基于5G网络的多地视频无线直播技术方案的 设计与实现

广西开放大学：赵文斌

随着智能移动终端的普及和移动互联网的高速发展，全球移动数据流量呈现爆炸式的增长。根据思科发布的视觉网络指数白皮书，到2022年，移动视频数据流量将会占总移动流量的79%。其中，网络视频直播业务（如实时新闻、体育赛事、互动直播、直播电商等）发展迅速，是视频流量快速增长主要驱动力之一。特别是在新冠疫情期间，在线教育和视频会议业务如火如荼。在2017年，视频直播流量己经占互联网视频流量的5%，到2022年将增长15倍，达到17%。由于无线信道的时变特性且频谱资源受限，在无线场景中保障视频直播业务性能面临着重大挑战，研宄如何改善无线视频直播业务的体验质量具有重要意义。

1.相关概述研究

1.1 5G网络技术以及融媒体特征

在融媒体时代不断发展的今年，很多企业之间开始通过互联网建立合作关系，尤其是通信运营企业以及广播电视台之间，通过密切的合作，将社交媒体等多种活动进行有效的连接，一方面确保企业各项运营管理工作正常高效的进行，另一方面也让彼此之间的关联性可以最大程度的发挥出作用和效果。对于以往的信息数据获取，公众一般只能通过传统的媒体平台获取资源，包括报纸、电视以及广播等，而融媒体时代下可以直接通过手机和电脑等移动终端便捷获取信息资源，并结合自身的需求对相关报道的信息发布一些独到的见解。基于融媒体时代下的5G网络技术在信息传播层面具备显著的功能优势，公众完全可以通过该项技术快速有效的获取相关信息资源，第一时间掌握社会热点。不仅如此，在5G网络技术的支持和引导下，电视节目传播的质量和效果得到了很大程度的保障，详细的优势和特征体现在以下几个层面：第一，传统电视媒体的节目传输速度在5G技术的加持下，变得更加的快速，而且由于5G网络技术容量比较大的功能优势，可以确保卫星电视节目信号在快速传输过程中还可以有效确保传输的稳定性和可靠性；第二，基于5G网络时代下的电视新闻节目创新发展过程中，重点体现在传播模式的变化上。众所周知，信息数据的传播在很大程度上可以突破时间以及空间等层面的限制，因此广播电视台可以借助该项优势实现海量数据信息资源的存储以及传输，同时结合智能化运算和处理功能，实现对数据信息的分析处理，为后续节目的传播决策提供强有力的指导和依据；第三，5G技术在影视艺术领域的运用具备显著的功能效果，尤其是将其与VR、AR等技术的融合运用，可以显著提高电视节目自身的清晰度，让公众在收听收看过程中可以有一个良好的视觉体验。

1.2 网络直播常见类型

1.2.1 娱乐直播

娱乐直播作为当前网络直播的重要组成形式，在人们的生活和工作中随处可见。随着直播行业的不断发展和完善，当前娱乐直播发展更加迅速，诞生了很多的娱乐直播平台，例如虎牙、斗鱼、熊猫等等，这些娱乐直播平台通过制造一系列大众感兴趣的娱乐节目，吸引公众的眼球，包括游戏模板、美食模块以及视频模块等等，极大的丰富了人们的精神生活。通过调查研究显示，当前娱乐直播观看人数比较多的以80、90后为主，成为新时代一种新型的娱乐休闲方式。

1.2.2 电商直播

电商直播是近几年新兴的一种创新营销模式，通过将网络直播与传统销售二者相结合的方式，借助网红或明星的粉丝人气，提高产品的销售和购买力，最终达到增加电商行业收入的实质性目的，这已然成为网络时代下的一种主流网红经济模式。相对比传统的营销模式，电商直播营销方式借助网红和明星主播的人气，可以获取巨大的经济效益，因此诞生了一系列的电商直播平台。

