4G移動直播系統的設計與全媒體應用

鄧紅友

摘 要 廣播電視節目+4G移動已成為媒體應用的熱點，利用4G技術發展與豐富媒體直播節目已成為媒體融合的亮點，文章詳細介紹4G移動直播的架構、原理與應用等方面的情況。

關鍵詞 4G技術；全媒體直播；互動

中圖分類號 TN943 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）08-0045-02

隨著4G網絡技術的發展，通過手機4G移動網絡觀看現場視頻直播、瀏覽新聞、觀看小視頻與互動已成為網民的首選，據2017年12月《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，中國互聯網網民規模已近8億，其中使用手機上網的人群比率已達97.5%，為適應時代發展，適應觀眾觀看廣播電視節目渠道的變化以及市場的需求，廣播、電視媒體的新聞宣傳方式也增加了4G移動技術，特別是近兩年4G聚合設備與視頻編碼技術的快速發展，4G移動技術的應用已從傳輸廣電新媒體的網絡直播信號發展到直播互動、高清視頻直播等項目。

1 4G移動技術

4G移動技術，簡稱：4G，該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式（嚴格來說LTE只是3.9G，LTE-Advanced作為4G標準更加準確），LTE-Advanced若在帶寬100 MHz時峰值速率上行可達500 Mbps，下行可達1 Gbps；4G移動通信系統可稱為廣帶（Broadband）接入和分布網絡，具有非對稱的超過2 Mb/s的數據傳輸能力，數據率超過UMTS，是支持高速數據率（2～20 Mb/s）連接的理想模式，上網速度從2 Mb/s提高到100 Mb/s，具有不同速率間的自動切換能力①；其核心技術有正交頻分復用、調制與編碼技術、高性能的接收機、智能天線技術、MIMO技術、軟件無線電技術、基于IP的核心網與多用戶檢測技術等。4G手機系統基站天線能夠發送更窄的無線電波波束，可自動跟蹤手機用戶行動，可傳輸高清晰視音頻信號；可利用IP進行通話，還可為全速移動用戶實現150 Mb/s高質量的影像服務與三維圖像等。

2 4G移動直播系統的設計

2.1 系統架構

4G全媒體直播系統主要包括采集設備、編碼設備、傳輸網絡、解碼設備、播出發布設備、互動系統等環節。采集設備包括手機、攝像機與DV等常用拍攝設備；編碼設備主要有PC或移動電腦編碼系統、聚合硬件編碼器、手機軟件編碼系統；傳輸網絡主要由中國電信、中國移動、中國聯通3家4G移動網絡承載，3G與2G網絡補充；解碼由解碼服務器完成，解碼輸出一般有兩路，一路接演播室供電視直播或云平臺與網絡發布使用，一路接監視器供技術與導播監看，網絡發布也可直接調用解碼服務器的IP流或云平臺的IP流；互動系統主要借助論壇發帖、手機掃電視直播二維碼、微信主題分享與留言等。

2.2 工作原理

4G全媒體移動直播系統從結構上可劃分為發送系統、接收系統與互動系統三部分，發送系統把手機、攝像機等采集設備輸出的信號編碼成H.264的IP流，通過中國電信、中國移動、中國聯通3家的4G網絡傳輸到接收服務器系統和云平臺，接收系統接收到4G網絡傳輸過來的IP流通過軟件解碼成SDI或者HDMI信號供電視直播使用，網站、微信與App客戶端一般直接調用接收服務器或云平臺的IP流，通過轉碼、發布服務器轉換成各自需要的碼流發布。

接收系統根據4G網絡環境可設定不同的延時時間，延時時間越長，信號越流暢；也可通過軟件設定不同的碼流輸出，碼流越低，信號越流暢，一般設定輸出1080P、720P兩種信號。互動系統主要有手機瀏覽論壇主題帖并發表意見；現場觀眾通過掃碼關注活動主題公眾號或App客戶端，進行現場抽號回答問題與抽獎，以活躍現場氣氛；網友通過手機微信或App觀看直播節目時根據節目內容回答問題，回答正確且最快的前幾名的給予一定的獎勵，或者分享主題最多的給予獎勵等措施實現互動。

