CN106804014A - 一种基于4g无线专网的媒体直播方法 - Google Patents

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Abstract

基于4G无线专网的媒体直播方法，基于4G多卡绑定协同的进行移动音视频直播和图文数据传输，4G无线专网传输系统是一套基于专用频段的TD‑LTE制式通信系统，由前端视音频采集设备、4G无线专网基站、接收NMS的媒体服务器及高清解码器组成；音视频信号传输流程为多机位摄像机输出的基带SDI信号通过各自采集传输设备进行IP化编码发射到4G无线专网基站，4G无线专网基站将接收到的IP流信号通过专网传输至NMS媒体服务器，NMS媒体服务器将收到的IP流信号分发至高清解码器完成IP流向基带SDI信号的还原。音视频前端采集设备配备有基于嵌入式的硬件编码模块和多块4G无线专网传输模块，SDI信号经过编码后输出的IP流信号，实现高码率的IP信号稳定传输。

Description

一种基于4G无线专网的媒体直播方法
技术领域
本发明涉及互联网与移动通信的流媒体传播方法。
背景技术
随着4G及无线宽带技术的高速发展，其大带宽、低延时的特点给移动视频直播和图文数据实时高速传输带来了可能。DSNG卫星车作为传统电视台业务的延伸，其单一的卫星传输链路已无法满足融合媒体时代新闻现场与台内交互式连线要求。因此，构建一套适用于融合媒体发展的全媒体直播系统势在必行。该系统需要实现新闻现场多格式多前端设备媒体资源的快速汇聚处理，并参与现场节目制作或者以多渠道多方式发布，以取得传播时效最佳化，内容利用价值最大化。
使用移动通信商的4G及无线宽带移动视频直播和图文数据实时高速传输已经开始在媒体直播中应用，但在大型公众集会等最需要的场合，带宽使用仍有瓶颈，况使用设备均要与移动通信商的4G联网，使用成本高。
发明内容
本发明目的是，提出基于4G专网的媒体直播方法，对移动视频直播和图文数据实时高速传输，能够融合媒体直播转播，集4G、WiFi通信技术，将移动视频直播系统与全媒体内容采集发布系统进行融合，实现从视音频流至IP流的转变，满足电视直播到全媒体内容发布的转变，通过全媒体采编、全媒体传播、实现渠道变革、内容变革及资讯整合，充分适应媒体融合的发展需求，降低使用成本。
本发明技术方案是：基于4G无线专网的媒体直播方法，基于4G多卡绑定协同的进行移动音视频直播和图文数据传输，4G无线专网传输系统是一套基于专用频段的TD-LTE制式通信系统，由前端视音频采集(传输)设备、4G无线专网基站、接收NMS的媒体服务器及高清解码器组成；音视频信号传输流程为多机位摄像机输出的基带SDI信号通过各自采集传输设备进行IP化编码发射到4G无线专网基站，4G无线专网基站将接收到的IP流信号通过专网传输至NMS媒体服务器，NMS媒体服务器将收到的IP流信号分发至高清解码器完成IP流向基带SDI信号的还原。音视频前端采集设备配备有基于嵌入式的硬件编码模块和多块4G无线专网传输模块，SDI信号经过编码后输出的IP流信号，通过4G无线专网传输模块多网卡绑定协同工作的方式传输至4G无线专网基站的数据接收模块，实现高码率的IP信号稳定传输。所述4G网卡模块共同连接有一个实时监测各4G网卡模块连接状 态的网卡控制模块，数据发送模块进行数据封装、对发送的外界数据加入包头和包序号的操作；所述数据为封装加入IP包头和包序号的音视频数据包；所述数据发送模块的输出端连接有一数据分发模块，所述数据分发模块接收来自4G网卡控制模块监测到的各个4G网卡模块的链接状态信号并将经数据封装后的外界IP流数据分发给各4G网卡模块并到音视频数据(内容)处理模块。4G专网传输系统在传输前端设备中配置多张网卡即多个4G模块进行绑定协同工作分担传输带宽，均匀码率，网卡控制模块控制单卡传输带宽，降低单卡传输；多个4G模块即多卡之间互为备份。
前端视音频采集(传输)设备汇集传统摄像机、手机前端设备、运动摄像设备、航拍设备等多前端设备设备的内容，音视频汇聚IP直播流、视频文件、数据图文等数据信息。
接收NMS的媒体服务器中设有内容处理模块，在卫星传输车辆中融合了传统视音频制作和媒体应用服务器编辑两种手段，既可以采用传统专业视音频切换设备进行节目制作，又可以利用在媒体应用服务器中部署的全媒体应用软件对多渠道汇聚而来的素材进行深度加工，实现内容制作的IT化、IP化，丰富了传统视音频制作的表现形式。
接收NMS的媒体服务器中还设有后续的内容发布模块，本发明采用了包括卫星传输系统、多运营商多网卡绑定4G公网传输系统、有线以太网传输系统等多种渠道链路实现输出的传输——传至全媒体制作系统与台内制播系统、云平台以及第三方发布平台对接。
所述4G无线设有专用HDMI无线图传设备，提供端到端的无线视频信号传输，同时车载多格式转换器进行模拟信号、非标准接口数字信号接入以及高标清转换、制式转换。
专网是能够过无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的移动通信系统。4G无线专网传输系统是一套基于专用频段的TD-LTE制式通信系统，由前端视音频采集传输设备、专网基站、接收NMS媒体服务器及高清解码器组成。音视频信号传输流程为多机位摄像机输出的基带SDI信号通过各自采集传输设备进行IP化编码发射到4G专网基站，4G专网基站将接收到的IP流信号通过其核心网传输至NMS媒体服务器，NMS媒体服务器在本地高清解码器进行IP流解码，实时监看到各路摄像机信号，同时将收到的IP流信号分发至解码器完成IP流向基带SDI信号的还原最终接入视音频切换系统完成节目制作。此外NMS媒体服务器在完成IP流转发的同时还可以将视频IP流信号推送至全媒体应用服务器进行IP流信号的收录工作。
