HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

寧曉衛(wèi)（國家新聞出版電廣總局中央廣播電視發(fā)射二臺，北京 100045）

信 息 技 術(shù)

HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

寧曉衛(wèi)
（國家新聞出版電廣總局中央廣播電視發(fā)射二臺，北京 100045）

摘 要：本文介紹了HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的研發(fā)背景、結(jié)構(gòu)設(shè)計，重點闡述了軟件各個模塊的實現(xiàn)。最后說明了軟件的應(yīng)用情況及優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：HFCC；GIS；沖突分析；電路計算；運行圖；頻率總表；節(jié)目時間表；選頻

1 背景

HFCC（高頻協(xié)調(diào)組織），成立于1991年，主要從事全球短波頻率協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)，每年春、秋季舉行兩次面對面短波頻率協(xié)調(diào)，促進(jìn)全球短波需求數(shù)據(jù)共享。中華人民共和國廣播電視機(jī)構(gòu)（RTPRC）1999年正式成為ABU-HFC和HFCC短波頻率協(xié)調(diào)會會員，通過與參會各廣播組織協(xié)調(diào)解決短波廣播頻率干擾問題。

為了保護(hù)我國廣播頻率資源的利益，提高協(xié)調(diào)效率，與國際上類似軟件相比較，HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件更側(cè)重協(xié)調(diào)、管理等綜合業(yè)務(wù)的處理，也更貼近我國頻率管理的業(yè)務(wù)需求。因此它不僅是一款單一的協(xié)調(diào)軟件，而是一款集電路預(yù)測、頻率協(xié)調(diào)、日常管理于一體的綜合性軟件。

2 需求分析與總體設(shè)計

2.1 需求分析

每次協(xié)調(diào)會議之前，各成員組織向HFCC組織提交自己的需求數(shù)據(jù)，HFCC組織將各個組織數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并發(fā)布在HFCC網(wǎng)站。各協(xié)調(diào)組織再根據(jù)網(wǎng)站發(fā)布的各組織之間頻率沖突信息表和需求總表，自主協(xié)調(diào)解決頻率沖突。協(xié)調(diào)后，各廣播組織將新的需求數(shù)據(jù)提交到HFCC組織。HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的核心功能是為我國參會的協(xié)調(diào)人員提供決策支持，即快速、準(zhǔn)確的為協(xié)調(diào)人員提供有價值的參考信息，包括雙方協(xié)調(diào)歷史、頻率的占用歷史、與我方需求相關(guān)的運行資料、監(jiān)測效果、沖突雙方廣播覆蓋效果等。此外，軟件還需要存儲協(xié)調(diào)記錄、更改需求信息，并生成新的需求數(shù)據(jù)表。如需我方調(diào)整頻率，則要根據(jù)最新的需求總表快速選出可替代的頻率。

2.2 總體設(shè)計

根據(jù)以上分析，HFCC高頻協(xié)調(diào)軟件分為需求編輯器、沖突分析、電路計算、運行資料、監(jiān)測效果和頻率管理六個功能模塊和數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)維護(hù)兩個系統(tǒng)工具模塊，如圖1所示。需求編輯器是軟件與智能調(diào)度系統(tǒng)、HFCC和ITU等國際頻率管理組織之間的需求數(shù)據(jù)交換接口，也是該軟件需求數(shù)據(jù)的來源。沖突分析是核心模塊，頻率協(xié)調(diào)的整個業(yè)務(wù)流程都在此模塊中完成。電路計算、運行資料管理、頻率管理和監(jiān)測效果是相對獨立的四個功能模塊，它們不僅為頻率協(xié)調(diào)提供重要的參考依據(jù)，也是日常頻率管理工作中必不可少的工具。數(shù)據(jù)維護(hù)和系統(tǒng)維護(hù)保證軟件的穩(wěn)定性和可靠性。

圖1 HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件結(jié)構(gòu)

圖2 季節(jié)曲線計算

圖3 等值線計算

3 功能模塊實現(xiàn)

3.1 需求編輯器

需求數(shù)據(jù)是頻率協(xié)調(diào)和管理的基礎(chǔ)。需求編輯器是該軟件與智能調(diào)度系統(tǒng)及HFCC網(wǎng)站、ITU網(wǎng)站進(jìn)行需求數(shù)據(jù)交換的接口。協(xié)調(diào)之前，通過需求編輯器可將不同來源的需求數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地導(dǎo)入該軟件；協(xié)調(diào)后，又通過需求編輯器生成不同格式的新需求文件以提交給HFCC、ITU廣播組織或?qū)胫悄苷{(diào)度系統(tǒng)。需求編輯器中表格顯示需求數(shù)據(jù)供用戶查看，用戶還可對需求數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改、檢索、校驗等編輯。需求編輯器中調(diào)用了電路計算、運行資料管理、頻率管理等功能模塊，從不同方面展示需求信息以便用戶全面可了解。

