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

山西廣播電視無線管理中心 常曉斌

隨著時代的發(fā)展，我國的應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，同時重視預警信息方面工作的完善、增強信息的預警處理能力，使用信息資源來搭建網(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)射平臺和應急廣播高度整合、讓平臺擁有預警能力，同時對遠程喚醒技術(shù)進行了深入的研究。

1 應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)

為了讓應急廣播系統(tǒng)覆蓋面積能夠持續(xù)的提升，需要創(chuàng)建出前端設(shè)備系統(tǒng)管理平臺，而且需要對平臺和發(fā)射設(shè)備連接問題進行重點關(guān)注，重視使用者的終端設(shè)備遠程喚醒的使用問題。依據(jù)我國的有關(guān)規(guī)定開展中短波覆蓋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，同時要對原本存在的公共設(shè)施以及基礎(chǔ)性設(shè)備進行利用，不斷地進行創(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)注應急廣播的覆蓋范圍，確保覆蓋范圍的面積達到要求、信號的傳輸要實現(xiàn)自動化，創(chuàng)造一套科學完備的覆蓋體系。在廣播電視制作和播放的過程中實現(xiàn)全面的覆蓋，能夠提升節(jié)目的質(zhì)量，同時讓使用者的使用體驗更為舒適。所有的發(fā)射臺需要確保播出的質(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，這也是應急廣播通常使用的信號傳輸?shù)募夹g(shù)手段，獲得了人們的重視。

2 應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

三個功能模塊的需求標準如下所述：

（1）傳輸適配：需要能夠達到國家應急廣播的標準規(guī)定，滿足設(shè)計的標準，而且要讓前端設(shè)備能夠和后端平臺緊密的連接：不僅包含一些衛(wèi)星設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸、同時還需要包括應急廣播的數(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：對應急廣播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠進行快速的解析，設(shè)備的接收端能夠快速地對信號作出識別動作同時進行反應，實現(xiàn)高速的區(qū)域響應。

（3）遠程喚醒：使用者能夠在移動終端上面對系統(tǒng)進行遠程控制，讓系統(tǒng)自動化地喚醒，對一些信號指令作出反應。根據(jù)具體需求針對性地設(shè)計系統(tǒng)的接收以及解析數(shù)據(jù)模塊，使用一些軟件來達到系統(tǒng)的功能需要。設(shè)計對應的控制信號指令插入，以及挑選合適的硬件來滿足系統(tǒng)的需要。

3 應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 發(fā)射臺數(shù)據(jù)接收技術(shù)分析

利用衛(wèi)星接收設(shè)備對發(fā)射站臺的信號進行解碼，對信號的安全性進行調(diào)研，向系統(tǒng)的服務器中輸入數(shù)據(jù)信號，傳輸?shù)絋S信號流之中保存。對于應急廣播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式來說格式類型和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準。使用UDP的技術(shù)來對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中傳輸?shù)腡S流數(shù)據(jù)進行接收，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)實現(xiàn)。采用IP傳輸這種辦法成本的花費比較低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離傳輸。在傳輸?shù)倪^程中利用千兆交換機來對數(shù)據(jù)進行處理，只需要使用一個簡單的獨立網(wǎng)卡就能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行有效的處理，理論上可以達到100多套數(shù)據(jù)實現(xiàn)高清的信號傳輸。打開信號的寫入以及讀取能夠讓UDP記錄TS流的編寫算法。在整個算法實現(xiàn)的過程，數(shù)據(jù)的讀取和寫入一共包含2線程的數(shù)據(jù)處理對象。其具有的主要功能有下面幾點：能夠?qū)?shù)據(jù)寫入到緩存線程之中，而且可以采用IP方式獲取到信號數(shù)據(jù)；把讀取到的信號數(shù)據(jù)在內(nèi)存之中進行保存，同時利用系統(tǒng)來進行數(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)目播出過程中接收到的衛(wèi)星信號的頻點數(shù)據(jù)量是固定的，在每一個節(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。所以整個系統(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)。同時為了避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)溢出的現(xiàn)象，會在緩存之中創(chuàng)建一個臨界數(shù)據(jù)點，占據(jù)整體儲存空間的9成，大小大概為90M。這是整個系統(tǒng)的安全區(qū)域。如果儲存的數(shù)據(jù)大小要大于這個數(shù)值，那么數(shù)據(jù)會發(fā)生覆蓋，從頭進行寫入。緩存模型圖形如圖1所示。

3.2 應急廣播流數(shù)據(jù)解析技術(shù)分析

在系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過了信道的安全性校驗之后包含兩個方面的內(nèi)容：第一是文本內(nèi)容，第二是廣播節(jié)目內(nèi)容。應急廣播，在對信息進行控制的過程中、文本信息是其中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，語種構(gòu)成了應急廣播。系統(tǒng)的端口對這些數(shù)據(jù)進行處理之后再進行解碼，然后根據(jù)應急廣播實際的需要來進行響應做出相應的動作，之后會將這些數(shù)據(jù)進行輸出，就能夠區(qū)域性地輸出這些信息。

