【摘要】 如果新闻节目的表现形式在现有基础上能够有所突破的话，一定是基于技术手段上的突破。随着3G通讯网络的普及与发展，利用其进行快捷、低成本、可接受图像质量的视频传输已成为可能，是新闻节目实现快速现场报道或直播的一种新选择。本文对目前国内外几家厂商的相关系统解决方案进行了介绍和比较。
【关键词】 3G通讯网络 3G传输/直播系统 手机直播 liveU30
新闻的主要特性之一就是突发，这就要求电视媒体在对新闻进行报道时，必须能够快速反应，高效采录，实时传输和及时播出。如何能将现场视频以直播的方式（或在播出前半小时）传回演播室或制作机房？以前的直播方法有很多，比如利用IP互联网、专用光缆、数据微波或卫星链路等方式，但问题是你必须在图像质量、实时性和成本之间做出选择，同时传送的时间、地点还要受到设备和上网终端的限制。如果新闻节目在现有基础上能够有所突破的话，一定是基于技术手段上的突破，而3G通讯网络的成熟发展，恰好为新闻报道的技术实现提供了另一种可行的选择。
一．我国的3G通信网络
3G（3rd-generation）即第三代移动通信技术，是支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。我国有三家3G通信网络运营，分别是中国联通的W-CDMA网、中国电信的CDMA2000网和中国移动的TD-SCDMA网。关于这三种3G网络的技术资料有很多，这里不再累述。就目前而言，中国联通的W-CDMA技术优势明显，发展的最快。
二.3G传输/直播系统的技术实现
基于3G数据运营平台的3G传输/直播系统的基本原理如图1。
图1 3G传输/直播系统基本原理
手机或摄像机拍摄的视音频信号通过3G网络发送给架设在电视台的接收服务器，服务器将接收到的视音频码流解码成视音频信号输出，或将接收到的码流保存为文件。
在基本原理的基础上，具体产品的实现却有着很大的不同。我频道从2009年的10月份起，接触了一家以色列公司的设备（国内代工），并在我频道的直播新闻栏目《都市报道》中采用至今。在今年的CCBN（2010）上，笔者也特别留意了我国国内几家视频技术公司的3G传输/直播系统，以作比较。
三、我国厂家推出的产品系统
目前国内已实现产品化的厂家只有不多的几家，比如大洋、新奥特、索贝、艾迪普等，其系统结构也都差不多，如下：
图2 3G传输/直播系统结构
在发送端，可以有两种方式（业务模式）。一种是手机方式，记者使用3G手机进行拍摄，并使用安装在手机上的客户端软件，经3G网络上网（互联网）实时上传至架设在电视台的接收服务器。由于单张3G手机卡本身的上传带宽（400k左右）的限制，实时传送的视频质量比较低，只适合在屏幕上开窗使用。另一种是摄像机方式，记者使用专业摄像机拍摄，信号通过模拟AV接口输入3G接入设备编码，再通过3G网络上传至接收服务器。摄像机模式下，上传码流的实时带宽决定于3G接入设备的实时编码效率，目前可以达到500k左右，略优于手机上传的方式。
图3 3G接入设备
在三家3G网络中，联通的W-CDMA网络的基站分布广，站点多，信号带宽稳定，3G终端的用户数也最多，故各家的3G传输/直播系统都选择了W-CDMA网。3G传输/直播系统的客户端在和服务器端建立了通讯后，上传视音频信号，经W-CDMA基站无线接入至3G网络，再经网关路由器、互联网，最终传送至一个固定的公网IP。
位于公网IP上的接收服务器在接收到客户端的码流后，可实时解码监看或输出SDI信号，或是将视音频流录制保存成文件，以便后期编辑制作。接收服务器（群）可处理多个3G客户端的上传请求，并可以多路实时输出。服务器端具有一定的媒体管理功能。
四.以色列live U30 3G传输/直播系统
摄像机拍摄的（或笔记本电脑播放的）视音频通过1394接口接入live U30，经过H.264编码后传输。或者，任何USB移动设备上的任意格式文件，由live U30接入3G网络、无线网络、互联网，以FTP方式传回服务器端。
