4G移动直播系统的设计与全媒体应用
邓红友
摘 要 广播电视节目+4G移动已成为媒体应用的热点，利用4G技术发展与丰富媒体直播节目已成为媒体融合的亮点，文章详细介绍4G移动直播的架构、原理与应用等方面的情况。
关键词 4G技术；全媒体直播；互动
中图分类号 TN943 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2018）08-0045-02
随着4G网络技术的发展，通过手机4G移动网络观看现场视频直播、浏览新闻、观看小视频与互动已成为网民的首选，据2017年12月《中国互联网络发展状况统计报告》显示，中国互联网网民规模已近8亿，其中使用手机上网的人群比率已达97.5%，为适应时代发展，适应观众观看广播电视节目渠道的变化以及市场的需求，广播、电视媒体的新闻宣传方式也增加了4G移动技术，特别是近两年4G聚合设备与视频编码技术的快速发展，4G移动技术的应用已从传输广电新媒体的网络直播信号发展到直播互动、高清视频直播等项目。
1 4G移动技术
4G移动技术，简称：4G，该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式（严格来说LTE只是3.9G，LTE-Advanced作为4G标准更加准确），LTE-Advanced若在带宽100 MHz时峰值速率上行可达500 Mbps，下行可达1 Gbps；4G移动通信系统可称为广带（Broadband）接入和分布网络，具有非对称的超过2 Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，是支持高速数据率（2～20 Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2 Mb/s提高到100 Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力①；其核心技术有正交频分复用、调制与编码技术、高性能的接收机、智能天线技术、MIMO技术、软件无线电技术、基于IP的核心网与多用户检测技术等。4G手機系统基站天线能够发送更窄的无线电波波束，可自动跟踪手机用户行动，可传输高清晰视音频信号；可利用IP进行通话，还可为全速移动用户实现150 Mb/s高质量的影像服务与三维图像等。
2 4G移动直播系统的设计
2.1 系统架构
4G全媒体直播系统主要包括采集设备、编码设备、传输网络、解码设备、播出发布设备、互动系统等环节。采集设备包括手机、摄像机与DV等常用拍摄设备；编码设备主要有PC或移动电脑编码系统、聚合硬件编码器、手机软件编码系统；传输网络主要由中国电信、中国移动、中国联通3家4G移动网络承载，3G与2G网络补充；解码由解码服务器完成，解码输出一般有两路，一路接演播室供电视直播或云平台与网络发布使用，一路接监视器供技术与导播监看，网络发布也可直接调用解码服务器的IP流或云平台的IP流；互动系统主要借助论坛发帖、手机扫电视直播二维码、微信主题分享与留言等。
2.2 工作原理
4G全媒体移动直播系统从结构上可划分为发送系统、接收系统与互动系统三部分，发送系统把手机、摄像机等采集设备输出的信号编码成H.264的IP流，通过中国电信、中国移动、中国联通3家的4G网络传输到接收服务器系统和云平台，接收系统接收到4G网络传输过来的IP流通过软件解码成SDI或者HDMI信号供电视直播使用，网站、微信与App客户端一般直接调用接收服务器或云平台的IP流，通过转码、发布服务器转换成各自需要的码流发布。
接收系统根据4G网络环境可设定不同的延时时间，延时时间越长，信号越流畅；也可通过软件设定不同的码流输出，码流越低，信号越流畅，一般设定输出1080P、720P两种信号。互动系统主要有手机浏览论坛主题帖并发表意见；现场观众通过扫码关注活动主题公众号或App客户端，进行现场抽号回答问题与抽奖，以活跃现场气氛；网友通过手机微信或App观看直播节目时根据节目内容回答问题，回答正确且最快的前几名的给予一定的奖励，或者分享主题最多的给予奖励等措施实现互动。
2.3 主要特点
