廣電網絡中的智能應急廣播系統技術研究

文/李昊

引言

進入21世紀以來，黨中央、國務院高度重視國家應急廣播體系的建設。為了有效應對自然災害、事故災難和社會安全等突發公共事件，建設應急廣播網絡顯得更加重要。應急廣播網絡需要覆蓋全國一切公共區域，如城區、農村、公園等。智能應急廣播系統技術最大限度預防突發事件的發生，能夠及時、準確、客觀地向社會提供權威的預警信息，能夠減少突發事件造成的危害，規范突發事件預警信息發布工作。在日常生活中，智能應急廣播系統還能有效提升政府各級部門公共服務的能力，發揮著輿論引導、政令傳達、信息發布等重要作用，是黨和政府與人民群眾溝通的橋梁和紐帶。2011年，我國將應急廣播體系建設列入了文化事業重點工程，并發布了《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，為智能應急廣播系統的設計和研發提出了新的要求。智能應急廣播系統能夠讓民眾在第一時間知道發生了什么事情，應該怎么應急、避險，最大程度地保護社會公共資源和人民群眾生命財產安全，

1.廣電網絡中智能應急廣播系統的建設目標

智能應急廣播系統建設應遵循一定的設計原則，由政府主導、分級負責、統一實施和規劃，依托現有廣電網絡資源，建成符合實際、覆蓋全面智能應急廣播系統，具備調度靈活、指揮便捷、資源共享、安全可靠等特征，從而不斷提升各級政府應對突發事件的應急管理能力，實現應急廣播信息全天候、全方位、全時段的及時快速精準發布。（1）應滿足本地域性應急事件處置的需要。在突發事件的事前、事中、事后全過程中，廣電網絡智能應急廣播系統應滿足各級政府處置信息快速傳輸的要求，實現本地應急廣播發布需求的收集、發布資源整合等功能，承擔起全地域應急信息的制作、播發、調度和控制，提升調度決策能力，更好地控制流程；（2）應滿足技術先進性要求。廣電網絡智能應急廣播系統應具備快速制作發布、終端實時響應等功能，主要適應規范化、IP化、融媒體化、應急廣播標準化發展方向，具備實現應急信息及時匯聚、信號精準覆蓋等邊優勢，通過采用互聯網和移動互聯網等新媒體技術，創新應急廣播的形式和手段；（3）應橫向對接本地區應急信息發布部門。廣電網絡智能應急廣播系統將信息轉換為音頻或字幕信號后進行播發，具有接入、驗證、解析、轉換氣象局發布的應急信息等功能，是根據本地信息發布需求和本地傳輸覆蓋網絡條件，建立與各個部分之間的聯動和信息傳遞渠道，如應急信息發布部門和氣象局等；（4）應使上下級系統聯動、平臺互聯互通。為了實現無縫互聯互通和統一聯動，廣電網絡智能應急廣播平臺應應上聯省級、下聯縣（區）級應急廣播平臺，可以采用“點對點”的方式、設置應急優先、上級優先等優先級模式，也可以采用“點對多點”等方式管控基層村（社區）級終端；（5）應實現分級分類人群的信息發布。智能應急廣播的覆蓋應實現分級分類分人群的定向發布，實現區域覆蓋、點或多點覆蓋；（6）應支持快速高效的應急處置。為了提升應急處置的效率，廣電智能應急廣播系統應充分利用各種技術手段，確保預警接收、傳輸覆蓋、終端接收等環節信息傳送的快速高效，如實時發布、高效傳送、定向接收等；（7）應滿足系統安全、信息發布可管可控要求。系統應具備防插播、防錯播、防盜播等安全防范手段，具備防災抗毀能力，滿足應急廣播信息快速精準發布的需求，防止非授權單位或個人通過本系統發布非法信息采取非法手段擾亂社會秩序，進行全天候、全方位、全時段不定時發布。同時，為了確保應急廣播平臺信息安全、網絡安全，應增強用戶角色和權限管理，確保應急信息發布、分發、傳輸的可管可控，確保應急廣播平臺信息運行安全和傳輸覆蓋安全，有效地監控信息傳播全過程，確保應急廣播信息可用性、唯一性、不可抵賴性；（8）應充分利用現有廣電覆蓋網絡資源。廣電網絡智能應急廣播信號傳輸覆蓋網應采用多種傳輸覆蓋技術，充分利用現有廣電有線、無線覆蓋網絡資源，建成面向市直屬的城鄉一體應急廣播信號綜合覆蓋網絡，在市級應急廣播平臺統一調度下，利用市、縣、鄉鎮等各級廣電基礎設施，確保多種傳輸覆蓋方式實現相互備份、互補覆蓋，從而降低建設成本，如有線數字電視網、有線IP數據專網等；（9）智能應急廣播系統的規劃建設和運行管理應按照平時服務、戰時應急的綜合利用要求，平站結合，進行應急知識普及、政策宣傳等，充分利用本系統實現廣播節目轉播覆蓋，提升廣大人民群眾防災意識和抗災能力。同時，應定期執行系統實操演練和各環節可靠性測試，確保整個系統在戰時隨時有效可用；（10）智能應急廣播系統應標準規范、具有可擴展性。在管理、傳輸網絡和接收終端等環節，系統應支持與氣象局信息發布平臺的無縫對接，支持實現省、市、縣、鄉鎮、村五級聯網、四級可控，嚴格遵守國家和行業標準與規范。并預留出技術升級、業務增加和容量擴展的空間，支持從前端到終端的統一網管和監測控制，集成并互通互換多家廠商的系統及設備。

