当下移动直播成了常态，搭建一套移动网络直播系统并不难，但如果要在民用网络环境下大规模地运用，并满足广电行业高效高质、多屏共用、安全稳定的要求，却有着不少问题需要去解决。本文以扬州广播电视台研发的“扬帆直播”系统为例，介绍其在不可靠的民用网络环境中为实现高可靠性移动直播所采取的一系列技术、措施和做法。移动直播 CDN 网络聚合 视频通讯随着移动互联网和4G 通信技术的普及，移动视频直播因其成本低廉、无时间限制、无空间限制、无地域限制，成为当前融合媒体特别是新媒体广泛使用的方式。视频直播是传统广电的专长，但由于广电行业对视频画质、延迟、互动、稳定、安全、内容管控等方面的高标准和严要求，使得广电媒体移动直播在民用移动网络环境中的大规模可靠运用成为整个行业的痛点。2016年，扬州台重点打造“扬帆”手机App ，开展资讯发布、视频直播、广电视听、生活服务、活动参与、电商购物、社交互动等综合服务。为了发挥优势和做出特，我们以移动直播为突破口，全台各类活动、节目互动、大小事情都以直播的形式来发布。自“扬帆”开通以来，已经利用该平台开展了大大小小上万场视频直播，为手机用户、电视观众带来了丰富多彩的视频节目，而如此高频的运用，则无时无刻不在考验着我们的技术支撑能力。我们在实践中发现，移动直播会面向各种类型的拍摄终端、各类直播运用人员，并且要在手机、PAD 、电视、广播多终端呈现，非常需要一个高效优质、稳定可靠的移动直播系统来支撑。尤其是各种直播场所的网络环境复杂多变，保证直播在各类区域中都能够可靠顺利地开展，成为了整个系列措施和做法。一 运用可靠的直播传输技术策略 众所周知，移动直播高度依赖网络环境，移动互联网 传输存在丢包、阻塞、抖动、延迟等多种可能，如何在不为此，扬帆直播系统在建设时，针对公网环境采取一系列
的直播传输策略，并在用户端通过多种优化措施提高直播
体验。其要点和技术原理如下文所述。1. 灵活的网络传输策略在互联网公网环境中，为适应网络的抖动，需要将多种传输策略加以组合应用。在高可靠、实时的直播网络环境中，会尝试通过服务器配合进行NAT 穿越，实现点对点直传。在无法建立直传路径或直传效果较差时，会使用中 继服务器进行中转，在中转模式下，为了避免中继导致的中转效果差，直播接通时会建立多条中继路径，每条路径使用不同的传输网卡，这样，在丢包严重时，多路径数据互为补充，互补媒体传输。2. 智能纠错与重传互联网的网络抖动导致进行高可靠性的实时传输变得异常困难。通过多种传输策略将数据从源发送到目标地址后，不可避免会出现丢包的情况，我们采用的智能传输网络通过前向纠错和丢包重传机制，以实现数据还原。前向冗余纠错（FEC ）：通过前向冗余包和接收到的原始包，解码恢复丢失的数据。丢包自动重传（ARQ ）：在时延允许的条件下接收端丢
在某些场景，为了实现直播和互动延时极低，需要FEC 与ARQ 组合使用。组合策略为：在对直播和互动延时低于300ms 时，ARQ 与FEC 组合使用，在超过300ms 时，只使用FEC 进行数据传输（图1所示）。扬帆直播运用的智能纠错与超时重传机制，在部分数据丢失情况下，通过已有数据包，用算法将丢失的数据计算出来，在网络丢包30%的时候做到声音无任何影响。在大量丢包导致无法计算还原时，通过重传机制补充丢失数据。3. 视频自适应调节网络传输过程中，除了调整传输策略、丢包处理机制以外，还根据网络情况，进行视频规格动态变化的自适应调节，主要是根据带宽进行视频码率、帧率自动调整，在网络抖动时，自动调整到一个合适的清晰度和帧率，保障接收端流畅播放。4.