live U30的系统结构如图4：
图4 live U30 3G传输/直播系统结构
live U30可以设置是否选择使用3G网络，或者使用Wi-Fi、WiMax无线网络传输数据流。在3G模式下，live U30可以同时使用8张3G卡（最高可以扩展到16张卡），可以是W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA或是三者的任意组合。live U30对三种网络的各张卡的上行数据链路进行测试，从中选择信号带宽较为稳定的链路建立数据通讯链接。传输过程中live U30可以实现实时的数据流量均衡。
图5 live U30发送单元
数据流被发送至一个公网IP上的接收端，接收端需安装接收软件（需授权）进行数据包的组装和视音频解码重放。便携的接收端可以是一台笔记本电脑，实现实时监看或保存文件。使用一台带有Decklink卡的工作站，安装了接收软件后即可实现实时的监看、文件保存与节目输出。
五.各有千秋
通过在今年的CCBN上和各个厂家的着重交流，再结合这半年来在实际使用live U30中的一些经验，笔者觉得：在编码、信道这些方面live U30技术较为领先，而国内几个厂家则在接收、编辑和管理等方面有着先天的优势。
信源输入
live U30有两个1394输入接口，标配下支持DV格式的视音频输入，若选配专业板卡后可以支持SDI或是复合信号的输入。live U30另有4个USB接口用于文件传输，1个以太网接口以及键盘、鼠标、显示器、耳麦等计算机接口，用于外接计算机进行高级别的管理和设置。如图6：
图6 live U30输入输出接口
live U30支持的工作方式有两种，一是将来自1394接口的视音频流进行编码、发送，二是发送USB设备上存储的任何类型的文件。不支持手机拍摄方式，不支持与媒体文件相关的信息元数据上传。（当然你可以传回一个TXT文档，但是它和你上传的视音频文件没有任何关联）。优点就是支持高画质的视频文件格式的输入，比如SDI格式（需选配）。另外，live U30支持数据传输时的双向通话功能，拍摄端可以通过耳麦与演播室保持实时沟通，而不会影响到数据的传输。
图7 live U30文件传输界面
国内的3G传输/直播系统在手机拍摄模式时，由于受到3G手机镜头自身的局限，无法提供高分辨率的信源。其优点是在3G手机上安装了客户端软件，在拍摄、上传素材的同时，一些简单的文字信息可以同时传回台里，比如拍摄时间、地点、关键字、拍摄者（报料人）或是被采访人等等。这些信息都会保存在媒体数据库中。客户端软件同时也支持记者的登录认证、身份识别等管理功能。
图8 3G手机客户端软 件界面
在采用摄像机+3G接入的方式时，对模拟AV信号输入的支持，使信源图像质量有所提高。但3G接入终端无双向通话功能，直播时需另采用其它通讯方式与演播室保持沟通。
编码
live U30在编解码方面非常的专业，支持多种视频编码传输格式，MPEG-4、FLV、WMV，或更高效的H.264。在信道条件允许的情况下，可提供QCIF、D1、HD(需选配)等高画质，支持25fps或30fps帧频，多种音频编码格式，以应用于现场直播、节目后期制作等不同需求。live U30的主要技术参数如表2。
但live U30的高画质编码延时问题却十分突出，实际测量的最大值竟达到了10秒以上，这在直播互动中是无法忍受的。最小值可以控制在4-5秒之间。live U30让用户自己在图像质量和低延时之间作出选择，当信道条件不足够好时，是优先保障高品质的画面，还是损失一点图像质量以保障较小的延时？用户根据不同的应用需求来预先设定，如表3。
