多卡聚合设备在广电行业视频传输解决方案

1 背景介绍

现场视频回传作为信息量最大、信息表达最直观的一种方式，一直是各家电视台、报社等媒体单位获取素材最理想的方式。由于受技术、成本及基础设施的限制，视频素材的回传的距离、质量一直受到较大影响。而随着4G/5G技术的快速发展，多卡绑定的视频回传方式以其随时随地、低成本的回传高质量视频的优势快速被广播电视行业使用。

1.1 现状分析

传统卫星及微波传输方式的缺点及局限性

（1）建设成本高。卫星接收及相关音视频处理设备造价高昂，一台卫星直播车的造价动辄上千万，即使是小型卫星车，光是卫星部分设备就达百万以上，难以将有限投资用在购买高质量的专业音视频处理设备上。

（2）维护成本高。卫星转播车由于其卫星手法设备的负载度较高，即使在没有使用的时间里，也需要定期进行维护和保养，这就需要针对卫星车配备专业的维护团队，这笔长期的固定投资不容小觑。

（3）使用成本高。卫星的租赁一般按照小时计费，每小时的租赁费用一般在几千元左右，对于一个持续时间超过几个小时的转播活动，如果加上活动前期的调试、演练等，卫星费用一般会超过万元，甚至到十几万元，使用成本非常高。

（4）使用不便。卫星车的使用受地理位置、气候、交通状况等条件限制，经常会造成无法连通的情况，且在环境恶劣时大型卫星车难以达到活动现场，甚至到达现场后也无法正常架设卫星天线（如台风报道中）。

（5）使用方式受限。目前大部分卫星接收设备只能实现定点对星传输，移动传输卫星设备造价高昂，造成大部分卫星车只能定点使用，无法实现动中通。同时，微波车必须依赖微波覆盖，在没有微波覆盖的区域也无能为力。

2 解决方案

2.1 方案规划

随着4G/5G网络覆盖的逐步推进，其信道拥有足够的带宽来传输实时视频。“4G/5G多卡聚合路由”依托4G/5G网络应运而生。它的出现为新闻制作提供了一种全新的直播手段，其结构简单、小巧便携、易维护、低成本，适用于民生类新闻和突发事件的现场报道，可对重大赛事、会议等活动进行全方位、多角度的现场报道提供网络支持，并支持跨区域的多点应用，已经成为继卫星和微波车之后一种全新的直播方式，特别是随着4G/5G网络覆盖及使用的普及，以4G/5G为技术基础的移动广播电视直播技术必将以其极高的性价比获得用户的青睐。4G/5G传输采用专用的4G/5G通道反向复用技术。通过单路信号能分成多路的，并通过多路通道来传输。也就是说，一个视频流能被分隔成小的数据包，这些数据包能通过所有可用的连接来传输。通过设备动态编码，系统能对一个定好的延时进行动态地管理传输码率。从而保证所有传输连接能被充分地使用，最终获得次秒级的延时和可靠稳定的高清画质。

采用4G/5G技术作为传输手段，取代原来的卫星/微波收发装置，在收发设备上节省不菲的投资。4G/5G传输设备非常简单，基本达到零维护成本，对于一台4G/5G直播前端，开机即用，无须任何提前的设置，无须记者进行现场干预，无须配备专业维护团队，节省了大量维护费用。使用4G/5G传输技术，所产生的费用仅仅是4G/5G的流量费，就目前而言，其流量费相较于卫星，非常低廉。只要有4G/5G覆盖的地方都可以使用，不受时间、距离和天气影响，在遇到道路不通时，记者甚至可以以单兵方式快速到达现场进行突发新闻采访。采用多链路聚合技术，可以在移动过程中获得更稳定的传输带宽，保证音视频传输的可靠性和流畅性。

2.2 聚合系统优势

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

2）同时兼容移动、联通、电信三家运营商的网络、支持多制式多SIM卡；

3）支持扩展以太网、无线局域网WLAN等技术；

4）链路故障切换能力：链路融合中，移动、联通、电信等运营商无线链路互相动态备份。当某一链路中断时，其它成员能够迅速接替其工作。启用备份过程，切换可快速完成，对大部分应用都不会造成影响；

5）通过融合多种无线链路，其容量等于各无线链路容量之和；

6）数据传输安全可靠：可靠的数据传输：数据包在多个通道中同时发送，任一通道异常数据将动态调整至其他通道，不影响整体数据传输；安全的传输方式：把原始数据包拆分后选择不同的网络接口同时发送，截获任意一路数据无法还原本来信息；传输链路加密：所有数据包传输过程中加载私有协议传送至服务器，经过服务器还原后再发送至各平台；提供用户真实地址隐藏，静态源地址，数据加密能力；

7）使用MPTCP多路径TCP传输，聚合效率不低于90%；

8）系统维护及管理,支持远程管理；支持web访问模式，支持SNMP协议；可以对系统的配置通过网络进行远程更改；系统故障时可远程方式诊断和修复。

9）安全传输：认证、授权、加密。

3 方案优势

1)   增强带宽提供可靠连接通过将多个有线和蜂窝网络资源通过通道连接同时结合，提供宽带功能，利用运营商多样性链路聚合和链路流控技术达到无缝故障切换，保障系统提供持续不间断的宽带服务。

2)   安全通信确保数据加密，并使用IPSec、VPN和跨多个路径、运营商和路由的分布式计算保护事务多样化的网络资源。

3)   4G多运营商支持技术支持多家运营商网络，可保障只有一家网络正常的情况下仍能工作。

4)   实现真正的4G多路聚合聚合链路稳定，低时延的完成大数据传输，实时传输高清视频信号无压力。

3.1 工作原理拓扑

3.2 优势

1、无需重新进行整个通信系统的规划、建设，只需增加一台智能链路聚合设备&服务器，即可完成。

2、多网融合，避免单网导致的中断风险。

3、极大提高业务带宽，提升业务稳定性。

 

4典型案例

2011年12月13日，由北京电视台信息网络管理部、播出部、设备管理部及制作部联合进行的3G新闻直播连线的测试顺利完成，成功实现了3G外场与演播室进行时时新闻对播，这在国内电视台中尚属首例。随后几年中2012年7月的“7.21特大暴雨灾害报道”，2014年6月的“京交会报道”，体育节目中心2014年巴西世界杯，2016年巴西里约奥运会的报道以及台内日常节目报道，3G/4G传输都发挥了至关重要的作用。尤其是近三年的北京马拉松、环京赛等重要赛事都是以4G信号传输为主要技术手段进行直播。

最典型的例子就是2012年7月21日，北京及其周边地区遭遇61年来最强暴雨及洪涝灾害，暴雨洪涝灾害造成房山、通州、石景山等11区（县）12.4万人受灾，37人死亡，7人失踪，4.3万人紧急转移安置；全市受灾人口190万人，其中房山区80万人。受灾严重的区域道路损毁严重，指挥报道车辆不能到达指定地点，包括央视在内的多家媒体由于缺少3G/4G传输设备而无法获得最新的素材。北京电视台利用仅有的16台3G/4G传输设备，从21日下午15点30分开始的特别节目，拉开了此次“7.21”特别报道的序幕，每日除原有各档直播新闻中采用了大量3G回传内容外，临时增加的各种直播活动中更是完全依赖3G回传的前方素材（当时4G技术还未上线商用）。