基于5G在電視直播傳輸中的應用

1、    基于5g在電視直播傳輸中的應用    曹勇【摘要】本文介紹了5g在廣播電視直播中的應用，以目前5g網(wǎng)絡的組網(wǎng)模式對信號傳輸?shù)挠绊懽龇治?，同時與4g網(wǎng)絡做比較，探討其對信號傳輸?shù)膬?yōu)點，但受限于當前網(wǎng)絡模式的局限，5g網(wǎng)絡所處發(fā)展階段，在無外界因素影響下5g網(wǎng)絡提現(xiàn)出優(yōu)異性能，5g網(wǎng)絡必將成為今后廣播電視信號傳輸?shù)囊淮笾?。【關鍵詞】電視直播;5g;cpe;信號傳輸;sa;nsa;核心網(wǎng);低時延中圖分類號：tn94                 文獻標識碼：a

2、               文章編號：1673-0348（2020）012-127-03abstract：this paper introduces the application of 5g in live broadcast of radio and television， analyzes the influence of the current networking mode of 5g network on signal transmission， and compares it with 4g net

3、work to discuss its advantages in signal transmission. however， due to the limitations of the current network mode， 5g network is in the development stage， and it shows excellent performance without external factors， so 5g network will surely become a major boost for future radio and television sign

4、al transmission.keywords：live tv; 5g; cpe; signal transmission; sa; nsa; core network; low delay電視直播具有實時性、互動性、不確定性是電視收視的一大亮點;但是，現(xiàn)場直播同樣受其場地及資源的限制，在其可操作性上受限極多、如：地形復雜、車輛通行受限、衛(wèi)星信號遮擋、光纜資源等諸多因素導致直播信號傳輸受限，從而導致直播信號傳輸受限，導致現(xiàn)場直播因此而取消，為此，利用無線網(wǎng)絡對信號進行傳輸可以作為直播手段的有效補充。5g網(wǎng)絡環(huán)境，滿足電視信號傳輸?shù)母邘?、低時延、高穩(wěn)定的需求，但是，5g網(wǎng)絡還處于初建時期，信

5、號覆蓋率低，各地基站建設存在極大差異，目前5g技術應用還處于建設初期階段，采用nsa技術，前期可利用5g基站和4g共用4g核心網(wǎng)絡，可以減少前期投資成本，但是，同時也受限于4g核心網(wǎng)絡的限制;不過，5g的高速率穩(wěn)定傳輸是毋容置疑的。目前，初建階段5g網(wǎng)絡模式如圖1所示。在最終5g網(wǎng)絡會采用sa組網(wǎng)模式如圖2所示。5g網(wǎng)絡最終會建設自己獨立核心網(wǎng)，而且，其頻譜帶寬提升至100m，5g核心網(wǎng)的計算能力遠遠超越4g核心網(wǎng)計算能力，5g網(wǎng)絡對信號的處理模式不同于4g網(wǎng)絡，尤其對大數(shù)據(jù)、低延時遠超4g網(wǎng)絡，具有更加高效及更高穩(wěn)定性，其采用切片技術，合理分配網(wǎng)絡資源，加上5g核心網(wǎng)強大的數(shù)據(jù)處理能力，會給

6、用戶提供高速、穩(wěn)定的應用體驗。由于以往有過利用4g網(wǎng)絡傳輸信號的經(jīng)驗，同時基于對5g網(wǎng)絡的期待和是否可以利用4g傳輸設備利用5g網(wǎng)絡進行電視信號傳輸心存探索，而且，仿佛5g網(wǎng)絡可以解決在4g網(wǎng)絡應用中的弊端，如：4g網(wǎng)絡傳輸電視信號時，傳輸設備需要配備多張4g網(wǎng)卡;4g網(wǎng)絡信號網(wǎng)速受周邊環(huán)境影響較大，網(wǎng)速不穩(wěn)定;信號傳輸需要秒級延時等等。首次利用5g網(wǎng)絡做電視直播測試是在衛(wèi)星直播中，搭建了一套5g信號傳輸路由，此次直播是在市內(nèi)一處校園中，5g信號覆蓋良好（5g還沒有應用，運營商對5g基站還處于測試結束未投入運營階段，還沒有對用戶開放，我們聯(lián)系運營商做好5g信號保障，運營商同時也需要對基站的運行

