5G背包在电视直播中的应用

安忠辉

（安徽广播电视台，安徽 合肥 230065）

0 引 言

4G时代，传输背包在某些时候能成为电视直播链路的非正式补充。到了5G时代，直播背包已经可以完全独立地承担新闻采编传的任务。更关键的是，除单兵采访外，在5G网络加持下的背包也能够作为专线传输链路应用。

1 5G背包模组及发展简述

全媒体时代的现场报道不仅仅局限于新闻语言和新闻画面，还需要积极调动沉浸式感官体验，将电视画面中无法呈现的内容，通过数字虚拟方式让受众立体感知事件现场的情况，让观众融入报道的现场，使人感同身受。与传统直播设备相比，5G背包依托电信运营商的5G网络、链路聚合传输、视音频超高清编解码等技术手段，由可调节背包和可更换摄像前端两大部分组成。5G+4K的轻便式背包，具有画质优秀、操控简单、体重小、移动灵活、数据传输便捷等优点，在单兵上可以实现超高清品质画面的采集录制，再利用5G网络编码回传，极大地提高了效率。数字视讯公司的新一代5G+4K背包相对于传统高清背包来说，在画面质量、压缩效果、数据传输稳定性、与网络5G信道的整合传输能力等几个方面都做出了改进，可以做到对4个角度的超高清信号同时解码、同步传送，在采用5G公网链路传送后，可以保证各个角度间的视频同步时差小于40 ms，从而可以达到更高标准的直播要求，为观众提供更佳的感官感受。

5G背包在里面安装5G CPE终端，连接超高清摄像头和编码器，通过大范围、高带宽、低延迟5G网络实时将视频流发送到直播控制室，背包系统整体包括信息收集终端、数据传输平台和呈现终端三部分。其中，内容采集部分采用TVUOne5G4K直播背包实现。5G背包将摄像机的基带视频信号解码后，通过5G网络传送到接收机，接收机再把网络信号转换成基带视频信号进行电视直播，也可以通过接收机进行推流，在新媒体平台上进行网络直播。在传输网络中，以太网网络、5G网络、WiFi网络同时使用，通过多个链路的捆绑也可以帮助获得更高的传输速率以及更稳定的传输效果。5G背包通过摄像机、IP摄像头、无人机等多种终端拍摄采集信号，每个传输终端同时并行传输信号，后经过网络传输到5G超高清视频直播 平台[1]。

5G背包从2019年开始孵化，经过两年多的发展，2021年开始，5G背包技术实现了传输的更多维应用，由初期的泛广电尝试应用逐步转变为广电制播多领域常规使用模式，并在2022年逐步走向成熟。5G背包直播技术相比于传统视频直播方案，具备超低功耗、高灵活性、易操控性、易于联网性、高度抗干扰性和持久稳定性等优点，可应用于重大新闻、体育赛事、文娱节目、云上景区以及视频推流等各种直播活动。

2 5G背包直播的传输模式及优势

2.1 传统直播背包弊端

2.1.1 信号质量不稳定

传统的直播背包，特别是应用于4G网络环境下的背包，在使用过程中会发生网络堵塞，导致回传图像静帧、马赛克等状况，尤其是当图像运动得较快时会更为严重，致使直播画面无法使用。此外，由于电信运营商基站在城乡不同区域的数量分布不均，基站覆盖人口密度不同，会导致4G背包信号的带宽分配不足，当单一基站覆盖的用户数量过大时，4G背包的传输速率大打折扣，对直播的画面质量影响也相当大。

2.1.2 传输图像质量的影响

4G网络的理论速率为10～100 Mb·s-1，不过由于4K图像码率较大，即使编码压缩后传输，也无法达到4K超高清视频的最低压缩传输速度。另外，由于4G带宽的制约以及编解码过程中可能存在一些资源消耗的问题，同样的SD/HD（标清/高清）节目信源，在通过4G背包直播时所传送的图像质量和速率，甚至还没有通过卫星车直播清晰和 顺畅[2]。