3.2 沖突分析

沖突分析模塊是HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件的核心，制定協(xié)調(diào)計劃、頻率協(xié)調(diào)及協(xié)調(diào)工作記錄、輸出等所有與頻率協(xié)調(diào)相關(guān)的工作都在該模塊中完成。

（1）沖突數(shù)據(jù)下載及管理

2007年該軟件一期開始研發(fā)時，HFCC組織采用55/65dB場強(qiáng)計算沖突表，而自2009年春季協(xié)調(diào)會開始HFCC組織采用新的S/I信干比計算沖突表。二期研發(fā)后使軟件兼容了新的S/I沖突表并基于S/I沖突數(shù)據(jù)實現(xiàn)了電路計算、歷史數(shù)據(jù)查詢等一系列頻率協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)。沖突分析模塊可直接鏈接到HFCC網(wǎng)站，將沖突表下載到軟件中進(jìn)行查看、檢索并基于沖突數(shù)據(jù)展開頻率協(xié)調(diào)工作。通過該模塊還可臨時添加沖突數(shù)據(jù)，以保證協(xié)調(diào)工作的完全性。

（2）沖突分析

沖突分析是頻率協(xié)調(diào)的核心業(yè)務(wù)。在該模塊中調(diào)用了電路計算、運行資料管理、監(jiān)測效果、頻率管理四個工具模塊，分別從不同的角度為協(xié)調(diào)人員提供決策支持。根據(jù)協(xié)調(diào)中需要的參照信息及協(xié)調(diào)流程，軟件將所有協(xié)調(diào)工作集成到一個界面來完成，協(xié)調(diào)人員需要的所有信息都可在沖突分模塊中快速獲得。協(xié)調(diào)過程中，根據(jù)沖突分析的結(jié)果可直接修改我方需求或添加新的需求，大大提高了協(xié)調(diào)工作的質(zhì)量和效率。

圖4 服務(wù)區(qū)點計算

圖5 單點計算

3.3 電路計算

電路計算是有效預(yù)測電波覆蓋范圍和覆蓋效果的重要方法。在頻率協(xié)調(diào)和日常管理工作中，覆蓋效果和范圍都是重要的參考依據(jù)。頻率協(xié)調(diào)和管理人員需要快速、直觀的了解電路的基本覆蓋范圍和效果。便于用戶迅速掌握需要的信息。

（1）將GIS平臺與電路計算相結(jié)合

地理信息系統(tǒng) （Geographic Information System，簡稱 GIS）是一種以采集、貯存、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)的圖形化、可視化和與地理因素相關(guān)的可視化空間分析。HFCC高頻協(xié)調(diào)軟件將GIS平臺與電路計算相結(jié)合，以最直觀的方式展示廣播覆蓋效果。在二期研發(fā)中還將GIS平臺的空間查詢和空間分析功能應(yīng)用到頻率協(xié)調(diào)和管理業(yè)務(wù)中，增強(qiáng)了用戶與GIS平臺的交互功能，使該軟件功能更加強(qiáng)大、內(nèi)容更加豐富。

（2）采用Rec533計算模塊進(jìn)行電路計算

Rec533計算模塊是國際電聯(lián)提供的目前使用最廣的電路計算模塊，德國之聲、美國VOV等均采用該模塊。HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件中的電路計算也采用Rec533計算模塊。在二期研發(fā)中，為提高計算速度，對REC 533模塊進(jìn)行了重新封裝，采用多線程計算方式并發(fā)調(diào)用計算模塊。平均計算一條電路占用時間不到10s，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)效果。

電路計算分為季節(jié)曲線計算、場型等值線計算和服務(wù)區(qū)點計算三種。季節(jié)曲線是場強(qiáng)值和可靠度值隨月份、時間變化的曲線，其結(jié)果以曲線圖或柱狀圖的形式呈現(xiàn)；場型等值線是場強(qiáng)和可靠度的等值線覆蓋范圍，計算結(jié)果以圖形化的方式在GIS平臺上顯示；服務(wù)區(qū)點計算是計算需求的目標(biāo)服務(wù)區(qū)（Ciraf區(qū)）內(nèi)每點處的場強(qiáng)值、可靠度值，計算結(jié)果也在GIS平臺上顯示。電路計算模塊還支持對任意一點場強(qiáng)和可靠度的計算查詢，用戶可在地圖上拾取任意一點計算該點的場強(qiáng)和可靠度值。

