3G技术在民生新闻中的应用及系统实现

周芸

（江西电视台都市频道）

中文摘要：3G，第三代移动通信技术的简称，是无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，是能支持高速数据传输的移动通讯技术。依托 3G 移动数据通信平台，以3G移动数据网卡为接入设备，采取优化 H.264 编码，用3G宽带网络实现新闻直播系统的构建，给电视新闻节目的直播模式、直播领域和传播理念都带来了变革式创新，是传统直播技术手段的有益备份和补充。

关键词：3G技术；新闻直播； H264编码；3G 移动数据通信平台。

1 电视民生新闻直播现状分析 目前，各电视台直播类资讯节目在全国的覆盖面很广，由于节目内容贴近百姓生活、收视效果较好、社会影响广泛。江西电视台都市频道就属于民生新闻为主打的频道之列，每天有三档新闻资讯直播节目，多年以来，通过打造大时段民生新闻直播，已经形成了民生新闻直播的整体传播优势，取得了良好的传播效果，一直处于不断上升的发展状态。 但是，随着频道之间竞争的加剧，客观环境和内在需求迫使频道急需提升节目质量，吸引更多观众。在具体的节目运作中，我们发现，传统直播手段的单一限制、束缚了民生新闻节目中最具魅力的现场直播，把本应常态化、灵活化的现场直播变成了一场“奢侈的盛宴”，目前民生新闻在直播过程中存在的不足主要体现在以下几个方面：

1.1直播设备限制了直播的常态化、规模化 以江西电视台都市频道为例，每天有三档直播节目，就民生新闻的直播内容而言，大约有80%以上的新闻内容是在节目直播之前已经剪辑完成，真正意义上的演播室与新闻现场进行的同步直播只占很小的比例，究其原因，一是SNG直播设备成本高，不能大批量采购；二是SNG设备受到的空间限制较多，某些重大新闻发生时，SNG车经常因为环境、路况或者距离等各种因素无法在第一时间赶到或者接近现场，失去了新闻的时效性；三是SNG设备外出拍摄时队伍庞大，直播之前需要进行严格的设备调试，现场直播反应速度慢；四是目前直播手段的单一迫使民生新闻对直播选题的时间、地域、内容都有较多的限制，对于突发的新闻事件，无法做到及时、多点、多角度同时直播 ，新闻直播常态化、规模化无法实现。

1.2观众互动参与在直播中体现不明显 民生新闻最重要的是关注民生，重视和观众的互动，也正因为技术上和形式上的限制，观众参与节目直播的形式和比例一直没有得到很好的强化，远远落后于广播直播和网络直播，电视媒体的视觉传播优势无法得到充分体现。 技术的局限制约了频道的发展，直播类民生新闻节目急需新的直播手段，弥补技术上的缺憾，让民生理念得以深入呈现。

2、基于3G的新闻直播系统的关键技术 3G，第三代移动通信技术的简称，指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。2009年1月7日，工信部为中国移动、电信和联通发放了三张第三代移动通信(3G)牌照，标志着我国正式进入了3G时代。第三代网络通信技术（即3G技术）的日益成熟，使高画质视频传输成为可能，基于3G的新闻直播系统的实现主要取决于以下几个关键技术：

2.1 H.264编码技术 H.264/AVC是ITU-T和ISO/IEC联合制定的编码标准，采用图像预测和变换编码相结合的编码结构，对网络传输具有更好的支持功能。它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输，支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264能适应不同网络中的视频传输，网络亲和性好、算法简单易于实现、运算精度高、运算速度快、占用内存小、消弱块效应，是一种较为实用有效的图像编码标准。

2.2 3G信道捆绑技术 虽然1路3G信号可以提供很好的带宽资源，但相比广播级音视频数据的传输还有很大差距，将多路3G链路通过链路叠加和聚合技术，绑定在一起，通过选中成员接口来转发流量，当捆绑中存在多个选中成员接口时，设备会根据负载分担方式来选择某些选中成员接口发送流量，从而获得多路3G链路，获得更理想的带宽资源。

2.3 IPsec加密技术 利用公网传输电视直播信号，要充分考虑数据完整性和安全性，以保证新闻直播的安全性，因此在此架构中引入加密和证书机制。IPSec(1P Security)加密技术是 对IP数据包进行加密和认证，所有支持TCP／IP协议的主机进行通信时，都要经过IP层的处理，保证在外部网络传输的数据包的机密性、真实性、完整性，所以提供了IP层的安全性就相当于为整个网络提供了安全通信的基础。 3 3G技术在电视直播中的系统实现

