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        3G和4G移動通信技術(shù)在電視直播中的應用

        2012-03-14 08:08:44文丨成六祥
        中國傳媒科技 2012年12期
        關(guān)鍵詞:鏈路基站速率

        文丨成六祥

        (廣東電視臺,廣州 510066)

        1 3G/4G移動通信技術(shù)概覽

        “3G”是第三代移動通信技術(shù)的簡稱,是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù),3G服務能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息,其代表特征是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務。

        4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱,是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品,他是繼第三代以后的又一次無線通信技術(shù)演進,其開發(fā)更加具有明確的目標性:提高移動裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度。傳統(tǒng)電視傳輸方式與3G/4G方式比較,衛(wèi)星費用高,使用需要提前申請,不靈活,城市區(qū)域受建筑物的遮擋存在不少盲點,不能大范圍、快速移動;微波傳輸距離有限,長距離傳輸需要中繼,每次使用需要架設調(diào)試設備,設備昂貴,不能大規(guī)模鋪設;光纖電纜不能大范圍移動,鋪設工程耗時,多點鋪設費用高。而3G/4G方式費用低,使用便捷,傳輸距離長,設備廉價,有運營商鋪設的大規(guī)模網(wǎng)絡,城鎮(zhèn)區(qū)域盲點少,可以大范圍快速移動??梢姡娨暶襟w進行突發(fā)類新聞直播(傳輸),或者在交通、供電條件惡劣、地形復雜的地方進行的直播(傳輸),采用3G/4G方式是一種非常好的選擇。

        圖一 3G傳輸?shù)逆溌?/p>

        2 3G/4G傳輸技術(shù)

        2.1 3G/4G方式的傳輸鏈路

        3G/4G的傳輸鏈路基本一樣,以3G為例,其傳輸鏈路如下圖所示:

        2.2 3G/4G網(wǎng)絡的帶寬(速率)

        3G/4G網(wǎng)絡的上下行速率是不對稱的,下行速率較快,而3G/4G在電視中的應用,其上行速率是需要主要關(guān)注的。在國內(nèi),中國聯(lián)通WCDMA的上行速率理論值在5.75Mbps,優(yōu)于移動的TD-SCDMA和電信CDMA2000,因此在實際應用中,WCDMA卡是大多數(shù)直播應用中所采用的,具體各制式速率如下表:

        表一 各制式上下行速率理論值

        2.3 3G/4G基站的覆蓋狀況

        目前,3G基站(中國聯(lián)通的WCDMA、中國電信的CDMA2000、中國移動TDCDMA)的覆蓋正在由城市向鄉(xiāng)村不斷拓展,城區(qū)覆蓋率能達到90%以上,鄉(xiāng)村的則在75%左右,4G的基站建設還比較少,只有少量覆蓋??梢?,目前3G/4G基站的覆蓋率有限,如果應用于電視信號傳輸,對于3G系統(tǒng)大部分城區(qū)能使用,鄉(xiāng)鎮(zhèn)及郊區(qū)需先確認是否有3G信號。對于4G系統(tǒng),極少部分大城市有少量基站,如北京、上海、廣州等。

        另外,隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)有部分設備商能夠生產(chǎn)3G/4G的微波產(chǎn)品,可以在局部范圍內(nèi)替代基站,這種微波產(chǎn)品體積小,架設簡單,成本低,移動方便,應用更加靈活,可以解決部分地區(qū)需要臨時覆蓋或者加強3G/4G信號的問題。

        2.4 基站的擁塞與切換

        由于3G/4G網(wǎng)絡是公眾網(wǎng)絡,用戶量巨大,每一個基站所能保障的用戶數(shù)量有限,這必然會造成在熱點地區(qū)網(wǎng)絡擁擠,傳輸效率下降。

        另外,在傳輸?shù)倪^程中,當傳輸位置變化時,如高速情況下(車載),還要考慮基站切換帶來的影響,WCDMA有軟切換和更軟切換方式,100km/h以上受影響,TD-SCDMA有硬切換和接力切換方式,120km/h以上受影響,CDMA2000有硬切換和軟切換方式,100km/h以上受影響。

