马拉松直播中，5G扮演着什么角色？
作者 | 河南广播电视台 张翼 王鹏钦 曹诚
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随着移动通信技术的快速发展，4G为广电行业节目的制作过程和形式创新提供了更多的应用场景，5G的逐步落地更是给广电行业提供了更强大的技术保障和更广阔的应用前景。
5G技术简单来说就是利用高频电磁波来承载移动 通信数据的传输，高频率意味着大频段宽度，大频段宽度就能承载更大的数据量，从而大大提高数据传输的速度。
通过分析广电远程视音频直播的业务需求，5G初期阶段的应用场景主要是利用其超高带宽进行数据传输，相比现在常态化的4G带宽，5G所能够带来的1-3Gbps带宽，可以支持高清、超高清、VR等格式的视频信号实时传输以及媒体文件的高速回传。
当下移动通信运营商的5G建设处于开始阶段，5G基站并未完全部署完成，通过升级增强现有的4G基站来实现5G信号的收发这一过程也势必会持续较长时期，5G信号的落地覆盖受到限制。
郑开马拉松利用5G直播的技术实践
3月31日，我频道承办了“2019 郑开国际马拉松”的直播工作。结合之前类似大型直播活动的实践经验，根据主办方赛事安排和节目流程编排，在技术方面我们确定了利用4G移动通信链路将多个现场的信号回传至演播室这一形式。如下表所示，对各个地点的信号制作方式和信号形式都进行了详细的设计，由此确定相关设备的分配和使用。
不同于以往的是这次我们在技术条件允许的环境下进行了5G链路的传输。在中国移动河南省公司以及华为公司相关部门的配合、支持下，在小马起点、终点（郑东新区CBD部分区域），大马起点（郑开大道郑东新区管委会）以及大马终点（开封龙亭部分区域）搭建了小型5G基站，和升级增强原有4G基站，使其能够收发5G信号。
郑开马拉松大马起点5G直播方案示意图
以大马起点为例。由于该点已经完成5G信号的覆盖，鉴于目前的TVUONE背包和移动“和背包”都尚未支持5G，所以就使用华为的5G CPE 设备进行5G信号的转换。该CPE具有路由功能，配备有一个以太接口和无线模块，而且 TVUONE和“和背包”两种设备都支持SIM卡（每个设备都支持2张移动+2张联通+2张电信）、有线和无线连接功能。基于上述设备特点 和直播需求，我们采用的技术方案具体如下 ：
现场EFP的SDI信号接入TVUONE，将TVUONE 接入华为5G CPE的无线网络，从而将现场信号通过5G信号回传至后方演播室。同时现场还有一条光纤链路，转换后通过以太网的形式接入 TVUONE，以实现5G传输链路的实时备份。
现场EFP的SDI信号同时也进入“和背包”，利用 其双向推流功能，一方面实现了信号回传，另一方面实现演播室信号的返看，便于前后方导播的节目编排和记者出镜返看。“和背包”通过有线的形式接入5G CPE， 从而实现5G链路的信号传输。
演播室内，TVU服务器接收到的TVUONE的信 号，直接进入演播室切换台进行电视信号的制作；“和背包”服务器接收到“和背包”的信号，作为备路信号进入演播室切换台。
在直播期间，起点处的信号传输较为稳定，TVUONE的实时数据发送速度为10Mbps，“和背包”的收流速度约为5Mbps，演播室的接收信号和现场的返看信号无论是稳定性还是画面质量都符合播出要求。由于两种设备的编码方式和硬件处理能力存在一定的差异， 故延时也略有不同，TVUONE约为2秒，“和背包”约为1秒。根据现场对5G CPE设备的有线链路进行的网络测速结果，下行速度约为650Mbps，上行速度约为70Mbps。
5G技术实际应用中的问题分析以及应用探讨
前文已经介绍过，由于5G技术使用高频率毫米波 进行信号传输，所以5G基站的覆盖能力较现有 4G基站会大幅减弱，覆盖同一个区域，需要的基站数量将大大超过4G。在郑开马拉松直播前的测试阶段，在郑东新区CBD区域测试5G信号时，我们就发现5G基站的覆盖距离约为200米左右，且对无遮挡要求较高。
同理，5G信号在建筑物密集地区（某一单位内）和室内也会由于上述原因影响覆盖，造成信号盲区。随着5G的逐步落地，会通过部署微基站，以及室内分配器来优化解决这一问题。
目前已经出现针对高清和4K超高清的编解码压缩 算法及其硬件，如外接采集卡、4K/VR 硬件编解码器等，5G的出现使得带宽不再是制约超高清视频传输的瓶颈。诸如TVU、“和背包”之类的设备，通过硬件层面的外接采集卡，加以软件层面的压缩编解码算法，就能够通过5G移动通信实现远距离回传直播。
另外，针对4K的5G直播还应当考虑编解码、传 输通道等关键技术环节。需要对5G基站进行传输优化，确保在固定或非固定带宽下以最好的码流传输视频，还要考虑跨基站、跨地区多路传输。在码率选择上，在保证视频质量的前提下，还需要考虑中间各环节设备，如编解码器、CPE等在长时间、高码率下工作的稳定性；根据不同的编码和传输码率从而确立传输协议。
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