基于地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)的農(nóng)村應急廣播系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

+ 程露 劉斌 李玉環(huán) 戚紅霞

國家新聞出版廣電總局監(jiān)管中心

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一、引言

近年來，隨著我國農(nóng)村廣播電視公共服務體系的不斷推進，我國農(nóng)村應急廣播大喇叭建設發(fā)展迅猛。一些地區(qū)因地制宜，針對農(nóng)村及邊遠山區(qū)應對和處置自然災害能力弱的問題，多措并舉，建成了覆蓋“縣-鄉(xiāng)-村”的應急廣播農(nóng)村大喇叭系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠在日常情況下，提供對農(nóng)廣播節(jié)目播出，擴大了對農(nóng)廣播節(jié)目覆蓋，推動了農(nóng)村文化事業(yè)發(fā)展，還在應對地震、泥石流、洪澇災害等的救災搶險中發(fā)揮了巨大的作用。

同時，近年國內(nèi)地面數(shù)字電視發(fā)展迅速，特別是在有線不通達區(qū)域，當?shù)卣罅ν七M地面數(shù)字電視建設，使得這種傳輸覆蓋手段得到了快速推廣。因此，部分地區(qū)在農(nóng)村應急廣播大喇叭系統(tǒng)的建設中，優(yōu)先選擇利用了地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)實現(xiàn)了“縣-鄉(xiāng)-村”三級聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村應急廣播大喇叭系統(tǒng)的建設。

二、系統(tǒng)定位及技術(shù)實現(xiàn)思路

1、系統(tǒng)定位

（1）實現(xiàn)日常情況下對農(nóng)廣播節(jié)目定時播出。日常情況下，系統(tǒng)可面向全縣數(shù)字智能大喇叭終端和模擬大喇叭終端提供對農(nóng)廣播節(jié)目。

（2）實現(xiàn)應急情況下的應急廣播信息播發(fā)。應急情況下，系統(tǒng)能夠根據(jù)應急信息發(fā)布需求實現(xiàn)全縣控制、分鄉(xiāng)鎮(zhèn)控制、按村控制等區(qū)域控制，甚至可以控制到某一只喇叭緊急播出應急廣播信息。

（3）實現(xiàn)三級聯(lián)網(wǎng)。大喇叭終端能夠接收到縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村各級應急廣播平臺播發(fā)的應急廣播信息，同時縣平臺能夠監(jiān)控鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村平臺播發(fā)的應急廣播信息。

（4）充分利用地面數(shù)字電視傳輸覆蓋資源。系統(tǒng)能夠利用地面數(shù)字電視傳輸覆蓋通道，播發(fā)應急廣播信息。

2、總體技術(shù)思路

基于地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)的應急廣播農(nóng)村大喇叭系統(tǒng)采用三級應急廣播平臺—傳輸覆蓋網(wǎng)絡—大喇叭終端的分層架構(gòu)體系，通過地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)發(fā)布應急廣播信息。

（1）應急廣播平臺:應急廣播平臺根據(jù)應急信息發(fā)布需求將控制指令、文本信息和音頻廣播流封裝成標準格式的應急廣播消息后，打包成TS流，傳送至地面數(shù)字電視前端。同時，縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村三級平臺，能夠通過地面網(wǎng)絡，實現(xiàn)三級平臺互連互通，實現(xiàn)三級平臺的指令交互與傳遞。部分網(wǎng)絡尚不通達的鄉(xiāng)或村，也可以通過電話通信網(wǎng)，將應急語音信息送至縣平臺，由縣平臺進行應急廣播播發(fā)。

（2）傳輸系統(tǒng):地面數(shù)字電視前端接收到應急廣播平臺傳來的TS流格式的應急廣播消息后，將該數(shù)據(jù)流與原播出的地面數(shù)字電視節(jié)目流進行復用，再通過地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)將應急廣播消息通過地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)進行分發(fā)。

（3）大喇叭終端:大喇叭終端接收到地面數(shù)字電視信號后，能夠解析和識別應急廣播消息，當區(qū)域碼匹配時，能夠根據(jù)控制指令播發(fā)應急廣播音頻節(jié)目。

圖1 基于地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)的三級聯(lián)網(wǎng)農(nóng)村應急廣播大喇叭系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