极低直播延时通过高效的编码质量、可靠的网络传输能力、BGP 中帧，不影响画质的前提下，结合帧间编码和帧内编码，去除空间冗余、时间冗余、视频冗余等，将原内容进行高效率的编码，减轻传输体积。其次，客户端播放器构建一个FIFO （先进先出）的
缓冲队列，解码器从播放缓存队列读取数
据，缓存队列从直播服务器源源不断地下载
数据，在检测到播放端网络不可靠时，通过
动态增加客户端缓冲队列长度，优先保证播
放的流畅性，可以起到“断网无感”的过渡
作用。
6. 首屏秒开
通常说的“秒开”，指点击播放后，一秒
内即可看到播放画面。技术上指播放器解码
第一帧渲染显示画面所花的耗时越少，说明
用户体验越好。扬帆直播平台一方面围绕传
输层面做性能优化，另一方面，围绕用户播
陈天虹
放行为做业务逻辑优化，两者互为补充，从而达到秒开的效果。 传输层面性能优化：如提前做好 DNS 解析（节省几十毫秒），提前做好测速选线（择取最优传输线路）等，经过这样的预处理后，在点击播放按钮时，将极大提高下
载性能。
播放业务逻辑优化：大部分播放器都是拿到一个完成
的 GOP 后才能解码播放，基于 FFmpeg 移植的播放器甚至需要等待音画时间戳同步后才能播放（如果一个直播里边没有音频只有视频相当于要等待音频超时后才能播放画面）。通过改写播放器逻辑，让播放器拿到第一个关键帧后就给予显示，GOP 的第一帧通常都是关键帧，由于加载
的数据较少，可以达到 “首帧秒开”。另外，服务器端支
持GOP 缓存，在播放器和服务器建立连接后可立即拿到数
据，从而省却跨地域和跨运营商的回源传输时间。婚姻挤压
方案，移动直播技术早已成熟。而这些平台，虽然在全国
部署了直播CND推流节点，但由于城市广电立足当地，主要是在同城进行高频运用，平台的推流CDN节点可能偏远，或者平台未必对当地城市进行了专属的CDN优化，导致直播推流的可靠性难以保证。从扬州广电近2年的实践来看，我们认为，为保障广播级的数据传输和大规模直播运用，在本地区运营商机房部署推流节点是十分必要的，会为直播传输的可靠性带来质的提升和跨越。
以扬州台“扬帆直播”系统为例，其视频能力服务商在全国各大城市共部署了数十个直播推流节点。原先，按照“就近选路”原则，扬帆直播的数据推到了临近的上海节点，我们发现，如果部署专线网络进行高清直播，推流
全程可以做到无缓冲、无卡顿。但在一般的移动网络环境下，1个小时的直播经常会出现多次的加载
缓冲现象，虽然平台有智能纠错与重传机制，且直播推流通常会在1~3秒内就会重新恢复，但这依旧让我们不安，扬帆是将移动直播作为常态化来运营，每天要进行多场手机和摄像机直播，不可能高度依赖直播场所的网络状况，或者专门费时费力地部署专线。既然跨城传输过程中的公网网络抖动、延迟丢包不可避免，于是我们决定，投入资金，与直播服务商合作，在扬州移动IDC机房专门部署了扬帆CDN推流节点，并采用移动、电信、联通三网接入，变4G公网传输为运营商城市“内网”传输。同时结合服务端做精准优化，在初始化直播推流之前，基于IP 和运营商做精确调度，分配线路质量最优的边缘接入节点，在直播推流的过程中，可以实时监测帧率反馈质量数据并基于直播流的质量动态调整线路。2017年3月扬州机房正式启用后，经实践检验，在普通的民用网络下，只要4G信号正常，甚至手机4G信号强度只在3格，扬帆直播都可做到全程无中断、无卡顿的推流。这为我们的直播工作带来了极大的保障和便利，扬帆各项直播活动遍布全城，高清直播普遍运用的是单张4G 卡来进行直播，不再特别要求直播场所是否有物理网线接口。近一年来的实际运用，直播软件已经很少看到质量反馈中的网络缓冲报警了。
三优化弱网环境的直播处理策略在城市中封闭空间、人员密集场所，以及4G信号覆质和内容管控有较高的要求。另外，平台直播内容涉及了大量的市政活动、政务会议，直播过程中不允许在重要场合突然出现马赛克、花屏、卡顿等画面，直播结束后云端生成的点播回看也不允许收录不全，丢失重要的直播片段。这就对扬帆平台在弱网环境的直播提出了很高的要求。
链轮画法
诺维乔克
