應(yīng)急廣播中、短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

山西廣播電視無(wú)線管理中心 常曉斌

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的應(yīng)急廣播體系有了更加全面的建設(shè)，建設(shè)路徑采用“建立起一個(gè)中心，搭建出全面的設(shè)備覆蓋網(wǎng)”的方式不斷地往前推進(jìn)，同時(shí)重視預(yù)警信息方面工作的完善、增強(qiáng)信息的預(yù)警處理能力，使用信息資源來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò)，能夠讓中短波廣播能夠?qū)崿F(xiàn)全面的普及和覆蓋，本篇文章把應(yīng)急廣播之中的短波覆蓋網(wǎng)的具體建設(shè)和完善作為文章的研究主題，希望能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射平臺(tái)和應(yīng)急廣播高度整合、讓平臺(tái)擁有預(yù)警能力，同時(shí)對(duì)遠(yuǎn)程喚醒技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。

1 應(yīng)急廣播中短波覆蓋網(wǎng)

為了讓?xiě)?yīng)急廣播系統(tǒng)覆蓋面積能夠持續(xù)的提升，需要?jiǎng)?chuàng)建出前端設(shè)備系統(tǒng)管理平臺(tái)，而且需要對(duì)平臺(tái)和發(fā)射設(shè)備連接問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，重視使用者的終端設(shè)備遠(yuǎn)程喚醒的使用問(wèn)題。依據(jù)我國(guó)的有關(guān)規(guī)定開(kāi)展中短波覆蓋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，同時(shí)要對(duì)原本存在的公共設(shè)施以及基礎(chǔ)性設(shè)備進(jìn)行利用，不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和改革，這樣才能夠讓所有的資源高效的整合；而且需要關(guān)注應(yīng)急廣播的覆蓋范圍，確保覆蓋范圍的面積達(dá)到要求、信號(hào)的傳輸要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，創(chuàng)造一套科學(xué)完備的覆蓋體系。在廣播電視制作和播放的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)全面的覆蓋，能夠提升節(jié)目的質(zhì)量，同時(shí)讓使用者的使用體驗(yàn)更為舒適。所有的發(fā)射臺(tái)需要確保播出的質(zhì)量，讓節(jié)目能夠保持高質(zhì)量持續(xù)不間斷的輸出，而且如今傳輸?shù)木嚯x有著明顯的提升，采用中短波廣播覆蓋的面積更廣，能夠適用于緊急事件的播放需要，這也是應(yīng)急廣播通常使用的信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)手段，獲得了人們的重視。

2 應(yīng)急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)功能需求分析

三個(gè)功能模塊的需求標(biāo)準(zhǔn)如下所述：

（1）傳輸適配：需要能夠達(dá)到國(guó)家應(yīng)急廣播的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，而且要讓前端設(shè)備能夠和后端平臺(tái)緊密的連接：不僅包含一些衛(wèi)星設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸、同時(shí)還需要包括應(yīng)急廣播的數(shù)據(jù)流傳輸能夠讓傳輸?shù)玫礁叨鹊倪m配。

（2）區(qū)域響應(yīng)：對(duì)應(yīng)急廣播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠進(jìn)行快速的解析，設(shè)備的接收端能夠快速地對(duì)信號(hào)作出識(shí)別動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高速的區(qū)域響應(yīng)。

（3）遠(yuǎn)程喚醒：使用者能夠在移動(dòng)終端上面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，讓系統(tǒng)自動(dòng)化地喚醒，對(duì)一些信號(hào)指令作出反應(yīng)。根據(jù)具體需求針對(duì)性地設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接收以及解析數(shù)據(jù)模塊，使用一些軟件來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的功能需要。設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)指令插入，以及挑選合適的硬件來(lái)滿足系統(tǒng)的需要。

3 應(yīng)急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 發(fā)射臺(tái)數(shù)據(jù)接收技術(shù)分析

