氣象電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王嘉浠，趙清揚(yáng)，李亞玲

(1.成都石室中學(xué)，四川 成都 610052；2.四川省氣象局，四川 成都 610072)

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氣象電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王嘉浠1，趙清揚(yáng)2，李亞玲2

(1.成都石室中學(xué)，四川 成都 610052；2.四川省氣象局，四川 成都 610072)

四川省氣象服務(wù)中心制作的電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目傳輸一直采用人工送帶方式, 這種方式浪費(fèi)大量的人力、物力以及時(shí)間成本，具有一定的安全播出風(fēng)險(xiǎn)和隱患，亟需改變現(xiàn)狀，保障氣象影視公共服務(wù)的質(zhì)量和水平。為此，我們設(shè)計(jì)并建立了方便、快捷的氣象電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將氣象服務(wù)中心制作的電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目信號進(jìn)行編碼后發(fā)送到光端機(jī)，由光端機(jī)通過光纖傳輸?shù)綇V電網(wǎng)絡(luò)公司機(jī)房，在廣電網(wǎng)絡(luò)機(jī)房進(jìn)入適配器，適配后的信號調(diào)度到四川廣播電視臺新址機(jī)房進(jìn)行解碼辦公輸出。此業(yè)務(wù)自投入運(yùn)行以來，為氣象電視節(jié)目的傳輸提高了效率以及更加安全和穩(wěn)定的保障，有效提高了氣象服務(wù)現(xiàn)代化水平。

氣象節(jié)目；光纖；傳輸系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

2006年1月，《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》正式發(fā)布，其中指出：“建立健全應(yīng)對自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生和社會安全等方面的社會預(yù)警體系，形成統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急機(jī)制，提高保障公共安全和處置突發(fā)事件的能力，是政府全面履行職能，特別是加強(qiáng)社會管理和公共服務(wù)職能的一項(xiàng)重要工作，也是構(gòu)建和諧社會的一項(xiàng)重要任務(wù)”。

四川省是氣象災(zāi)害高發(fā)的地區(qū)之一，干旱、寒潮、暴雨(雪)、冰雹、霜(冰)凍、高溫、低溫、雷電、大霧等氣象災(zāi)害，以及森林草原火災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害、病蟲害等氣象衍生災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。隨著全球氣候變化，極端天氣事件不斷增多，自然災(zāi)害的形勢仍將十分嚴(yán)峻。在自然災(zāi)害和突發(fā)公共事件發(fā)生時(shí)，氣象預(yù)警信息的快速發(fā)布也可以使作為社會公共事件主體之一的社會公眾能快速地通過一個(gè)權(quán)威、客觀、暢通、可信的渠道了解事件的現(xiàn)狀、進(jìn)展、趨勢、原因等信息，有利于消除公眾疑慮，避免聽信傳言，恐慌失措，造成不必要的損失，這樣政府部門在應(yīng)急處置過程中能更好地得到公眾的理解和配合。

電視天氣預(yù)報(bào)已成為傳播氣象信息的主要渠道，四川省氣象服務(wù)中心目前制作的電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目仍然采用落后的手動傳輸方式，即先制作成錄像帶，然后由人工送到電視臺播出，這種方式浪費(fèi)了大量的人力、物力以及時(shí)間成本。為了改善這一現(xiàn)狀，更好、更快捷地向公眾發(fā)布天氣預(yù)報(bào)信息，迫切需要建設(shè)氣象電視節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目從氣象局到電視臺的高效快捷傳輸，從而滿足公共氣象服務(wù)的發(fā)展要求。

2 系統(tǒng)功能概述

系統(tǒng)主要功能是搭建從四川省氣象服務(wù)中心到電視臺的光纖傳輸線路，用以傳輸四川省氣象服務(wù)中心制作的天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，代替人工送帶。

系統(tǒng)采用租用網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備光纖將四川省氣象服務(wù)中心與四川省電視臺進(jìn)行連接。在氣象服務(wù)中心將做好的電視節(jié)目信號進(jìn)行編碼后發(fā)送到光端機(jī)，由光端機(jī)通過光纖傳輸?shù)綇V電網(wǎng)絡(luò)公司機(jī)房。在廣電網(wǎng)絡(luò)機(jī)房進(jìn)入適配器，適配后的信號調(diào)度到四川廣播電視臺新址機(jī)房進(jìn)行解碼辦公輸出。另外，系統(tǒng)要求適應(yīng)高清、標(biāo)清兩種格式的信號傳輸，并通過光纖備份等方法提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

