多卡聚合設備在廣電行業(yè)視頻傳輸解決方案

1 背景介紹

現場視頻回傳作為信息量最大、信息表達最直觀的一種方式，一直是各家電視臺、報社等媒體單位獲取素材最理想的方式。由于受技術、成本及基礎設施的限制，視頻素材的回傳的距離、質量一直受到較大影響。而隨著4G/5G技術的快速發(fā)展，多卡綁定的視頻回傳方式以其隨時隨地、低成本的回傳高質量視頻的優(yōu)勢快速被廣播電視行業(yè)使用。

1.1 現狀分析

傳統(tǒng)衛(wèi)星及微波傳輸方式的缺點及局限性

（1）建設成本高。衛(wèi)星接收及相關音視頻處理設備造價高昂，一臺衛(wèi)星直播車的造價動輒上千萬，即使是小型衛(wèi)星車，光是衛(wèi)星部分設備就達百萬以上，難以將有限投資用在購買高質量的專業(yè)音視頻處理設備上。

（2）維護成本高。衛(wèi)星轉播車由于其衛(wèi)星手法設備的負載度較高，即使在沒有使用的時間里，也需要定期進行維護和保養(yǎng)，這就需要針對衛(wèi)星車配備專業(yè)的維護團隊，這筆長期的固定投資不容小覷。

（3）使用成本高。衛(wèi)星的租賃一般按照小時計費，每小時的租賃費用一般在幾千元左右，對于一個持續(xù)時間超過幾個小時的轉播活動，如果加上活動前期的調試、演練等，衛(wèi)星費用一般會超過萬元，甚至到十幾萬元，使用成本非常高。

（4）使用不便。衛(wèi)星車的使用受地理位置、氣候、交通狀況等條件限制，經常會造成無法連通的情況，且在環(huán)境惡劣時大型衛(wèi)星車難以達到活動現場，甚至到達現場后也無法正常架設衛(wèi)星天線（如臺風報道中）。

（5）使用方式受限。目前大部分衛(wèi)星接收設備只能實現定點對星傳輸，移動傳輸衛(wèi)星設備造價高昂，造成大部分衛(wèi)星車只能定點使用，無法實現動中通。同時，微波車必須依賴微波覆蓋，在沒有微波覆蓋的區(qū)域也無能為力。

2 解決方案

2.1 方案規(guī)劃

隨著4G/5G網絡覆蓋的逐步推進，其信道擁有足夠的帶寬來傳輸實時視頻。“4G/5G多卡聚合路由”依托4G/5G網絡應運而生。它的出現為新聞制作提供了一種全新的直播手段，其結構簡單、小巧便攜、易維護、低成本，適用于民生類新聞和突發(fā)事件的現場報道，可對重大賽事、會議等活動進行全方位、多角度的現場報道提供網絡支持，并支持跨區(qū)域的多點應用，已經成為繼衛(wèi)星和微波車之后一種全新的直播方式，特別是隨著4G/5G網絡覆蓋及使用的普及，以4G/5G為技術基礎的移動廣播電視直播技術必將以其極高的性價比獲得用戶的青睞。4G/5G傳輸采用專用的4G/5G通道反向復用技術。通過單路信號能分成多路的，并通過多路通道來傳輸。也就是說，一個視頻流能被分隔成小的數據包，這些數據包能通過所有可用的連接來傳輸。通過設備動態(tài)編碼，系統(tǒng)能對一個定好的延時進行動態(tài)地管理傳輸碼率。從而保證所有傳輸連接能被充分地使用，最終獲得次秒級的延時和可靠穩(wěn)定的高清畫質。

采用4G/5G技術作為傳輸手段，取代原來的衛(wèi)星/微波收發(fā)裝置，在收發(fā)設備上節(jié)省不菲的投資。4G/5G傳輸設備非常簡單，基本達到零維護成本，對于一臺4G/5G直播前端，開機即用，無須任何提前的設置，無須記者進行現場干預，無須配備專業(yè)維護團隊，節(jié)省了大量維護費用。使用4G/5G傳輸技術，所產生的費用僅僅是4G/5G的流量費，就目前而言，其流量費相較于衛(wèi)星，非常低廉。只要有4G/5G覆蓋的地方都可以使用，不受時間、距離和天氣影響，在遇到道路不通時，記者甚至可以以單兵方式快速到達現場進行突發(fā)新聞采訪。采用多鏈路聚合技術，可以在移動過程中獲得更穩(wěn)定的傳輸帶寬，保證音視頻傳輸的可靠性和流暢性。