利用衛(wèi)星接收設(shè)備對(duì)發(fā)射站臺(tái)的信號(hào)進(jìn)行解碼，對(duì)信號(hào)的安全性進(jìn)行調(diào)研，向系統(tǒng)的服務(wù)器中輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，傳輸?shù)絋S信號(hào)流之中保存。對(duì)于應(yīng)急廣播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式來(lái)說(shuō)格式類型和TS包資中保存的格式比較類似，所以這些數(shù)據(jù)可以使用一般的保存方式作為參考標(biāo)準(zhǔn)。使用UDP的技術(shù)來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中傳輸?shù)腡S流數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，在目前的三網(wǎng)高度整合的背景之下，數(shù)據(jù)傳播可以使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。采用IP傳輸這種辦法成本的花費(fèi)比較低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。在傳輸?shù)倪^(guò)程中利用千兆交換機(jī)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，只需要使用一個(gè)簡(jiǎn)單的獨(dú)立網(wǎng)卡就能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，理論上可以達(dá)到100多套數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高清的信號(hào)傳輸。打開(kāi)信號(hào)的寫(xiě)入以及讀取能夠讓UDP記錄TS流的編寫(xiě)算法。在整個(gè)算法實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入一共包含2線程的數(shù)據(jù)處理對(duì)象。其具有的主要功能有下面幾點(diǎn)：能夠?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入到緩存線程之中，而且可以采用IP方式獲取到信號(hào)數(shù)據(jù)；把讀取到的信號(hào)數(shù)據(jù)在內(nèi)存之中進(jìn)行保存，同時(shí)利用系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。以上主要的作用是能夠向內(nèi)存之中輸送IP端口所獲取到的一些數(shù)據(jù)。

圖1 IP收錄緩存模型

在一般的廣播節(jié)目播出過(guò)程中接收到的衛(wèi)星信號(hào)的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)量是固定的，在每一個(gè)節(jié)目之中數(shù)據(jù)的大小一般都在5～6Mbit，通常數(shù)據(jù)的大小在百兆的范圍內(nèi)波動(dòng)。所以整個(gè)系統(tǒng)的緩存空間一般為100M，這樣才能夠有效地接收衛(wèi)星所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。同時(shí)為了避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)溢出的現(xiàn)象，會(huì)在緩存之中創(chuàng)建一個(gè)臨界數(shù)據(jù)點(diǎn)，占據(jù)整體儲(chǔ)存空間的9成，大小大概為90M。這是整個(gè)系統(tǒng)的安全區(qū)域。如果儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)大小要大于這個(gè)數(shù)值，那么數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生覆蓋，從頭進(jìn)行寫(xiě)入。緩存模型圖形如圖1所示。

3.2 應(yīng)急廣播流數(shù)據(jù)解析技術(shù)分析

在系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過(guò)了信道的安全性校驗(yàn)之后包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一是文本內(nèi)容，第二是廣播節(jié)目?jī)?nèi)容。應(yīng)急廣播，在對(duì)信息進(jìn)行控制的過(guò)程中、文本信息是其中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，語(yǔ)種構(gòu)成了應(yīng)急廣播。系統(tǒng)的端口對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后再進(jìn)行解碼，然后根據(jù)應(yīng)急廣播實(shí)際的需要來(lái)進(jìn)行響應(yīng)做出相應(yīng)的動(dòng)作，之后會(huì)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，就能夠區(qū)域性地輸出這些信息。

對(duì)于信號(hào)的傳輸流使用TS包當(dāng)做信息的載體，其數(shù)據(jù)的大小188字節(jié)。對(duì)于應(yīng)急廣播的傳輸流要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳輸流分層結(jié)構(gòu)。在應(yīng)急廣播的傳輸流信號(hào)之中包含對(duì)應(yīng)的節(jié)目相關(guān)表以及映射表中的數(shù)據(jù)信息。

（1）解析軟件控制流程

一路傳輸流通過(guò)多路PES的一些基礎(chǔ)模塊所構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)利用解復(fù)用器在傳輸?shù)男盘?hào)之中選擇那些PID為特定數(shù)據(jù)的包，而且會(huì)把這些數(shù)據(jù)的有效信息傳輸?shù)絻?nèi)存之中進(jìn)行保存。在節(jié)目專用信息之中包含的PAT能夠表示傳送流的結(jié)構(gòu)以及每一個(gè)PES包在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中所具有的PID數(shù)值，整個(gè)系統(tǒng)解析中，步驟如下所述：

①讓系統(tǒng)的解復(fù)用器對(duì)一些PID值進(jìn)行過(guò)濾處理，設(shè)置成0×0000，同時(shí)還要獲取到PAT表所表示的TS包，得到其中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。

②對(duì)PAT的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，這樣能夠獲得傳送流中儲(chǔ)存的節(jié)目數(shù)量，對(duì)于每一個(gè)節(jié)目來(lái)說(shuō)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)PMT。

③想要對(duì)某個(gè)區(qū)域的節(jié)目進(jìn)行播放，就需要對(duì)系統(tǒng)的解復(fù)用器過(guò)濾設(shè)定的PID值進(jìn)行修改，獲得對(duì)應(yīng)的PMT中保存的數(shù)據(jù)。

