利用短波廣播傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用探究

摘要：本文對(duì)當(dāng)前利用短波廣播進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)和試驗(yàn)情況進(jìn)行了梳理，對(duì)未來利用短波廣播開展大范圍數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)所面臨的問題和發(fā)展前景進(jìn)行了積極思考和展望。

關(guān)鍵詞：短波廣播;數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù);低碼率數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號(hào)：TP391.41 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1007-9416（2020）06-0000-00

0引言

短波廣播主要以天波傳播為主，信號(hào)經(jīng)電離層反射后，可傳播到幾百甚至幾千公里之外，因而短波適于遠(yuǎn)距離傳輸，一般用作國(guó)際廣播，不過在包括中國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)土面積較大的國(guó)家，短波廣播也是國(guó)內(nèi)廣播覆蓋的重要方式之一。短波廣播自誕生以來一直都只是承擔(dān)聲音廣播業(yè)務(wù)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，利用短波廣播開展數(shù)據(jù)形式的各類業(yè)務(wù)的廣播服務(wù)成為了可能。

1短波廣播開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰突A(chǔ)

1.1傳媒業(yè)態(tài)發(fā)展的必然需要

廣播以聲音傳播為邏輯起點(diǎn)，隨著數(shù)字化、信息化技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)逐漸演變?yōu)椤皬V播融媒體”，這就需要各類媒體傳輸手段突破原來聲音業(yè)務(wù)的限制，嘗試和開展更多形式、能夠更好滿足廣大受眾需求的廣播業(yè)務(wù)。短波廣播作為我國(guó)重要的廣播電視基礎(chǔ)設(shè)施，也要積極推動(dòng)數(shù)字化進(jìn)程，開展數(shù)字形式的各類業(yè)務(wù)的研究和試驗(yàn)工作，增強(qiáng)短波廣播的融合能力，更好適應(yīng)新時(shí)期傳媒業(yè)態(tài)的發(fā)展要求。

1.2挖掘短波資源價(jià)值的迫切需求

短波廣播被專家們普遍認(rèn)為是大規(guī)模全球傳輸?shù)淖钣行緩健Ｏ啾绕渌孛鏌o線廣播方式，短波廣播覆蓋能力極強(qiáng)，單點(diǎn)發(fā)射就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)省的普遍覆蓋。相較衛(wèi)星廣播方式，短波又具有成本低、調(diào)動(dòng)靈活、抗損毀能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。目前短波主要還是用于模擬技術(shù)體制下的聲音廣播業(yè)務(wù)，極大地限制了自身的發(fā)展，只有通過技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)形式的各類業(yè)務(wù)的傳輸，才能挖掘出短波資源的巨大價(jià)值。

1.3數(shù)字廣播技術(shù)奠定的技術(shù)基礎(chǔ)

DRM（Digital Radio Mondiale）是目前國(guó)際通用的，支持短波頻段的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。短波廣播采用數(shù)字廣播技術(shù)以后，就具備了傳輸數(shù)據(jù)的基本能力。目前，印度是DRM數(shù)字廣播部署規(guī)模最大的國(guó)家，覆蓋了印度國(guó)內(nèi)近6億人口。我國(guó)近幾年也開展了DRM短波數(shù)字廣播的試驗(yàn)和測(cè)試工作，具有了一定的試驗(yàn)播出的能力。數(shù)字廣播技術(shù)在全球范圍越來越多的應(yīng)用，為利用短波廣播提供更多類型的數(shù)據(jù)廣播奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)和試驗(yàn)情況

2.1短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)

數(shù)字短波廣播DRM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，DRM廣播主業(yè)務(wù)信道可以傳輸一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)廣播按照服務(wù)的目的和內(nèi)容不同可以組成不同的數(shù)據(jù)應(yīng)用。當(dāng)某個(gè)業(yè)務(wù)全部都是數(shù)據(jù)廣播時(shí)，其數(shù)據(jù)應(yīng)用的類型可以在快速信息信道（FAC）中通過業(yè)務(wù)描述字標(biāo)注[1]，目前標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用類型有電子節(jié)目表（EPG），Journaline廣播文本，交通信息服務(wù)TMC等[2]。

