质量，每个业务数据流（SDF，Service Data Flow）都与唯一的QCI相关联。对于视频传输业务，具有带宽需求大、时延要求高（越小越好）、允许一定的传输错误的特点，因此结合3GPP建议[5]，可以将优先级设置为3（时延150 ms）或者4（时延20 ms）以便很好地满足视频传输要求。此外，优先级为2时分组时延为100 ms，也可及时地进行视频的传输，但考虑到该级别的分组丢失率较高为10-2，因此建议作为次选。

综上，该方案解决了部分无法进行有线布放导致视频传输困难的问题，方案实际效果评估表明该方案可支持720 P的视频码率传输需求，由于无需进行管道建设，因此在成本方面较少，部署快捷灵活，十分适合无法进行有线建设的场景。此外，对于不同的企业用户隐秘性需求，该方案还可以进一部细化为CMNet公网及PTN专线接入方式连接企业网络两种方式。

3 结束语

4G无线通信方式能够实现视频传输的业务需求，能够更加方便的对通信设备、视频设备进行方案设计和实施，从而使得部署效率可以进一步提高，提供更加灵活有效的解决方案由于无需在客户侧周边进行管道建设，硬件设备与施工投资较少，因此适合因地理环境和客户特殊需求的限制如河坝、山区、港口等特殊场景，为政府、企业集团客户在公安、交通、水利、农业、治安、金融等业务需求提供了多一种的选择。

由于目前采用TD-LTE传输视频的业务案例还比较少，且视频类传输比文字、语音类业务的数据量要大很多，因此采用该方案进行传输视频消耗数据流量会加大，客户的业务费用较传统的VPN方式会有所增加。

[1] 3GPP TR 25.913 Requirement for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-UTRAN) (Release 7)[S].

[2] 汪小星，方南. 实测广州4G信号[N/OL]. 南方都市报，2014-4-2. http://gd.qq.com/a/20140402/012832.htm.

[3] Wimax Forum. Mobile Wimax-Part I: A technical overview and performance evaluation， White Paper[R]. 2006.

[4] ETSI EN 300 744 v.1.1.2 Framing structure， channel coding and modulation for digital terrestrial television[S].

[5] 3GPP TS 23.203 Technical Specification Group Services and System Aspects； Policy and charging control architecture[S].

News

中国移动向虚拟运营商全面优化4G业务资费

中国移动已全面向虚拟运营商优化4G业务资费，针对语音、短彩信、流量、WLAN等业务全面提供模组、单价批发模式，并降低语音模组、流量模组基准价格，全力支持虚拟运营商的市场发展。预计将于3月份完成资费、结算等内部系统改造，随后正式向虚拟运营商推出。

中国移动本次转售业务资费调整涵盖了语音、流量、WLAN及短彩信等多个业务的基准价格。其中：在语音资费方面，优化了“长市漫语音模组套餐”，增加了原模组套餐内的通话时长，降低了语音单价；推出“语音单价批发”模式，针对长市主叫、长市漫主叫均制定了较低的批发价格。在流量资费方面，调整“流量模组”，使其与中国移动面向自身客户推出的最新4G流量包保持一致，并提供全部套餐档次。在短彩信方面，推出“短信和彩信单价批发”模式。整体来说，在基准价格的基础上，提供一定程度的折扣批发给虚拟运营商。

与中国移动合作的虚拟运营商分享通信、三五互联、苏宁互联已实现商用，其余爱施德、国美、中邮、天音等企业也已全面完成系统联调，并启动业务拨打测试等工作，预计近期将有多家虚拟运营商陆续放号。

(来源：中国移动通信集团公司)

Research and implement of business video transmission based on TD-LTE technology

WANG Fang-jin
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

With the safety consciousness of society enhanced, the demand of governments and business companies on video surveillance is growing up rapidly. Although the solution is quite mature with pipeline resources meeting its demand, there is no suitable solutions for the tough circumstance without pipeline resources deployed such as dams and mountains. Due to the facts above, this paper studies the method using TDLTE technology to realize the video surveillance transmission, and fi nally gives a correspond solution based on TD-LTE.

TD-LTE; OFDM; video transmission; wideband network

TN929.5

A

1008-5599（2015）03-0044-04

2014-11-20