④對(duì)相應(yīng)的PMT信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，就能夠得到此數(shù)據(jù)留置中保存的視頻以及文本具體的傳送包PID的數(shù)據(jù)。

（2）應(yīng)急廣播音頻流的解析

應(yīng)急廣播之中的TS流能夠獲得音頻數(shù)據(jù)信息，同時(shí)去除一些沒(méi)有價(jià)值的信息，得到不失真的音頻數(shù)據(jù)信息。應(yīng)急廣播之中播放的音頻節(jié)目根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝。因此對(duì)于音頻的解析過(guò)程需要按照下述步驟來(lái)進(jìn)行操作。解析過(guò)程如圖2所示。

從流程圖之中可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)會(huì)首先對(duì)TS流之中包含的一些基礎(chǔ)性信息進(jìn)行識(shí)別，主要包含的一些基礎(chǔ)性的信息比如說(shuō)有PAT表、以及TS包之中帶有的PID數(shù)值，同時(shí)根據(jù)這些所獲得的基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)信息對(duì)TS包保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取出相應(yīng)的音頻數(shù)據(jù)包，之后還會(huì)從PES中得到ES流數(shù)據(jù)信息。

圖2 音頻TS流程解析圖

3.3 應(yīng)急廣播流數(shù)據(jù)終端喚醒技術(shù)分析

終端喚醒指的是應(yīng)急廣播能夠覆蓋的面積大小，使用遠(yuǎn)程控制的方式，能夠讓終端自動(dòng)打開(kāi)獲取信號(hào)節(jié)目。使用終端喚醒技術(shù)能夠確保使用者的體驗(yàn)感、避免應(yīng)急信息無(wú)法傳達(dá)，這在行業(yè)范疇內(nèi)被人們稱作“最后一公里”的階段性問(wèn)題。在如今，我們國(guó)家對(duì)于這方面問(wèn)題的處理并沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的處理方式，會(huì)使用一些不同的遠(yuǎn)程喚醒技術(shù)手段。對(duì)于中短波廣播一般會(huì)采用雙音多頻技術(shù)來(lái)對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行喚醒。利用DTMF遠(yuǎn)程控制設(shè)備終端，而且能夠讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高效通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，但是在這個(gè)過(guò)程之中，要關(guān)注避免惡意攻擊以及惡意啟動(dòng)。

DTMF是一種國(guó)際通用的格式信號(hào)，使用這種信號(hào)來(lái)對(duì)一些控制指令進(jìn)行傳輸，需要確保終端設(shè)備正常工作，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)高效的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)還能夠避免一些非法分子入侵網(wǎng)絡(luò)，所以通信安全工作也是非常重要的。在我國(guó)的山西省太原市準(zhǔn)備使用DTMF打造出一套控制城市的應(yīng)急廣播的信號(hào)控制系統(tǒng)，在城市的CATV有線網(wǎng)絡(luò)之中采用調(diào)頻的手段傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)了測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)認(rèn)證發(fā)現(xiàn)，這套系統(tǒng)能夠保障信號(hào)安全的傳輸以及系統(tǒng)正常的工作。這種安全機(jī)制傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)有：利用DTMF信號(hào)指令來(lái)進(jìn)行傳輸、使用了可追詢地址的終端信號(hào)傳輸設(shè)備、保持了相對(duì)獨(dú)立的傳輸體系、使用DES算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密。本篇文章在確保系統(tǒng)信號(hào)傳輸安全的條件下對(duì)應(yīng)急廣播的整體方案規(guī)劃進(jìn)行了闡述、同時(shí)講述了應(yīng)急廣播的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和傳輸信道所具有的一些特點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)性地設(shè)計(jì)出一套滿足我國(guó)現(xiàn)狀的應(yīng)急廣播中短波覆蓋網(wǎng)絡(luò)的傳輸安全機(jī)制。

結(jié)語(yǔ)：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也有很大的提高。應(yīng)急廣播中所使用的短波覆蓋網(wǎng)運(yùn)用能夠讓數(shù)據(jù)傳播的速度明顯提升，幫助整個(gè)廣播電視行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展、擁有持續(xù)創(chuàng)新的潛力。文章在闡述了應(yīng)急廣播之中短波覆蓋網(wǎng)的一些相應(yīng)的理論性概念的條件之上，對(duì)我國(guó)的發(fā)射臺(tái)所使用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、以及數(shù)據(jù)解析技術(shù)進(jìn)行了分析，希望能夠給我國(guó)的廣播電視行業(yè)打下良好的理論性基礎(chǔ)，為相關(guān)從業(yè)人員提供理論性的參考。