對于信號的傳輸流使用TS包當做信息的載體，其數(shù)據(jù)的大小188字節(jié)。對于應急廣播的傳輸流要滿足國家標準規(guī)定的傳輸流分層結(jié)構(gòu)。在應急廣播的傳輸流信號之中包含對應的節(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

一路傳輸流通過多路PES的一些基礎(chǔ)模塊所構(gòu)成。整個系統(tǒng)利用解復用器在傳輸?shù)男盘栔羞x擇那些PID為特定數(shù)據(jù)的包，而且會把這些數(shù)據(jù)的有效信息傳輸?shù)絻?nèi)存之中進行保存。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PES包在進行信號傳輸?shù)倪^程中所具有的PID數(shù)值，整個系統(tǒng)解析中，步驟如下所述：

①讓系統(tǒng)的解復用器對一些PID值進行過濾處理，設(shè)置成0×0000，同時還要獲取到PAT表所表示的TS包，得到其中儲存的數(shù)據(jù)。

②對PAT的信號數(shù)據(jù)進行解析，這樣能夠獲得傳送流中儲存的節(jié)目數(shù)量，對于每一個節(jié)目來說都對應著一個PMT。

③想要對某個區(qū)域的節(jié)目進行播放，就需要對系統(tǒng)的解復用器過濾設(shè)定的PID值進行修改，獲得對應的PMT中保存的數(shù)據(jù)。

④對相應的PMT信號數(shù)據(jù)進行解析，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）應急廣播音頻流的解析

應急廣播之中的TS流能夠獲得音頻數(shù)據(jù)信息，同時去除一些沒有價值的信息，得到不失真的音頻數(shù)據(jù)信息。應急廣播之中播放的音頻節(jié)目根據(jù)國家標準進行數(shù)據(jù)封裝。因此對于音頻的解析過程需要按照下述步驟來進行操作。解析過程如圖2所示。

從流程圖之中可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)會首先對TS流之中包含的一些基礎(chǔ)性信息進行識別，主要包含的一些基礎(chǔ)性的信息比如說有PAT表、以及TS包之中帶有的PID數(shù)值，同時根據(jù)這些所獲得的基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)信息對TS包保存的數(shù)據(jù)進行解析，提取出相應的音頻數(shù)據(jù)包，之后還會從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

終端喚醒指的是應急廣播能夠覆蓋的面積大小，使用遠程控制的方式，能夠讓終端自動打開獲取信號節(jié)目。使用終端喚醒技術(shù)能夠確保使用者的體驗感、避免應急信息無法傳達，這在行業(yè)范疇內(nèi)被人們稱作“最后一公里”的階段性問題。在如今，我們國家對于這方面問題的處理并沒有一個標準化的處理方式，會使用一些不同的遠程喚醒技術(shù)手段。對于中短波廣播一般會采用雙音多頻技術(shù)來對終端設(shè)備進行喚醒。利用DTMF遠程控制設(shè)備終端，而且能夠讓無線網(wǎng)絡(luò)高效通信實現(xiàn)遠程控制，但是在這個過程之中，要關(guān)注避免惡意攻擊以及惡意啟動。

DTMF是一種國際通用的格式信號，使用這種信號來對一些控制指令進行傳輸，需要確保終端設(shè)備正常工作，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)高效的遠程控制，同時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。在我國的山西省太原市準備使用DTMF打造出一套控制城市的應急廣播的信號控制系統(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，經(jīng)過了測試以及實驗認證發(fā)現(xiàn)，這套系統(tǒng)能夠保障信號安全的傳輸以及系統(tǒng)正常的工作。這種安全機制傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點有：利用DTMF信號指令來進行傳輸、使用了可追詢地址的終端信號傳輸設(shè)備、保持了相對獨立的傳輸體系、使用DES算法對信號進行加密。本篇文章在確保系統(tǒng)信號傳輸安全的條件下對應急廣播的整體方案規(guī)劃進行了闡述、同時講述了應急廣播的傳輸標準和傳輸信道所具有的一些特點，同時針對性地設(shè)計出一套滿足我國現(xiàn)狀的應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)絡(luò)的傳輸安全機制。

結(jié)語：隨著時代的進步和發(fā)展，科學技術(shù)水平也有很大的提高。應急廣播中所使用的短波覆蓋網(wǎng)運用能夠讓數(shù)據(jù)傳播的速度明顯提升，幫助整個廣播電視行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展、擁有持續(xù)創(chuàng)新的潛力。文章在闡述了應急廣播之中短波覆蓋網(wǎng)的一些相應的理論性概念的條件之上，對我國的發(fā)射臺所使用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、以及數(shù)據(jù)解析技術(shù)進行了分析，希望能夠給我國的廣播電視行業(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。