有益效果：传统无线专网传输系统中，传统新闻多讯道直播连线通常会通过无线微波传输系统，将摄像机信号接入车载视音频系统，以便扩展新闻报道的手段，增强新闻报道的灵活性和多样性。但是由于便携式无线微波有传输距离短、抗干扰能力差、穿透力不强以及一次性配置多个通道成本过高等弊端，限制了其大规模部署使用的可能。
附图说明
图1为本发明基于4G多卡绑定协同的进行移动音视频直播和图文数据传输的基本框图；
图2为4G无线专网传输系统架构；
图3为4G无线专网传输系统多网卡协同工作原理图；
图4为网络架构图。
具体实施方式
图1中支持多卡绑定，提高传输稳定性和带宽，加强系统抗风险能力；多种纠错机制，保障传输效果；基站与服务器端分离式设计，部署灵活，综合成本低廉；前端设备采用基于嵌入式的硬件解码器，稳定可靠，视音频指标高，满足播出级别的要求；前端设备(前端)发射单元基于嵌入式Linux设计，功耗低，工作稳定可靠，开机启动迅速，简单易用；具有文件传输功能，前端设备得到的素材可直接回传，无需电脑操作；支持断点续传，安全可靠；4G专网能够支持Tally和通话功能，便于音视频导播调配现场摄像师。
为了克服传统无线微波传输方式的诸多弊端，满足新闻直播连线中对于无线信号传输的需求，全媒体直播采用4G无线专网传输系统；4G无线专网传输系统是一套基于专用频段的TD-LTE制式通信系统，由前端视音频采集传输设备、专网基站、接收服务器及高清解码器组成。信号传输流程为多机位摄像机输出的基带SDI信号通过各自采集传输设备进行IP化编码发射到4G无线专网基站，专网基站将接收到的IP流信号通过其核心网传输至NMS媒体服务器，NMS媒体服务器可以在本地进行IP流解码，实时监看到各路摄像机信号，同时将收到的IP流信号分发至解码器完成IP流向基带SDI信号的还原最终接入视音频切换系统完成节目制作。此外NMS媒体服务器在完成IP流转发的同时还可以将视频IP流信号推送至全媒体应用服务器进行IP流信号的收录工作。
图2中以专用频段的4G专网无线传输设备为中心，配备成熟的基于4G网络的应用产品的4G专网传输系统是全媒体直播系统中一项重要的全新尝试。TD-LTE基站具有容量大、上下行带宽可灵活配比、抗干扰能力强等优点，与广电系统视音频信号高质量实时稳定传输且上下行业务非对称等需求完美契合，同时借用4G专网系统的双向交互能力额外实现了数据语音通话及TALLY提示两项服 务，宝贵的频谱资源得以最大化利用从而降低使用成本。此外，为了实现半径1～3公里范围内的4G专网传输系统信号覆盖，在直播系统上加装了升降云台用来安装专网天线及RRU(远端射频模块)。
为了进一步提高4G专网传输中视音频传输业务的稳定性和可靠性，4G专网传输系统在传输前端设备中配置多张网卡进行绑定协同工作分担传输带宽，降低单卡传输。图3为多网卡协同工作原理图。多卡之间互为备份，即使单卡掉线也能实现自动重连、自动恢复，重连过程中由其他卡分担带宽，避免因单网卡掉线而导致传输中断。
1.全媒体应用系统
为了能够将移动多媒体及网络新媒体与传统卫星车相结合，我台按照多屏一体化、管理可视化、整体架构合理开放、系统稳定易维护的要求，通过在卫星车中配置全媒体应用网络及全媒体服务器，构建了全媒体内容采集发布软硬件平台，充分适应媒体融合的发展需求。
网络架构
全媒体直播系统的内部网络按照各功能区各司其职、互不干扰、独立组网的原则,对IP地址及VLAN进行了科学合理的规划，共分为：业务生产网络、4G专网传输网络、车内视音频设备及上行系统设备监控管理网络等3个网络，有效提升了网络的可靠性与扩展性，如图4所示。
业务生产网络提供车内全媒体应用的基础网络服务，以及通过车载一体化传输系统完成视频信号向台内回传，或者数据图文、视音频文件等通过4G网络对外发布。
4G专网传输网络负责无线摄像机信号的接入，并向NMS流媒体服务器进行视频流转发，对于带宽稳定性要求比较高，因此单独组建了4G专网传输网络。
车内视音频设备及上行系统设备监控管理网络完成车内视音频设备和上行相关设备的配置管控，并且搭建了无线网络覆盖，实现了在平板电脑中便捷的操作“一键寻星、一键上行”软件。
(3)车载一体化传输系统
图4：网络架构图,全媒体网络(车载一体化传输系统)：4G车载一体化传输系统包括车载公网传输模块、接收服务器及解码器等，采用国际领先的视音频压缩技术和无线传输技术，实现HD-SDI视频、音频、数据文件的高速传输。车载公网4G传输模块同样运用了多运营商多网卡绑定传输技术，充分利用多家运营商的4G网络互为补充，实现移动端与广电制作中心之间点对点的高速远程数据传输，这与卫星上行系统链路实现了互为备份机制。传输通道异构，从系统架构层面解决卫星上行系统中卫星天线单一崩溃点问题，能更好的保障信号的安全传输。此外，该4G传输模块提供的互联网接入能力，成为内容汇聚与内容发布板块中的一个重要的对外互联互通渠道。
通话系统：为确保节目制作现场沟通顺畅，通话系统以专业通话调音台为中心设计了完善的外部通话、内部通话系统，将现场无线通话以及车内导播和台内演播室之间的通话有机集合在通话系统中，充分保证不论是节目录制还是现场连线等不同使用模式下，各工位都可以有合理的通话编组。4G专网通话系统的引入是本次通话系统中的创新点，利用4G专网系统的双向交互能力和富余带宽部署了一套基于数据链路的语音通话系统(其原理类似电信运营商推出的VoIP高清语音业务)接入了车载通话调音台，有效的克服了传统通话系统中对讲基站覆盖范围小，无线对讲易受干扰的缺点，确保了导播与现场主持人、摄像之间的无缝通讯对接。
大量民用级高清视频采集设备的出现(GoPro、航拍飞行器等)，为新闻现场报道提供了丰富的制作手段和新颖的画面视角。虽然其采集的图像质量已突飞猛进，但民用级设备在其接口方式、信号标准等各方面与专业广电设备之间还有明显区别，为更好的将非标准设备接入系统参与节目制作，配备了小型化专用HDMI无线图传设备，解决端到端的无线视频信号传输问题，同时通过车载多格式转换器解决了模拟信号、非标准接口数字信号接入以及高标清转换、制式转换等问题。