3.4 運行資料管理

運行資料模塊是將軟件中保存的需求數(shù)據(jù)經(jīng)過組織或統(tǒng)計以運行圖、頻率總表、節(jié)目時間表等圖表形式表現(xiàn)，是頻率協(xié)調(diào)和管理中的重要參考依據(jù)。

（1）運行圖

運行圖即根據(jù)需求表數(shù)據(jù)，以圖表的方式顯示各個臺站或發(fā)射機(jī)房的發(fā)射機(jī)各時間段的運行狀態(tài)和所播出的節(jié)目等信息。在該模塊中，用戶可選擇查看某一臺站或某一機(jī)房內(nèi)所有發(fā)射機(jī)的運行圖。

（2）頻率總表

頻率總表根據(jù)需求數(shù)據(jù)以圖表的方式顯示各廣播組織、各發(fā)射點在某個頻段范圍內(nèi)的頻率使用情況。該模塊即支持查看單一需求表的頻率總表，也支持多個需求表的對比查看。

（3）節(jié)目時間表

節(jié)目時間表根據(jù)需求表數(shù)據(jù)，以表格形式顯示指定語言、指定時間段等條件下語言節(jié)目搭配信息。

（4）天線交換圖

天線交換圖以圖片的形式在軟件中存儲，當(dāng)更改需求或增加新需求時，需要根據(jù)天線交換圖來判斷實際中設(shè)備是否能滿足播出的需要。

3.5 監(jiān)測效果

監(jiān)測效果是判定廣播覆蓋效果的重要參考依據(jù)。該軟件通過監(jiān)測效果模塊建立起監(jiān)測效果數(shù)據(jù)庫，為頻率協(xié)調(diào)和管理人員提供監(jiān)測效果統(tǒng)計查詢功能。

3.6 頻率管理

頻率管理包括頻譜掃描、頻率統(tǒng)計和選頻三部分，分別以不同的角度對需求數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計，以獲得協(xié)調(diào)和管理所需要的參考信息。

（1）頻譜掃描

頻譜掃描根據(jù)用戶選擇的需求總表，以圖形和數(shù)據(jù)列表相結(jié)合的方式顯示指定頻段內(nèi)頻率的使用情況。

（2）頻率統(tǒng)計

頻率統(tǒng)計通過對需求數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計幫助用戶實時了解當(dāng)前任意區(qū)域或點的覆蓋情況以及各個臺站設(shè)備的工作情況。充分利用GIS平臺的空間查詢和空間分析功能，將頻率統(tǒng)計與GIS平臺結(jié)合。

（3）選頻

在頻率協(xié)調(diào)和管理工作中，當(dāng)頻率覆蓋效果不理想或需求發(fā)生沖突時，需要找出能夠替代原來頻率且覆蓋效果理想的新頻率來替代它。選頻時，軟件首先根據(jù)指定的頻段、播音時間段和服務(wù)區(qū)等條件自動篩選出清靜頻率；篩選完成后，基于GIS平臺通過計算和兼容性分析再進(jìn)行人工篩選，排除過路干擾的情況，最終篩選出可用頻率。選頻是頻率協(xié)調(diào)和管理中經(jīng)常用到的重要工具。

結(jié)語

自2007年B級頻率協(xié)調(diào)會議使用以來，HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件經(jīng)歷了多次頻率協(xié)調(diào)會的驗證。在協(xié)調(diào)過程為協(xié)調(diào)人員提供了快速、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)，大大提高了協(xié)調(diào)效率；在日常管理中的應(yīng)用也促進(jìn)了頻率管理工作的科學(xué)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，也為改進(jìn)設(shè)備的合理配置和頻率資源的有效利用起到了良好的促進(jìn)作用。

HFCC高頻廣播協(xié)調(diào)軟件雖已滿足目前頻率協(xié)調(diào)和管理的需求，但廣播頻率管理工作無窮盡。隨著廣播事業(yè)的不斷發(fā)展，頻率協(xié)調(diào)與管理工作的需求必將不斷發(fā)展、變化，HFCC頻率協(xié)調(diào)軟件還有待更進(jìn)一步的研究和擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]王凌.智能優(yōu)化算法及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

中圖分類號：TN919

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A