關于TVU 4G技術在淮北廣播電視臺中的應用

馬彪

摘要：隨著廣播電視的快速發展，節目制作對設備及技術的要求越來越高。本文主要介紹4G視頻傳輸技術的特點及優勢，TVU設備在淮北廣播電視臺諸多節目制作中的靈活運用，以及幫我們解決的問題及應用前景。

關鍵詞：傳輸;4G技術;電視臺;應用

一、4G 視頻傳輸技術的應用

過去各個電視臺音視頻素材的實時回傳，主要依賴于衛星、微波、光纖等傳統的通信手段，鑒于衛星直播費用昂貴、技術設備復雜，且受天氣因素影響大，而微波傳輸距離有限，頻率干擾嚴重，光纖接入點無法移動等缺點，在進行電視直播時無法常態化。目前，隨著4G無線網絡普遍使用，4G視頻傳輸技術已經十分成熟，各項指標都可以滿足當前事件報道的穩定性和及時性要求，能夠滿足應急條件。

●衛星傳輸雖然穩定性較好，但設備較貴且衛星租賃費用較高，技術較為復雜，需要專業的技術人員操作，并且調試和準備時間較長，對于常態化頻率的長期使用并不適用。

●微波傳輸大多是視距內傳輸，傳輸距離一般較短，無線信號繞射和反射后效果會不同程度的減弱。隨著城市的不斷發展，市區內高層建筑越來越高，這也對信號的傳輸產生一定的影響，微波傳輸效果不理想。

●光纖是幾種信號傳輸中最為穩定的，但是采訪地通常沒有光纖的接入口，況且即使存在接入口但也不能移動，則也不能進行常態化的電視直播。

目前，隨著4G無線網絡的日益完善，4G視頻傳輸技術已經較為成熟，各項主要指標都可以滿足常態化和突發事件報道穩定性和及時性的要求。我們開始應用4G信號來傳輸視音頻信號進行節目的直播和回傳。

二、4G音視頻傳輸系統的選擇

在選購4G系統時，我們側重考慮了以下技術指標：

1.系統傳輸碼率能達到8M以上，保證傳輸高清電視信號;

2.信號傳輸時前后端延時可控制在1秒內;

3.設備構成簡單，方便使用，可以減輕前方采訪人員的負擔;

4.設備容易操作，界面清楚，較為直觀。開機啟動時間短，能夠滿足隨時的采訪直播需求;

5.可通過多鏈路聚合傳輸，保證傳輸穩定;

6.服務器具備輸出SDI信號和推流功能等指標。

經過多方測試比較，最后通過招標選用了TVU產品。TVU 4G直播設備，具有便攜式、一鍵化、單兵式等優良特點，更有利于電視直播的常態化。不管是長時間直播還是短時間連線，基于IP 網絡的TVU系統，能夠傳輸高清質量視頻信號、網絡傳輸信號十分穩定。具有覆蓋廣、投入成本低、零成本維護、易操作、易組網、高抗干擾性和穩定性高等特點。TVU系統不僅充分滿足上述性能指標，還具備發射端雙編碼功能，10M的傳輸碼率只要0.5秒延遲就能回傳。實現信號直播同時可錄制到本地硬盤備份，以及傳輸視頻信號時帶有時碼等元數據（metadata），方便后期編輯制作。

三、TVU 4G傳輸設備的主要特點

TVU 4G傳輸設備在4G網絡音視頻傳統系統基礎之上的，主要應用在音視頻直播畫面傳輸、信號傳輸及現場連線，系統框架由4G發射終端、管控系統和接收器這幾部分構成。視頻采集設備進行信號采集時是通過SDI或者HDMI線傳輸到4G發射終端，然后其利用4G網卡所處的4G網絡進行信號傳輸，在經過Internet網絡傳輸到演播室相關設備中。接受設備可以輸出相應的音視頻信號，傳輸到播出控制系統、演播室等，同時也能輸出IP信號和文件，提供給IP接收機等。

TVU在行業中處于技術領先的地位，其視頻傳輸技術和性能較好，能夠達到專業視頻畫質且次秒級低延遲。TVU設備的特點是較為輕便，適合任何采訪現場使用，且其畫質和性能是專業水準。TVU采用4G技術進行傳輸，代替了傳統的衛星收發裝置，在設備投入上降低較大的成本。

該系統的維護成本極低，幾乎不需要投入維護費用，4G直播設備較為簡單，只需要一臺4G直播前端，開機即可使用，無需提前做其他準備工作，也不用采訪人員進行操作，不用準備專業維護人員，這個方面也節約了大量的費用。

應用4G技術進行傳輸，所支付的費用僅是4G流量的使用費，目前4G流量費用并不貴，遠遠低于衛星轉發器租用費，因此可以說4G技術傳輸費用較低。同時，只要是4G信號覆蓋的地方都可以應用該技術，不會受到天氣、環境、距離等影響，在遇到道路無法行駛車輛時，采訪人員仍可以獨自一人到達現場進行突發新聞的采訪，不受任何影響。