數(shù)據(jù)廣播不是單一的一類業(yè)務(wù)，而是非音頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)稱。數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)可以是文件和突發(fā)的消息，也可以是實(shí)時(shí)傳輸?shù)木€性播放數(shù)據(jù)，如實(shí)時(shí)視頻。不同的數(shù)據(jù)類型對(duì)信息的組織和傳輸時(shí)延提出不同的要求。

2.2 Journaline數(shù)字廣播文本服務(wù)試驗(yàn)

Journaline是專為DRM等數(shù)字廣播系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以傳輸文本信息、新聞以及RSS（簡(jiǎn)易信息聚合）等內(nèi)容。Journaline數(shù)據(jù)服務(wù)在印度的DRM數(shù)字廣播服務(wù)中進(jìn)行了試驗(yàn)，在印度當(dāng)?shù)?，與新聞或其他節(jié)目同步播出的有翻譯成100多種語言的文本信息，這些文本信息用來介紹正在播出的內(nèi)容，可以使那些聽不懂節(jié)目的旅行者，以及大量無法上網(wǎng)的印度人，都能及時(shí)了解最新情況。

2.3 Diveemo小尺寸視頻傳輸試驗(yàn)

德國(guó)Fraunhofer IIS推出了專用于DRM數(shù)字廣播小尺寸視頻傳輸服務(wù)的Diveemo技術(shù)。并聯(lián)合相關(guān)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)廠商開展了Diveemo直播視頻傳輸試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了BBC新聞視頻通過DRM數(shù)字短波廣播通道的實(shí)時(shí)直播。Diveemo定位于通過短波經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)大范圍的教育和信息視頻的廣播，用戶可以通過便捷的移動(dòng)接收設(shè)備獲得小尺寸視頻服務(wù)體驗(yàn)。視頻流可以伴隨一個(gè)或多個(gè)音頻流，實(shí)現(xiàn)多語言支持。圖1為Diveemo接收設(shè)備。

2.4美國(guó)國(guó)土安全部面向北極地區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)

美國(guó)國(guó)土安全部2018年4月發(fā)布了通過DRM數(shù)字短波遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)信息的技術(shù)報(bào)告[3]，詳細(xì)介紹了海岸警衛(wèi)隊(duì)的研究開發(fā)中心面向北極地區(qū)開展的短波數(shù)據(jù)廣播試驗(yàn)，試驗(yàn)為期一年，利用單個(gè)DRM發(fā)射機(jī)向通信基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的北極地區(qū)提供航行安全信息。DRM數(shù)字短波從岸到船廣播有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)了詳細(xì)天氣圖、天氣預(yù)報(bào)、冰川地圖、導(dǎo)航信息、重要通知等信息的及時(shí)發(fā)送，為在北極地區(qū)進(jìn)行航海活動(dòng)的船舶提供進(jìn)一步的安全保障。最終試驗(yàn)結(jié)果表明，短波廣播是一種極其有效的，可低成本覆蓋海洋等大面積區(qū)域的傳輸方式，并能實(shí)現(xiàn)航海安全信息等數(shù)據(jù)信息的有效傳播。圖2為試驗(yàn)中傳輸?shù)奶鞖忸A(yù)報(bào)信息。

2.5我國(guó)在短波數(shù)據(jù)傳輸方面的相關(guān)試驗(yàn)

