網(wǎng)絡環(huán)境下電臺戶外直播信號傳輸淺析

劉 軍 雷慶勝 李松立

將現(xiàn)場的信號安全、穩(wěn)定、高質(zhì)量地回傳到電臺的播控機房，一直是廣播電臺技術(shù)人員努力的方向。近年來，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，信號回傳方式也不斷革新。從最初的微波發(fā)射回傳，到模擬時代的電話耦合、POTS傳輸，再到數(shù)字時代的ISDN傳輸、光纖傳輸、衛(wèi)星傳輸，直至目前廣泛應用的IP網(wǎng)絡傳輸，多種方案均在現(xiàn)實中有所運用。本文根據(jù)廣西電臺在戶外直播工作中的實際應用，闡述了基于網(wǎng)絡環(huán)境下信號回傳的方式及具體應用方法。主要闡述的是基于網(wǎng)絡環(huán)境下的IP傳輸方案。

一、網(wǎng)絡的概念及IP傳輸方案的特點

在計算機領(lǐng)域中，網(wǎng)絡就是用物理鏈路將各個孤立的工作站或主機相連在一起，組成數(shù)據(jù)鏈路，從而達到資源共享和通信的目的。網(wǎng)絡除了傳統(tǒng)的物理鏈路有線網(wǎng)絡（LAN），還包括無線網(wǎng)絡（WiFi）、移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（3G）等。在速度和帶寬的保證下，通過互聯(lián)網(wǎng)實時傳送高質(zhì)量的音頻信號成為了現(xiàn)實。

戶外網(wǎng)絡直播整個流程結(jié)構(gòu)如圖1所示：直播信號經(jīng)由發(fā)送端編碼形成適合IP網(wǎng)絡傳輸環(huán)境的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流在互聯(lián)網(wǎng)絡中，通過唯一的IP地址（或服務器注冊認證轉(zhuǎn)發(fā)方式），準確送達解碼器，解碼器則負責進行數(shù)據(jù)解碼還原，生成播出信號。

圖1： 直播音頻網(wǎng)絡傳輸流程

IP網(wǎng)絡是基于IP地址及TCP/IP協(xié)議，用以連接多個網(wǎng)絡節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸交換的組網(wǎng)。在戶外直播中，由于脫離了電臺內(nèi)部，IP傳輸依托的傳輸橋梁就是互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)傳輸采用的是分組交換技術(shù)（PSD）。IP網(wǎng)絡在它的端點之間依賴多個“接力站點”進行傳輸， 這些接力站點被稱為“路由器”。

從編碼器出來的音頻數(shù)據(jù)被打包后送入網(wǎng)絡，這些數(shù)據(jù)包還附加了包含發(fā)送地和目的地地址信息的IP Header （IP 地址）。這個地址就像一個信封上的郵寄地址，被途中許多的網(wǎng)絡路由器解讀，并伴隨音頻數(shù)據(jù)包以多條可能的路徑進行接力式傳輸。在收發(fā)端點之間沒有實際的連接，但是恒定的數(shù)據(jù)包流建立了一個實質(zhì)意義的連接或數(shù)據(jù)流進行傳遞（如圖2）。

圖2：IP網(wǎng)絡

用戶可以根據(jù)線路的帶寬狀態(tài)，靈活調(diào)整信號的采樣頻率和壓縮碼率，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性。IP編碼傳輸設備的網(wǎng)絡接入是十分方便的，只要有網(wǎng)絡覆蓋的地方，就可以通過有線LAN、WiFi、3G等接入互聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)定點IP信號傳送。此外，IP編碼傳輸方式存在一定的延時，但完全是可以接受的范圍，并不影響現(xiàn)場直播的質(zhì)量。

二、編碼方式與網(wǎng)絡傳輸?shù)年P(guān)系

音頻信號編碼是根據(jù)采樣率、比特率等對音頻進行采樣編碼轉(zhuǎn)換。編碼格式?jīng)Q定了音質(zhì)的優(yōu)劣，甚至可以是單聲道或是立體聲的區(qū)別。同時，編碼格式不同，得到的碼流容量不同，對傳輸帶寬的要求也跟著變化。如果編碼方式產(chǎn)生大數(shù)據(jù)流，而網(wǎng)絡帶寬過小，將會出現(xiàn)丟包掉幀，在收端的聲音聽感上會有明顯的延時、卡頓、變調(diào)等，出現(xiàn)劣播現(xiàn)象。