国内产品普遍支持MPEG-4和H.264两种编码格式。在手机拍摄上传时可以达到CIF图像分辨率（352×288），适用于在频幕上开窗使用；摄像机+3G接入的方式时可达到DCIF图像分辨率（528×384）的视频质量，可以满屏使用。用户可根据使用情况设置传输的视音频的码率、格式等基本参数。笔者在CCBN现场，尝试选择了不同的视频编码格式或不同的图像分辨率进行观察，其整体延时区别不大，看来其编码延时与信道的传输延时（4秒左右）相比起来，可以忽略不计。
信道传输与控制
在CCBN现场，普遍展示的是基于一张W-CDMA卡的3G传输系统，只有一家展示了基于两张W-CDMA卡的系统，其图像质量提升不少，稳定传输时不会出现明显的马赛克。虽然由于信道不稳定的原因，在画面变化较大时，会有局部马赛克的现象发生，但成功的解决了单卡传输时的抽帧停顿现象。在笔者了解到，该系统并未在两张卡的信道上实现信道监测和流量均衡，只是简单的进行了信道绑定应用。据该商家称，今年上半年可能技术上实现4张卡的3G传输系统。
图9 左图：双卡，局部马赛克 右图：单卡，轻微马赛克，抽帧
目前，W-CDMA单卡的实际最高可用带宽为400Kb/s至500Kb/s之间。笔者认为，在新闻直播节目中，一个可接受的、稳定的图像质量至少要并用2-3张卡的信道带宽，而在多个非可靠信道环境下传输视音频媒体数据流的IP包，较大的延时、丢包、马赛克、画面质量下降等一系列问题就显现出来，信道的实时监测、信道选择和流量均衡就显得尤为重要。
live U30的技术优势主要体现在对传输信道的监测与控制上。为了实现实时移动的、广播视频质量的、较为稳定的视频上行链路， 在信号传输前，live U30首先会与服务器建立通讯连接，然后对配置的8张卡的上行链路进行带宽测试，测试时间大约需要2-3分钟。
表4 图像质量、信道带宽与延时的关系
在测试页面中，用户可以查看哪些信道可用，其信号强度、信道带宽、延时是多少等信息，从而可以手动选择信号带宽较为稳定的链路建立数据通讯链接。当然，这些配置也可以在自动模式下由系统自动选择完成。在数据传输的过程中，live U30也可实时监测这些信道的带宽。当拍摄者移动或信道带宽条件变化时，live U30可以启用、或弃用某个信道，从而实现了多张3G卡之间的流量均衡控制。live U30还提供了音频延时调整选项，以保证音画同步。
图10 live U30信道带宽测试页面（厂家提供， 非国内测试）
接收与管理
国内厂家在媒体数据的接收和管理上已经积累了非常的经验，来自3G网络的视音频数据也没什么不同，无缝的融入现有的节目制作技术环境也就是顺手的事儿。接收端一般有接收解码、录制保存、播放控制和管理几个部分，由多台服务器和工作站组成。系统可以为几十路甚至上百路接入请求提供稳定服务（一个频道只需一个服务系统即可），支持多路信号的实时监看和录制，2路至4路SDI信号的同时输出。录制保存下来的文件可以回放、审核、筛选、编辑或送播。也可以转码输出多种视频文件格式。
服务系统的管理功能尤为突出。随着码流传回的采访信息，如标题或人名等，在服务器端被用来进行媒体数据的分类和检索。管理员还可以设置内部人员对视频存储内容的访问范围和查询权限，针对手机终端设置黑名单、白名单，对视频内容的审核评分和报料人进行统计。
图11 live U30简单的接收软件
相比之下live U30的接收服务就简单的多。事实上，它只是一个需要授权安装的接收软件，简单地实现了实时监看和文件保存，就连最基本的重放输出都没有。用户需要自己准备用于接收服务的硬件设备，如果安装了Decklink卡，也只支持1路实时的SDI输出或文件重放输出。live U30一次只能为一个用户终端提供服务，其它用户则只能等待。
其它
live U30体积大，比较笨重，配有背包，设计上考虑了接口接线和散热问题。国内厂家的盒子则要小、轻便的多，拍摄、活动时都比较方便。
图12 live U30的背包
