【摘 要】 本文通过详细介绍湖南卫视《青春万岁》五四接力大直播的传输方案，展望在未来的户外节目制作中，分散设置的节目场地通过远程互动信号传输达到远程制作的优势与前景。此次节目也是湖南卫视继《歌手•当打之年》总决赛之后，再次尝试远程制作将网络推流作用于直播节目的传输，值得业界同仁参考借鉴的地方。【关键词】 网络推流， SRT 协议， 卫星， 微波， Riedel 系统【中图分类号】 TN943 【文献标识码】 B
【DOI编码】 10.be.20210002005【本文献信息】赵品政，黄征海，周义，徐胜.多分场地联合直播传输方案设计与实施[J].广播与电视技术，2021,Vol.48(2).
Design and Implementation of Multi-site Joint Live Broadcasting
Transmission Scheme
Zhao Pinzheng, Huang Zhenghai, Zhou Yi, Xu Sheng (Hunan Radio and television station, Hunan 410003, China)
Abstract This paper introduces in detail transmission scheme of Hunan Satellite TV's “Long Live Youth
” May 4th relay live broadcasting, and looks forward to advantages and prospects of remote production through remote interactive signal transmission of of scattered program sites in future outdoor program production. This program is also another attempt by Hunan Satellite TV after the finals of “The Year of the Singer” to apply network push stream to live programs transmission by remote production, which is worthy of reference by colleagues in the industry.Keywords Network push stream, SRT agreement, Satellite, Microwave, Riedel system
哺乳衫赵品政，黄征海，周义，徐胜
（湖南广播电视台，湖南 410003)
0 引言
受新冠疫情的影响，传统节目录制和直播方式面临巨大的挑战，为减免不必要的接触，电视综艺节目开始逐渐倾向于使用现场无观众、多地远程录制或直播的方式。挑战即是机遇，湖南广电敢想敢做，推动“云综艺”“云录制”模式不断迭代升级，《我家那闺女》、《歌手•当打之年》的“云+SRT ”安全传输方案反馈优秀。在今年歌王之战的跨多地远程制作“云直播”圆满结束后，又马不停蹄的迎来了《青春万岁》五四接力大直播。直播场地设立在北京、上海、深圳、长沙四个城市的楼顶天台，直播舞台将以城市夜空为背景，突破以往封闭式场馆的局限，用唱演的方式将青春能量从城市高点传向远方。四地
画面同步，互动顺畅，完美的完成这场接力直播，正是依赖信号传输调度方案，下面就从技术角度介绍远程制作的魅力。
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1 节目信号传输框架设计
陶瓷接线柱
直播的过程中，针对像这样多会场的互动直播形式，信号传输的稳定性、可靠性、抗干扰能力、主备防护等措施都要达到安全播出的高级别要求。长沙的主会场信号传输框架设计上，主要由卫星、网络、微波、光纤以及Riedel 等多种传输路由构成。图1为主会场信号传输路由汇总图，以下针对主会场的传输系统进行介绍。1. 主会场播出PGM 信号传输：卫星C+微波光纤+KU 。
2. 四大会场互动信号传输系统：SRT 网络+卫星。主会场主路互动信号运用支持SRT 协议的编码器对PGM 信号进行处理，并通过专用网络传输到各地分会场进行解码接收。各地分会场的PGM 信号亦通过相同模式返送给主会场。主会场备路互动信号使用品牌A 卫星便携站接收3个分会场PGM 信号，同时主会场使用品牌B 卫星便携站发射播出PGM 信号到3个分
