3G和4G移動通信技術在電視直播中的應用

文丨成六祥

（廣東電視臺，廣州 510066）

1 3G/4G移動通信技術概覽

“3G”是第三代移動通信技術的簡稱，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術，3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，其代表特征是提供高速數據業務。

4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品，他是繼第三代以后的又一次無線通信技術演進，其開發更加具有明確的目標性：提高移動裝置無線訪問互聯網的速度。傳統電視傳輸方式與3G/4G方式比較，衛星費用高，使用需要提前申請，不靈活，城市區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試設備，設備昂貴，不能大規模鋪設；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模網絡，城鎮區域盲點少，可以大范圍快速移動。可見，電視媒體進行突發類新聞直播（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傳輸的鏈路

2 3G/4G傳輸技術

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網絡的帶寬（速率）

3G/4G網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注的。在國內，中國聯通WCDMA的上行速率理論值在5.75Mbps，優于移動的TD-SCDMA和電信CDMA2000，因此在實際應用中，WCDMA卡是大多數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（中國聯通的WCDMA、中國電信的CDMA2000、中國移動TDCDMA）的覆蓋正在由城市向鄉村不斷拓展，城區覆蓋率能達到90%以上，鄉村的則在75%左右，4G的基站建設還比較少，只有少量覆蓋。可見，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系統大部分城區能使用，鄉鎮及郊區需先確認是否有3G信號。對于4G系統，極少部分大城市有少量基站，如北京、上海、廣州等。

另外，隨著技術的發展，現在已經有部分設備商能夠生產3G/4G的微波產品，可以在局部范圍內替代基站，這種微波產品體積小，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網絡是公眾網絡，用戶量巨大，每一個基站所能保障的用戶數量有限，這必然會造成在熱點地區網絡擁擠，傳輸效率下降。

另外，在傳輸的過程中，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設備技術概況

編解碼技術:目前的3 G/4 G 直播系統中，主流的編解碼技術是H.264（MPEG-4/AVC），或者在其基礎上做部分優化，也有極少數廠商采用了FLASH編解碼技術。多卡捆綁:在3 G 的實際應用中，單卡情況下聯通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，使傳輸的質量得到更好的保障。

除了3G/4G信道傳輸之外，目前多數廠家都支持多鏈路擴展，比如海事衛星、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，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目的實時傳輸。

3 3G/4G傳輸技術在電視直播中的應用

目前，3G/4G傳輸技術在電視直播中的應用主要在突發新聞、體育賽事、重大活動等方面，3G直播系統已經有較多電視臺使用，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，前端使用聯通WCDMA信號回傳，后方采用聯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量還能接受，但是現場人多的情況下，使用手機的人較多，傳輸受到影響，會出現定幀、花屏等情況，穩定性、安全性不佳；圖像質量不佳，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）實現電視直播

亞運期間，利用TD-LTE演示網提供的即攝即傳技術對亞運圣火傳遞、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場直播，共20次之多。現場直播傳送畫面實時、清晰、流暢，提供圖像質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

3G/4G技術在電視直播方面的應用，盡管其網絡狀況、帶寬及其分配策略、安全機制等尚未完善，存在不足之處，但其對于傳統傳輸方式具有獨特的優勢，所以他在電視直播中的應用還是非常值得探討的，隨著移動通信技術的發展，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為一種重要方式，甚至可能帶給電視媒體巨大的變革。微博、社交網絡等的興起告訴我們，雙向互動是現代媒體發展的方向，電視媒體也將向全媒體、融媒體的方向發展，作為能夠開展雙向視音頻綜合業務的傳輸平臺技術，必將在未來產生深刻影響。