4G传输背包在青岛电视台新闻直播中的应用

于建理，殷茂森，常晓光

（青岛市广播电视台，山东 青岛 266000）

随着网络、通信技术的发展及人们多渠道的观看习惯，需要媒体如何发展，另一方面，对新闻时效性的要求也更高了，传统的光纤和卫星传输方式，渐渐无法满足多点并发和快速反应的要求。4G移动通信技术（第四代移动通信技术）的发展及4G网络的普及，使得4G传输设备的传输带宽已经能够满足高清电视节目的直播要求，4G通信技术在电视新闻直播中运用已经水到渠成。

青岛电视台新闻综合频道从2013年7月16日开始，对常规每日新闻直播节目《今日》《今日城市眼》和《晚安青岛》进行高清播出，播出总时长达到4小时25分钟。针对这些节目的高清制播，笔者剖析基于4G传输背包的＂即摄即传＂的解决方案。

1 4G通信技术的特点

4G通信技术集3G通信技术与WLAN于一体，能够快速传输数据、高质量视音频。4G移动通信网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层，如图1所示。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，使拓展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带下[1,2]。

4G通信技术采用的关键技术有：正交频分复用（OFDM）技术、软件无线电（SDR）技术、智能天线技术（SA）、多输入多输出

（MIMO）技术、多用户检测技术、基于IP的核心网。这些关键技术使4G网络不仅具有较强的抗码间串扰力、较高的传输速度和频谱利用率，而且还可以改善信号质量和增加传输容量，减少电磁污染和信号的相互干扰性，扩大了系统的覆盖范围。

图1 4G移动通信网络结构

其具有以下几个特点。

（1）高传输速率。对于大范围高速移动用户（250 km/h），数据传输速率为2 Mb/s；对于中速移动用户（60 km/h），数据传输速率为20 Mb/s；对于低速移动用户（室内或步行者），数据传输速率为100 Mb/s。4G与2G、3G的对比见表1。

（2）4G通信网络是一个高度自治、自适应的网络。4G通信网络采用智能信号处理技术，对信道条件不同的各种复杂环境可进行自治、自适应的的发送与接收，使网络具有很强的智能性、适应性和灵活性。

（3）兼容性好。开放的接口使其网络能与多种网络互连，终端多样化，多业务共存。

（4）覆盖范围广。用户可在任何时间、任何地点使用无线网络。

传统的卫星、光纤和微波等新闻直播方式，往往受现场环境的制约，而且设备体积大、需要提前进行调试，不支持手机等移动终端的使用，使用费用较高。4G技术在对于图像质量要求不高的场合方面则具有相当的优势，更适用于快速反应的电视新闻直播。

2 用于电视新闻直播的4G传输设备的选型

为了满足新闻直播反应快速、移动灵活的特点，针对直播制作中的传输设备进行适配。4G传输背包利用4G技术，通过绑定不同运营商的4G卡，整合无线网络的带宽，可以提供信号稳定、时延小的直播视频，满足了电视新闻直播的需要，增强了节目的时效性，丰富了节目内容，减少了成本支出。

青岛电视台对4G通信设备进行选型测试，选择了TVU的MINI 4G传输背包。基于MINI 4G传输背包的制播流程如图2所示，MINI 4G传输背包可利用3G、4G通信网络，根据网络带宽情况，调整编码速率，实现高清实时直播。

2.1 通信方式

青岛电视台使用的MINI 4G传输背包进行直播时，使用了3张上网卡同时并行工作，其中包括1张移动4G上网卡、1张联通4G上网卡、1张联通3G上网卡；其携带方式见图3。同时，通过公共Internet网络，传输到台内的接收服务器，接收机输出标准的广播级视音频信号，同时也可输出IP信号和文件，提供给后端的流媒体服务器、CDN（内容分发网络）以及媒资管理系统。

2.2 码率选择

MINI 4G传输背包传输码率可以根据不同的使用环境进行模式的选择、预设。

（1）Interview模式：码率2 048 Mb/s，延迟2 s。

（2）Normal模式：码率5 120 Mb/s，延迟4 s。

（3）Fast Moving模式：码率5 120 Mb/s，延迟8 s；

图2 基于MINI 4G背包的制播流程

表1 2G、3G、4G数据传输码率的对比

图3 MINI 4G背包的携带方式

（4）SD模式：码率 2 048 Mb/s，延迟4 s；

（5）Tapefeed模式：码率10 240 Mb/s，延迟10 s ，此模式已针对包含多场景切换的内容传输进行过优化。

（6）Custom：按照接收机端的自定义设定。

在新闻直播中，较常使用的是Interview模式和Normal模式，这两种模式图像质量、延时时间基本能够满足新闻直播的需要。

使用4G移动通信技术的4G传输背包在青岛电视台已经作为常规设备，应用到日常的新闻直播中，简便性让大部分记者和摄像人员都能熟练操作，大大提高了新闻直播的选题灵活度，增加了新闻节目的吸引力。

