陜西省級(jí)CMACast的改進(jìn)措施

王 壘，曹 波

(陜西省氣象信息中心，西安 710014)

陜西省級(jí)CMACast的改進(jìn)措施

王 壘，曹 波

(陜西省氣象信息中心，西安 710014)

介紹陜西省氣象信息中心采取電磁環(huán)境優(yōu)化、通信線路改造、衛(wèi)星接收機(jī)升級(jí)和數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)等措施，改進(jìn)陜西省級(jí)CMACast(中國氣象局衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng))的經(jīng)驗(yàn)，為省級(jí)氣象部門提升數(shù)據(jù)接收率提供參考。

CMACast；電磁環(huán)境；通信線路；衛(wèi)星接收機(jī)；數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)

中國氣象局衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)(下稱“CMACast”)，使用亞洲衛(wèi)星4號(hào)星一個(gè)完整的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)中國及亞太地區(qū)進(jìn)行氣象資料、衛(wèi)星遙感和流媒體視頻的廣播[1-2]。2012年3月1日CMACast正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，中國氣象局原有的PCVSAT、FENGYUNCast、DVB-S三套廣播系統(tǒng)全面停止使用，CMACast成為全國氣象部門獲取氣象數(shù)據(jù)資料的主渠道。全國范圍內(nèi)有超過2 400個(gè)省、地、縣級(jí)氣象部門通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收中國氣象局廣播的氣象觀測(cè)資料和產(chǎn)品，開展天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及服務(wù)業(yè)務(wù)；但是陜西省級(jí)CMACast業(yè)務(wù)運(yùn)行后信噪比和誤碼率一直不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟包率比較高。為了保障氣象數(shù)據(jù)的正常接收，陜西省氣象信息中心多次與國家氣象信息中心進(jìn)行交流，同時(shí)邀請(qǐng)西安欣業(yè)科技發(fā)展有限公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。通過電磁環(huán)境優(yōu)化、通信線路改造、衛(wèi)星接收機(jī)升級(jí)和數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)等方面進(jìn)行全面治理，CMACast數(shù)據(jù)接收率大幅提升，截止目前不完整接收文件數(shù)基本控制在每日50個(gè)以下，達(dá)到中國氣象局要求。

1 CMACast簡(jiǎn)介

CMACast采用國際先進(jìn)的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)、8PSK和FEC5/6調(diào)制，信息速率可達(dá)70 Mbit/s，采用C波段(頻帶為4.0～8.0 GHz)廣播方式向省級(jí)及以下氣象部門推送資料。CMACast可提供14大類、300余種氣象資料。該系統(tǒng)基于通道和目錄的文件廣播，支持文件和多媒體同時(shí)廣播，具有用戶授權(quán)和數(shù)據(jù)加密功能。

省級(jí)接收小站設(shè)備組成包括：1.8 m的C波段單收天線及LNB；通用DVB-S2接收機(jī)(支持70 Mbit/s IP輸出)；IBM服務(wù)器(SUSE Linux 11.0，32 bit操作系統(tǒng))；CMACast接收軟件；加密狗(用于授權(quán)接收和數(shù)據(jù)解密)。

2 陜西省級(jí)CAMCast的改進(jìn)措施

2.1 電磁環(huán)境優(yōu)化

C波段是一個(gè)使用廣泛且頻率高的波段，很多小電臺(tái)通過C波段進(jìn)行通信，因此凈化電磁環(huán)境，排除電磁干擾是提高數(shù)據(jù)接收率的前提。電磁環(huán)境優(yōu)化前需要完成以下工作：室外天線面安裝牢固，天線尋星準(zhǔn)確，天線前面無障礙物影響接收；饋源放置在天線中間，饋源接口防水密閉，饋源極化正確；饋線固定牢固且長度不大于80 m，饋線無硬性彎曲。

陜西省級(jí)CMACast接收小站架設(shè)地點(diǎn)位于4層樓頂，受電磁信號(hào)干擾信噪比常出現(xiàn)跳變，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)接收。CMACast使用的頻率范圍為3 840±18 MHz，經(jīng)西安欣業(yè)公司長時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，CMACast接收電磁干擾嚴(yán)重。電磁干擾是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪音，通常分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種，陜西省級(jí)CMACast主要受傳導(dǎo)干擾。針對(duì)干擾信號(hào)，在CMACast接收小站加裝濾波器消除電磁干擾，同時(shí)對(duì)饋源(LNB)采用錫紙包裹減少暴露面積，進(jìn)一步消減電磁干擾。CMACast受到電磁信號(hào)干擾后，陜西省氣象局將監(jiān)測(cè)到的干擾信號(hào)信息向陜西省通信管委會(huì)進(jìn)行上報(bào)(前期陜西省氣象局應(yīng)向陜西省通信管委會(huì)就CMACast接收頻段進(jìn)行報(bào)備)。將電磁干擾減少，優(yōu)化電磁環(huán)境。

2.2 通信線路改造

陜西省級(jí)CMACast系統(tǒng)地面接收裝置通過同軸電纜線將數(shù)據(jù)資料傳至衛(wèi)星接收機(jī)，衛(wèi)星接收機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮辗?wù)器。

