應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用

魏晉

（山西省廣播電視局中波臺管理中心，山西長治，046400）

0 引言

隨著時代的發(fā)展，我國的應急廣播系統(tǒng)建設(shè)更加全面，采用綜合設(shè)備網(wǎng)的方式，實現(xiàn)全面普及和覆蓋。結(jié)合文章的研究，對應急廣播短波通信覆蓋網(wǎng)進行了深入研究。為不斷提高應急廣播系統(tǒng)的覆蓋范圍，應打造前端設(shè)備系統(tǒng)管理平臺，關(guān)注平臺與傳輸設(shè)備的連接，關(guān)注用戶設(shè)備[1]。按照我國有關(guān)規(guī)定，開展中短波覆蓋網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，在利用現(xiàn)有公共設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)備的同時，不斷創(chuàng)新改革，使所有資源得到有效整合和利用[2]。需要注意的是，應急中短波網(wǎng)絡(luò)在覆蓋時必須保證覆蓋區(qū)域的要求，實現(xiàn)信號自動化傳輸，建立科學的覆蓋體系，全面提高廣播發(fā)送質(zhì)量，增加用戶體驗感，傳統(tǒng)的廣播覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)存在著信息對接異常，預警能力差等問題，因此，為了增加用戶的體驗，設(shè)計了新的應急廣播中短波覆蓋技術(shù)。

1 應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

■1.1 搭建數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺

在應急廣播中短波覆蓋時，首先需要搭建數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺，該發(fā)射臺由TCP實現(xiàn)連接，因此，在平臺搭建時不需要預先確認，直接丟棄無效數(shù)據(jù)即可。UDP可以保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，是保證高傳輸效率基礎(chǔ)上最有效的覆蓋方法[3]。在TCP通信接收端終止通信的情況下，用戶終端也會被關(guān)閉，UDP可以將廣播傳輸?shù)浇K端，再由數(shù)字TV進行傳送，TCP在傳輸是容易發(fā)生終端堵塞。

因此在搭建數(shù)據(jù)臺時可以使用UDP傳輸，常規(guī)的應急廣播數(shù)據(jù)被包含在TCP/IP系統(tǒng)的UDP模式中，利用UDP算法計算TS數(shù)據(jù)流，再將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)阶x取線程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)平臺的搭建。在算法的實現(xiàn)中，根據(jù)攝取和緩存模型的需求，可以將一個共同的工作對象寫成兩個線程，這兩個線程可以臨時存儲通過IP方式接收到的數(shù)據(jù)，并等待下一步操作。

數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺中搭建兩個線程的最終目的是傳送由該程序的存儲器接收到的IP數(shù)據(jù)[4]。在實際的應急廣播數(shù)據(jù)接收處理中，信道的數(shù)量也十分重要，每個信道中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小是5-6Mbit。因此，在有限的單個頻率點中，每一個代碼的數(shù)據(jù)大小都在100M左右。因此，可以將緩沖區(qū)的空間設(shè)置為100M，方便數(shù)據(jù)單頻點的儲存，數(shù)據(jù)的大小到達高速緩沖存儲器的閾值時，設(shè)計的數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺收錄緩存模型如圖1所示。

圖1 收錄緩存模型

如圖1所示，在數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺收錄緩存模型中，嵌入式緩存線程可將通過IP 接收到的數(shù)據(jù)存入該模型，數(shù)據(jù)接收發(fā)射的第一步是設(shè)置接收發(fā)射協(xié)議。開啟UDP接收，判斷此時是否有數(shù)據(jù)待接收，返回接收狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)接入。如果此時存在待接收的數(shù)據(jù)，需要判斷接收到的數(shù)據(jù)長度是否大于0，如果大于0，則可以將接收到的數(shù)據(jù)寫入采集緩沖區(qū)。緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，必須更新緩沖區(qū)中指針的位置，檢查寫入長度是否超過安全閾值。超過閾值的數(shù)據(jù)需要被記錄在緩存起始點。如果沒有超過安全閾值的數(shù)據(jù)，則需要返回UDP接收狀態(tài)，準備下一個讀寫緩存線程。如果當前寫入數(shù)據(jù)長度未達到1M，則線程需要等待數(shù)據(jù)寫入。為防止緩沖區(qū)下移，應限制讀取速度，一旦緩沖速度超標，記錄緩存的線程就無法從緩存中讀取數(shù)據(jù)，只能等待緩存線程退出，才可重新開始讀取，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)接收發(fā)射臺的數(shù)據(jù)接收和發(fā)射[5]。

■1.2 應急廣播傳輸流數(shù)據(jù)解析

進行應急廣播傳輸數(shù)據(jù)流解析需要使用TS傳輸包， TS傳輸包的數(shù)據(jù)長度一般為188字節(jié)。傳輸數(shù)據(jù)流在解析和復用時，需要將每個包的PES從一個傳輸流中分離出來。在分離時，如果分離的數(shù)據(jù)長度大于1M，則在線程開始分離數(shù)據(jù)時，需要在每次分離數(shù)據(jù)后，更新緩沖區(qū)中的指針數(shù)值，判斷指針是否達到安全臨界點。到達安全臨界點后，需要將讀取指針的位置設(shè)置為零，并從頭開始讀取。解復器調(diào)用器從一個輸入流中自動過濾出具有特定參數(shù)的專用數(shù)據(jù)存儲包，并將有效性內(nèi)容發(fā)送到專用的數(shù)據(jù)存儲器中。在PSI表中，PAT和PMT分別表示每個PES的子包，及其所在的每個傳輸流的基本結(jié)構(gòu)，而EB代表Emergency Broadcast。傳輸流數(shù)據(jù)解析的流程如下。