2.2 5G背包直播传输的优势

2.2.1 采用广播级4K/8K超高清编解码技术

5G+4K/8K背包，彻底改变了4G背包在使用中所面临的一些痛点问题。5G+4K/8K背包提供了广播级的超高清画面质量，对应多声道的视音频编解码技术，向下自适应兼容低位技术。4K背包可同时输出1路4K节目和1路高清（High Definition，HD）预览信号，满足制作级+预览的不同画质及编码需求，或者同时输出4路HD节目；8K背包支持输出1路8K节目（7 680×4 320），或同时输出4路4K节目[3]。5G+4K/8K背包技术首次让移动互联网络成为可靠的传输通路平台，为便捷式新闻采编带来了全新意义。

2.2.2 高可靠性下的低延时传输

5G+4K/8K背包支持4G/5G/WiFi/互联网/专网等多类链路传输模式，使用场景灵活。在确保数据传输稳定性的前提下，结合低延迟数据传输技术，端到端可提供不低于200 ms的编解码延迟，不仅可以使观众获得与直播现场同步的观感，还能够进行多地视频交互，丰富电视节目制作形式。

2.2.3 对5G网络的良好适应性

现阶段，各家5G背包的制造生产商，除了依托于自身的技术积淀，还与各大运营商进行深度合作，并根据5G网络制式特点，对信道优势进行技术提升。大多背包可多卡同时链接移动、联通、电信等三家移动网络，并采用信道聚合等新技术以确保4K/8K视频传输所需的安全带宽，并同时采用安全可靠的传输（Secure Reliable Transport，SRT）、实时消息传输协议（Real Time Messaging Protocol，RTMP）等最新技术，以满足公网和云视频特别是移动互联网流媒体端的传输需求。

2.3 5G背包视音频传输的主要技术方法

主流5G背包提供单路SDI/HDMI的HD/4K接口以及4路SDI的HD接口，对视音频可以提供HEVC、VVC、AVS2/3、JPEG-XS编解码，流媒体以SRT、RTMP、UDP、RIST等为传输方式，对视频压缩码率范围为3～80 Mb·s-1。对于4K视频传输只有一个使用方式，但对于HD视频传送有如下两个使用方法。

2.3.1 单进单出

单进单出即单信源直接接入5G背包，利用5G、4G或有线互联网实现直播传输的应用。单进单出是单信源视频传输应用模式，占据宽带资源相对较小，所以对场地环境条件要求也较少。假设只有单一路HD视频的传送，场地具有良好的4G或5G覆盖即可。假如是多个单路视频直播传送，要根据现场测试的传输总速率状况，适当减少单路视频传输所占总带宽的比例。若采用移动直播，则一般采取聚合的方法实现传送，要求场地具有4G/5G信号的连续覆盖[4]。

2.3.2 多进多出

多进多出是将2～4路信源接入5G背包，使用5G或有线网络实现直播传输的应用。多进多出是多信源视频传输应用模式，一般在静止场景中使用。但由于要将多路视讯直播回传，所耗费宽带资源也相应较多，对现场操作环境条件的要求也较高，因此不仅需严格保证背包接收的5G信号强度大于安全阈值，还需保证公用通信基站的宽带速率要超过视频传输速率。

3 5G背包及5G技术的广泛直播应用

目前，5G背包已经逐步应用于各行业。以中央电视台和各大省级卫视为代表的传统媒体，普遍采购了5G背包应用于各类节目制作，如春节联欢晚会、两会、一带一路发展高峰系列论坛、世界园艺博览会、中国国际大数据产业博览会等大型社会活动的新闻报道。三大运营商也陆续采买5G背包，进行商业演出现场内容采集，以丰富其IPTV内容。

