常见广播直播传输技术的选择

2020-12-14陆慈龙

电声技术 2020年4期

关键词：热线电话数字音频因特网

陆慈龙

(大连新闻传媒集团，辽宁大连 116022)

1 前言

直播是广播适应时代需求，让广大观众和听众能够直接参与到广播节目中的一种广播形式。它打破了传统广播“只闻其声，不见其人”播出模式，也是广播积极参与社会活动和商品经济活动的一种桥梁。

如何将直播的内容，在保证安全性、可靠性和经济性的前提下，通过何种技术完整无误地传输到广播中，是广播工程技术人员面对的难题。

2 常用广播音频直播传输技术

现阶段广播音频直播常用传输技术主要有：(1)公用交换电话网(PSTN，Public Switched Telephone Network)传输；(2)移动电话网传输；(3)因特网(Internet)传输；(4)卫星传输。

2.1 公用交换电话网传输的技术特点

公共交换电话网从传输技术来说，它采用电路交换方式，即电话网内通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着，信道带宽3 400 Hz。

电路交换主要优点：信息传输延时小。数据信息以信号形式在通道中透明传输，交换机对它不存储、分析和处理。主要缺点：电路利用率低。

广播设备厂商根据公共交换电话网的技术特点，开发出基于电话耦合器技术的热线电话模拟音频传输技术(频率范围为300～3 400 Hz)和数字编码扩频技术的数字音频信号传输技术(频率范围为7.5 kHz～15 kHz)。

随着现代IP技术的发展，现有的公共交换电话网开始采用IP电话网络技术。与传统电话话音技术相比，IP电话不是实时通信网，IP电话采用UTP/IP协议、分组交换技术。分组交换技术采用长度固定、统一格式的分组“存储-转发”技术，便于交换机存储、分析和快速转发，一有新的路径，分组马上转发到下一个交换机或用户终端[1]。

分组交换的主要优点：线路利用率高，通讯费用低。但这种方式虽然提高了线路利用率，但却产生了“时延”问题。极端情况下，“时延”可能导致数据分组丢失，传输链路中断。

2.2 国内移动电话网传输的技术特点

国内移动电话网从20世纪80年代诞生以来，到2020年大体经过5代的发展历程。目前国内移动电话技术将从第4代开始慢慢过渡到第5代。

目前国内三大运营商中国联通、中国电信在4G领域是采用TD-LTE(时分双工)加FDD-LTE(频分双工)混合组网形式，两个网络制式同时存在[2]。中国移动是采用TD-LTE。TD-LTE理论速率：下行100 Mbps、上行50 Mbps。FDD-LTE理论速率：下行150 Mbps上行50 Mbps。

TD-LTE(时分双工)将上传和下载通道合并为一个通道，通过时间来灵活控制上传和下载，在用户密集的热点区域,频段资源很紧张适合采用TD-LTE；FDD-LTE(频分双工)基站覆盖更广，适合广域覆盖。

国内移动电话网最大的优点是可移动。缺点是带宽的可变性，人员密集地区存在掉线现象。

2.3 因特网(Internet)传输的技术特点

因特网(Internet)音频实时传输采用的核心技术与优缺点和IP电话网络技术基本一致。国内因特网(Internet)主流带宽已达100 M，即下行100 M，上行20 M。

2.4 卫星传输的技术特点

卫星音频信号传输是指卫星地面站和用人造卫星作中继站之间进行的音频信号传输。卫星广播音频传输网络由三个主要子系统组成，卫星传输上行链路站、卫星链路、一个或多个远程卫星接收器[3]。卫星地面移动站现在常用的Ku频段传输和接收信号，音频信号常用ISO/MPEG第二层压缩算法，即MPEG-1 Layer 2。

它的优点是信号传输距离远、覆盖面积广、组网灵活、性能稳定可靠，带宽400 K左右。缺点是都市中卫星地面站和人造卫星之间不太容易建立传输通道，受地理环境影响较大，卫星传输的使用费比较昂贵。

3 广播音频直播传输技术的选择和实践

3.1 传输技术的选择

3.1.1 传输技术性能分析

(1)经济性

公用交换电话网是世界上最大、分布最广、用户最多、成本最低的通讯网络，本地通话成本：前三分钟0.20元，此后0.10元/每分钟；长途通话成本：0.7元/每分钟。

移动电话网的费用比公用电话网贵，具体要看国内三大运营商的各种套餐标准。套餐标准之外0.15元/每分钟使用费用。

因特网费用：100 M(上行20 M，下行100 M)带宽，一年费用约1 200元。

卫星传输：1 M带宽，15分钟大约500元。

从使用费用角度考虑：公用交换电话网使用成本最低；移动电话网和因特网使用成本适中；卫星传输使用成本最贵。

(2)安全性

公用交换电话网：若采用电路交换方式，用专用数字音频编码设备传输音频信号或直接模拟音频信号传输安全可靠性比较高；若采用IP电话网络技术，用专用数字音频编码设备传输音频信号安全可靠性取决于因特网的适时状态。