TVU 4G傳輸產品的主要優勢：

（1）延時時間短

TVU ONE的端到端的傳輸延時在網絡情況較好時最低只需要0.5S左右，一般來說能達到1S以下。在采訪記者與演播室人員連線時，基本上觀眾不會感覺到溝通上的延遲，前后兩端的對話可以十分順暢，不會出現明顯的等待和間斷。視頻連接時畫面清晰度較高，銜接緊密。

（2）傳輸穩定

TVU ONE采用智能VBR動態編碼技術，編碼碼率是依據帶寬進行調整的，在網絡不好時也能保證畫面的流暢性。產品采用多鏈路混合捆綁技術，在運營商基站改變時還可以保持穩定的傳輸帶寬，進而保障視頻音頻的流暢和穩定。TVU ONE產品在國內應用較多，主要包括體育比賽轉播和新聞直播等，用戶使用后效果較為理想。

（3）設備較輕，使用方便

TVU One采用的是金屬外殼，這種機身能夠很好的保護內部結構，機身尺寸為70mm×190mm×120mm，重量約為1公斤左右，質量較輕，方便攜帶。TVU One還設計了專屬背包，背包可以靈活攜帶。

（4）操作簡單

機身主體部分界面簡潔，僅有觸摸式顯示屏和開關機鍵，操作十分簡單;TVU One觸摸屏與智能手機屏幕類似，可以方便的進行直播、調節延遲、設置模式等。

（5）具有較強的系統擴展性

TVU ONE支持升級支持HEVC編碼，在帶寬相同時可以傳輸更加清晰的視頻畫面。在網絡條件不好的情況下，較為適用這種傳輸方式。

TVU 4G傳輸系統不僅可以支持TVU ONE作為前端發射設備，還能支持手機拍攝視頻并傳輸到服務器上，使新聞的報道更加及時和方便。同時，TVU手機直播軟件TVU anywhere極大的借鑒了手持云臺，利用高精度云臺攝像機進行穩定的畫面拍攝，在較為激烈的戶外活動中，或是在車內等交通工具上，都能保障視頻拍攝的流暢性，同時，拍攝的視頻可以通過TVU的傳輸技術，發送到任何制定的位置。

TVU ONE支持升級TVU Router功能。TVU Router是多卡捆綁4G路由器且可以移動，TVU Router可以與高速帶寬的互聯網連接，相當于在不同的地方都可以使用專用網絡。與傳統的Wi-Fi熱點不同，TVU Router能夠智能移動設備提供安全、可靠、穩定的雙向數據傳輸，使智能設備可以高效的收發文件、傳輸視頻等，類似于在遠程設置了一個高速以太網連接，TVU Router通過用戶選擇的TVU云網關或TVU專用網絡網關對數據流進行優化。

四、TVU核心技術

1） IS+專利技術

為了是4G網絡中的帶寬問題和服務質量得到解決，TVU開發了IS專利技術。StatMux可以整合多路信號然后固定信道發送。IS 則相反，將單一信號進行多信道傳輸，然后在接收后整合。也就是將視頻分成若干數據包，數據包可以通過各種方式傳輸。在應用過程中，IS 監控每個連接的帶寬，并依據每個連接的可利用率來傳輸數據包，最后在終端進行重組。

IS+整合了多種技術，目的是保證傳輸連接的穩定性，獲得很低的延遲時間，提高傳輸畫面的畫質。

此外，IS還可以監控網絡條件情況，依據網絡來調整自身以避免網絡不穩定的影響。如果某個連接不穩定，IS會將傳輸數據再次分配到其他連接上，從而避免丟失數據。實時監控網絡并可以動態調整視頻壓縮率的進程。TVU Pack能夠使視頻流碼率與帶寬匹配，保證畫質的質量。

2）NTP時鐘同步

音視頻的傳輸和管理是4G傳輸系統核心功能，因此時間是否準確是十分重要的。利用GPS時鐘及NTP實現網絡時間同步是不可或缺的功能。

GPS衛星校時系統是通過接收GPS衛星數據獲取標準時間信息的標準時間同步系統。地球上任何位置，只要具備接受三顆衛星信息的能力，就可以提升本地時間的精度，其精度優于1微秒。尤其是對于外出或移動的情況。

3）VBR編碼技術

VBR也稱動態比特率編碼，CBR對應。由于CBR視頻壓縮碼率是固定的，但圖像內容變化多樣，其結果是解碼后圖像也是變動的。由于碼率不是依據實際情況而改變的，造成壓縮后視頻畫面清晰度受到影響，這種情況在色彩豐富畫面和運動畫面中更為常見。因此，這類固定碼率技術雖然較為簡單，但是編碼效果較差，容易造成傳輸媒體和儲存媒體資源的浪費。VBR編碼技術則不同，它可以根據圖像的內容改變，保證圖像主觀質量穩定。提升傳輸和儲存媒體資源的利用率。并且對于主觀圖像質量來說，VBR編碼技術可以避免畫面出現鋸齒。

五、TVU設備在淮北廣播電視臺的實際應用

我臺在淮北當地多次新時代傳習活動等大型集體活動、體育賽事中使用TVU 4G傳輸設備，取得了良好的使用效果和社會反響。尤其是在我市傳習活動中，市區主會場與烈山區、濉溪縣兩個分會場之間實時傳輸、實時互動，直播效果獲得大家一致好評。

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