7、進行測試，我們兩家聯(lián)和同時測試），目前，我們當?shù)氐?g網(wǎng)絡采用的是nsa網(wǎng)絡結構，由于直播現(xiàn)場是在校園內(nèi)，周邊網(wǎng)絡環(huán)境相對良好，4g用戶不會聚集（5g nsa網(wǎng)絡結構與4g網(wǎng)絡共用核心網(wǎng)，因此也需要考慮4g用戶的多少，核心網(wǎng)的處理能力也會影響到信號傳輸質量）;我們沒有專用的5g信號傳輸設備，因此，我們采用cpe（華為設備，接收5g網(wǎng)絡信號，提供有線網(wǎng)絡接口和wifi信號，為不能直連5g網(wǎng)絡的設備提供可用網(wǎng)絡資源）連接5g網(wǎng)絡，由cpe提供wifi信號，利用4g無線傳輸設備連接wifi信號，通過cpe實現(xiàn)5g網(wǎng)絡的信號傳輸;5g基站的建設還不足以全面覆蓋，而且，用戶量比較少，所以就造成5g網(wǎng)絡的

8、應用地點受限，但是具備5g信號覆蓋的地點5g網(wǎng)絡環(huán)境優(yōu)異;首先測試各臺cpe性能，選擇最佳放置點位（不同點位5g信號強度稍有差異），測試5g信號網(wǎng)速，連接傳輸設備（如圖3所示），信號流程圖（如圖4所示）。每臺cpe插入1張5g卡，現(xiàn)場5g信號為nsa組網(wǎng)模式，地點是校園內(nèi)，周邊4g用戶比較少，利用計算機測試網(wǎng)速上傳速率可達到422mbps左右，利用網(wǎng)線將cpe和無線4g傳輸設備連接，或直接利用cpe的wifi信號即可;在直播前信號測試階段，我們調低信號傳輸延時至2秒，信號傳輸至臺內(nèi)利用tek wvr 7120對視頻信號進行檢測，信號質量良好;受無線傳輸設備性能限制，延時沒有再下降;同樣的無線傳

9、輸設備利用4g網(wǎng)絡傳輸需要7張不同運營商sim卡，上傳速率才能達到傳輸安全要求。為直播信號安全起見，在直播過程中無線傳輸設備延時設置為5秒;這是由以往利用無線傳輸設備總結的經(jīng)驗，不具備科學依據(jù)。在后續(xù)是直播過程中，我們單純采用5g無線網(wǎng)絡傳輸信號，直播很成功。當然，校園內(nèi)的網(wǎng)絡環(huán)境相較優(yōu)異，在其操場周邊空闊，無人員聚集，沒有大量的4g用戶和5g網(wǎng)絡搶占核心網(wǎng)資源;由于現(xiàn)在5g網(wǎng)絡采用nsa組網(wǎng)模式，與4g網(wǎng)絡共用核心網(wǎng)，會不會在4g用戶較多以及環(huán)境比較復雜的情況下5g網(wǎng)絡能否繼續(xù)保持優(yōu)異、高速、穩(wěn)定特性還有待驗證！再次的5g網(wǎng)絡電視直播地點是在某一廣場附近，其中還有一個傳輸點位不固定（在行進的

10、游船上利用無線傳輸設備傳輸信號），地理環(huán)境復雜，廣場周邊聚集了大量的游客，4g用戶非常多，以此，正好驗證5g信號是否會受到4g用戶干擾，以及，復雜地理環(huán)境下5g信號是否會受到干擾。在此次直播中，5g網(wǎng)絡信號應用以測試為主，不承擔直播信號傳輸應用;本次直播信號依舊利用5g網(wǎng)絡作為無線信號的傳輸手段，由于在直播開始前測試階段，廣場附近還沒有人員聚集，測試的5g網(wǎng)絡環(huán)境非常優(yōu)異，但是，在游船上的無線測試設備到達某一點位時，傳輸信號會有輕微馬賽克現(xiàn)象（設備跨越5g基站覆蓋范圍造成基站之間切換引起）;隨著直播活動的即將開始，大量熱心游客開始聚集，5g的網(wǎng)絡環(huán)境開始劣化，傳輸出現(xiàn)大量馬賽克、信號卡頓、靜幀