氣象節(jié)目的主要格式有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2和國際電聯(lián)(ITU-T)與ISO共同制定的標(biāo)準(zhǔn)H.264兩種，雖然這兩者都能達(dá)到1920×1080i(非交錯(cuò))的清晰度、24 fps(每秒更新24張畫面)的影像畫質(zhì)，但在傳輸帶寬方面，MPEG-2需要12～20 Mbps，相對的H.264只要 7～8 Mbps。目前四川省電視臺主要用MPEG-2格式，根據(jù)系統(tǒng)的兼容性設(shè)計(jì)，要求系統(tǒng)能支持高清以及標(biāo)清的兩種格式。根據(jù)系統(tǒng)需求，從四川省氣象影視中心到省電視臺的節(jié)目傳輸在租用光纖的情況下需要將該系統(tǒng)劃分成3個(gè)子系統(tǒng)：氣象局子系統(tǒng)、省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)以及四川省廣播電視臺子系統(tǒng)。

3.1 氣象局子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

氣象局子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 氣象局子系統(tǒng)Fig.1 Meteorologic bureau system

從圖1中可知，在錄制好氣象節(jié)目后將SDI(serial digital interface)信號傳入編碼器中進(jìn)行編碼，并將輸入的SDI的節(jié)目信號轉(zhuǎn)換為便于傳輸?shù)腁SI(Asynchronous Serial Interface)信號,因?yàn)锳SI傳輸流可以有不同數(shù)據(jù)速率，但傳輸速率恒定，為270 Mbps，它可以發(fā)送和接收不同速率的MPEG2數(shù)據(jù)以及H.264數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)換成ASI信號后，將其通過光發(fā)模塊通過租用的光纖傳到省網(wǎng)絡(luò)公司即可。同時(shí)將傳入的另外一路SDI信號通過解碼器進(jìn)行解碼，傳輸?shù)耐瑫r(shí)在本地進(jìn)行監(jiān)視與督查，確保傳輸?shù)恼_性。

3.2 省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

依據(jù)公理化設(shè)計(jì)理論，省網(wǎng)絡(luò)公司對于氣象節(jié)目的信號進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)作用。因此，省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)Fig.2 Peoviciallevel Internet company subsystem

此部分主要通過光接收機(jī)將光信號還原成ASI信號，通過適配器，將信號轉(zhuǎn)換為DS3信號，方便在高可靠性、高質(zhì)量的廣電SDH(Synchronous Digital Hierarchy)骨干網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。

3.3 四川省廣播電視臺子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)將從SDH骨干專用網(wǎng)絡(luò)中接收到的信號還原為SDI信號，首先將從SDH網(wǎng)絡(luò)接收到的信號通過適配器轉(zhuǎn)換為ASI信號，然后通過解碼器將ASI信號還原為SDI信號，即為從省氣象局傳輸過來的氣象節(jié)目信號。設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 四川省廣播電視臺子系統(tǒng)Fig.3 Sichuan Broadcasting TV Station subsystem

3.4 系統(tǒng)的備份設(shè)計(jì)

電視發(fā)布是公共氣象服務(wù)的主要形式之一，氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)對可靠性和穩(wěn)定性有很高的要求，因此，對于系統(tǒng)光纖采用備份光纖的形勢，對于硬件設(shè)備我們采用購買備份服務(wù)的方式來解決。

4 氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

通過對氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)的分析，根據(jù)需要，對目前市場設(shè)備進(jìn)行了選型，得到如表1所示的設(shè)備表。

表1 氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)備表

4.1 氣象局子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

氣象局子系統(tǒng)設(shè)備主要由1臺編碼器、1臺本地解碼器、1個(gè)光發(fā)射機(jī)等組成。信號通過MPEG-2編碼器進(jìn)行編碼，目前信號是標(biāo)清源，考慮到對將來的擴(kuò)展和信號的高標(biāo)清變化，這次采用的編碼器是Ericsson品牌的CE-AH20，CE-AH20支持MPEG-2的高標(biāo)清4∶2∶0編碼。解碼器用于本地的解碼監(jiān)看，采用Ericsson RX8200解碼器。光發(fā)射機(jī)采用Evertz 7707EO發(fā)射機(jī)，信號經(jīng)過編碼器后輸出ASI信號，通過光發(fā)射機(jī)傳送至省網(wǎng)絡(luò)公司。