1.2.3 教育直播

通过借助网络平台的各项功能优势，实现线上教学的方式，被称为教育直播。我国教育直播行业发展至今，经历了以下几个过程：一是以文字和图片为主的传统教育方式，该阶段受到网络技术等限制，很多功能没有完全开发，导致教育直播效果不是特别理想；二是以录播为核心的线上教学方式。相对比第一阶段有很大程度的提升，并且录播形式后续可以进行编辑和剪辑，不会受到时间和空间等层面的制约，效果相对理想，但唯一的缺陷是缺乏互动性，导致学习效果不是很理想；三是线上直播的新型教育方式。该阶段有效融合了上述两个阶段的优势，同时弥补了各自的不足，达到了理想的教学效果，同时也实现了师生之间的交流和互动。

1.2.4 专业直播

不同于前面分析的三种直播方式，专业直播是指一些在该领域感兴趣或者专业的人士所开展的直播活动。这些人员都在各自所擅长的领域开展直播，所以直播效果相对比较理想。不仅如此，相对比其他的主播，专业直播当中的主播门槛比较高，除了自身的综合素质需要达标以外，还需要满足以下几点要求：第一，专业主播需要在相关的领域解决其中存在的一些问题；第二，主播对于该领域持有积极的看法，可以凭借自身的专业能力，推动该领域后续的发展趋势，以达到与观众互动交流的理想效果；第三，当前专业的直播平台数量较少，所以对于主播资质的要求比较高。

1.3 网络直播中的音频/视频分发方式

互联网实时广播的主要目的是使观众了解事件的过程，音频/视频传递是指释放从另一个数据源接收的内容，客户端直接连接到分发服务器以及源服务器，音频/视频分发方法可以大致分为以下类型：第一，单播。单播是一种“一对一”通信模式，该模式将当前流发送到每个从服务器发送请求的客户端。Unicast的优点是服务器可以立即响应客户的请求，并且服务器会根据客户对个性化和定制服务的不同请求发送不同的需求；第二，组播。组播是一种“一对多”的通信模式，这意味着同一组中的主机可以接收该组中的所有数据，并且网络中的路由器和交换机只需复制所需的数据并将其转发给需要的人即可；第三，广播。广播是一种“一对一”通信模式，也就是说它广播IP子网中的所有数据包，并无条件复制所有数据包，并将其转发到子网中的所有请求主机，无论它们是否被接受。在当今的Internet体系结构中，CDN和P2P遵循这种趋势，前提是提供高数据量，高带宽，高访问量和高质量服务。CDN（内容分发网络），即内容分发网络。为确保有效的数据传输，请尽可能避免各种可能影响网络数据传输速度和稳定性的问题，这使用户可以搜索所需的资源，缓解Internet拥塞并提高网站响应速度。P2P或Peerto Peer，也称为“点对点”或“端对端”。也就是说，它更改了Internet的当前状态并返回到“分散式”，为用户供电并允许用户通过Internet进行通信。

2.基于5G网络的多地视频无线直播技术方案的设计与实现

某区域计划在多个社区开展5G大型社区公益宣传活动，为了进一步测试区域内5G信号的覆盖面特别选取了9个典型地点，以视频连线的形式测试信号的稳定程度。在主会场智能大屏上实时回送九个分会场的音视频直播画面，由九位主持人分别在分会场讲解所在分会场主要简介和现场活动开展情况，如图1和图2所示。

图1：实况转播总体架构

图2：音视频转播流程

2.1 分会场实况转播

分会场音视频采集，广播级高清摄像机进行分会场音视频采集，音视频信号通过4G背包wifi连接5GCPE设备，传输至新部署在主会场的接收服务器。分会场网络需求，分会场音视频信号可以通过三种方式传输回主会场接收服务器，即Internet专线、4G背包连接5G CPE设备、4G SIM卡。

2.2 主会场实况转播

首先，在主会场音频和视频采集过程中，需要先利用专业的摄像设备进行信息数据采集，相关的音频和视频信号会通过网络专线连接到5GCPE设备当中，最终传输至主会场的接收服务器当中。此时主会场的两台接收服务器在接收到传输信号之后，会立即将信号传输到视频切换设备当中，该装置通过分布式控制系统提供两路SDI或DVI输入端口，从而实现主会场与分会场视频同步显示。在此过程中，相关工作人员可以通过视频切换器对任意场景的视频画面进行切换和放大处理，以达到理想的展示效果。

