邵云峰
天津电视台
【摘要】 本文通过分析3G网络在视频传输应用中碰到的种种问题，提出了几种解决这些问题的方式。并且对这几种技术做了简单的介绍。最后为大家介绍了一款在此行业内质量最好，成熟度最高，应用范围最广的产品。
【关键词】 多卡绑定 跨运营商 负载均衡 信道检测 智能天线阵
自从工业与信息化部将三张3G牌照正式发放给国内三大电信运营商后，标志着中国真正进入了3G时代。3G技术使无线网络的带宽从十几、二十Kb/s一下提高到了几百Kb/s，甚至几千Mb/s。如此丰富的带宽资源使在2G时代无法触及的视频传输业务，在3G时代变为了可能。
与目前常用的SNG、微波等无线传输手段相比，利用3G技术来做无线视频传输，不但设备和使用成本低廉，而且不受时间，空间和地点的限制。只要在3G信号覆盖的区域内均可随时随地得将视频信号源源不断传回演播室。更重要的是它能在突发事件发生之后，迅速到达现场，并将视频信号传回演播室。直接响应了新闻事件的不可预测性和实效性，并且克服了无线视频传输设备庞大、程序繁琐、机动性能差的困忧。
但是如果想在中国目前的网络环境下，单纯的依靠3G技术来得到一个较宽且稳定的带宽资源是比较困难的。因此就需要多种控制和均衡技术的辅助，来共同完成这样一个目的，例如多卡绑定同传、跨运营商技术、负载均衡和实时信道检测、智能天线阵技术等。
下面我们来逐个介绍这些主要辅助技术在实时视频传输中所起的重要作用。
一．多卡绑定技术分析
多卡绑定技术主要用来解决带宽不足的问题。按照我们采用H.264的编码方式，通道带宽至少要保证较长时间恒定在1.5Mb/s到2.0Mb/s之间，不然将无法保证广播级清晰连续的视频信号。
目前中国境内有中国移动(TD-SCDMA)，中国电信(CDMA2000)和中国联通(WCDMA)三大3G网络运营商和三个3G网络标准。中国移动的TD-SCDMA支持的下行速率为2.8Mb/s，上行速率为384Kb/s；中国电信的CDMA2000支持的下行速率为3.1Mb/s，上行速率为1.8Mb/s；中国联通的WCDMA支持的下行速率为14.4Mb/s，上行速率为5.76Mb/s。由此可见，只有中国联通的WCDMA网络能够使用单卡满足视频传输的带宽要求，而其他两家均无法满足此要求。
但在实际环境中的测试，上述带宽均为各自3G网络协议的理论峰值，正常使用的情况下很难达到此值。所以为了能够确保带宽达到传输要求，需要采用多卡绑定技术来获得足够的带宽资源。
根据实际测试结果，2至3张联通3G卡或3张电信3G卡能够支持我们所需要的3G视频传输业务的带宽。中国移动的TD-SCDMA由于上行带宽过小，尚无法单独完成我们所需要的视频传输业务。
虽然我们能够通过多卡绑定的方式来满足视频传输带宽的需求，但我们还是无法避免3G信号抖动而导致的带宽波动问题。那就需要用其他更先进的技术来弥补。
二. 跨运营商技术分析
众所周知，3G无线网络是一个非常不稳定的网络，其信号覆盖并不是处处均匀、相等的。
并且3G网络提供的带宽随网络信号的变化会出现比较大的波动。而在视频传输的业务应用中，又需要一个较为稳定的带宽资源。基于这样的要求，如果视频传输业务只能在单一运营商的网络环境下传输，当该运营商的网络信号发生变化时，将必然无法保证视频传输业务所需要的带宽资源。进而接收端也就无法保证输出清晰、连续的视频信号。
此时如果能够支持跨运营商绑定，便可解决单运营商网络信号抖动带来了带宽资源下降的问题。若一张3G卡或者一个运营商3G网络信号下降，视频发射端便可用其他运营商的3G网络的带宽资源来及时弥补丢失的带宽资源，确保视频图像稳定、高质量的传输。
中国移动和中国电信的3G技术虽然较中国联通的技术低，但是可以以联通网络为主，电信和移动的网络以辅助的方式共同承载视频传输业务。这样做不但能对视频的清晰度和流畅度有很大程度的提升，还能直接避免当某一运营商信号抖降时，无法正常传输视频的问题。
三. 负载均衡与实时信道检测技术分析
上文我们提到多卡绑定和跨运营商技术，其必然牵扯到多信道、多路由的情况。如果没有一个很好的均衡机制，多卡绑定和跨运营商的技术也只能是镜中花水中月，说说而已。
负载的均衡就是将一定量的数据传输压力分配到不同的信道中进行传送，降低对一条信道的负担和依赖性，适当的利用多条信道共同完成数据传输的工作。
但是如何去分配负载？负载的分配依赖一个必要的条件，那就是信道的质量。在质量好的信道上多分配一些负载，而在质量较差的信道上少分配。如此这般进行均衡便可达到较好的传输效果。信道的质量包括信道的带宽和时延。