2.3 主要特點

1）網絡自動接入與自適應。聚合編碼設備可自動檢測信號強弱，自動拔號接入4G網絡，可自動切換到信號較好的4G通道或自動切換到3G/2G網絡。2）先進的編碼。系統采用先進的H.264 AVC編碼，其核心思想是去冗余信息，在同等圖像質量下，采用H.264技術壓縮后的數據大小只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3，H.264編碼具有更高的編碼效率、更高的視頻畫面質量、更強的網絡適應能力等特點。3）多卡多模綁定。不同的通訊運營商在同一地點4G信號的強弱不一樣，使用某一運營商卡的信號強度可能達不到要求，為了確保信號傳輸帶寬達到傳輸要求，采用多卡綁定技術可以獲得足夠的帶寬資源。4）負載均衡。直播過程中可根據不同4G移動運營商的信號強弱自動將數據分配到不同的信道中進行傳輸，信號強的承擔多一點的傳輸任務，信號弱的承擔少一些的傳輸任務。5）自動后臺存儲。系統可以在直播時同步把信號儲存在接收服務器，方便后期剪輯利用；也可以利用第三方云平臺存儲，直播完成后直接把鏈接地址發布在直播專題頁面，供網友點播回看。

3 4G移動直播系統的全媒體應用

3.1 利用4G技術實現網絡圖文與視頻直播

2012年起，韶關民聲網就利用3G移動網絡信號嘗試圖文直播與視頻直播，圖文直播基本能夠滿足要求，但受制于3G網絡帶寬，視音頻直播的效果都不太理想，特別是網絡信號弱或者人員密集的地方，視頻與音頻的傳輸很難做到同步，有時出現馬賽克與無聲音的情況。隨著4G技術的普及，利用4G移動終端接入電腦安裝驅動后連接4G網絡，可以輕松實現網絡圖文與視頻直播，一般圖片文件大小設定300K，畫面尺寸設成800×600或者1 024×768；視頻文件大小設為500K，畫面尺寸設定為640×480。2014年起，每年做十幾場網絡圖文直播與視音頻網絡直播，視頻直播在網絡信號弱的時候偶爾會出現馬賽克的情況，但都在可以接受的范圍。

3.2 利用4G技術實現高清視頻直播

為做好做活電視新聞，韶關廣電臺（下稱：韶關臺）配置了2套4G聚合直播設備，使用3張不同運營商的4G卡，后臺設定視頻文件大小為3M，接收服務器輸出的SDI高清視頻切入直播室，在電視新聞《民生關注》欄目做了很好的實踐，近兩年來做了幾十次的電視新聞直播，基本滿足了直播新聞工作的需要。

3.3 利用4G實現全媒體直播

利用4G移動網絡傳輸視音頻信號，韶關臺最典型的應用是大型的戶外活動，同時做廣播、電視、網站、微信、App客戶端全媒體的直播與互動，活動開始前，選擇手持云臺4G手機設備輸出作為現場熱場新媒體直播的主用信號，另外一路4G手機輸出作為備份信號源，同時編碼推流給云平臺，現場導播利用4G網絡連接云平臺直接切換信號；活動正式開始后，選擇攝像機拍攝的視頻信號作為主信號源，以滿足網友對視頻信號質量的要求，若有電視直播車，則通過電視直播車多路攝像機的視頻信號傳到直播車，現場直播車的導演切換輸出的SDI視頻信號接入到4G移動聚合編碼設備，發送系統通過4G網絡推流到4G接收服務器或直播云平臺，接收系統接收到4G網絡IP流解碼轉換成SDI信號并分發到廣播、電視播出，網站、微信、App則調用接收服務器或云平臺的IP流通過轉碼發布服務器發布，實現全媒體現場直播。

3.4 利用4G實現觀眾（網友）互動

早期的圖文直播主要是在論壇與網友發帖互動，近兩年主要通過手機掃碼電視直播信號、微信主題分享與直播進行時留言進行互動，通過及時審核與回復網友發帖與微信留言，論壇每次互動的點擊率都超過2萬PV以上，微信視頻直播互動的點擊率都在10萬PV以上。

4 4G移動網絡傳輸廣電節目的優勢

1）方便快捷，設備輕便，安裝調試簡單，城區可以做到30分鐘內到達現場做直播，提高了新聞的時效性。2）設備價格合理，一套性能好的4G傳輸設備價格在20萬元左右，國產的7萬元也可以購買。3）運營費用便宜，按視頻質量大小設為3M，直播1小時約18G流量，流量費用無任何壓力。

在搶新聞、追熱點、趕時效的今天，媒體的競爭越來越激烈，4G設備的全天適用性、便攜性與覆蓋面廣、不受地域限制可以很好的保障視音頻信號的連續性與傳輸質量，對重大題材，突發新聞，采取4G技術對整個事件進行全方位、多角度立體式的直播與互動已經是媒體單位的首選，未來隨著移動通信技術的發展，5G時代的到來，相信媒體與通信技術的融合度會越來越緊密。

注釋

①4G.百度百科.http：//baike.baidu.com/view/27827.htm.