弱网环境下，一般的直播平台由于带宽不足，其直播的视频、音频数据会同时出现严重的丢包，继而表现出画面锯齿马赛克、声音卡顿丢失、视音频不匹配等一系列严重故障。而扬帆直播的处理机制是在有限的网络带宽下自动进行“关键帧定帧直播”：即在云端生成一幅完整清晰的定帧图片后，主要带宽资源优先保证音频的全程连贯播出，同时剩下的带宽在后台缓冲出下一关键帧图片，缓冲完毕后才更新图片，关键帧更新速度由云端根据网络状况智能调整。相较于前者严重的直播故障，这种定帧直播给人的观感较佳，这可能是会议直播运用场景下，弱网直播最好的显示策略。
直播结束后，一般平台普遍是使用当时直播的视频流在云端同步生成点播回看，那么直播时，如果直播时不稳定，那么直播的回看将存在卡顿、甚至重要直播片段丢失的状况。为了解决这一问题，我们不论手机直播还是摄像机编码器直播，允许软件在直播的同时同步“本地录制”，录制的视频不会受到直播网络的影响，直播结束后，可以在软件上用录制视频“一键替换”云端生成视频流。以手机直播软件扬帆直播App为例，勾选“本地录制”后，直播时不会因为“网络差”而自动掉线或结束直播，只会在软件界面上不断进行网络报警，同时尝试重连推流。而待直播结束后，即可以对原节目进行“更换视频源”，用手机录制的视频上传替换当前直播，从而保证最终的回看点播是清晰、流畅、完整的。
四采取灵活多样的网络运用方案
扬帆直播系统上线两年来，累计发起直播共计1.2万余场，其中包括3000余场多机位摄像机高清直播，直播方案灵活多样，涵盖各种环境复杂的直播场景。此类直播需
运用移动导播机（具备视频采集卡、编码推流功能的移动PC）对视频信号进行推流，为保障网络信号的稳定，我们在推流时禁止使用WiFi，优先通过有线网接入（4G转有线
马拉松赛事直播、瓜洲音乐节直播，是扬州台每年进行的规模最大的活动，需要投入大量人力物力，精心策划、精密部署，以全台之力将活动做好，不容有任何闪失。由于现场聚集几十万人，网络阻塞，用户有时候连打电话都困难，这种直播就势必要求联系运营商部署专线、扩容，进行网络直播带宽的保障。实际上，凭借扬帆直播系统在服务端、软件端、机房的高可靠的优化措施，每年除了这两个超大型的活动，包含政务直播在内的其他活动，基本上不会再联系电信运营商部署专线，基本上以4G网为主推流网络。
2. 运用4G路由器，灵活适应各种环境
为了用4G卡给移动导播机供网，我们先后运用了4G 棒、mifi、4G路由器等多种设备，实践发现，可将4G信号转化为有线连接的4G路由器效果最好，操作更加灵活，配合1根20~30米的网线，可在导播机周围二三十米范围寻较佳的4G网络接入点。例如直播场地在室内，4G网络闭塞，可用20米网线把4G路由器甩到室外接收信号，如
果户外没有插座给路由器供电，可运用摄像机大电池通过DC接口进行12V直流供电。目前，扬帆基本上所有的导播机直播，均采用4G路由器来供网，效果稳定可靠。
3. 常备三家运营商4G卡，择优使用
在扬帆高清直播团队的工具箱内，常备移动、电信、联通三家运营商的4G卡，直播前均提前测试网络，择优使用。以扬州城为例，移动的4G信号覆盖面最广，用户数也最多，电信次之，而联通的较少，但用户数也是最少的。在实际直播运用中，在稍偏远地区，我们一般采用移动或电信卡来推流，因为4G信号较佳。而在市中心、商场、公园等运营商信号重点覆盖的场所，当活动现场人数很多时，如果三家运营商4G信号强度同等，我们反而采用联通4G来直播，因为联通用户少，没有手机用户来抢占4G带宽。
4. 善用无线图传设备
无线图传，是一种远距离无线高清视音频传输系统，分为发射和接收两个终端，支持无线、实时地传输1080P 全高清视频，常见的无线传输距离规格有200米、300米、图传的功能助力扬帆直播，在一次市政大型开工仪式的活动中，由于活动现场地处市郊的集中拆迁区的工地上，周围还未架设运营商的，4G信号不足，而工地上又没有有线宽带接入，我们最近可以利用的网络接入点在工地对面办公大楼的12楼，中间间隔一条国道。此时我们使用了无线图传设备，在工地现场接入图传发射器，将多机位切换最终合成信号输出发射，在办公楼12楼办公室部署图传接收端，透过窗户来接收视频信号，最后将直播推流出去，顺利圆满地完成了直播任务。
5. 运用无线网桥自行搭建直播网络