利用3G网络传输视频需要经过如下几个过程：一.将视音频编码、压缩并拆分成视音频信号包；二.将视音频信号包通过3G无线网络传送给各自的网络运营商；三.通过网络运营商与Internet的接口将视音频信号包发送到Internet上；四.视音频信号包到了Internet后，通过Internet的路由被传送到接收端；五.接收端将接收到视音频信号包按顺序排列好，回复出发射端的视音频信号。
通过上面的描述我们可以看出，利用3G网络传输视频，需要考虑两部分网络环境：一是3G无线网络环境；二是Internet网络环境。这两种网络相比之下，由于Internet网络为有线网络，并且随着广域网发展，Internet网络环境已经相当好了，所以主要考虑的还是3G无线网络环境和无线网络的信道检测。
实时信道检测程序利用与3G基站之间的实时通讯数据，判定其信道的质量。并将信道质量的数据提供给负载均衡程序作为其进行均衡的依据。实时的进行负载调整，达到对每个信道的充分利用，并且尽可能的减少由于网络带宽变化而导致的丢包现象。
四. 智能天线阵技术分析
随着城市的发展，无线网络运营商的基站覆盖范围越来越小，但是覆盖的人数却是越来越多。我们知道，一个基站能够提供的3G网络带宽是有限的，随着使用3G网络的人越来越多，必然导致一个基站的3G网络资源的渐渐稀缺。于是我们就在想，能不能使用什么技术把相邻基站（距离很近）的资源利用起来，主动地扩大我们能够取得的资源。
智能天线阵就是用多根天线组成带有可变方向性的天线阵列，其可变的方向性能够很大程度的增强信号的强度。以此来与相邻的基站进行通讯，通过相邻的基站接收和发送数据。这样就扩大了我们能够利用的带宽资源，使我们建立的信道更加的稳定可靠。 [Page]
3G无线传输产品介绍
由以色列LiveU公司生产的3G无线视频传输设备—LU-30终端和LU-1000接收端服务器，就是利用我们上面所述的几种3G网络辅助技术研发制造而成。它利用这些3G网络辅助技术将多个不可靠的低速链路组合成为一条可靠的高速链路。
下面我们用图示的方式为您打开LiveU的高技术之门。
以我们在全国各地的测试经验，LiveU中6张卡的最优配置为3张联通，2张电信和1张移动。以联通的信道为主，电信和移动为辅助信道。
当LiveU连接到网络后，其内部的实时信道检测程序会实时检测每张3G卡的信号强度、传输带宽和传输时延。如果LiveU连接的3G链路所提供的带宽资源超过视频业务所需的带宽资源，那么LiveU会选择最优的路径来传输信号，保证最低的延时和最优的图像质量。
当各个基站信号强度稳定时，设备选用最优的方式将视频信号传送回接收端，如图1：
此时大量的视音频数据是由主用信道传送，只有少量的数据交给备用信道传送。
当我们在移动拍摄时，联通WCDMA信号突然减弱，导致联通的带宽降低，延迟增加。此时终端会自动优化传输路径，快速的将这部分数据转移至电信或者移动的信道上传输。选择最优的途径将图像传送回接收端，确保接收端图像清晰连贯，不会出现马赛克和丢帧的现象。如图2：
从图中我们也可以看出，LiveU系统的多样性输出，展现了它在广播电视行业的强大支持力。它可以输出H.264编码压缩好的信号给广播前端或流媒体服务器做处理；可以本地保存或送给存储服务器进行保存；还可以输出SDI信号送进总控矩阵进行调度分发供演播室使用。
智能天线技术则是用来捕获相邻基站信号的技术。如图3所示，智能天线通过调整增强朝向邻近基站的天线方向增益，使LU-30除了能接收到本基站的3G无线信号外，还能够接收到邻近基站的3G无线信号。进而通过两个基站共同将拍摄到的视音频信号传送回服务器端。较大的带宽资源保证了信道稳定性和可靠性。
LiveU已在全国很多城市的广电公司或电视台进行了演示和测试，包括北京，上海，深圳，广州等全国主要的大中城市。其测试效果均比较理想，视频效果完全符合广播级标清节目标准。
其中在深圳电视台的测试较为全面。深圳电视台使用泰克PQA500测试软件对3G无线传输的视频质量做了定量的测量。测试结果令人满意，特别是在室内3G信号质量并不是非常理想的情况下，能够保证分值在8至11分之间（100分制，分数越小越好）。这样的分数令测试人员也相当的吃惊，利用3G网络竟然能够获得如此优秀的图像效果。
除此之外LiveU还在全国多个地市做了移动拍摄的测试。其视频效果也都令当地的领导非常满意。特别值得指出的是，当车速提高到120公里每小时的情况下，接收端仍能保持输出非常清晰流畅的画面。可见LiveU在信道检测和负载均衡上做到了炉火纯青的地步。B&P