2.廣電網絡中智能應急廣播系統總體技術方案

智能應急廣播系統由三部分組成：（1）管控及播發系統應嚴格的按照權限分級管理；（2）雙向傳輸網絡采用有線、無線傳輸相結合的方式，能夠進一步提升應急廣播系統的可靠性。并且其采用的是有線電視網為主、數字電視無線多媒體廣播（DTMB-T）為輔的傳輸方式，能夠解決有線電視網絡未覆蓋區域的應急廣播信號接收問題，實現整個區域的全覆蓋，提升整個系統的安全性和可靠性；（3）應急廣播終端分為兩類，利用現有的各種播出設施，能夠擴大應急廣播信息的覆蓋面，可以獨立承擔遠程激活、緊急播出的功能，如：村級大喇叭擴音設施、樓宇及學校公共廣播、城市公共場所大屏幕等。第一類是應急廣播智能終端、戶外大屏接入終端和公共廣播對接終端；第二類是應急廣播音柱終端(廣播收擴機+音箱)、應急廣播收擴機+大喇叭終端。

2.1 主要技術方式

雙向IP信號：在應急廣播信號中，為了提升信號的抗干擾能力，采用單播、組播、全播的方式，能夠提升信號質量，實現并行傳送，將多路廣播信號與應急廣播相關信息指令IP數據包連接在一起。

DVB-C的傳輸方式：為了滿足平臺并發能力，該技術可以無需重復布線或布點。但為了實現日常節目與應急信息的共同傳輸，該技術還需要單獨規劃應急廣播頻點，占用現有廣播電視頻道。因此，該技術適用于有線數字電視網絡已經通達的地區。

2.2 智能應急廣播平臺架構

（1）市級廣播平臺主要包括制播和傳輸平臺、傳輸網絡。其中在市中心機房，市級廣播平臺包括廣播系統服務器和廣播服務器軟件，其核心設備是由制播和傳輸平臺組成。廣播系統服務器具備信息資源樹的路由規劃、跨網傳輸和轉發等功能，用于系統廣播信息資源樹的構建、后臺管理、權限分配等，負責信息的采集、傳輸、交換、顯示以及存儲、控制和節點信息分發、尋址等；廣播服務器軟件是廣播系統服務器的配套設施，具備優先級和權限控制、日志與監控、流媒體加密分發、業務加載與執行等能力。市級廣播站前端具備播出功能和管理功能，主要組成部分包括電話接入機、分控電腦、短信接入網關、系統播控軟件、復用器等音頻設備。并且利用有線廣播電視的傳輸光纖干線，市平臺到縣級平臺通過建設一套MSTP傳輸網絡，可以向各縣市區的廣播平臺進行廣播信號傳輸，能夠極大地保證廣播信號安全穩定性；（2）縣級廣播平臺。縣級廣播平臺組成部分眾多，主要包括分控電腦、分控話筒、音源、編碼器等，通過利用IP網絡能夠進行分區管理控制。并且在權限分配下，可實現遠程訪問。短信接入網關支持短信轉語音緊急廣播。并且所有短信的號碼經過系統授權后，通過收集終端向平臺發送信息，可以直接對其所轄的終端進行文字轉語音廣播，如來電號碼比對、組織代碼比對、密碼比對等；（3）鄉鎮級廣播平臺。為了實現網絡回傳插播音源，建立鄉鎮級播控中心，對鄉鎮到縣前端機房選擇有線廣播電視雙向網絡，可以實現鄉鎮對行政村、接收終端的分區或點對點播控等功能，能夠實現各個鄉鎮現有的網絡資源的整合。并且當上級無廣播時，在與市、縣級平臺的配合作用下，根據指令進行全域、制定區域或定點的開關機控制、音量控制等控制功能，可以開啟本級實時廣播和流程廣播。另外，鄉鎮級廣播中心前端主要是播出功能需求環節之一，可以直接播出相關單位的緊急信息或預警信息，采用IP信號，利用網絡插播或電話插播，通過有線數字電視信號傳輸到村級，可以將鄉鎮到行政村傳輸網絡圖鄉鎮到市級的信號回傳播，向全市各村廣播室提供統一的廣播信號源；（4）村級廣播平臺。一方面，在各社區、村街配置TS音柱、廣播喇叭、雙模音柱，可以使各個廣播接收點采用有線、無線雙模音頻接收信號。TS流音柱能接收有線數字電視信號并進行解碼播放，具備有線TS流和IP流解碼功能，同時內置網管回傳模塊，能夠實現市級平臺有效的監管廣播設備，有效地利用廣電雙向傳輸網絡將設備工作狀態信息回傳到市級機房系統服務器。另一方面，行政村利用有線、無線數字電視信號接收上級廣播信號；廣播室利用廣電雙向網絡將信號上傳到市級機房系統服務器，采用分控話筒或電話進行插播和音源介入，并通過有線數字電視信號下發至各個廣播接收點。