1）网络自动接入与自适应。聚合编码设备可自动检测信号强弱，自动拔号接入4G网络，可自动切换到信号较好的4G通道或自动切换到3G/2G网络。2）先进的编码。系统采用先进的H.264 AVC编码，其核心思想是去冗余信息，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据大小只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3，H.264编码具有更高的编码效率、更高的视频画面质量、更强的网络适应能力等特点。3）多卡多模绑定。不同的通讯运营商在同一地点4G信号的强弱不一样，使用某一运营商卡的信号强度可能达不到要求，为了确保信号传输带宽达到传输要求，采用多卡绑定技术可以获得足够的带宽资源。4）负载均衡。直播过程中可根据不同4G移动运营商的信号强弱自动将数据分配到不同的信道中进行传输，信号强的承担多一点的传输任务，信号弱的承担少一些的传输任务。5）自动后台存储。系统可以在直播时同步把信号储存在接收服务器，方便后期剪辑利用；也可以利用第三方云平台存储，直播完成后直接把链接地址发布在直播专题页面，供网友点播回看。
3 4G移动直播系统的全媒体应用
3.1 利用4G技术实现网络图文与视频直播
2012年起，韶关民声网就利用3G移动网络信号尝试图文直播与视频直播，图文直播基本能够满足要求，但受制于3G网络带宽，视音频直播的效果都不太理想，特别是网络信号弱或者人员密集的地方，视频与音频的传输很难做到同步，有时出现马赛克与无声音的情况。随着4G技术的普及，利用4G移动终端接入电脑安装驱动后连接4G网络，可以轻松实现网络图文与视频直播，一般图片文件大小设定300K，画面尺寸设成800×600或者1 024×768；视频文件大小设为500K，画面尺寸设定为640×480。2014年起，每年做十几场网络图文直播与视音频网络直播，视频直播在网络信号弱的时候偶尔会出现马赛克的情况，但都在可以接受的范围。
3.2 利用4G技术实现高清视频直播
为做好做活电视新闻，韶关广电台（下称：韶关台）配置了2套4G聚合直播设备，使用3张不同运营商的4G卡，后台设定视频文件大小为3M，接收服务器输出的SDI高清视频切入直播室，在电视新闻《民生关注》栏目做了很好的实践，近两年来做了几十次的电视新闻直播，基本满足了直播新闻工作的需要。
3.3 利用4G实现全媒体直播
利用4G移动网络传输视音频信号，韶关台最典型的应用是大型的户外活动，同时做广播、电视、网站、微信、App客户端全媒体的直播与互动，活动开始前，选择手持云台4G手机设备输出作为现场热场新媒体直播的主用信号，另外一路4G手机输出作为备份信号源，同时编码推流给云平台，现场导播利用4G网络连接云平台直接切换信号；活動正式开始后，选择摄像机拍摄的视频信号作为主信号源，以满足网友对视频信号质量的要求，若有电视直播车，则通过电视直播车多路摄像机的视频信号传到直播车，现场直播车的导演切换输出的SDI视频信号接入到4G移动聚合编码设备，发送系统通过4G网络推流到4G接收服务器或直播云平台，接收系统接收到4G网络IP流解码转换成SDI信号并分发到广播、电视播出，网站、微信、App则调用接收服务器或云平台的IP流通过转码发布服务器发布，实现全媒体现场直播。
3.4 利用4G实现观众（网友）互动
早期的图文直播主要是在论坛与网友发帖互动，近两年主要通过手机扫码电视直播信号、微信主题分享与直播进行时留言进行互动，通过及时审核与回复网友发帖与微信留言，论坛每次互动的点击率都超过2万PV以上，微信视频直播互动的点击率都在10万PV以上。
4 4G移动网络传输广电节目的优势
1）方便快捷，设备轻便，安装调试简单，城区可以做到30分钟内到达现场做直播，提高了新闻的时效性。2）设备价格合理，一套性能好的4G传输设备价格在20万元左右，国产的7万元也可以购买。3）运营费用便宜，按视频质量大小设为3M，直播1小时约18G流量，流量费用无任何压力。
在抢新闻、追热点、赶时效的今天，媒体的竞争越来越激烈，4G设备的全天适用性、便携性与覆盖面广、不受地域限制可以很好的保障视音频信号的连续性与传输质量，对重大题材，突发新闻，采取4G技术对整个事件进行全方位、多角度立体式的直播与互动已经是媒体单位的首选，未来随着移动通信技术的发展，5G时代的到来，相信媒体与通信技术的融合度会越来越紧密。
注释
①4G.百度百科.http：//baike.baidu.com/view/27827.htm.