早在2016年底，我们就运用“无线网桥”来自行搭建网络来进行扬帆直播，一款可用的无线网桥设备仅需几百元。无线网桥，顾名思义就是无线网络的桥接，分为发射端和接收端，它利用无线传输方式实现点对点的网络传播，无线信号分为2.4G和5.8G频段，运用5.8G模式可实现在可视无障碍的环境下3公里范围内的网络信号传播。合理部署无线网桥，可将3公里内的有线网络信号迁移到活动现场，实际运用时需注意测试网络是否可靠稳定。扬帆直播曾专门做过一次极差环境下的直播解决方案的实战，现场无电源、无有线网、无4G信号、电信运营商无法保障网络，最终我们通过移动UPS电源提供220V交流电，供各类直播设备工作；通过无线网桥架设定向天线，在方圆3公里范围内寻网络接入点，点对点传输，解决网络传输问题，最终直播效果总体上满意。
五开发与直播一体的4G多网聚合硬件
扬帆直播系统还使用了多链路聚合分发技术，支持视频直播时使用多重网络（有线网络、WiFi、3G/4G）同时发送数据，确保数据传输可靠性。多链路聚合技术有效缓解了单一网络抖动给传输带来的影响。2017年，经过对设备的多次测试和调优迭代后，扬帆运用的多网络聚合4G背包和4G腰包设备最终定型发布。4G背包可同时插6张SIM 卡，背包与摄像机采用电缆连接，编码推流进行直播；4G 腰包支持3张卡，将3卡的4G信号聚合转化成WiFi网络，为手机直播或文件回传提供可靠的网络环境。值得一提的是，这两款设备并非是将网络聚合到其他服务器的第三方
从而最大地保证了直播质量。
在实际运用中，凭借扬帆高可靠性直播系统，一般直
播根本无需使用到多网聚合设备即可保证高清直播的流畅
进行。4G背包、腰包仅在大型活动、重要场合中才会使用，
主要用于重点直播的数据传输质量保障。2017年、2018年
的扬州鉴真国际半程马拉松赛事，为了对赛事的各个方面
进行全程无死角的直播，我们成立多个直播报道小组，在
多个赛点投入了4G背包，发起多路扬帆直播，活动现场虽
然有十多万人，但每路直播信号均安全可靠、清晰流畅，
真正达到广播级视频质量标准。目前，扬帆直播系统与传
统节目生产网、播出系统深度对接，4G背包、4G腰包在
保障扬帆新媒体直播的同时，还用于传统电视直播的信号
保障，进行新媒体与传统媒体的融合直播。未来，我们将
进一步发挥4G聚合设备的优势，减少总台转播车的使用频
次，以“轻直播”的形式，大量运用于现场突发事件报道，
扬帆移动直播系统从开发到上线以来，全台各电视频
道、广播频率、各中心部门约400余名节目人员运用该系
统发起各类手机直播、高清摄像机直播、节目互动直播超1.2
万次，经过了各种网络环境和直播场景的实践检验，系统
功能稳定、性能可靠，画质清晰流畅、直播效果令人满意，
其可靠性得到了节目人员、商家客户、扬帆用户、扬州台
领导的一致认可。扬州广电在非可靠民用移动网络环境下，
为提高移动直播可靠性所做的一系列措施，在广电行业具
备借鉴意义。
参考文献
[1] 徐立.移动直播技术秒开优化经验（含PPT）.2016-04-28
mp.weixin.qq/s?__biz=MzAwMDU1MTE1OQ==&mid=2653547042
&idx=1&sn=26d8728548a6b5b657079eeab121e283&scene=21#wechat_redirect
（上接第92页）
五介质改变品质不变
从今年开始要求用文件的形式将参评节目转码打包送
审。这对于我们来说是一次新的尝试，没有先例可以参照，
一切都是在摸索中进行。为此，在节目制作之前，我们认
茶与诗真学习了总局颁布的《高清晰度电视节目录制规范》，明确
了技术标准。反复研究了送审节目的转码要求、封装格式
和实现方式，并进行了一系列的测试，保证了格式转化对
各项技术指标没有实质性的影响。
今年是电视节目质量奖（金帆奖）录制技术质量奖新
闻类节目第一次开始进行高清节目的评奖。我们面对的是
一系列新的规则和标准，能够获得一等奖固然值得高兴，
但静下心来我们发现，新闻类评奖高清时代的开启，带给
我们的不仅是挑战，更多的是机遇。如何在探索实践中，
积累更多的经验，形成可推广复制的节目制播模式，从而
提高节目的制作质量和技术团队的业务水平，是摆在我们
2008年国务院机构改革
面前的新课题。我们要敢于突破传统，以电视新闻技术工
作者不变的初心来迎接新的挑战。相信我们有能力把最好
最高质量的节目呈现在电视屏幕上。
豫公网安备41160202000603
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