3.廣電網絡中智能應急廣播系統安全體系設計

圖1 應急廣播信息安全保障體系

各級應急廣播系統信息安全保障體系主要有三部分，即：信息安全管理體系、信息安全技術體系、信息安全運行體系。信息安全保障體系通過設置數字簽名、消息驗證、指令驗證等技術手段，保障了應用層面的信息安全。為了防止播出系統受到黑客攻擊和病毒感染，保障數據傳輸過程的完整性和存儲，各級應急廣播平臺的信息應設有防火墻，能夠提升數據的保密性和可追溯性（如圖1所示）。

應急廣播系統安全體系保障的各個環節都遵循國家信息安全保護等級的要求，根據安全播出的要求，各方面都符合通用安全保障要求，如物理安全、網絡安全、數據安全等。為了確保應急廣播信息播出的安全，本方案還從以下幾方面提升了系統的安全性。

3.1 網絡安全

對網絡各個方面的安全進行了加固。如：在網絡設備日志審計、網絡安全區域劃分、運維安全審計、網絡邊界惡意代碼過濾、網絡訪問控制、網絡設備防護等。

3.2 主機安全

為了保障主機安全，對主機的操作系統、數據庫等進行安全加固，能夠確保為用戶提供安全可靠的應用服務。

3.3 審計安全

旨在提高防范安全風險和威脅能力，確保業務系統能夠長期、可靠地運行，實現系統的日志集中管理、安全風險的監控等。

3.4 應用安全

為了保障系統應用層面的安全，本系統從各個方面進行安全加固。如應急廣播內容的使用與存儲、身份認證、通信完整性與保密性、軟件容錯以及資源控制等。

3.5 數據安全

在數據傳輸過程中，對重要服務器的數據進行定期備份、雙機熱備，能夠保障數據的完整性和存儲的保密性，如：應用服務器及數據庫服務器等。

3.6 傳輸方面

信息安全技術與其他業務相互隔離，在不同的網絡條件下，為了實現通道安全和傳輸保障，廣播系統傳輸可以利用VPN技術進行VLAN劃分。并且其采用單獨的通信專線網絡，可以提升信息傳輸的安全性，從而避免來自互聯網的威脅。為了確保廣播數據傳輸的機密性、合法性和完整性，應急廣播系統采用加密算法和認證算法，通過完善的安全機制，能滿足智能應急廣播安全性的要求，保障數據發送源的認證和密鑰的安全，確保數據合法性的認證。另外，在該系統中，只有合法授權的終端才能正常使用，終端設備支持用戶名和密碼驗證、上線注冊認證，只有同時符合接收的五個條件，才能完全杜絕系統的安全性，不被不法分子盜播、插播和干擾，即“調頻載波+RDS副載波+解加密控制碼+正確的臺標識別碼+工作狀態指令”。同時，為了提升應急廣播系統的安全性，應急廣播系統每一次產生的命令數據都不相同，相同的控制指令發送一次過后就失效，避免應急廣播系統受到安全威脅，即使空間有同頻信號或鄰頻干擾信號，終端收到相同的命令數據時也不會做出任何響應，接收終端也不會開機。

4.廣電網絡中智能應急廣播系統的主要功能

首先，從市到村的四級管理系統和播出終端，具備各種播出功能，如GPRS信息遠程播控、電話遠程控制播出的能力。上一級平臺能夠控制所轄區域內任一前端和接收設施以及終端設備開/關、可控制終端等所有廣播參數，如在調節音量時，通過設置在前端的音頻廣播控制器，可以進行遠程智能調節；其次，從市到村四級應急管理平臺具有電話和短信插播功能，短信插播可以將文字信息轉化為語言播報，具備快捷、安全、操作簡單等優勢。電話和短信插播權限僅為緊急廣播。并且在沒有上級信號支持的情況下，市、縣、鎮、村四級平臺具備獨立播出能力。另外，在應急狀態下，按照應急播出優先的原則，可以直接點亮緊急信號燈，實現各級系統的應急插播，同時應急廣播結束時，接收終端恢復到設置值，音量自動調整。為了實現對公共終端分組控制，按照各自不同的行政級別和區域，可以劃分市、縣、鎮、村四級實現定時廣播、自動廣播和分區域廣播，也可以通過點對點的方式來控制終端。

結語

應急廣播系統工程建成后，可以提升各級人民政府信息發布和傳播的能力，是廣播影視公共服務體系建設的重要組成部分，可以及時地應對、處理自然災害、事故災害、社會安全等。通過智能應急廣播系統的建設，能夠為宣傳政令方針、發布預警信息提供一個覆蓋廣、受眾多的宣傳途徑，作為防災、抗災等突發事件的信息發布渠道，對維護社會穩定、促進農業發展等具有重要意義，具備快速、便捷、精準等特點。