室外多机位移动直播解决方案

陈蔚宁

（济南广播电视台融合发展中心，山东 济南 250000）

0 引言

随着互联网和通信技术的快速发展，网络直播发展如火如荼，迅速席卷了人们的生活，促使生活方式不断改变，每个人都可以拿起手机做直播。但手机直播镜头过于单调，无法满足直播所需内容的多方面展示。进行专业视频制作的电视台主要采用多机位的画面切换方式，满足用户对多角度直播的需求。

目前的传统电视直播系统信号传输通过串行数字接口（Serial Digital Interface，SDI）线缆或是高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）线缆回传至导播台，需要具备有线传输的链路，导播台等设备的放置位置也需要固定，并且需要有稳定的交流电源[1]。而多机位移动直播的机位需跟随主持人移动，活动场地比较大，且活动场景室外较多，这种移动起来的机位并不适合有线传输。要实现移动直播，必须解决移动机位的信号传输问题。本文主要探讨室外多机位移动直播解决方案。

1 无线传输技术

1.1 5G 传输技术

目前，通信技术已进入5G 时代。所谓5G 网络，指的就是第五代移动通信技术。与之前的4 代移动网络相比较而言，5G 网络在实际应用过程中表现出更加强大的功能和特点，主要在以下方面有较大优势。

（1）传输速率。5G 网络传输速率最高可达10 Gb·s-1，可以满足对4K、8K 乃至虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）设备对于传输速度和传媒内容质量的要求。

（2）网络时延。5G 网络可以通过将核心网设备部署至客户所需位置，实现更快的响应速度和更高的实时性。

（3）网络可靠性。5G 网络通过网络切片、服务质量（Quality of Service，QoS）等保障机制，使网络的隔离性和可靠性更高，满足端到端网络的可靠性保障。

（4）网络安全。5G 网络通过使用硬隔离、软隔离等多种方式使网络具备更高的安全性和保密性，可以保障用户信息的安全。

5G 网络通信技术不仅提高传输速度，在传输的稳定性上也有突出的进步。5G 网络通信技术应用在不同的场景中，都能进行很稳定的传输，能够适应多种复杂的场景[2]。

1.2 无线图传技术

视频图像的无线图传是依靠电磁波在空间传播达到传送目的，目前基本上采用微波频段。在不易施工布线的近距离场合，采用无线方式来传送视频图像最为合适。无线视频传输系统由发射机、接收机及天线组成。每对发射机和接收机有相同的频率，除传输图像外，还可传输声音。无线视频传输具有一定的穿透性，但在应用时有一定限制，如无线图传设备使用2.4 GHz 频率时，一般只能传200 ～300 m。

2 室外多机位移动直播解决方案

室外多机位移动直播主要解决两种场景下的信号传输，即摄像机与导播台之间信号的近距离传输和远距离传输。

无线图传技术结合移动导播台，可以实现摄像机与导播台之间信号的近距离传输。5G 网络的高速率、低延时特性，可以为室外多机位视频信号远距离传输提供很好的解决方案。

2.1 移动机位视频信号的近距离直播解决方案

2.1.1 使用无线图传系统和移动导播台完成直播

使用无线图传系统和移动导播台完成直播，是使用移动导播台进行切换并推流直播。比如Ucast公司的R8 导播台，可以很好地解决多机位移动直播的问题。摄像机信号通过无线图传系统送入导播台，经切播后通过聚合网络推流到云平台。此种便携导播台具有多网聚合功能，通过多链路聚合技术和专业聚合算法，将所有网络链路整合为一个高带宽传输通道，来对抗室外及室内恶劣的网络环境。整体方案如图1 所示。

图1 移动机位视频的近距离传输方案示意图

此方案中，进入移动导播台的信号通过无线图传系统近距离传输，没有经过网络格式的编码、转码，信号稳定性好。然而，此方案不适合进行长时间的直播，因为移动导播台采用电池供电，直播过程中如果电池电量不足，无法实现电池无缝更换。

2.1.2 5G 网络传输方案

5G 网络传输方案是指摄像机通过增加5G模组作为5G 终端或有线接入5G 用户驻地设备（Customer Premises Equipment，CPE），通过CPE 接入5G 无线网络，同时导播台通过专线方式接入5G出口网络，中间传输交由5G 网络实现。整体方案如图2 所示。

图2 5G 网络传输方案示意图

在5G 网络中，不但要保证视频流的传输质量，还需要保障直播数据传输的安全性。

2.1.2.1 传输质量保障方案

5G 网络可以提供多种视频流传输质量的保障方式。使用时，可以根据不同的直播需求选择不同的保障方案。5G 网络的传输保障方式有如下3 种。

（1）5G 网络提供端到端QoS 机制，能够根据业务质量要求对视频信号进行端到端的优先级调度，保证视频传输质量的要求。该方案在5G 网络的无线、传输及核心网络中进行相应的配置即可实现。方案实现简单，费用较低。

（2）5G 网络为视频直播或广播电视单位分配独立的专用数据网络名（Data Network Name，DNN），可以提供专用的视频传输通道，支持根据DNN 为不同的摄像机提供统一的汇聚点，实现直播视频流量的汇聚[3]。该方式需要在5G 网络中申请专用的DNN 资源，需在5G 网络及视频直播使用的5G 终端中设定专用DNN，需要运营商定制专用的5G 终端卡片。

（3）在5G 网络中定制专用的网络切片，为直播业务提供满足视频直播要求的网络能力，并配置端到端的专用网络，与5G 网络中的其他业务进行隔离，使网络资源专用。该种方式因为网络资源专用，网络安全性较高，需要的费用也较高。

2.1.2.2 传输安全保障方案

5G 网络支持定制化的安全方案，引入用户接入安全、数据传输安全、切片安全、服务化架构信令安全、边缘计算安全、数字证书以及网络设备安全等方式为直播业务通过覆盖网络的通用安全，通过定制组网安全域划分、部署安全防护设备、建设安全管理系统、搭建网络与业务系统间的安全通道以及提供业务技术安全等，满足直播业务需求的端到端灵活的安全策略。

2.2 移动机位视频信号的远距离直播解决方案

进行移动机位视频信号的远距离直播，可在原有直播系统的摄像机上增加5G 直播编码器，将视频信号通过5G 网络传输至高清解码器，高清解码器将视频信号解析后接入导播台[4]。

该方案首先将5G 编码器架设在摄像机上，通过5G 网络或者公网进行视频传输，视频信号通过高清解码器解码后送至导播台。若户外场地比较偏僻，在5G 信号覆盖不好的情况下，可以使用4G 聚合编码器来实现信号上传。通过云聚合服务器进行信号聚合，也可以保证网络信号不中断。因为信号采用远距离传输，导播台可以放在任何满足所需基本条件的场地[5]。整体方案如图3 所示。

图3 移动机位视频的远距离传输方案示意图

此方案中，导播台与摄像机距离较远，机位的调度不灵活，只能通过电话或微信语音来实现，对于镜头衔接要求不高的直播活动是一个很好的选择。

3 结语

本文通过在现有直播系统中引入5G通信技术，实现摄像机与导播台之间的远距离信号传输，通过引入无线图传技术以及移动导播台，实现摄像机与导播台之间的近距离信号传输，解决了多机位移动的视频直播问题，可以满足各类无线、实时、高清及多角度直播需求。