随着3G标准的完善，中国3G网络的运营也在逐步完善，中国电信、中国移动、中国联通已经在全国大部分地区实现3G 网络覆盖，使3G技术应用于电视直播成为可能。目前国内各大公司自主研发的3G新闻直播平台系统由前端发射机（多台），公用无线网络（中国联通、电信无线网络）和后台接收设备组成。（如图3-1）

3.1 3G新闻直播系统功能要求： 1）能够支持中国联通WCDMA或中国电信CDMA2000-EVDO标准； 2）视音频编码方式要求支持H.264编码，可设置传输码率、码流等基本参数； 3）3G移动终端可支持AV、SDI接口的摄像机；实时采集摄像机拍摄的视音频，并可以通过3G网络发送给演播室3G服务器； 4）3G服务器接收客户端回传的视音频，视频能够达到广播级720x576分辨率，视频流畅、稳定可靠，无马塞克现象；声音正常； 5）演播室3G服务器可将接收到的视频画面进行实时SDI信号输出，要求声画严格同步，系统传输延时须在4秒以内； 6）3G移动终端要求有速率自适应功能, 支持质量和码流两种方式调节视频清晰度，自适应码流。 7）系统须有完善的管理界面，支持同时对多路以上信号进行监看，并能同时收录多路以上信号； 8）嵌入式结构设计，内置硬件狗，保证系统运行稳定可靠； 9）如因3G网络信号中断，中断后的输出画面应为中断前视频画面的最后一帧，不能出现黑场；系统重新连接发送图像后,不能出现花屏、马赛克图像； 10）符合广电行业规范。

3.2 3G新闻直播系统工作原理

第一步：3G前端发射机通过电池扣板与摄像机挂接，通过SDI（或模拟复合）接口与摄像机输出接口互连，用户启动前端发射机和摄像头，发射机同时连接3G无线网络，建立数据链路；

第二步：前方记者组通过摄像机拍摄的图像和声音，通过输出接口传送给发射机，发射机按照设定的参数自动运行，对其进行压缩编码，然后进行信道捆绑的相关处理和控制，经过捆绑的3G信道将图像传输到台内3G媒体服务器； 第三步：3G媒体服务器通过移动数据专线、移动数据网、移动3G接入网与前方记者携带的3G客户端相互连通，接收前方记者拍摄回传的画面； 第四步：3G媒体服务器将接受到的媒体流进行解码、分段重组等处理，还原出完整的声音、图像，通过SDI（或模拟复合）接口，将3G直播信号通过调配实现不同功能的应用：新闻直播、收录。

3.3 3G新闻直播系统安全性分析 移动通信在数据传输业务上发展迅速，已完成2.5G向3G平稳过渡，目前已经相对成熟。但是，3G技术本身存在漂移及基站容量等因素的限制，移动3G信道是开放的共用信道，用户之间遵循公平竞争原则，共享3G通信信道的数据带宽，这就意味着当移动基站的3G用户增加时，会对用于新闻直播的3G信道产生不利影响。同时，如果网络中断势必造成信号中断，回传信号的接收管理等都会对演播室直播安全增加隐患，为了解决上述问题，有必要采取以下方案，以获得稳定、高速的数据带宽，并避免后端管理不善引发的播出事故： 1）1路3G信道往往不能满足实时音视频传输的要求，造成较大的时延和图像质量波动，相比广播级音视频数据的传输还有很大差距。将多路3G链路通过链路叠加和聚合技术，绑定在一起，从而获得更理想的带宽资源，以保证电视直播的图象质量和画面连续性； 2）混合信道热备份和负载均衡，以避免一个移动运营商网络不稳定的单点故障，保持通信信道稳定； 3）直播系统依托3G移动数据通信平台，以3G移动数据网卡为接入设备，通过分时机制实现多个链路聚合，以提高整体传输速率，在考虑高效性的同时，引入加密和证书机制，以保证数据完整性和安全性； 4）3G媒体服务器采用嵌入式系统软件，内置加密狗，实时用户名/密码验证，每次通讯连接均需要通过身份验证登陆后才能播放视频，从而满足新闻直播对系统安全性的更高要求； 5）如因3G网络信号中断等不可抗拒的原因出现视频中断，中断后的输出画面保留为中断前视频画面的最后一帧，不出现黑场，以满足广电总局对播出安全的的相关规定。

4 3G新闻直播新闻系统在我台的应用 经过充分的技术论证和业务调研，我们发现，移动数据通信业务不但操作方便，而且维护成本低廉，使用灵活，这样的直播设备很适合在我频道大规模部署，因此，我们考虑依托移动数据通信平台，将3G技术应用于频道民生新闻直播，实现新闻直播的常态化。

