多路視頻無線傳輸系統
——基于導播切換臺和LTE 技術

康文彪

（福州市博訊網絡科技有限公司，福州 350028）

近年來，隨著新媒體和“真人秀”節目的興起，國內電視臺及網絡媒體對電視節目及網絡視頻的直播和制作提出了新的要求，許多節目拍攝場景和內容越來越復雜，例如公園、廣場、港口和開闊地等特殊地理環境，對有線網絡的傳輸布線工程帶來極大的困擾，采用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實現。

無線視頻傳輸具有綜合成本較低、使用靈活等優點，可臨時架設，無須挖溝埋管，非常適合戶外距離較遠、拍攝面積較大及拍攝環境較復雜的場合，同時拍攝機位可以進行快速的移動，滿足不同的場景變換，可以豐富視頻的畫面。

傳統模擬微波的無線傳輸技術安裝調試周期長，每傳輸一路視頻需要使用一個8M 的頻率資源，如要需要多路視頻同時進行傳輸設備使用量大、造價高，頻率選擇和調試非常困難，抗干擾能力較弱，并且不能進行中繼傳輸無法進行延伸覆蓋。因此，急需一種新的無線視頻傳輸系統，能夠快速實現多路視頻無線傳輸，又能夠實現實現靈活的組網和快速的部署。

1 4G LTE 在無線視頻傳輸應用中的技術優勢

在國內，4G 移動通信技術已經非常成熟，已經能夠滿足數據通信與多媒體融合業務的需求。4G LTE 采用OFDM 和MIMO技術，能實現更高的峰值通信速率和頻譜效率，在20MHz 的射頻帶寬下可實現上行峰值傳輸速率達到30Mb/s，下行峰值傳輸速率100Mb/s，可滿足多路標清及高清視頻傳輸的帶寬需求。其擁有6種靈活的系統帶寬選擇和更為先進的載波聚合技術，可滿足各種不同拍攝場景、復雜頻譜環境下的頻率選擇需求。4G LTE采用了扁平化的IP 網絡架構和智能化的網絡管理，使得無線視頻傳輸設備的管理更為簡單化和智能化，有效降低了組網成本。同時，采用動態的分組調度技術，有效的降低了系統傳輸時延，更貼近直播對延時的要求。此外，利用基于分組交換的資源分配方式提高了頻譜資源利用率。

2 多路高清視頻無線傳輸系統方案

多路高清視頻無線傳輸系統利用4G TD-LTE 的高速率、高帶寬的先進技術結合導播切換臺的Tally 信號，通過搭建無線視頻傳輸基站，組成視頻傳輸專用網絡，并對網絡參數進行優化，實現無線視頻傳輸過程中能根據導播切換臺的Tally 信號進行高低碼流速率的切換，同時系統可根據攝像機位所處的環境來調整視頻發射終端的功率及傳輸的碼流速率，以實現在占用較低的頻譜資源，快速部署一套無線視頻傳輸系統，可實現8路以上的高清視頻直播傳輸的效果。

2.1 系統原理

基于導播切換臺Tally 信號和LTE 技術的多路高清視頻無線傳輸系統，其原理框圖如圖1所示：

圖1 系統原理框圖

系統是由Tally 信號轉換、無線視頻傳輸基站、視頻發射終端和視音頻解碼器組成，并搭配監視器、導播切換臺和攝像機使用。其中，攝像機的SDI 視音頻信號給到視頻發射終端進行視音頻編碼后將IP 數據流進行信號的編碼和調試，然后進行信號放大通過發射天線將信號送給無線視頻傳輸基站；無線視頻傳輸基站一方面實現接收多路的無線視頻信號將其還原成多路的IP 數據流，另一方面實現對多個視頻發射終端的管理和協調；多路IP 數據流經過視音頻解碼器還原出多路的SDI 信號給到導播切換臺；導播切換臺實現對多個畫面的監看并選擇某一路信號進行PGM（節目總線，Program，總線有許多按鈕，每個按鈕代表一個不同的視頻輸入，這些按鈕將選中的每路信號直接送到線路輸入PGM 總線）直播輸出給到監視器。