因此，根據(jù)節(jié)目類別來選擇編碼格式，可優(yōu)先保證穩(wěn)定傳輸，在此基礎上考慮更好的音質(zhì)要求。比如語言類節(jié)目，一般采用G.722編碼格式（54KHz-7KHz）。音樂類節(jié)目對音質(zhì)要求較高，我們一般會采用MPEG-2 AAC編碼格式，這種格式集成了MPEG-1、MPEG-2和AC-3等的長處，在保證音質(zhì)的同時更大限度地壓縮了碼率。如果在更好的網(wǎng)絡環(huán)境下，則可以選用AC-3編碼格式。

三、目前主流的網(wǎng)絡傳輸設備簡介

1.Infomedia AIP200 傳輸器

Infomedia AIP200 傳輸器是國內(nèi)廠商英夫美迪公司的產(chǎn)品，該傳輸器可通過互聯(lián)網(wǎng)進行一對一或者一對多的全雙工音頻傳輸。支持網(wǎng)絡模式有LAN、WiFi 和3G，可同時使用不同的3G網(wǎng)絡（2個WCDMA模組及2個CDMA2000模組）及其他IP網(wǎng)絡，極大程度地解決了單一基站帶寬容易飽和的問題，具有較高的可用性。

AIP200采用的是IP地址方式進行發(fā)收端聯(lián)系。在我們使用體會中感覺應用很方便，但是也缺少POTS模式，并且操作的循環(huán)菜單過多，交互界面不夠友好。

2.Com rex Access 傳輸器

美國Comrex公司生產(chǎn)的ACCESS傳輸器是目前業(yè)界應用比較廣泛的一款產(chǎn)品，該產(chǎn)品可通過傳統(tǒng)電話業(yè)務（POTS）、DSL、WiFi、3G、衛(wèi)星等多種方式傳輸單聲道和立體聲音頻。和上述AIP200相比較，多了電話POTS功能，提供了更多的傳輸手段，而且在編碼格式上，更多的細分選擇，甚至有專為3G模式設計的編碼格式。并且可實時對發(fā)送數(shù)率、接收數(shù)率、總發(fā)送數(shù)據(jù)量、總接收數(shù)據(jù)量、延遲率，丟包率進行監(jiān)控。

ACCESS傳輸器內(nèi)置TS碼，通過與服務器的注冊認證進行尋址，能在不需要公網(wǎng)IP的條件下實現(xiàn)發(fā)端和收端的空中握手。ACCESS可由電池供電，配以可手持的大小尺寸，讓記者或是技術(shù)人員隨身攜帶進行移動直播傳輸，具有極大的便利性。

該傳輸器的缺點是只能支持單個3G接入，在通信擁塞的環(huán)境下會受到影響，受制于3G通信缺點，在移動速度大于50km/h情況下，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。

四、IP網(wǎng)絡傳輸與其他傳輸方式的對比

傳輸方式環(huán)境要求 穩(wěn)定性 可傳音質(zhì) 易 用性成本 綜合評價微波 開闊或高點，環(huán)境要求高較好 較好 較難 一般 由于城市環(huán)境變化，已經(jīng)被淘汰電話耦合電話線路 好 很差 容易 低 音質(zhì)較差電話pots電話線路 好 較差 容易 低 穩(wěn)定性好，可作為備份傳輸ISDN 對局端配置要求高好 很好 很難 較高 搭設線路要求高，點少光纖 必須有光纖接入點很好 很好 較難 較高 覆蓋面太小，點少衛(wèi)星 室外 很好 很好 較難 高 只適合室外的直播車IP網(wǎng)絡 多方式，多途徑較好 較好 容易 低 接入點多，可移動，音質(zhì)與穩(wěn)定平衡點好，綜合優(yōu)勢顯著

五、4G通信技術(shù)在直播中的應用前景

戶外直播信號傳輸追求高音質(zhì)并且要求高穩(wěn)定性，傳輸水平的提高依賴于網(wǎng)絡傳輸速度的提升及帶寬的擴大。當前4G通信技術(shù)的逐步應用，給無線音頻信號傳輸帶來了廣闊的前景。4G是多種無線技術(shù)的綜合系統(tǒng)，集3G網(wǎng)絡技術(shù)和無線LAN系統(tǒng)為一體，具有更快的無線通信速度，理論速度可達10M～20Mbps，最高可以達到100Mbps，上行速度理論達到20Mbps。能實現(xiàn)更高質(zhì)量的語音、數(shù)據(jù)、多媒體通信。

結(jié)語

科學技術(shù)不斷向前發(fā)展，推動廣播電視技術(shù)的革新，電臺直播信號回傳的方法和途徑也將越來越多種多樣。現(xiàn)如今，網(wǎng)絡傳輸技術(shù)方興未艾，在可預見的未來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、新一代移動通信技術(shù)的運用，必將給廣播音頻信號傳送技術(shù)帶來更大的飛躍和提升。