2.2 聚合系統(tǒng)優(yōu)勢

1) 全兼容3G(WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000)、4G(TD-LTE、FDD-LTE)制式，支持平滑升級至5G網絡；

2）同時兼容移動、聯(lián)通、電信三家運營商的網絡、支持多制式多SIM卡；

3）支持擴展以太網、無線局域網WLAN等技術；

4）鏈路故障切換能力：鏈路融合中，移動、聯(lián)通、電信等運營商無線鏈路互相動態(tài)備份。當某一鏈路中斷時，其它成員能夠迅速接替其工作。啟用備份過程，切換可快速完成，對大部分應用都不會造成影響；

5）通過融合多種無線鏈路，其容量等于各無線鏈路容量之和；

6）數據傳輸安全可靠：可靠的數據傳輸：數據包在多個通道中同時發(fā)送，任一通道異常數據將動態(tài)調整至其他通道，不影響整體數據傳輸；安全的傳輸方式：把原始數據包拆分后選擇不同的網絡接口同時發(fā)送，截獲任意一路數據無法還原本來信息；傳輸鏈路加密：所有數據包傳輸過程中加載私有協(xié)議傳送至服務器，經過服務器還原后再發(fā)送至各平臺；提供用戶真實地址隱藏，靜態(tài)源地址，數據加密能力；

7）使用MPTCP多路徑TCP傳輸，聚合效率不低于90%；

8）系統(tǒng)維護及管理,支持遠程管理；支持web訪問模式，支持SNMP協(xié)議；可以對系統(tǒng)的配置通過網絡進行遠程更改；系統(tǒng)故障時可遠程方式診斷和修復。

9）安全傳輸：認證、授權、加密。

3 方案優(yōu)勢

1)   增強帶寬提供可靠連接通過將多個有線和蜂窩網絡資源通過通道連接同時結合，提供寬帶功能，利用運營商多樣性鏈路聚合和鏈路流控技術達到無縫故障切換，保障系統(tǒng)提供持續(xù)不間斷的寬帶服務。

2)   安全通信確保數據加密，并使用IPSec、VPN和跨多個路徑、運營商和路由的分布式計算保護事務多樣化的網絡資源。

3)   4G多運營商支持技術支持多家運營商網絡，可保障只有一家網絡正常的情況下仍能工作。

4)   實現真正的4G多路聚合聚合鏈路穩(wěn)定，低時延的完成大數據傳輸，實時傳輸高清視頻信號無壓力。

3.1 工作原理拓撲

3.2 優(yōu)勢

1、無需重新進行整個通信系統(tǒng)的規(guī)劃、建設，只需增加一臺智能鏈路聚合設備&服務器，即可完成。

2、多網融合，避免單網導致的中斷風險。

3、極大提高業(yè)務帶寬，提升業(yè)務穩(wěn)定性。

 

4典型案例

2011年12月13日，由北京電視臺信息網絡管理部、播出部、設備管理部及制作部聯(lián)合進行的3G新聞直播連線的測試順利完成，成功實現了3G外場與演播室進行時時新聞對播，這在國內電視臺中尚屬首例。隨后幾年中2012年7月的“7.21特大暴雨災害報道”，2014年6月的“京交會報道”，體育節(jié)目中心2014年巴西世界杯，2016年巴西里約奧運會的報道以及臺內日常節(jié)目報道，3G/4G傳輸都發(fā)揮了至關重要的作用。尤其是近三年的北京馬拉松、環(huán)京賽等重要賽事都是以4G信號傳輸為主要技術手段進行直播。

最典型的例子就是2012年7月21日，北京及其周邊地區(qū)遭遇61年來最強暴雨及洪澇災害，暴雨洪澇災害造成房山、通州、石景山等11區(qū)（縣）12.4萬人受災，37人死亡，7人失蹤，4.3萬人緊急轉移安置；全市受災人口190萬人，其中房山區(qū)80萬人。受災嚴重的區(qū)域道路損毀嚴重，指揮報道車輛不能到達指定地點，包括央視在內的多家媒體由于缺少3G/4G傳輸設備而無法獲得最新的素材。北京電視臺利用僅有的16臺3G/4G傳輸設備，從21日下午15點30分開始的特別節(jié)目，拉開了此次“7.21”特別報道的序幕，每日除原有各檔直播新聞中采用了大量3G回傳內容外，臨時增加的各種直播活動中更是完全依賴3G回傳的前方素材（當時4G技術還未上線商用）。