3.1 常规5G背包直播应用

5G背包在接口上的丰富以及在实际使用上的简单，大大提高了5G背包的实用价值。同时，5G背包视频传输技术也具有轻量化、移动化、模块化的优势，配置简单、应用方便、反馈灵敏，大大降低了运输费用、科技生产成本、资金投入成本。同时通过与节目组深度耦合，双方共同打造了快捷、灵活的全媒体转播形式，尤其是在重大赛事报道阶段，节目组能够在对场馆现场进行录像转播的前提下，通过5G背包实现全媒体录像放送。

5G背包的直播链路有两种形式。一种是由5G背包发射端进行视频解码，通过点对点数据传输，传输到直播站或直播平台，可以实现全自动广播。另一种是使用集成5G模块实现，集成5G模块的编码推送设备将视频数据发送到5G基站。现在，很多背包集成了这些功能，为移动传输提供了极大的便利，消除了传统电缆传输的限制，传输方式也变得更加灵活。

3.2 固定场景下的5G背包直播应用

在固定场景下进行直播，由于多数场景均有5G网络覆盖，且5G信号覆盖良好，信号源往往通过4K摄像机进行输出。摄像机可以同时输出两路高清信号，一路通过数字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）输出，另一路是通过高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）输出。两路信号分别对应两个5G背包。两个5G背包在不产生冲突的情况下，可以选择不同的运营商信号进行回传。其中一路作为直播的主要应用信号，而另一路则作为备用信号，以此增加直播的安全性[5]。

3.3 移动场景下5G背包直播应用

使用5G背包直播，可以支持高带宽功能，支持多通道高清视频信号的实时回传、高清画质传输，结合5G和编码技术的多通道视频访问，可实时查看多通道视频屏幕。移动环境下，信号源由转播车和多个独立的摄像头供给，并且按照场景需要可以灵活选取。5G背包可以很好地服务直播、转播应用，不需要经历转播车制作分发，而是基于云计算、人工智能、互联网高速传输技术，实现直播设备云化和人员服务远程化，信号采集和制作分发更加灵活。如果场景周围环境有有线网络，则优先考虑有线网络。如果没有有线网络，则通过各个通信运营商的5G网络来传送信号。5G背包基于场景中的5G信号和云直播、转播的传输功能，现场信号均使用5G背包传输视频信号，实现轻量收集，更灵活地部署摄像头，全面体现5G网络的优势。在移动场景中，5G背包具有领先的图像预处理技术，可以对视频信号进行编码和实时传输。直播演播室可以通过引导转换台等进行制作和转换，并使用5G基站发送和广播视频信号。这解决了基站快速移动带来的传输带宽限制和基站频繁切换问题，成功地实现了高清视频信号的稳定回传。这种场景主要是利用了5G背包支持更多视频传输的特点，设备数量较小，布局灵活，有效节约了人力物力。

4 结 语

随着国家新基建的推进，5G的建设和应用大力开展。视音频采集回传及分发作为广受关注的5G应用之一，必将极大助力5G的发展，并为媒体的内容及形式增色。5G直播系统将借力5G+4K技术，推动整个广播电视4K超高清技术发展。新闻传播业在新一轮的技术革命下，不仅要转变自身理念，更需要依托5G技术的发展，创新不同的新闻传播模式。

随着5G产业的高速发展，超高清视频等5G创新应用也在不断加速落地。目前5G背包技术已经深入采编播的各环节，全媒体记者也已初步通过5G、4K、VR/XR/MR等新技术手段，对宣传报道的模式进行了大胆改革和优化，同时通过运用新技术等手段，融合了更多数字化、场景化新元素，打破了原有线缆传播的束缚，新闻传输方式也将更为灵活多样。由此，5G全媒体采编在融媒体采访报道中的优势作用将更加凸显，它将持续推进传播平台向IP化、超高清、云平台、智能算法的加速过渡，加速打开媒体融合生产、融合传播模式持续创新的新局面。