Tally 信號轉換設備實時監測導播切換臺輸出的每路TTL 電平信號并與每個視頻發射終端進行匹配，當切換臺輸出某一路的PGM 信號時，該路的TTL 電平信號置高，通過Tally 信號轉換設備將其轉成數字信號1，其它路置為0，并將所有數據打包封裝成IP 流發送給無線視頻傳輸基站，再通過基站發送給所有的視頻發射終端，視頻發射終端解析IP 數據流后判斷其本身是否處于PGM 狀態，如是則發送指令將視頻發射終端的的碼流速率置為高碼率，否則為低碼率，由此來實現高低碼率的調整，同時將該路視頻發射終端的發射功率調整到最大。

此外，無線視頻傳輸基站還具備功率自動控制技術和根據無線傳輸環境實現傳輸碼率自適應的技術，可以根據視頻發射終端接收到無線視頻傳輸基站的信號強度和誤碼率來自動調整終端自身的發射功率和根據系統軟件設計的條件還調整傳輸的碼流速率，從而保證視頻傳輸的流暢性和穩定性。

2.2 系統優勢

2.2.1 自建網絡，專網專用

無線視頻傳輸系統采用自建網絡，自組網的方式，通過搭建專用的無線視頻傳輸基站系統，采用專用頻率，不和運營商的4G 網絡相互干擾，不需要使用運營商網絡的流量，不占用運營商的帶寬。此網絡僅為無線視頻傳輸使用，普通手機無法接入，有效保證系統的傳輸帶寬，不受現場人員數量的影響。

2.2.2 無線傳輸，組網靈活

無線視頻傳輸基站與視頻發射終端之間通過無線的方式進行視頻、音頻和數據的傳輸，使得設備的安裝和架設更加的靈活，同時基站與基站之間也可以通過靈活的無線組網方式，通過設備間的無線級聯來擴大信號的覆蓋范圍，滿足各種大場景的移動拍攝需求，視頻發射終端可以在不同的基站之間進行無縫的切換。如圖2和圖3所示，無線視頻傳輸系統的單基站模式和多基站模式。

圖2 單基站模式

圖3 多基站模式

2.2.3 多發單收，雙向傳輸

無線視頻傳輸基站單站最高支持128個終端同時接入，在頻譜環境比較干凈的情況下，可支持接入8路以上的高清視頻或20路以上監看級別的視頻同時接入。同時，無線視頻傳輸系統可以實現數據的雙向傳輸，視頻發射終端將視頻、音頻和數據同時傳輸到基站，基站側可將視頻、音頻和數據回傳到視頻發射終端。在實際使用中，基站側可將Tally 信號和PGM 輸出的視頻返到視頻發射終端側進行監看，同時可實現雙向的通話。

圖4 系統之間數據雙向傳輸

2.2.4 IP 架構，多通道回傳

無線視頻傳輸系統整個網絡采用全IP 的架構，通過TCP/IP通道方便與前端攝像及后端導播平臺兼容對接。同時，IP 網絡可以靈活轉換，轉換后可以通過不同的通道將視音頻信號回傳到電視臺播控中心，如圖2和圖3所示，無線視頻傳輸基站可通過有線、衛星或光纖等方式實現信號的傳輸。

2.2.5 快速布署，簡易監控

無線視頻傳輸系統采用便攜化、小型化設計，可支持電池自主供電，可實現快速架設。簡單易用的監控APP 和WEB 監控平臺，能夠實時高效的監控基站系統和視頻發射終端的狀態，同時能實現視頻畫面和音頻的監看、監聽。

3 結束語

移動通信技術和廣播電視技術的有效結合實現的無線視頻傳輸系統打破傳統無線視頻傳輸的技術壁壘，單個基站系統實現8路以上高清直播視頻信號的無線傳輸，系統簡易、搭建速度快、調試方便，大大的節約建設周期和建設成本，更符合電視臺和新媒體新技術的需求，具有廣闊的應用前景。