会场互动监看；在卫星传输路由收发协同作用下，主会场信号与3个分会场信号形成双向互联，便于导演组和主持人把控节目。
环模
3. 主会场节目现场与制作中心的信号交互：Riedel光纤环。制作中心与楼顶节目现场信号交互使用3台Riedel形成光纤环链路传输。
2 传输关键技术分析
2.1 网络传输
由于天气风力环境多方面原因，且通过本次现场网络传输测试验证及结合前期《我是歌手•当打之年》总决赛直播经验，最终决定采用将网络传输作为主会场与分会场之间的主传输链路，卫星传输做备传输链路的方案。整场直播中网络传输的分会场信号传输稳定，会场间互动流畅。下面对网络互动传输方案进行进一步的分析。2.1.1 选择SRT协议传输信号原因
直播中网络传输包含长沙主会场和北京、上海、深圳三个分会场，四地间PGM信号传送和节目互动，要综合考虑传输时延、成本、稳定性和安全问题。传统的电视直播以卫星传输链路实现远程传输信号，卫星传输链路质量稳定安全、延时可靠，但这次直播外在因素大，最终决定使用其做备用互动信号。租用专纤保证低延时，但费用高。综合考虑基于公共互联网的安全可靠传输（SRT，Secure Reliable Transport）协议能控制成本，同时具有以下几大技术特点可以保障传输的低延时、可靠和稳定。
1. 可靠性：适应于任何网络环境（局域网、专线网、公共互联网、4G/5G网），高效处理网络丢包、抖动和带宽波动能力强。
2. 高质量：由于SRT的抗网络干扰能力强，因而能够保障带宽的最大化利用，进而为传输高质量的演播级视频流提
图1 信号传输路由汇总图
供了可靠的依托和广泛的网络适应性，这是诸多其他基于公网环境传输协议无法企及的。
3. 延迟低：由于采用了UDP传输方式，并使用ARQ的丢包恢复机制，延迟级别是在一秒以内。而其他采用FEC前向纠错算法的传输协议例如Quic、Zixi等不仅固定消耗额外带宽，而且仅能处理有限的丢包状况，不具有ARQ提供的强大的纠错弹性。而FEC的纠错算法也带了额外的延时。
4. 带宽利用率高：不同于ABR的多码率自适应分发技术需要为冗余码率占用额外的带宽，SRT实时监测网络链路状态，并可以进行实时的码率调整（NAE，网络自适应编码）。此外，ARQ的丢包恢复机制相比TCP的丢包恢复机制也大大节省带宽，减少网络拥塞。
5. 安全性：SRT采用AES-128或256加密保护传输内容安全。基于SRT的上述特点和优势，本场直播采用基于SRT协议的公共互联网传输作为会场互动的主路信号源。
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2.1.2 基于SRT公网传输的网络保障
SRT基于公共互联网传输互动直播流，保障网络的安全、稳定至关重要。每个会场至少要具备两条互联网链路，互为主备保障安全。主会场租用了两个不同运营商的网络，在北京、上海、深圳会场租用运营商的网络和利用分会场现场覆盖的5G信号，在每个会场均能保证两条互联网链路。其次要保证接入网络带宽稳定（上下行带宽稳定），四个会场是租用的运营商互联网固定带宽的专线，主会场采用上下行300M带宽，各分会场上下行100M带宽，SRT协议建立连接需要至少一端配置固定公网IP地址，要求专线必须提供固定公网IP。在分会场将5G网络做为备用传输链路，5G网络高带宽、低延时的特征能保障带宽的要求。作为可承载视音频、数据等多种综合应用网络，可实现源到目的IP点对点编解码组播形式进行multicast[1]。
搭建起一个以长沙主会场为中心节点，基于SRT协议传输的逻辑星型拓扑网络。中心节点长沙主会场和北京、上海、深圳各分会场分节点都具备能保证带宽的主备两条互联网接入链路，有效保障安全。
2.1.3 设备部署、调试参数
使用支持SRT协议的编码器、解码器设备，在SRT协议通讯层面编码器和解码器一端设置Caller模式，另一端设置Listener。Caller向Listener设备发送建立连接请求，当Listener 接收到连接请求后会给Caller回应消息，双方后握手成功，建立SRT连接，建立连接后双方即可发送和接收数据。在信号传输