我國(guó)是短波大國(guó)，一直以來都高度重視和密切關(guān)注短波技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)播出機(jī)構(gòu)和科研院校，在短波數(shù)字化以及短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫骈_展了大量的研究和試驗(yàn)工作。比如，通過優(yōu)化信道編碼大幅提升了DRM數(shù)字短波的傳輸能力，實(shí)現(xiàn)了低碼率監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)傳輸。利用圖像壓縮技術(shù)，提高視頻圖像編碼的效率，壓縮比達(dá)到300：1，在16Kb/s 的短波信道中實(shí)現(xiàn)了一定尺寸視頻的實(shí)時(shí)傳輸 [4]。這些試驗(yàn)結(jié)果為利用短波開展視頻等多媒體信息的大范圍廣播提供了充分的試驗(yàn)依據(jù)。

4短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸面臨的主要技術(shù)瓶頸

4.1短波廣播的數(shù)據(jù)傳輸能力較弱

在現(xiàn)有的DRM數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)中，短波廣播可以選擇多種帶寬模式，最大帶寬為20kHz，經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試，在20kHz帶寬播出模式下，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸碼率只能達(dá)到最大的45kbps左右，這個(gè)碼率可以適用于聲音、文本、圖片以及極低碼率視頻信息的傳輸，但對(duì)于其他大碼率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)，就很難滿足實(shí)際應(yīng)用要求，對(duì)數(shù)字短波業(yè)務(wù)的擴(kuò)展造成了極大的技術(shù)制約。

4.2短波廣播的接收穩(wěn)定性較差

短波廣播通過電離層反射的天波形式傳播。由于電離層隨著四季和晝夜的交替都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，影響電波的反射，因此天波傳播穩(wěn)定性較差。在模擬播出時(shí)，主要體現(xiàn)為聲音忽高忽低，主觀收聽效果差，升級(jí)為數(shù)字播出后，得益于數(shù)字廣播的各類保護(hù)糾錯(cuò)技術(shù)，業(yè)務(wù)接收的穩(wěn)定性和主觀效果明顯提升，但在反射電波波動(dòng)較大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)間歇性中斷的現(xiàn)象。接收穩(wěn)定性的提升也是短波數(shù)據(jù)廣播發(fā)展需要解決的重要問題。

4.3短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景有待拓展

在城市區(qū)域內(nèi)，有多種能實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量聲音和圖像等多媒體信息傳輸?shù)氖侄?，而?shù)字短波廣播傳輸能力相對(duì)較弱，更加適合于遠(yuǎn)距離大范圍的低碼率數(shù)據(jù)廣播覆蓋。因此，短波數(shù)據(jù)廣播極有可能在應(yīng)對(duì)城市以外區(qū)域的大范圍普遍數(shù)據(jù)服務(wù)需求時(shí)，或者是在一些突發(fā)應(yīng)急的特殊情況下，才能發(fā)揮其他技術(shù)手段不可替代的重要作用。積極開展針對(duì)短波數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的研究和相關(guān)試驗(yàn)工作，也將極大地促進(jìn)數(shù)字短波的未來發(fā)展。

短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)，不過在已有數(shù)字廣播技術(shù)和大量試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化編碼和升級(jí)接收技術(shù)等方式還可以進(jìn)一步提升短波傳輸能力和接收穩(wěn)定性，充分發(fā)揮短波數(shù)字廣播的資源價(jià)值，促進(jìn)短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域的逐步拓展。

5結(jié)語

綜上所述，隨著短波數(shù)字廣播技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用規(guī)模的逐步擴(kuò)大，短波數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸也有了較為成熟的技術(shù)，很多國(guó)家也開展了相關(guān)的試驗(yàn)工作和實(shí)際應(yīng)用。依照當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字短波廣播的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合傳輸能力還相對(duì)較弱，在一定程度上限制了數(shù)字短波廣播的融合發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新。但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷升級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷優(yōu)化，相信數(shù)字短波廣播可以逐漸承載更多形式多樣、內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使短波這種傳統(tǒng)的廣播資源，在更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮更加重要的作用。

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收稿日期：2020-04-30

作者簡(jiǎn)介：張軒（1982—），男，山西忻州人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：廣播電視技術(shù)。