4.1 3G直播系统在频道测试情况 为保证顺利测试和未来的使用，我们选择了网络覆盖比较成熟的中国联通WCDMA网络，专门为3G信号传输申请、部署了10M数据专线。通过不同地点、不同网络环境（基站的交割点，人群密集点）、不同的拍摄状态（移动、静止)来测试各家公司3G设备系统的性能指标，具体如下：

l 系统安全性：包括系统结构安全、内容安全、数据安全、网络安全、设备安全。尤其是网络信号中断后，不能出现黑场，系统重新连接发送图像后不能出现花屏、马赛克图像；

l 技术先进性：系统应急快捷、维护方便；前端发射机插卡数量及混插情况（能否同时支持多家3G网络运营商）；抢带宽的能力；后端输出的信号格式；

l 运行稳定性：系统硬件必须高度可靠，满足长时间运行，对环境、温度、湿度有较宽的适应范围，能够满足南方潮湿的工作环境；移动终端要有速率自适应功能，移动状态下信号稳定、流畅、无马塞克、静帧现象；

l 管理的完善性：系统管理界面必须完善、操作简洁；能设置传输的码率、码流等基本参数；支持多画面监看和控制，支持同时收录多路信号；

l 信号质量：3G服务器接收客户端回传的视频信号能否达到广播级720x576分辨率；声画同步，声音正常；信号时延符合直播要求。

测试结果：目前南昌地区联通3G网络上传速率基本可以保持在500kpbs-1.5M之间，跨基站地段偶尔会出现网络中断现象，由于各家公司自主研发的3G设备在技术上存在差异，因此产品性能和信号指标也有高低优劣之分，但总体回传信号质量可以达到720*576的分辨率，声音正常，时延在4秒以内。通过主观评价，收录的新闻素材可以满足民生新闻采集、编辑、制作以及直播的需求。

4.2 3G直播系统在频道直播节目中的试用情况 由于通过3G接收到的信号直接参与节目直播，因此我们对接收信号的图像质量、实时性等都有较高要求，我们选用了两家测试效果较好的3G产品进入频道演播室，在频道每天的《都市60分》、《都市现场》两档直播栏目中进行了试用。目前，我们在节目“环鄱阳湖水下文物普查”系列报道、“南昌市火车暗访的士拒载” 系列报道、“八一广场黑的调查”系列报道、“南昌辅国将军墓发掘” 系列报道、“三八妇女节女子T台秀”“三八妇女节街头采访”等节目中成功地进行了3G连线直播、（如下各图）

4.3 3G直播系统使用心得及经验总结

通过为期两周的信号测试和大量的节目直播试用，我们发现，3G设备在民生新闻直播中具有较好的实用性，但是，3G在测试和实际应用中，也遇到了很多问题，通过和厂家共同探讨，不断摸索实践，我们积累了一些使用心得和常见问题的解决方法，和大家共同分享： 常见问题一：图像信号质量不佳，画面层次感较低，细节不清晰，偶尔出现马赛克信号。

原因分析：由于3G网络带宽的限制，3G设备统一采用H.264编码方式，信号传输码率一般在1M左右，图像质量相对卫星传输的图像（卫星带宽在8M左右）相差甚远，图像质量有一定的差距。

解决方案：A、信号不稳定又必须直播连线的情况下采用双视窗，降低观众对画面质量的不良感觉； B、选择拍摄地点，尽量避免使用复杂现场（比如树叶、多色块画面）作为拍摄背景；C、加大编码器解码器缓冲时间，使编码数据在设定时间内获得缓冲得到更好的图像质量（但较大的缓冲数值会使接收端延时加大）。

常见问题二：运动画面马赛克现象严重，推拉摇移时信号不流畅、出现抽帧、马赛克现象。

原因分析：由于传输质量受制于直播点的3G信号强度和当时的网络状况，运动画面加大了上传码率的压力。

解决方案：推拉摇移尽量做到缓慢，不要过于急促，不拍摄大运动的画面（如扭 秧歌、舞蹈等）；编码器选择帧率优先，保证信号的流畅度。

常见问题三：图像质量正常，但视音频信号不流畅，或者信号流畅，但画质较差。

原因分析：每个基站覆盖范围内入网用户超过了基站的承载数量，基站会采用带 宽限流 ，所以，在人群密集有其他3G产品的区域（比如3G手机，同行的3G设备）会出现信号不稳定。