首先，將數(shù)據(jù)解復器過濾，讀取包含PAT表數(shù)據(jù)的PATS數(shù)據(jù)包，其次分析資源數(shù)據(jù)和PAT表的數(shù)據(jù)，每個播放節(jié)目必須對應一個頻道，最后為了正確播放每個節(jié)目的特定頻道，解復器調(diào)用器過濾后每個PID值必須重新設(shè)置。每個視頻、音頻和其他文本傳輸數(shù)據(jù)中PID值需要統(tǒng)一設(shè)定，并分別加入相應的視頻解碼器中。

■1.3 終端喚醒實現(xiàn)應急廣播信令轉(zhuǎn)換

實現(xiàn)終端喚醒應急廣播信令轉(zhuǎn)換時，需要計算此時覆蓋區(qū)域的控制參數(shù)，計算如公式（1）所示。

公式（1）中，T代表控制參數(shù)，H代表覆蓋面積，J代表調(diào)度系數(shù)，K代表信號強度，載波區(qū)內(nèi)各不同頻率的信號短波和高頻中波由發(fā)射機控制信號控制，下載界面可以控制載波音頻信號，解密后的密文由載波單片機的控制命令信號編碼，從而實現(xiàn)應急廣播信令轉(zhuǎn)換。

2 實驗分析

為了檢測本文設(shè)計的應急廣播中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的信息平臺對接效果和預警效果，將其與傳統(tǒng)的覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進行對比，實驗如下。

■2.1 實驗準備

接收和輸入解析模塊一般屬于子軟件模塊，為了正確測試各個模塊的主要功能，必須在上層測試軟件調(diào)用子模塊軟件來實現(xiàn)。在應急廣播管理系統(tǒng)平臺中，使用應急傳單將信息數(shù)據(jù)發(fā)送到管理系統(tǒng)、消息數(shù)據(jù)系統(tǒng)、資源信息管理器等系統(tǒng)中，再將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到適配器中，接收數(shù)據(jù)的分析管理模塊可以使所有的應急廣播數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)桨l(fā)送程序中，再檢查分析的結(jié)果是否準確，實驗系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。

圖2 實驗系統(tǒng)示意圖

由圖2可知，實驗搭建了廣播應急信息發(fā)布平臺，該平臺簡化了廣播發(fā)射臺和接收臺的傳輸設(shè)備，將其簡化為IP傳輸，為了方便硬件接收設(shè)備的解析處理，檢查設(shè)計技術(shù)對廣播音頻和圖像文本信號數(shù)據(jù)處理的性能，避免硬件接收設(shè)備帶來的干擾，為檢驗平臺搭建了源射頻交換控制設(shè)備和射頻發(fā)射臺，除此之外，在監(jiān)控控制系統(tǒng)中去掉了監(jiān)控模塊。在此基礎(chǔ)上對該技術(shù)的信號接收、分析模塊進行綜合聯(lián)調(diào)性能測試。其中基于發(fā)射臺的主要通信設(shè)備可以模擬分析器和服務器、DTMF發(fā)射板和FM發(fā)射機。接收終端的核心部件由無線電和DTMF接收機模擬，忽略終端電源模塊和中繼電路，重點驗證DTMF信號傳輸?shù)目刂拼a的準確性和及時性。利用無線信號調(diào)諧載波電路，接收一個載波并將一個DTMF控制信號發(fā)送到一個DTMF輸出信號控制接收板中，觀察載波輸出板上的信號控制燈和輸出信號指示燈，來判斷DTMF控制信號輸出是否準確，以及其是否能被快速響應。

■2.2 實驗結(jié)果與討論

分別使用本文設(shè)計的中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和傳統(tǒng)的覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進行7次信源傳送測試，測試兩種技術(shù)接收DTMF控制信令并響應喚醒指令的時間，實驗結(jié)果如下表1所示。

表1 實驗結(jié)果

由表1可知，本文設(shè)計的技術(shù)接收 DTMF 控制信令并響應喚醒指令的時間短，證明本文設(shè)計的技術(shù)信息平臺對接順利，預警能力較好。

3 結(jié)束語

綜上所述，我國的技術(shù)水平也已經(jīng)得到了很大的提升，中短波覆蓋網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在應急電視廣播傳送中起到顯著作用，可以大幅提高應急數(shù)據(jù)流的傳輸速度，幫助應急廣播電視行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，具有技術(shù)創(chuàng)新潛力。因此，本文根據(jù)應急廣播數(shù)據(jù)覆蓋網(wǎng)需要設(shè)計了新的技術(shù)，進行實驗，結(jié)果表明設(shè)計的技術(shù)接收DTMF控制信令并響應喚醒指令的時間短，證明本文設(shè)計的技術(shù)信息平臺對接順利，預警能力較好，促進了我國應急廣播技術(shù)的發(fā)展，為相關(guān)技術(shù)人員學習提供重要參考。