Claims (4)

1.基于4G无线专网的媒体直播方法，其特征是基于4G多卡绑定协同的移动音视频直播和图文数据传输，4G无线专网传输系统是一套基于专用频段的TD-LTE制式通信系统，由前端视音频采集(传输)设备、4G无线专网基站、接收NMS的媒体服务器及高清解码器组成；音视频信号传输流程为多机位摄像机输出的基带SDI信号通过各自采集传输设备进行IP化编码发射到4G无线专网基站，4G无线专网基站将接收到的IP流信号通过专网传输至NMS媒体服务器，NMS媒体服务器将收到的IP流信号分发至高清解码器完成IP流向基带SDI信号的还原；音视频前端采集设备配备有基于嵌入式的硬件编码模块和多块4G无线专网传输模块，SDI信号经过编码后输出的IP流信号，通过4G无线专网传输模块多网卡绑定协同工作的方式传输至4G无线专网基站的数据接收模块，实现高码率的IP信号稳定传输；所述4G网卡模块共同连接有一个实时监测各4G网卡模块连接状态的网卡控制模块，数据发送模块进行数据封装、对发送的外界数据加入包头和包序号的操作；所述数据为封装加入IP包头和包序号的音视频数据包；所述数据发送模块的输出端连接有一数据分发模块，所述数据分发模块接收来自4G网卡控制模块监测到的各个4G网卡模块的链接状态信号并将经数据封装后的外界IP流数据分发给各4G网卡模块并到音视频数据(内容)处理模块。
2.根据权利要求1所述的基于4G无线专网的媒体直播方法，其特征是4G专网传输系统在传输前端设备中配置多张网卡即多个4G模块进行绑定协同工作分担传输带宽，均匀码率，网卡控制模块控制单卡传输带宽，降低单卡传输压力；多个4G模块即多卡之间互为备份。
3.根据权利要求1所述的基于4G无线专网的媒体直播方法，其特征是设有4G专网通话系统及TALLY系统。
4.根据权利要求1所述的基于4G无线专网的媒体直播方法，其特征是设有专用HDMI无线图传设备，提供端到端的民用级视音频采集设备无线视频信号传输。
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