三、總體技術(shù)框架和業(yè)務流程

3.1 總體技術(shù)框架

根據(jù)系統(tǒng)設計思路，應急廣播農(nóng)村大喇叭系統(tǒng)采用圖1所示的系統(tǒng)架構(gòu)：

該系統(tǒng)包括三級應急廣播平臺、兩條傳輸通道以及三類終端。三級平臺，分別為縣應急廣播平臺、鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺和村應急廣播平臺。三條傳輸通道分別為地面數(shù)字電視網(wǎng)所承載的應急廣播信息傳輸覆蓋網(wǎng)，平臺間互連的有線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)或通信運營商網(wǎng)絡，和承載應急電話的電話通信網(wǎng)。三類終端，分別為戶外數(shù)字智能終端和模擬大喇叭終端和家用地面數(shù)字電視機頂盒終端。

3.2 業(yè)務流程

（1）日常對農(nóng)廣播節(jié)目播發(fā)流程。日常情況下，縣級應急廣播平臺將按時段定制的廣播節(jié)目，以TS方式發(fā)送至地面數(shù)字電視前端。地面數(shù)字電視前端將該節(jié)目流與原地面數(shù)字電視節(jié)目流進行復用后，傳送至地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，通過地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)播出日常廣播節(jié)目。所有大喇叭終端能夠響應定時開關(guān)機、音量控制等指令，定時播出對農(nóng)廣播節(jié)目。

（2）緊急預警信息發(fā)布流程?？h應急廣播平臺接收到縣預警信息發(fā)布平臺或鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺、村應急廣播平臺通過有線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、通信運營商網(wǎng)絡或電話通信網(wǎng)絡向縣前端傳送的應急廣播指令或播發(fā)請求后，縣前端對應急廣播指令進行接收解析適配處理，將應急廣播信息以TS流方式傳送至地面數(shù)字電視前端。該前端將該數(shù)據(jù)流與原地面數(shù)字電視節(jié)目流進行復用后，傳送至地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，通過地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)向應急廣播指令所限定的區(qū)域發(fā)布應急廣播信息。大喇叭終端接收到該指令后，中斷日常對農(nóng)廣播節(jié)目，播出應急廣播信息。

四、技術(shù)實現(xiàn)

4.1 縣應急廣播平臺

縣級應急廣播平臺在該類型應急廣播農(nóng)村大喇叭示范網(wǎng)絡技術(shù)系統(tǒng)中具有重要作用。它既是應急廣播信息接收處理播發(fā)的核心，日常對農(nóng)廣播節(jié)目播出處理的總節(jié)目源，也是系統(tǒng)設備運行管控的總前端?？h級平臺的總體框架如圖2所示：

圖2 縣應急廣播平臺系統(tǒng)圖

縣級應急廣播平臺包含了應急廣播管理、應急電話適配、節(jié)目播出管理、安全保障、系統(tǒng)運行監(jiān)管、傳輸?shù)?個業(yè)務子系統(tǒng)，具體功能如下：

（1）應急廣播管理子系統(tǒng)

應急廣播管理子系統(tǒng)能夠接收的信息來源有三個，一是來自國家應急廣播系統(tǒng)的應急廣播信息，二是來自本地預警信息發(fā)布平臺的應急廣播信息，三是來自應急電話適配子系統(tǒng)的應急廣播信息。該子系統(tǒng)接收到應急廣播信息后，能夠?qū)睆V播指令進行解析處理、優(yōu)先級判別、大喇叭資源調(diào)用，并完成指令格式封裝，以及文本信息的文語轉(zhuǎn)換功能，形成包含應急廣播指令、應急廣播音頻的信息流，送入傳輸子系統(tǒng)。當該子系統(tǒng)接收到應急廣播并發(fā)請求時，能夠?qū)敝噶畹膬?yōu)先級進行判斷、識別，并基于優(yōu)先機制進行發(fā)布。

（2）應急電話適配子系統(tǒng)

應急電話適配子系統(tǒng)能夠接收到系統(tǒng)授權(quán)的移動電話和固定電話語音信息，根據(jù)該授權(quán)號碼的權(quán)限，自動形成相應區(qū)域的大喇叭調(diào)用指令，將應急指令和應急語音傳送至應急廣播管理子系統(tǒng)。