        2.5 3G/4G設備技術(shù)概況

        編解碼技術(shù):目前的3 G/4 G 直播系統(tǒng)中,主流的編解碼技術(shù)是H.264(MPEG-4/AVC),或者在其基礎(chǔ)上做部分優(yōu)化,也有極少數(shù)廠商采用了FLASH編解碼技術(shù)。多卡捆綁:在3 G 的實際應用中,單卡情況下聯(lián)通WCDMA上行速度在1.5Mbps左右,電信CDMA2000上行為500kbps,移動TD-SCDMA上行為384kps,而在H.264編碼的前提下,電視信號的傳輸需要1.5Mbps或以上的碼流,單卡傳輸速率達不到要求。為此,目前各廠商都采用多卡捆綁的方式,通過鏈路聚合技術(shù)來提高通道的傳輸速率。多卡捆綁方式不僅可以將速率提升到600K-2.5Mbps左右,而且由于可采用不同運營商3G卡的組合,形成多鏈路傳輸,使傳輸?shù)馁|(zhì)量得到更好的保障。

        除了3G/4G信道傳輸之外,目前多數(shù)廠家都支持多鏈路擴展,比如海事衛(wèi)星、Wifi、Wimax等無線信道,ISDN、ADSL等有線信道,可以在3G/4G弱或者變差的時候,采用糾錯和自動鏈路負載均衡技術(shù),將多個不可靠的、低速鏈路組合成一條可靠的寬帶上行鏈路用來保證視頻節(jié)目的實時傳輸。

        3 3G/4G傳輸技術(shù)在電視直播中的應用

        目前,3G/4G傳輸技術(shù)在電視直播中的應用主要在突發(fā)新聞、體育賽事、重大活動等方面,3G直播系統(tǒng)已經(jīng)有較多電視臺使用,4G方面則較少,以廣東電視臺的應用為例。

        3.1 廣東電視臺體育頻道基于聯(lián)通WCDMA(3G)進行直播和報道

        廣州亞運期間,使用3G傳輸方式進行對播,前端使用聯(lián)通WCDMA信號回傳,后方采用聯(lián)通專線連接到機房媒體服務器,最大碼率在1.5Mbps左右,有1~5秒延時,空閑時段測試圖像質(zhì)量還能接受,但是現(xiàn)場人多的情況下,使用手機的人較多,傳輸受到影響,會出現(xiàn)定幀、花屏等情況,穩(wěn)定性、安全性不佳;圖像質(zhì)量不佳,畫面移動稍快時容易引起停頓,一般不用于全畫幅,多用于開小窗口播出,或者在網(wǎng)絡狀況好的時候用來回傳新聞素材。

        3.2 廣東電視臺新聞中心基于TDLTE(準4G)實現(xiàn)電視直播

        亞運期間,利用TD-LTE演示網(wǎng)提供的即攝即傳技術(shù)對亞運圣火傳遞、開幕式、閉幕式、羽毛球團體賽、田徑比賽以及有亞洲飛人劉翔參與的男子110米欄決賽、亞殘運會閉幕式等重大事件進行了現(xiàn)場直播,共20次之多?,F(xiàn)場直播傳送畫面實時、清晰、流暢,提供圖像質(zhì)量達到了廣播級應用需求,效果令人滿意,傳輸碼率可以達到10Mbps左右。

        4 總結(jié)

        3G/4G技術(shù)在電視直播方面的應用,盡管其網(wǎng)絡狀況、帶寬及其分配策略、安全機制等尚未完善,存在不足之處,但其對于傳統(tǒng)傳輸方式具有獨特的優(yōu)勢,所以他在電視直播中的應用還是非常值得探討的,隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展,他在電視媒體的應用必然越來越多,也許有一天,它會從一種輔助方式演變?yōu)橐环N重要方式,甚至可能帶給電視媒體巨大的變革。微博、社交網(wǎng)絡等的興起告訴我們,雙向互動是現(xiàn)代媒體發(fā)展的方向,電視媒體也將向全媒體、融媒體的方向發(fā)展,作為能夠開展雙向視音頻綜合業(yè)務的傳輸平臺技術(shù),必將在未來產(chǎn)生深刻影響。

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