多路视频无线传输系统——基于导播切换台和LTE 技术

康文彪

（福州市博讯网络科技有限公司，福州 350028）

近年来，随着新媒体和“真人秀”节目的兴起，国内电视台及网络媒体对电视节目及网络视频的直播和制作提出了新的要求，许多节目拍摄场景和内容越来越复杂，例如公园、广场、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络的传输布线工程带来极大的困扰，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。

无线视频传输具有综合成本较低、使用灵活等优点，可临时架设，无须挖沟埋管，非常适合户外距离较远、拍摄面积较大及拍摄环境较复杂的场合，同时拍摄机位可以进行快速的移动，满足不同的场景变换，可以丰富视频的画面。

传统模拟微波的无线传输技术安装调试周期长，每传输一路视频需要使用一个8M 的频率资源，如要需要多路视频同时进行传输设备使用量大、造价高，频率选择和调试非常困难，抗干扰能力较弱，并且不能进行中继传输无法进行延伸覆盖。因此，急需一种新的无线视频传输系统，能够快速实现多路视频无线传输，又能够实现实现灵活的组网和快速的部署。

1 4G LTE 在无线视频传输应用中的技术优势

在国内，4G 移动通信技术已经非常成熟，已经能够满足数据通信与多媒体融合业务的需求。4G LTE 采用OFDM 和MIMO技术，能实现更高的峰值通信速率和频谱效率，在20MHz 的射频带宽下可实现上行峰值传输速率达到30Mb/s，下行峰值传输速率100Mb/s，可满足多路标清及高清视频传输的带宽需求。其拥有6种灵活的系统带宽选择和更为先进的载波聚合技术，可满足各种不同拍摄场景、复杂频谱环境下的频率选择需求。4G LTE采用了扁平化的IP 网络架构和智能化的网络管理，使得无线视频传输设备的管理更为简单化和智能化，有效降低了组网成本。同时，采用动态的分组调度技术，有效的降低了系统传输时延，更贴近直播对延时的要求。此外，利用基于分组交换的资源分配方式提高了频谱资源利用率。

2 多路高清视频无线传输系统方案

多路高清视频无线传输系统利用4G TD-LTE 的高速率、高带宽的先进技术结合导播切换台的Tally 信号，通过搭建无线视频传输基站，组成视频传输专用网络，并对网络参数进行优化，实现无线视频传输过程中能根据导播切换台的Tally 信号进行高低码流速率的切换，同时系统可根据摄像机位所处的环境来调整视频发射终端的功率及传输的码流速率，以实现在占用较低的频谱资源，快速部署一套无线视频传输系统，可实现8路以上的高清视频直播传输的效果。

2.1 系统原理

基于导播切换台Tally 信号和LTE 技术的多路高清视频无线传输系统，其原理框图如图1所示：

图1 系统原理框图

系统是由Tally 信号转换、无线视频传输基站、视频发射终端和视音频解码器组成，并搭配监视器、导播切换台和摄像机使用。其中，摄像机的SDI 视音频信号给到视频发射终端进行视音频编码后将IP 数据流进行信号的编码和调试，然后进行信号放大通过发射天线将信号送给无线视频传输基站；无线视频传输基站一方面实现接收多路的无线视频信号将其还原成多路的IP 数据流，另一方面实现对多个视频发射终端的管理和协调；多路IP 数据流经过视音频解码器还原出多路的SDI 信号给到导播切换台；导播切换台实现对多个画面的监看并选择某一路信号进行PGM（节目总线，Program，总线有许多按钮，每个按钮代表一个不同的视频输入，这些按钮将选中的每路信号直接送到线路输入PGM 总线）直播输出给到监视器。

Tally 信号转换设备实时监测导播切换台输出的每路TTL 电平信号并与每个视频发射终端进行匹配，当切换台输出某一路的PGM 信号时，该路的TTL 电平信号置高，通过Tally 信号转换设备将其转成数字信号1，其它路置为0，并将所有数据打包封装成IP 流发送给无线视频传输基站，再通过基站发送给所有的视频发射终端，视频发射终端解析IP 数据流后判断其本身是否处于PGM 状态，如是则发送指令将视频发射终端的的码流速率置为高码率，否则为低码率，由此来实现高低码率的调整，同时将该路视频发射终端的发射功率调整到最大。

此外，无线视频传输基站还具备功率自动控制技术和根据无线传输环境实现传输码率自适应的技术，可以根据视频发射终端接收到无线视频传输基站的信号强度和误码率来自动调整终端自身的发射功率和根据系统软件设计的条件还调整传输的码流速率，从而保证视频传输的流畅性和稳定性。

2.2 系统优势

2.2.1 自建网络，专网专用

无线视频传输系统采用自建网络，自组网的方式，通过搭建专用的无线视频传输基站系统，采用专用频率，不和运营商的4G 网络相互干扰，不需要使用运营商网络的流量，不占用运营商的带宽。此网络仅为无线视频传输使用，普通手机无法接入，有效保证系统的传输带宽，不受现场人员数量的影响。

2.2.2 无线传输，组网灵活

无线视频传输基站与视频发射终端之间通过无线的方式进行视频、音频和数据的传输，使得设备的安装和架设更加的灵活，同时基站与基站之间也可以通过灵活的无线组网方式，通过设备间的无线级联来扩大信号的覆盖范围，满足各种大场景的移动拍摄需求，视频发射终端可以在不同的基站之间进行无缝的切换。如图2和图3所示，无线视频传输系统的单基站模式和多基站模式。

图2 单基站模式

图3 多基站模式

2.2.3 多发单收，双向传输

无线视频传输基站单站最高支持128个终端同时接入，在频谱环境比较干净的情况下，可支持接入8路以上的高清视频或20路以上监看级别的视频同时接入。同时，无线视频传输系统可以实现数据的双向传输，视频发射终端将视频、音频和数据同时传输到基站，基站侧可将视频、音频和数据回传到视频发射终端。在实际使用中，基站侧可将Tally 信号和PGM 输出的视频返到视频发射终端侧进行监看，同时可实现双向的通话。

图4 系统之间数据双向传输

2.2.4 IP 架构，多通道回传

无线视频传输系统整个网络采用全IP 的架构，通过TCP/IP通道方便与前端摄像及后端导播平台兼容对接。同时，IP 网络可以灵活转换，转换后可以通过不同的通道将视音频信号回传到电视台播控中心，如图2和图3所示，无线视频传输基站可通过有线、卫星或光纤等方式实现信号的传输。

2.2.5 快速布署，简易监控

无线视频传输系统采用便携化、小型化设计，可支持电池自主供电，可实现快速架设。简单易用的监控APP 和WEB 监控平台，能够实时高效的监控基站系统和视频发射终端的状态，同时能实现视频画面和音频的监看、监听。

3 结束语

移动通信技术和广播电视技术的有效结合实现的无线视频传输系统打破传统无线视频传输的技术壁垒，单个基站系统实现8路以上高清直播视频信号的无线传输，系统简易、搭建速度快、调试方便，大大的节约建设周期和建设成本，更符合电视台和新媒体新技术的需求，具有广阔的应用前景。