摘 要 广播电视节目+4G移动已成为媒体应用的热点，利用4G技术发展与丰富媒体直播节目已成为媒体融合的亮点，文章详细介绍4G移动直播的架构、原理与应用等方面的情况。
关键词 4G技术；全媒体直播；互动
中图分类号 TN943 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2018）08-0045-02
随着4G网络技术的发展，通过手机4G移动网络观看现场视频直播、浏览新闻、观看小视频与互动已成为网民的首选，据2017年12月《中国互联网络发展状况统计报告》显示，中国互联网网民规模已近8亿，其中使用手机上网的人群比率已达97.5%，为适应时代发展，适应观众观看广播电视节目渠道的变化以及市场的需求，广播、电视媒体的新闻宣传方式也增加了4G移动技术，特别是近两年4G聚合设备与视频编码技术的快速发展，4G移动技术的应用已从传输广电新媒体的网络直播信号发展到直播互动、高清视频直播等项目。
1 4G移动技术
4G移动技术，简称：4G，该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式（严格来说LTE只是3.9G，LTE-Advanced作为4G标准更加准确），LTE-Advanced若在带宽100 MHz时峰值速率上行可达500 Mbps，下行可达1 Gbps；4G移动通信系统可称为广带（Broadband）接入和分布网络，具有非对称的超过2 Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，是支持高速数据率（2～20 Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2 Mb/s提高到100 Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力①；其核心技术有正交频分复用、调制与编码技术、高性能的接收机、智能天线技术、MIMO技术、软件无线电技术、基于IP的核心网与多用户检测技术等。4G手機系统基站天线能够发送更窄的无线电波波束，可自动跟踪手机用户行动，可传输高清晰视音频信号；可利用IP进行通话，还可为全速移动用户实现150 Mb/s高质量的影像服务与三维图像等。
2 4G移动直播系统的设计
2.1 系统架构
4G全媒体直播系统主要包括采集设备、编码设备、传输网络、解码设备、播出发布设备、互动系统等环节。采集设备包括手机、摄像机与DV等常用拍摄设备；编码设备主要有PC或移动电脑编码系统、聚合硬件编码器、手机软件编码系统；传输网络主要由中国电信、中国移动、中国联通3家4G移动网络承载，3G与2G网络补充；解码由解码服务器完成，解码输出一般有两路，一路接演播室供电视直播或云平台与网络发布使用，一路接监视器供技术与导播监看，网络发布也可直接调用解码服务器的IP流或云平台的IP流；互动系统主要借助论坛发帖、手机扫电视直播二维码、微信主题分享与留言等。
2.2 工作原理
4G全媒体移动直播系统从结构上可划分为发送系统、接收系统与互动系统三部分，发送系统把手机、摄像机等采集设备输出的信号编码成H.264的IP流，通过中国电信、中国移动、中国联通3家的4G网络传输到接收服务器系统和云平台，接收系统接收到4G网络传输过来的IP流通过软件解码成SDI或者HDMI信号供电视直播使用，网站、微信与App客户端一般直接调用接收服务器或云平台的IP流，通过转码、发布服务器转换成各自需要的码流发布。
接收系统根据4G网络环境可设定不同的延时时间，延时时间越长，信号越流畅；也可通过软件设定不同的码流输出，码流越低，信号越流畅，一般设定输出1080P、720P两种信号。互动系统主要有手机浏览论坛主题帖并发表意见；现场观众通过扫码关注活动主题公众号或App客户端，进行现场抽号回答问题与抽奖，以活跃现场气氛；网友通过手机微信或App观看直播节目时根据节目内容回答问题，回答正确且最快的前几名的给予一定的奖励，或者分享主题最多的给予奖励等措施实现互动。
2.3 主要特点