3 应用实例

青岛电视台新闻综合频道日常新闻直播中（见图4），常规使用MINI 4G传输背包进行新闻连线，不再需要考虑新闻现场的地理环境能否展开传输设备，而且可以在现场迅速实现“即摄即传”，大大提高了新闻连线的反应速度，增加了新闻直播选题的自由度。即使新闻现场的4G网络条件并不能满足直播需要，MINI 4G传输背包的存储功能还可把现场录制的连线信号存储在背包中，待到了网络条件好的地方，再作为素材回传到台内。

2016年，青岛电视台策划完成了《今日丝路行》大型跨国直播活动，6辆车、22人，自驾横跨亚、欧两个大洲，历时70天，穿越了中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦、阿塞拜疆、格鲁吉亚、土耳其、希腊、意大利、奥地利、德国等11个国家。

鉴于对整个行程的综合考量，新闻直播报道用的技术设备在体积和数量上都有所限制。因此，活动全程采用便携卫星加4G传输背包作为主要的传输手段，互为备份。对于4G传输，配备了TVU ONE 4G 传输背包，每套背包可以配置6张4G上网卡，接收服务器可直接RTMP（Real Time Messaging Protocol，实时消息传输协议）信号，推流服务器推送给网络媒体。或者通过解码器输出基带信号，接入演播室系统和新闻网络收录系统进行台内新闻制作。

整个国内行程阶段，大部分城市，包括西部一些不算大的城市，绝大部分城区移动网络覆盖都很好，不论直播还是回传都十分顺畅。

进入中亚，国家间的网络基础设施、国家管制等条件千差万别，网络设施水平与国内相比普遍差距较大，哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦三国的运营商都不同，使用时需要更换相应国家运营商的上网卡。其中，哈萨克斯坦的网络条件最好，各个城市的3G网络覆盖基本都有；吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦只有大城市有3G网络覆盖，城市间的地带基本没有3G网络，在这些地方传输码率只有100 Kb/s左右，没法进行直播回传，只能使用4G背包的WIFI功能，通过CDN反向加速传送FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）视频文件。在吉尔吉斯坦的伊塞克湖进行的多机位直播中（见图5），现场传输的卫星信号，台内接收机始终无法解出视频，紧急使用了4G背包进行直播。

图4 采用MINI 4G传输背包进行现场直播的双窗画面

图5 吉尔吉斯斯坦伊塞克湖直播

在从哈萨克斯坦渡里海的过程中，意外的风暴让整个团队困在渡轮上长达60小时，海中摇摆的船体上无法使用卫星，更没有网络。在渡轮抛锚港外时，4G传输背包的上网卡偶尔能够接收到岸上的网络信号，于是利用4G传输背包的WIFI功能（见图6），在网速只有20 Kb/s的情况下，把新闻视频传回到台里。

欧洲的基础设施非常完备，互联网网络条件也较好，但其互联网供应商的服务质量比不上国内，在德国多次出现过互联网无法使用的现象，甚至长达一天。

图6 里海渡轮上利用4G传输背包的WIFI功能进行回传

4 4G传输背包使用中的常见问题

（1）信号质量不佳

4G传输背包使用过程中遇到最多的问题就是4G信号质量不佳，现场环境比较密闭，如大剧院、地下停车场等情况。解决方案：一是使用不同运营商多卡传输；二是采用网络信号传输，如有线网、WIFI等；三是选择4G信号质量较好的环境下进行传输。

（2）接收机网络设置

接收机分配一个固定的IP地址以确保网络配置稳定，使用局域网IP时，需对8088（TCP和UDP）、8288（TCP和UDP）端口做端口映射。

5 5G通信技术带来的新预期

2019年被认为是5G发展元年，主流运营商纷纷加速5G网络部署。5G通信技术具有高速率、低时延、大容量等特征，5G数据传输速率最高可达10 Gb/s，比4G LTE蜂窝网络快100倍；5G网络延迟低于1 ms，而4G为30 ms～70 ms；5G可以提供稳定的百兆上行带宽和千兆下行带宽。5G通信技术特点使其成为光纤、卫星之外的又一有效传输途径，大幅度提高新闻直播的应用，使受媒体青睐的“直播+新闻”的形式可以更普及，新闻节目也更加快速、高效，内容也更加丰富灵活，从而带来新的预期。5G通信技术可以实时进行4K/8K信号直播及回传，促进超高清视频产业的发展，增强受众的互动等各种体验感。

5G时代的到来，将进一步加快人工智能、云计算、大数据、VR/AR等新兴技术的应用进程。因此，传统媒体要顺势而为规划发展路径，重塑媒体发展模式、重构媒体生态圈，促进传统媒体融合发展。针对新闻生产、分发、接收以及用户服务等关键环节，加强5G等新技术的应用力度，强化语义识别和分析、VR/AR、机器算法、深度学习、大数据、物联网等技术综合应用的研发，为媒体内容的生产与呈现营造更好的生态环境。