2.3 主会场画面回送分会场

主会场视频采集，广播级高清摄像机进行主会场音视频采集，音视频信号通过Internet专线或4G背包wifi连接5G CPE设备，传输至新部署在主会场的接收服务器。分会场视频展示，主会场的接收服务器将主会场音视频信号通过Internet专线传输至分会场接收设备，再通过接收设备将信号输出到现场屏幕和扩声设备。

2.4 现场测试结果

分会场所处位置相对比较空旷，其中5G信号塔位置距离分会场比较近，在100m以内，所以整体的信号覆盖比较好，通过5GCPE设备转换为WIFI信号并由4G背包机进行接收，最终测得的宽带相对比较稳定，在50M以上，切实满足了相应的传输标准和规范要求。不仅如此，在主会场接收到的视频和音频信号整体来说比较安全问题，只是分会场的手机直播信号接收方面有一定的延迟，在10s左右，属于规范合理的范围。

3.5G网络技术推动互联网直播的发展

相对比4G时代，5G网络时代下的网络基站将实现大范围的建设，相应的单位流量资费会显著降低，人们将不再受限于“流量”的影响和限制，将更加便捷高效的享受5G所带来的各项网络服务和功能。不仅如此，互联网技术的飞速发展，让网络直播出现在大众的视野当中，传统的网络直播对于主播的专业素质要求极高，例如体育赛事直播以及晚会节目等，这些都要求主播具备良好的能力和素质，但是随着5G网络技术的发展，当前的网络直播门槛大幅降低，借助5G网络技术的功能和优势，很多素质不过关的直播同样可以发挥出理想的直播效果，例如舞蹈主播可以通过美颜、瘦身等功能进行调整；唱歌主播可以通过修音功能弥补自身专业方面的缺陷等等，这让很多不具备专业特长的主播，逐渐投身于该行业当中。总体来说，5G网络技术的诞生开启了一个全新的时代，有效把握这个时代机遇，未来谁就可以在互联网市场中占据主动地位。随着科学技术的进一步发展，5G网络技术开始朝着商业化方向发展，其不受到网络传输速度的限制，使得很多短视频平台出现在大众的视野当中，获取了较高的经济效益和社会效益。除此之外，相对比传统的现场广播行业，基于5G网络技术下的广播一方面可以有效消除播音员的口吃问题，同时还可以凭借自身的强大功能优势，提供更加高质量的图像传输功能，确保实时广播效果的全面提升。在此之前，网络直播行业主要以游戏、娱乐等模块为主，随着5G网络技术的不断完善和优化，加之直播行业发展速度的加快，很多直播内容逐渐朝着专业化方向发展，同时对于主播的专业化素质水平要求也不断提高，除了要掌握专业素质以外，还需要主播在道德层面满足相应的要求。线上网络直播在后续的发展过程中必然会成为直流趋势，并且直播门槛会不断提高，当前包括虎牙、花椒、KK等在内的多家大型直播平台，都开始重点培养专业化、高素质的主播人才，旨在打造高端专业的网络直播体系，可见后续的网络直播将更加的规范和标准。

4.结束语

综上所述，5G网络技术具备高传输速度、高容量以及低延时性等特征优势，在网络直播行业中运用可以切实发挥出显著的作用效果。尤其是该技术的强大图像传输功能，将其与其他技术手段融合运用，可以显著提高直播传输效果。随着5G网络技术的不断发展，网络直播平台的更新速度不断加快，针对于当前良莠不齐的平台，在5G网络技术的支持下，很多素质水平较低的人员也开始投入到直播当中，未来网络直播行业将朝着规范标准的方向发展，所以需要进一步强化对直播人才的培训，同时在5G网络技术层面进行优化和创新，切实提高网络直播效果和作用。