解决方案：根据节目需求，让编码器根据网络情况选择图像质量优先或者帧率优先，若选择图像质量优先，在传输情况不佳时，编码器会自动降低帧率以保证图像质量，反之亦然。

常见问题四：图像质量开始时正常，但逐步变差，然后又恢复正常，反复如此。

原因分析：由于3G 网络的传输距离和传输环境限制，因此在特殊环境下（ 基站覆盖的边缘地带会出现信号弱、丢包率高的故障。

解决方案：采用多卡分担带宽，降低单卡传输压力，对抗运营商网络客户过多带宽不足引发的传输的不移定性；同时，多卡互为备份，单卡掉线后自动重连，自动恢复，重连过程中由其他卡分担带宽。

常见问题五：现场无3G网络信号或者信号极弱，无法回传信号

原因分析：由于网络建设及优化的速度远远赶不上基础建设速度，因此3G 信号的覆盖盲点问题（电梯内、地下室、地下礼堂、车库、3G 信号屏蔽区域会场等）短时间无法得到解决。

解决方案：可以采用“延时播”技术，由采集服务器和存储设备实现延迟播放模块的功能，即来自前端采集的高码率流发送到采集服务器，采集服务器统一采集并存储到采集存储设备中，在记者返回信号覆盖区域时，第一时间补传新闻素材，不需要经过其他设备的中转。

常见问题六：台内主持及现场主持人沟通不流畅，声音出现打架现象。

原因分析：目前国内3G设备的时延保持在3-4秒之间，所以，现场的主持人与演播室主持人之间的通话有一个时延误差。

解决方案：演播室内主持人和现场主持人沟通采用明显提示语言，不能中途插话 ，以避免3秒时延带来的声音错觉 。

综述：3G电视传输设备目前还处于研发阶段，带宽优先占用能力、视音频质量、后端服务器的管理等都需要加强；同时因属外采拍摄器材，还存在设备的连线插头如何更加可靠牢固、防雨防尘等等有待完善解决的问题。

4.4 3G新闻直播系统在民生新闻中的应用及发展方向思考

自试用3G设备以来，我们在每天的直播栏目中基本上都进行了3G直播连线，可以说， 3G设备携带便捷、使用灵活、成本低廉、操作简单、反应快速，对于民生新闻事件的快速报道是极好的技术保障，极大地丰富了民生新闻直播手段，是传统直播设备的有意补充和技术备份，为电视台实现社会类、民生类新闻全天候采访直播提供良好、可靠的设备保障，大大强化了直播的时效性，使直播的魅力得到最大程度的彰显。 随着3G直播设备的大规模部署，在3G网络良好覆盖环境下，它今后的发展方向必将越来越宽泛，如何最大范围的发挥3G技术的优势为民生新闻服务是我们需要思考的问题，总结起来 ，3G新闻直播系统未来在民生新闻中的应用主要体现在以下几个方面：

 1）直播常态化的技术支持:3G设备体积小、重量轻，记者携带3G设备可以及时扑捉民声、民态、民情、民意，满足暗访需求，并在每日的民生直播栏目中进行连线报道，实现新闻直播常态化；

2）直播规模化的技术支持：目前中国联通、电信的3G网络覆盖已经到了县级乡镇，可以在市内各点、全省各市区大范围部署3G设备前端，突破转播车数量限制，实现同时间、多点直播（如本地各街道实时路况、各地民众节日庆祝活动、全省各地区灾情实况）等等，实现新闻直播的规模化；

3）新闻时效性的技术支持：针对突发新闻事件，相对SNG车受环境、地域等限制的不足，3G设备可以最快的速度赶到新闻现场，及时传回第一手现场信号，对于突发性、实时性新闻采访有着重要而深远的意义；

4）观众参与性的技术支持:3G技术可以提高观众的参与程度，今后观众使用3G手机就可以与演播室里的主持人进行直播交流，评论节目、反映问题，提供新闻线索，参与节目直播，既体现了电视媒体的视频传播优势，又体现了观众即时参与节目的互动性，对节目的形态将会有极大的改变。

5 总 结

通讯技术的每一次提升，都带来了电视新闻发展的一次革命，我们相信，将3G技术应用于民生新闻直播，建立3G直播资讯技术平台，不仅是通信运营商和电视技术上的共赢，更是一次资源上的有效整合。可以预见，3G技术直播全面展开之后，和传统的SNG直播设备相辅相成，如虎添翼，民生新闻的直播规模定会得以扩大，全新的直播形式、节目形式也将出现，不久的将来，必将引发新一轮的传媒变革。