层面编码器用于将本会场的PGM信号编码后，输出TS OVER SRT的IP流推送到公共互联网络上传输。解码器接收对端会场的TS OVER SRT的IP流进行解码，解码输出SDI信号接入本会场转播设备。
本场直播中使用了两种品牌的支持SRT协议的编码器、解码器，计划不同品牌分别接入公共互联网主备链路。两个厂家编解码器统一设置视频编码格式：H.264，视频码率15Mbps，分辨率1920×1080，帧率50i；音频格式：MPEG Layer2，码率：384kbps。
品牌1编解码器接入公共互联网主用链路，品牌2的编解码器接入公共互联网备用链路。在节目排练中，对两组设备进行推流测试，SRT传输网络RTT值波动小，解码Buffer值稳定，画面质量优。两组设备都能满足传输所需视频的条件。
延时测试方案为长沙主会场发送一个带时钟的彩条信号至分会场，分会场再返送回主会场。画面时码比较，网络推流双向延时小于1S，见图3。为了更好的保障直播信号安全稳定，直播设定延时在700～800ms，既满足互动连线无缝切换的要求，也与卫星延时18帧（1秒=24帧）保持一致。
2.2 卫星传输
主路播出PGM回传在C波段。由于转播车给出的PGM信号音频为主会场左右立体声道和三地PGM单声道，经过C卫星车编码器处理，转变为双声道输出至收录机房再直接进行播出。C卫星采用80W功率发
射，收录机房使用6米卫星锅接收，接收余量：8.3dB；载噪比：16.2dB；误码率：1.0E–8；电平：–30dB。
同时音频五声道传输的方式也便于四大会场间的互动交流。主会场长沙Ku
发射卫星便携站的音频配置就使用五声
图2 四地互动画面
图3 网络传输延时测试图
道，而分会场则使用单声道配置，参数见表1。
由于各地的天气恶劣，风雨大，尤其是北京和深圳的舞台都处于200多米的高楼天台，常规风力比地面高出几级，测试期间的信号并不理想。在多重防风加固措施的保护下，便携站满功率40W 发射，且通过将调制方式DVB-S2/8PSK 调整为DVB-S2/QPSK ，以保障直播传输效果，表2、图4为两者接收对比参数，接收到的信号各指标正常且有冗余。
2.3 微波传输
由于主会场舞台设立在交警大楼天台，位置高，常规风力大，且各工种人员聚集，除了部分固定的摄像机位外，考虑到斯坦尼康和电兔子机位需要大范围移动、还要进行近景特写拍摄，如果使用视频线传输，不利于移动拍摄，而且现场人数多，极有可能会踩踏到视频线，导致信号中断，综合考虑将其定为无线微波机位传输：
野战光缆的天台处放置了一台综合光传输系统，其余的两台分别放置在卫星车和转播车上，这三台综合光传输系统之间通过野战光缆互联，形成环形链路，使三台综合光传输系统之间的所有信号可以互联互通，如图5所示。
综合光传输系统将节目现场的斯坦尼康信号、电兔子信号、无人机信号传输到转播车；将卫星车的分
会场PGM 信号传输到转播车和节目现场监看；转播车的音频信号传输给节目现场；以及节目现场和转播车之间的对讲信号。综合光传输系统环形链路的优势：
1. 综合光传输系统使用交流和直流双电源保护，可靠 性高。
2. 在任何一处的综合光传输系统可接入网线连接进行系统查看和调度，包括各部件的告警状况、光链路带宽的使用情况、系统内信号调度的具体细节、可查看各路光分复用的使用波长、使用率、TX 值及RX 的正常范围值等。
图4 四地Ku卫星接收频谱测试与直播对比图
本次直播使用两台频率范围1.4GHz-1.7GHz 的某品牌摄像机微波，配备4dBm 全向发射天线。可根据表3中码率与调制方式、前向纠错（FEC ）、保护间隔之间的关系计算本次直播移动微波采用参数为：调制方式：DVB-T 16QAM ；FEC ：3/4；信道带宽：8MHz ；保护间隔：1/16；视频编码方式：H.264；发射功率：100mW ；视频码率：18Mbps 。移动微波使用一根13dBm 全向接收天线加一根18dBm 定向接收天线双重保障，大大增强稳定性和抗干扰能力，接收信号能轻松辐射整个舞台。
2.4 综合光传输
综合光传输系统是各种节目信号的分配、处理、传输的综合平台。它是一个以光纤为基础的传输设备，
最大使用带宽是50Gbps ，用于双向传输HD-SDI 、IP 数据流、模拟与数字音频、模拟通话信号、IP 控制信号和同步信号等。这次五四晚会大直播中，总共使用了三台综合光传输系统，在主会场
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