移动电话网：用专用数字音频编码设备传输音频信号安全可靠性取决于蜂窝网的带宽容量与移动电话数量。

因特网：音频信号传输安全可靠性取决于因特网的适时状态，一般情况下安全可靠性比较高。

卫星传输：卫星地面站和人造卫星之间一旦建立传输通道，音频信号传输安全稳定。

从使用安全性角度考虑：卫星传输安全可靠性最高；公用交换电话网和因特网安全可靠性次之；移动电话网不可控因素太多安全可靠性最差。

(3)信号质量

公用交换电话网用专用数字音频编码设备传输音频信号，信号带宽达7.5 kHz～15 kHz。

公用交换电话网直接通过电话传输音频信号，信号带宽3 400 Hz。

移动电话网用专用数字音频编码设备传输音频信号，信号带宽达7.5 kHz～15 kHz。

移动电话网直接通过电话传输音频信号，信号带宽3 400 Hz。

因特网用专用数字音频编码设备传输音频信号，信号带宽达7.5 kHz～15 kHz。

卫星传输用专用数字音频编码设备传输音频信号，信号带宽达7.5 kHz～15 kHz。

从传输信号质量角度考虑：公用交换电话网、移动电话网、因特网及卫星传输信号质量差别不大，普通听众是难以分辨的。

3.1.2 最佳传输方式

综合考虑各种因素：因特网(Internet)数字音频编码传输+公用交换电话网(PSTN)数字音频编码传输+公用交换电话网(PSTN)模拟音频传输是室内和一般商业广播直播的最佳传输组合；卫星数字音频编码传输+因特网(Internet)数字音频编码传输+公用交换电话网(PSTN)数字音频编码传输是大型室外转播和大型体育比赛广播直播的最佳传输组合。

移动电话网数字音频编码传输的安全可靠性比较低，一般不建议采用。

3.2 实践案例

3.2.1 第十三届夏季达沃斯(因特网(Internet)+公用电话网(PSTN))

直播时间：2019年7月1日～7月3日11:00-12:30；直播地点：大连国际会议中心大连新闻传媒集团新闻广播直播间(室内)；直播方式：点对点。

音频信号的传输方式：

大连国际会议中心--大连(大连广播电视台广播总控)：因特网(Internet)为载体的音频信号数字编码传输方式(主用信号)。设备：Tieline公司产品Commander G3，信号质量(112 kbps 上行信号质量91下行信号质量94)。

大连国际会议中心--大连(大连广播电视台广播总控)：公共交换电话网为载体的音频信号数字编码传输方式(备用信号1)。设备：Tieline公司产品Commander G3，信号质量(26.4 kbps上行信号质量83下行信号质量84)。

大连国际会议中心--大连(大连广播电视台广播总控)：热线电话(备用信号2)。设备：热线电话耦合器。

说明：(1)因特网(Internet)为载体的音频信号数字编码传输方式，音频带宽可达15 kHz；(2)公共交换电话网为载体的音频信号数字编码传输方式，音频带宽可达7.5 kHz；(3)热线电话，模拟音频信号带宽3 400 Hz；(4)直播期间，各设备传输信号质量稳定可靠。

3.2.2 沈阳第十二届全运会直播(公用电话网(PSTN))

直播时间：2013年9月12日10:00-11:00；直播地点：沈阳第十二届全运会新闻中心大连广播电视台文体广播直播间(室内)；直播方式：三地联播+热线。

音频信号的传输方式：

沈阳--大连(大连广播电视台广播总控)：公共交换电话网为载体的音频信号数字编码传输方式。设备：Tieline公司产品Commander G3，信号质量(26.4 kbps 上行信号质量83下行信号质量84)及Vortex公司产品Matrix，信号质量(24.0 kbps)。

沈阳--济南(山东体育休闲广播直播间)：热线电话(主用信号)。设备：热线电话耦合器。

大连(大连广播电视台文体广播导播间)--济南(山东体育休闲广播直播间)：热线电话(备用信号)。设备：热线电话耦合器。

沈阳--上海(上海五星体育广播直播间)：热线电话(主用信号)。设备：热线电话耦合器。

大连(大连广播电视台文体广播导播间)--上海(上海五星体育广播直播间)：热线电话(备用信号)。设备：热线电话耦合器。

热线连线：天津--沈阳第十二届全运会新闻中心大连广播电视台文体广播直播间(天津新闻广播)。

说明：(1)直播时间重合：2013夏季达沃斯2013年9月11日-13日在大连举行，沈阳第十二届全运会2013年9月12日的直播时间重合；(2)沈阳第十二届全运会2013年9月12日直播是临时加播；(3)直播效果符合预期，Commander G3与Matrix设备音频带宽达到7.5 kHz，热线电话模拟音频信号带宽3 400 Hz；(4)直播期间，各设备传输信号质量稳定可靠。