（3）廣播節(jié)目播出管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠接收中一、省一、本市和本縣對農(nóng)廣播節(jié)目，按照預定的運行圖和播出計劃，形成本縣對農(nóng)廣播節(jié)目流，送至節(jié)目傳輸系統(tǒng)。

（4）安全保障子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對應急廣播指令、應急廣播音頻節(jié)目、日常對農(nóng)廣播節(jié)目的傳輸安全管理，確保應急廣播信息的安全傳輸。

（5）系統(tǒng)運行監(jiān)管子系統(tǒng)

運行監(jiān)管子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各級應急廣播平臺、大喇叭終端以及應急信息的傳輸系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控管理，對系統(tǒng)關(guān)鍵設備和傳輸網(wǎng)絡關(guān)鍵節(jié)點的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，收集和分析日常工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并排除系統(tǒng)和網(wǎng)絡故障，保障系統(tǒng)的正常運行和預警信息的順暢傳輸。

（6）傳輸子系統(tǒng)

傳輸子系統(tǒng)能夠?qū)睆V播指令、應急廣播音頻以及日常對農(nóng)廣播節(jié)目信息的應急廣播信息進行TS流封裝，并傳送給地面數(shù)字電視前端的復用設備。

4.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺

鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺如圖3所示：

鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺包括音源設備和數(shù)字音編碼控制設備。鄉(xiāng)鎮(zhèn)領導通過話筒等音源設備播發(fā)應急語音時，數(shù)字音頻編碼控制設備對應急語音進行編碼，并進行IP封裝，通過有線電視IP數(shù)據(jù)網(wǎng)或通信運營商網(wǎng)傳輸?shù)娇h應急廣播平臺。

同時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)領導可以使用授權(quán)固定移動電話，呼叫縣級應急廣播平臺指定應急廣播接入號碼，面向本地大喇叭終端播出應急語音信息。

4.3 村應急廣播平臺

4.3.1 新建村應急廣播平臺

新建村應急廣播平臺基本架構(gòu)如圖4所示，包括話筒等音源設備、數(shù)字音編碼控制設備等設備。村領導使用話筒等應急音源設備、固定電話、移動電話等播發(fā)應急廣播信息，其技術(shù)實現(xiàn)方式與鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺基本一致。

4.3.2 原村應急廣播設施與系統(tǒng)的互聯(lián)方式

原村應急廣播設施與系統(tǒng)的互聯(lián)方式詳見圖5。部分已具備獨立應急廣播設施的村，可以在原有定壓功放的輸入端增加地面數(shù)字電視接收設備，用于接收地面數(shù)字電視應急廣播信息。通過這種方式改造后，原有的村應急廣播平臺也能夠接收到地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)傳送的應急廣播信號。同時，在該種技術(shù)實現(xiàn)方式下，當村-縣的網(wǎng)絡中斷或者縣前端癱瘓，村平臺仍然可以通過功放定壓傳輸?shù)竭_室外高音喇叭的方式，播發(fā)應急廣播信息。

圖3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺

圖4 新建村應急廣播平臺

4.4 傳輸鏈路

該系統(tǒng)有三條傳輸通道，分別為地面數(shù)字電視網(wǎng)所承載的應急廣播信息傳輸覆蓋網(wǎng)，該網(wǎng)絡用于應急廣播信息的分發(fā)；平臺間互連的有線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)或通信運營商網(wǎng)絡，在有線網(wǎng)絡通達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村，可以使用有線IP網(wǎng)絡與縣平臺進行互聯(lián)，在有線網(wǎng)絡未通達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村，可以使用通信運營商網(wǎng)絡與縣平臺進行互聯(lián)；電話通信網(wǎng)，用于承載應急固定或移動電話，傳送應急語音信息。

4.5 應急廣播終端

該系統(tǒng)有三類應急廣播終端設備，分別為戶外數(shù)字智能終端和模擬大喇叭終端和家用地面數(shù)字電視機頂盒終端，兼顧了戶內(nèi)與戶外用戶、數(shù)字和模擬終端，確保不管是在戶內(nèi)還是戶外，不管通過模擬喇叭還是數(shù)字喇叭，均能接收到應急廣播信息。