六.3G传输/直播系统在实用中需要考虑的一些问题
1.编码方式的选择
笔者曾经在2009年年底有幸参与了一国内厂家的3G传输/直播系统的试用，当时采用的视音频编码格式是MPEG-4。由于MPEG-4的音频和视频是分别编码和传输的，音画不同步问题比较明显。目前比较推荐采用H.264编码方式，不仅仅解决了音画不同步问题，而且大大提高了码率压缩效率，延时问题也可以得到一定程度的缓解。
2.图像质量与延时的选择
我频道在实际使用live U30中总结出以下经验：新闻节目直播时使用CIF图像质量的画面开窗，延时预设小于2秒，保证实际延时4秒左右，直播时观众基本可以接受。
图13 CIF图像质量，延时预设小于2秒
新闻节目传送时（播出前）可以使用Half-D1图像质量，延时预设大于2秒，图像质量满足满屏播出需要，亦可保证在较少时间内传送完成。
图14 Half-D1图像质量，延时预设大于2秒
娱乐类、晚会类节目最好是传送，采用D1图像质量，延时预设大于2秒。因为此类节目不仅画面变化大，而且灯光闪烁，色彩丰富，明暗对比强烈，对音质的要求也较高，编码的数据量相对较大。如下图，在于图13相同的信道条件下，图像质量马赛克很明显。
图15 Half-D1图像质量，延时预设大于2秒
3.保障信道带宽
一个是要与当地的电信部门联系，锁定3G手机卡，设定带宽优先，以保证稳定的上行链路带宽。在实际的使用过程中我们发现，live U30设备在未设定带宽优先的情况下，相同的设置，实测数据流最高可达2Mbps以上，但也可能在短时间内降为400-500kb/s，波动范围非常大，公用通讯网络的实际带宽无法保障。这种情况在我频道的一次突发新闻报道中进行异地连线时遇到过，当时事先试传时图像质量很好，但当信号切入导播间后，由于现场通讯繁忙，信道出现瞬间拥堵现象，结果传回台里的信号质量非常不稳定。离开新闻现场，仅仅隔了一个街区，图像信号质量就恢复正常。
再一个就是需要申请一个公网IP，并租用专线接入（比如10M），以保障多终端接入的并发需求。
4.传输还是直播
在目前现有的条件下，如果台内对直播播出安全的要求不是那么苛刻，利用3G传输/直播系统进行直播作为一种便捷、快速的新闻现场连线的技术手段，不失为一种低成本的好选择。即便是因为网络原因或其它原因导致延迟大、视频质量下降、甚至是失去信号，在演播室主持人的简单解释后播出备用节目方案也是可以接受的。如果台内对直播播出安全的要求较高，亦可利用3G传输/直播系统进行新闻现场的“伪直播”，在直播播出前几分钟将现场情况传回台内待播，播出时通过事先约定好的主持人导语和现场记者结束语来营造出“对话”感即可，避免真正的互动交流。
5.拍摄技巧
低画质传送时，拍摄应尽量保证镜头相对稳定，画面变化不要太大，过于运动的画面会导致清晰度的下降和马赛克的出现。娱乐类、晚会类节目建议采用高画质、大延时的设置并采用文件传输。室内的信号要比室外的弱，必要时事先测试。
6.电池续航能力
在现场，电池的续航能力非常重要。当记者可以利用3G技术随时随地的传回新闻镜头时，他会发现电源线常常无用武之地，而电池根本就没有时间去充电。live U30配备的电池只有一块，可以使用2个小时左右，显得有些不够用。后来，在我们的要求下，又增配了电池，基本可以满足一次新闻拍摄中的使用。
结尾
3G传输/直播系统相对于传统的卫星或微波链路的直播，其价格和机动的优势不言而喻。而与互联网络的一些视音频传输方式（比如移动非编的远程传输）相比，亦在机动性、便携性和实时性上有明显的突破。不仅仅在电视制作领域，在监控、取证、公共安全方面，3G视频传输/直播技术也有较广阔的应用需求和较大的发展应用空间，比如高速交通监控执法、机场港口公共安全等等。随着我国3G网络的发展与普及，和各个厂家的深度研发，3G传输/直播系统在未来的1-2年内即可实现在技术和产品上的成熟，让我们拭目以待。B&P