4G通信技术在电视台节目直播中应用探讨

孙桂兰

（山东省招远市广播电视台，招远　265400）

4G通信技术在电视台节目直播中应用探讨

孙桂兰

（山东省招远市广播电视台，招远265400）

文章首先对4G通信技术进行了简要介绍，然后对4G网络直播技术的可行性进行了分析，最后对4G直播系统的架构、各子系统的的功能、工作原理及4G直播系统的特点和优势等进行了详细的阐述。

4G；电视直播；LTE；视频传输

1　引言

近年来，基于3G技术的电视直播系统在电视新闻报道中的创新运用，开辟了电视直播的新思路，但在实际使用中也存在着需要解决的问题，而4G的高传输速率，短延时，高频谱效率等特点恰恰弥补了3G的不足，它的正式商用无疑让电视直播节目有了新的手段。

2　4G通信技术简介

4G是第四代移动通信及其技术的简称，能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力，对全速移动用户能提供150Mb/s的高质量的影像服务，并首次实现三维图像的高质量传输，无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络。在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网，提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时，4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。

3　4G网络直播技术的可行性

4G网络容量能达到3G系统的5到10倍，传输质量却优于3G系统，网络覆盖范围更广，能在不同的速率间自动切换，以保证通信质量的最优。

而在目前的电视新闻直播系统中，主流的编解码技术是H.264（MPEG-4/AVC），或者在其基础上做部分优化，H.264编码技术具有低码流、高网络适应能力，强丢包控制和误码恢复等优点，适应高误码率的无线网络。在H.264编码的前提下，分辨率为720×576像素的标清电视信号的传输需要1.5Mb/s或以上的码流，目前4G传输速率就可达到要求。

而在此前的3G直播系统的实际应用中，单卡情况下联通WCDMA上行速度在1.5Mb/s左右，电信CDMA2000上行为500kb/s，移动TD-SCDMA上行为384kb/s，为此，各厂商都采用多卡捆绑的方式，通过链路聚合技术来提高通道的传输速率。多卡捆绑方式不仅可以将速率提升到600kb/s～2.5Mb/s左右，而且由于可采用不同运营商3G卡的组合，形成多链路传输，使传输的质量得到更好的保障。另外，在除了3G信道传输之外，目前多数厂家都支持多链路扩展，比如Wi-Fi、海事卫星、WiMAX等无线信道，ISDN与ADSL等有线信道，可以在3G弱或者变差的时候，采用纠错和自动链路负载均衡技术，将多个不可靠的、低速链路组合成一条可靠的宽带上行链路用来保证视音频的实时传输。即便各厂商采用了种种技术手段来弥补3G系统带宽上的不足，但在实际运用中效果还是差强人意。早在广州亚运期间，广东电视台体育频道就基于联通WCDMA（3G）进行赛事直播和报道，前端使用联通WCDMA信号回传，后方采用联通专线连接到机房媒体服务器，最大码率在1.5Mb/s左右，有1～5秒延时，空闲时段测试图像质量还能接受，但是现场人多的情况下，使用手机的人较多，传输受到影响，会出现定帧、花屏等情况，稳定性，安全性不佳，图像质量不佳，画面移动稍快时容易引起停顿。与此同时，广东电视台新闻中心则利用TD-LTE演示网提供的即摄即传技术对亚运圣火传递、开幕式、闭幕式、羽毛球团体赛、田径比赛等重大事件进行了现场直播，共20次之多。现场直播传送画面实时、清晰、流畅，提供图像质量达到了广播级应用需求，效果令人满意，传输码率可以达到10Mb/s左右。

由以上分析可以得出，在LTE-TD制式的4G网络中，可以轻松传送目前的标清视频，甚至对于即将到来的全高清时代，4G网络也可通过现有的多卡捆绑和多链路扩展等技术手段进行高质量的视音频传输。

4　4G电视直播系统介绍

4.1系统架构

4G电视直播系统主要包括信源、编码、传输、解码、播出等部分。信源包括手机、摄像机、DV等常用拍摄设备；编码主要为目前流行的H.264编码；传输由4G网络承载，3G等其他网络补充；解码部分主要由解码服务器等组成。

4.2编码与发射子系统

4.2.1硬件客户端

硬件客户端，即所谓的摄像机采集发射模块，需要做到操作简单，可支持LTE-TDD和LTE-FDD两种标准，主要有以下功能：网络自动接入与自适应、先进的编码、多卡多模绑定、负载均衡、缓冲区、智能天线、自动后台存储。

4.2.2软件客户端

软件客户端即手机软件客户端，可以直播安装在手机上，通过手机的摄像头来捕获视频并通过手机发射模块来发射信号到互联网，视频的分辨力由手机本身自带的摄像头来决定，一般以720p居多。软件子系统需要支持Apple iOS和Android等流行智能操作系统，主要功能有手机边拍边直播、手机边拍边上传、手机通话系统等。

4.3接收解码子系统

接收解码子系统接收客户端发过来的TCP/IP包。硬件解码后生成模拟和数字视音频流，分别进视频矩阵，从而接入数字演播室系统。导播通过电视墙可随时调用4G回传的视音频信号，同时PC客户端也可以通过导播页面，对直播内容、素材进行切换，系统支持双屏输出，导播操作页面和输出页面分开，方便使用。

总之，4G直播系统具有以下特点和优势：一是现场端的便携、灵活性和几乎全天候的适用性；二是4G网的高效传输技术保障视音频传输质量和连续性；三是高性价比，一套4G直播系统价格仅几十万元，便携性的设计和简单的结构可以更加快捷地部署，几乎无额外的使用成本，这比传统的直播设备更容易让中小城市电视台所接受。

5　结束语

在抢新闻、赶新闻，竞争越来越激烈的今天，对重大题材、突发事件的新闻采用直播形式报道已是大势所趋。然而要想做到更加快速的机动反应和全天候不受地域影响地完成直播任务，设备手段的保障起到了至关重要的作用。4G网络系统的简便快捷和易操作性对现有种种直播手段来说，无疑是一种有力的补充。■

［1］李蔷薇.移动通信技术［M］.北京：人民邮电出版社，2005

［2］刘肖强，邓宪法.现代移动通信技术［M］.北京：国防工业出版社，2008

Discussion on the Application of 4G Communication Technology in the Broadcast of TV Program

Sun Guilan
（Zhao Yuan Television Station，Zhaoyuan，265400）

In this paper，the 4G communication technology is introduced briefly.Then the feasibility of 4G network broadcast technology is analyzed.At last，the architecture of the 4G broadcast system，the function of each subsystem，the working principle and the characteristics and advantages of the 4G broadcast system are described in detail.

4G；television direct transmission；LTE；video transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.013

TN943，TN929.53

B

1672-7274（2016）09-0041-03

孙桂兰，1971年生，助理工程师，主要从事广播电视技术工作。