1）网络自动接入与自适应。聚合编码设备可自动检测信号强弱，自动拔号接入4G网络，可自动切换到信号较好的4G通道或自动切换到3G/2G网络。2）先进的编码。系统采用先进的H.264 AVC编码，其核心思想是去冗余信息，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据大小只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3，H.264编码具有更高的编码效率、更高的视频画面质量、更强的网络适应能力等特点。3）多卡多模绑定。不同的通讯运营商在同一地点4G信号的强弱不一样，使用某一运营商卡的信号强度可能达不到要求，为了确保信号传输带宽达到传输要求，采用多卡绑定技术可以获得足够的带宽资源。4）负载均衡。直播过程中可根据不同4G移动运营商的信号强弱自动将数据分配到不同的信道中进行传输，信号强的承担多一点的传输任务，信号弱的承担少一些的传输任务。5）自动后台存储。系统可以在直播时同步把信号储存在接收服务器，方便后期剪辑利用；也可以利用第三方云平台存储，直播完成后直接把链接地址发布在直播专题页面，供网友点播回看。
3 4G移动直播系统的全媒体应用
3.1 利用4G技术实现网络图文与视频直播
2012年起，韶关民声网就利用3G移动网络信号尝试图文直播与视频直播，图文直播基本能够满足要求，但受制于3G网络带宽，视音频直播的效果都不太理想，特别是网络信号弱或者人员密集的地方，视频与音频的传输很难做到同步，有时出现马赛克与无声音的情况。随着4G技术的普及，利用4G移动终端接入电脑安装驱动后连接4G网络，可以轻松实现网络图文与视频直播，一般图片文件大小设定300K，画面尺寸设成800×600或者1 024×768；视频文件大小设为500K，画面尺寸设定为640×480。2014年起，每年做十几场网络图文直播与视音频网络直播，视频直播在网络信号弱的时候偶尔会出现马赛克的情况，但都在可以接受的范围。
3.2 利用4G技术实现高清视频直播
为做好做活电视新闻，韶关广电台（下称：韶关台）配置了2套4G聚合直播设备，使用3张不同运营商的4G卡，后台设定视频文件大小为3M，接收服务器输出的SDI高清视频切入直播室，在电视新闻《民生关注》栏目做了很好的实践，近两年来做了几十次的电视新闻直播，基本满足了直播新闻工作的需要。
3.3 利用4G实现全媒体直播
利用4G移动网络传输视音频信号，韶关台最典型的应用是大型的户外活动，同时做广播、电视、网站、微信、App客户端全媒体的直播与互动，活动开始前，选择手持云台4G手机设备输出作为现场热场新媒体直播的主用信号，另外一路4G手机输出作为备份信号源，同时编码推流给云平台，现场导播利用4G网络连接云平台直接切换信号；活動正式开始后，选择摄像机拍摄的视频信号作为主信号源，以满足网友对视频信号质量的要求，若有电视直播车，则通过电视直播车多路摄像机的视频信号传到直播车，现场直播车的导演切换输出的SDI视频信号接入到4G移动聚合编码设备，发送系统通过4G网络推流到4G接收服务器或直播云平台，接收系统接收到4G网络IP流解码转换成SDI信号并分发到广播、电视播出，网站、微信、App则调用接收服务器或云平台的IP流通过转码发布服务器发布，实现全媒体现场直播。
3.4 利用4G实现观众（网友）互动
早期的图文直播主要是在论坛与网友发帖互动，近两年主要通过手机扫码电视直播信号、微信主题分享与直播进行时留言进行互动，通过及时审核与回复网友发帖与微信留言，论坛每次互动的点击率都超过2万PV以上，微信视频直播互动的点击率都在10万PV以上。
4 4G移动网络传输广电节目的优势
1）方便快捷，设备轻便，安装调试简单，城区可以做到30分钟内到达现场做直播，提高了新闻的时效性。2）设备价格合理，一套性能好的4G传输设备价格在20万元左右，国产的7万元也可以购买。3）运营费用便宜，按视频质量大小设为3M，直播1小时约18G流量，流量费用无任何压力。
在抢新闻、追热点、赶时效的今天，媒体的竞争越来越激烈，4G设备的全天适用性、便携性与覆盖面广、不受地域限制可以很好的保障视音频信号的连续性与传输质量，对重大题材，突发新闻，采取4G技术对整个事件进行全方位、多角度立体式的直播与互动已经是媒体单位的首选，未来随着移动通信技术的发展，5G时代的到来，相信媒体与通信技术的融合度会越来越紧密。
注释
①4G.百度百科.http：//baike.baidu.com/view/27827.htm.