11、。由此可見：首先，5g（nsa組網(wǎng)模式）網(wǎng)絡與4g網(wǎng)絡共用核心網(wǎng)，因此其數(shù)據(jù)處理能力受限于4g核心網(wǎng)，當4g網(wǎng)絡用戶大量使用4g網(wǎng)絡會直接影響5g網(wǎng)絡信號，造成5g信號的傳輸受限。其次，5g信號在超出使用基站覆蓋范圍切換到其他基站時，5g信號會出現(xiàn)短暫影響（游船上無線傳輸設備在5g網(wǎng)絡環(huán)境優(yōu)異情況下，移動到某一點位時，信號傳輸出現(xiàn)馬賽克），這可能和基站建設數(shù)量或核心網(wǎng)處理能力有關系，畢竟5g網(wǎng)絡還處于初建階段。再次，畢竟5g網(wǎng)絡建設還處于初始階段，其基站建設還沒有達到覆蓋各區(qū)域，而且，5g基站的運行還沒有實現(xiàn)統(tǒng)調統(tǒng)測，沒有實現(xiàn)全面組網(wǎng)，所以，在5g網(wǎng)絡信號的應用中還沒能實現(xiàn)如4g網(wǎng)絡一樣可以隨

12、處使用，即使在網(wǎng)絡信號相對較差的區(qū)域，可以采用應急通訊車等手段解決問題;目前5g網(wǎng)絡信號還不具備相應手段，僅僅處于初建試用階段。最后，目前的5g組網(wǎng)模式采用nsa網(wǎng)絡結構，與4g網(wǎng)絡共用核心網(wǎng)，還不能體現(xiàn)出其對數(shù)據(jù)的超強處理能力，對數(shù)據(jù)的處理還是沿用以往的4g數(shù)據(jù)處理模式，為此，5g網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)的超強處理能力還不能體現(xiàn)出來，當前的5g網(wǎng)絡只是初始階段，還不能稱為真正的5g網(wǎng)絡，只有在5g核心網(wǎng)建成并正式投入使用才能算得上是5g網(wǎng)絡，才能真正享受到5g的高速與穩(wěn)定?？傊?，5g網(wǎng)絡信號在實際電視直播應用過程中，體現(xiàn)出其高速率、低時延、高穩(wěn)定優(yōu)勢，當然，這是在5g網(wǎng)絡環(huán)境優(yōu)異的條件下，同時，沒有4g用

13、戶與其爭奪網(wǎng)絡資源條件下;5g的最終組網(wǎng)模式為sa網(wǎng)，采用5g自己核心網(wǎng)，會拋開4g核心網(wǎng)獨立運行，真正實現(xiàn)5g網(wǎng)絡獨立，5g用戶獨享5g網(wǎng)絡;隨著5g基站的建設，5g網(wǎng)絡信號覆蓋范圍的更加廣泛，全區(qū)域提供5g網(wǎng)絡覆蓋，用戶應用體驗會更加快捷，同時，隨著5g核心網(wǎng)的建設并投入使用，5g網(wǎng)絡的低延時、高速率、高穩(wěn)定性才能為用戶提供更好、更加快捷的應用體驗，這還是非常讓人期待的。當然，在5g網(wǎng)絡最終為用戶提供應用的條件下，5g的用戶可能會如同現(xiàn)在的4g用戶一樣多、一樣復雜，會有各種不同的需求，例如：我們在地理環(huán)境復雜、人員密集、現(xiàn)場條件受限等條件下，利用無線網(wǎng)絡作為信號傳輸媒介是最經(jīng)濟便捷的，但是，5g網(wǎng)絡能不能解決這些問題還有待驗證;又比如：5g網(wǎng)絡信號的頻率范圍要高于4g網(wǎng)絡信號頻率范圍，這就要求5g網(wǎng)絡基站的建設就要更加密集，以滿足5g網(wǎng)絡的無縫覆蓋，投資成本明顯提高;又比如：在5g網(wǎng)絡信號覆蓋不好的區(qū)域我們需要傳送信號，是否會有相應的保障手段，會不會提高使用成本，其可操作性又有什么特別要求等等總之，利用5g網(wǎng)