五、相關(guān)傳輸協(xié)議

5.1 應急廣播信息源接口協(xié)議

圖5 原村應急廣播設施與系統(tǒng)的互聯(lián)方式

縣級應急廣播平臺接收的來自本地應急廣播部門或上級應急廣播平臺的應急廣播信息，包括應急廣播指令、文本、圖片和音頻等輔助數(shù)據(jù)以及應急廣播節(jié)目等內(nèi)容，其數(shù)據(jù)格式應符合國家應急廣播系統(tǒng)的調(diào)度控制與傳輸覆蓋標準體系框架下的《應急廣播消息生成格式規(guī)范》。

5.2 地面數(shù)字電視應急廣播規(guī)范

縣平臺在完成應急廣播信息的接收處理后，能夠?qū)⑺袘睆V播消息的消息標識符、開始時間、持續(xù)時間、類型、級別、覆蓋區(qū)域等信息封裝為應急廣播索引表，將應急事件的文本內(nèi)容、發(fā)布機構(gòu)名稱和輔助數(shù)據(jù)封裝為應急廣播內(nèi)容表，由復用設備按GB/T 17975.1-2010規(guī)定的傳輸流格式復用到播出節(jié)目傳輸流中。封裝數(shù)據(jù)格式應符合國家應急廣播系統(tǒng)的調(diào)度控制與傳輸覆蓋標準體系框架下的《地面數(shù)字電視應急廣播規(guī)范》。

六、基于地面數(shù)字電視系統(tǒng)實現(xiàn)應急廣播農(nóng)村大喇叭系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

1、充分利用地面?zhèn)鬏敻采w資源實現(xiàn)應急廣播信息傳送。

在有線傳輸網(wǎng)絡欠發(fā)達、地面數(shù)字電視發(fā)展較好的地區(qū)，基于地面數(shù)字電視網(wǎng)傳輸覆蓋網(wǎng)開展農(nóng)村應急廣播的技術(shù)實現(xiàn)方式，與通過新建眾多小功率調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)以調(diào)頻副載波方式傳輸應急廣播的方式相比，即充分利用了現(xiàn)有的傳輸覆蓋資源，又避免了因新建眾多的小功率發(fā)射機造成的頻率資源的濫用。

2、加強了應急廣播統(tǒng)一管理，并降低了系統(tǒng)運行維護難度。

縣平臺在系統(tǒng)設計上更為健壯，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)平臺和村平臺則相對簡單。這種設計，即能夠?qū)崿F(xiàn)三級聯(lián)網(wǎng)以及對各級平臺播發(fā)應急廣播信息的統(tǒng)一管理，同時又降低了鄉(xiāng)鎮(zhèn)平臺和村平臺的運行維護成本，更符合我國現(xiàn)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村技術(shù)維護力量較為薄弱的現(xiàn)狀。

3、具備較強的容災能力。

該系統(tǒng)在容災設計上更為簡單易行：當鄉(xiāng)鎮(zhèn)應急廣播平臺、村應急廣播平臺與縣應急廣播平臺間傳輸鏈路中斷，鄉(xiāng)或村的應急廣播信息，可通過固定或移動通信網(wǎng)，將應急語音信息傳送至縣平臺，并控制本地終端播發(fā)應急廣播信息；當縣平臺系統(tǒng)癱瘓或地面數(shù)字電視系統(tǒng)癱瘓情況下，村領導仍然可以使用本地的應急廣播系統(tǒng)，通過本地定壓傳輸方式向模擬大喇叭終端發(fā)布應急廣播信息。

七、結(jié)束語

目前，在我國中東部有線網(wǎng)絡較發(fā)達地區(qū)，基于有線傳輸覆蓋網(wǎng)絡建設農(nóng)村應急廣播大喇叭系統(tǒng)已成為主流技術(shù)實現(xiàn)方式，而在我國西部和西北部地域廣袤地區(qū)，這種基于地面數(shù)字電視技術(shù)建設農(nóng)村應急廣播大喇叭系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)方式，也將成為主流的技術(shù)實現(xiàn)方式，而且隨著應急廣播大喇叭系統(tǒng)和地面數(shù)字電視應急廣播等相關(guān)標準研究工作的推進，將不斷提高該類系統(tǒng)建設的科學化、規(guī)范化水平。

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