陜西升級(jí)CMACast系統(tǒng)的地面接收裝置到接收機(jī)之間使用50 Ω同軸電纜傳輸數(shù)據(jù)，線路長度約70 m，衛(wèi)星接收機(jī)與接收服務(wù)器之間通過華三(H3C)交換機(jī)進(jìn)行通信。同軸電纜是指有兩個(gè)同心導(dǎo)體，而導(dǎo)體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜，分50 Ω基帶電纜和75 Ω寬帶電纜兩類。75 Ω寬帶電纜在傳輸帶寬和傳輸距離上均優(yōu)于50 Ω基帶電纜。依據(jù)通信線路結(jié)構(gòu)對(duì)CMACast通信線路進(jìn)行改造。首先縮短CMACast地面接收裝置和接收機(jī)之間傳輸距離，由原來約70 m縮短至30 m；其次將通信傳輸電纜由原來的50 Ω基帶電纜更換為75 Ω寬帶電纜；最后將原H3C交換機(jī)更換為性能更優(yōu)的思科(CISCO)3750交換機(jī)。通過連續(xù)幾個(gè)月的對(duì)比觀察，通信線路改造后，陜西省級(jí)CMACast數(shù)據(jù)丟包率下降50%，效果明顯。

2.3 衛(wèi)星接收機(jī)升級(jí)

陜西省級(jí)CMACast的衛(wèi)星接收機(jī)為航天恒星科技有限公司所研制。隨著CMACast業(yè)務(wù)化下發(fā)資料的不斷增多，航天恒星科技有限公司研制的接收機(jī)處理能力明顯不足，偶爾出現(xiàn)死機(jī)情況。針對(duì)出現(xiàn)的故障，與國家氣象信息中心專家進(jìn)行溝通，將陜西省級(jí)CMACast接收機(jī)更換為中國華云氣象科技集團(tuán)公司(華云)研制生產(chǎn)的產(chǎn)品。華云接收機(jī)在數(shù)據(jù)處理能力和傳輸速度方面均優(yōu)于航天恒星科技有限公司研制的接收機(jī)，數(shù)據(jù)丟包率有一定下降。華云接收機(jī)預(yù)置軟件版本為3.0，使用前需要升級(jí)為4.0版本，新版本在支持大容量報(bào)文接收轉(zhuǎn)發(fā)方面有明顯提升。

軟件升級(jí)操作方法是在接收機(jī)關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，使用一臺(tái)筆記本電腦用網(wǎng)線連接接收機(jī)的“網(wǎng)絡(luò)”端口，連接好后打開接收機(jī)電源，確認(rèn)連接正常后，在筆記本上打開中國氣象局下發(fā)的CMACast接收機(jī)參數(shù)修改軟件(CView.exe)，軟件自動(dòng)讀取接收機(jī)的參數(shù)[3]，在系統(tǒng)維護(hù)里選擇版本升級(jí)，再選擇4.0版本，點(diǎn)擊升級(jí)即可。

2.4 數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)手段

由于陜西省級(jí)CMACast小站數(shù)據(jù)丟包率較高，因此數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)成為保障數(shù)據(jù)安全的重要途徑。國家氣象信息中心是全國CMACast主站，陜西省級(jí)CMACast選擇國家氣象信息中心作為數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)源之一。西安市級(jí)CMACast周邊電磁環(huán)境優(yōu)良、數(shù)據(jù)丟包率低，西安市氣象局和陜西省氣象局之間通過千兆裸纖通信。根據(jù)陜西省氣象通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，西安市級(jí)CMACast做為陜西省級(jí)CMACast的另一個(gè)數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)源。

數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)主要方式為人工調(diào)報(bào)和程序自動(dòng)下載兩種方式。人工調(diào)報(bào)是通過查看錯(cuò)誤日志，按照未接收文件名和時(shí)間去數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)源調(diào)報(bào)；程序自動(dòng)下載主要根據(jù)陜西省氣象局業(yè)務(wù)單位需求，針對(duì)一些集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品和遙感衛(wèi)星等數(shù)據(jù)研發(fā)調(diào)報(bào)軟件，定時(shí)自動(dòng)從數(shù)據(jù)源完成數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)。

3 結(jié)語

陜西省級(jí)CMACast經(jīng)過電磁環(huán)境優(yōu)化、通信線路改造和衛(wèi)星接收機(jī)升級(jí)后，數(shù)據(jù)丟包率明顯下降，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到中國氣象局對(duì)CMACast系統(tǒng)接收率要求。下行數(shù)據(jù)資料接收已經(jīng)滿足各業(yè)務(wù)單位需求。為了確保數(shù)據(jù)安全，在原有數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，進(jìn)一步加強(qiáng)同國家氣象信息中心交流，增強(qiáng)補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)的能力，提高數(shù)據(jù)安全性。在以后的工作中會(huì)繼續(xù)關(guān)注CMACast，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)接收率，做好數(shù)據(jù)服務(wù)工作。

[1] 王春芳，李湘，陳永濤，等.中國氣象局衛(wèi)星廣播系統(tǒng)(CMACAST)設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2012,23(1)：113-120.

[2] 劉然,李春來,蔣克儉,等.淺談中國氣象局衛(wèi)星廣播系統(tǒng)(CMACast)的設(shè)計(jì)[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò),2013(7)：42-49.

[3] 高鈺杰,盧文俊.廣西省級(jí)CMACAST接收系統(tǒng)故障分析及處理[J].廣東氣象，2015，37(5)：78-80.

1006-4354(2017)04-0041-02

2017-03-10

王壘(1980—)，男，陜西藍(lán)田人，漢族，碩士，工程師，從事氣象信息化和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

陜西省氣象局科技創(chuàng)新基金計(jì)劃項(xiàng)目“CMACast監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”(2015M-55)

TN927.21

B

王壘，曹波. 陜西省級(jí)CMACast的改進(jìn)措施[J].陜西氣象，2017(4)：41-42.