4.2 省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

省網(wǎng)絡(luò)公司分系統(tǒng)采用1臺Evertz的7707OE光接收機(jī)、1臺Sumavision 的10k416 適配器。光接收機(jī)接收到氣象局傳送過來的光信號，還原成ASI信號，并經(jīng)過適配器后傳輸?shù)絊DH網(wǎng)絡(luò)中，傳送到四川省廣播電視臺。

4.3 四川省電視臺分系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

四川省廣播電視臺分系統(tǒng)采用1臺Sumavision 10k416 適配器、1臺Ericsson RX8200高清解碼器。經(jīng)過SDH省骨干網(wǎng)接入信號，用適配器將DS3信號轉(zhuǎn)換成ASI信號，并通過解碼器解碼出來供后續(xù)的播出使用。

4.4 氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)的備份實(shí)現(xiàn)

在氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)中，采用租用一條主光纖、一條備份光纖來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。對于編碼器、解碼器、光端機(jī)等硬件設(shè)備，采用向第三方及設(shè)備原廠購買服務(wù)，按合同要求他們在設(shè)備出現(xiàn)問題一小時(shí)內(nèi)處理，無法解決時(shí)提供替代設(shè)備，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

通過對現(xiàn)有氣象節(jié)目傳輸現(xiàn)狀進(jìn)行分析得到氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)的功能需求，并且提出了將氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)分為3個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：氣象局子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將氣象節(jié)目信號轉(zhuǎn)換為ASI信號傳入光纖網(wǎng)絡(luò)，省網(wǎng)絡(luò)公司在接收到信號后通過適配器將信號轉(zhuǎn)換為DS3并傳入SDH骨干網(wǎng)，四川省廣播電視子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將信號還原為SDI信號。最后給出了氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。

目前，氣象節(jié)目光纖傳輸系統(tǒng)已在四川省氣象局投入業(yè)務(wù)運(yùn)行,保證了氣象節(jié)目從氣象局到電視臺傳輸?shù)母咝Э旖荩蟠蠼档土瞬コ霭踩L(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了公共氣象服務(wù)的能力。

[1] 王康.光纖通信技術(shù)與光纖傳輸系統(tǒng)的分析[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011(14).

[2] 孫會軍,侯志偉.信號壓縮編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2011(9).

[3] 黃若宏，劉懷蘭，陳永強(qiáng). 音視頻流和屏幕流的同步傳輸方法研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007.

[4] 邱奕煒，何盈利.氣象部門SDH網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)[J].貴州氣象，2007(6).

[5] 朱永宏.基于廣電SDH網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)專網(wǎng)[J].電視技術(shù)，2004(5).

[6] Gao Yun,Zhang Guanyuan.Comparison of Various Construction Schemes of Broadband Multi-service Platform,2004.

[7] Antonio Robles-GomezAurelio BermudezRafael CasadoAshild Gronstad SolheimThomas SodringTor Skeie[J].Computer Communications， 2009 (2).

The Design and Implementation of the optical fiber transmission system for meteorological television program

WANG Jiaxi1，ZHAO Qingyang2,LI Yaling2

(1.Chendu Shishi High School,chengdu,; Chengdu 610052, China;2.The Meteorological Bureau of Sichuan Province, Chengdu, 610072, China)

The status of meteorological program transmission was introduced. Currently, the weather TV program made by Meteorological Service Center of Sichuan is transferred by human labor. This manner is a waste of manpower and material resources, as well as there is a certain risk of broadcasting safety, based on it, this essay states a more efficient system which can save more time and labor. After the weather program is done, we can make the signal encoded and transmitted to optical transceiver, and then, make it optical fiber transmitted to engine-room of TV Station. After it comes into the adapter, adapted signal dispatched into Sichuan broadcasting and TV station, encoded and transmitted out. At last, it was illustrated how this system succeeds in realizing modernized Meteorology such as guaranteeing the broadcasting of TV weather programme.

meteorological programs; fiber- optic; transmission systems; design and implementation

1003-6598(2016)06-0086-03

2016-09-21

趙清揚(yáng)(1987—)，女，工程師，主要從事氣象影視、新媒體運(yùn)營等工作，E-mail:47200629@qq.com。

TN948.1+4

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